УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ФИДЕРОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ Российский патент 2024 года по МПК H02H7/26 

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, а именно к дистанционной защите фидеров контактной сети тяговых подстанций однофазного переменного тока промышленной частоты.

Известно устройство цифровой релейной защиты, представляющее собой дистанционную защиту, принцип работы которой основан на срабатывании устройства защиты при попадании контролируемой величины входного сопротивления в заданную зону действия [Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. - М.: Энергоатомиздат, 2007 г., с. 40-42].

Устройство цифровой релейной защиты установлено в начале защищаемой линии на понизительной подстанции.

Устройство цифровой релейной защиты содержит промежуточные трансформаторы тока, промежуточные трансформаторы напряжения, аналоговые фильтры низких частот, коммутатор сигналов, аналого-цифровой преобразователь, цифровой процессор, блок памяти, интерфейсы входа и выхода.

Промежуточные трансформаторы тока и промежуточные трансформаторы напряжения предназначены для согласования параметров измерительных трансформаторов тока и напряжения, установленных в начале защищаемой линии, с аналоговыми фильтрами низких частот и представляют собой специальные трансформаторы, выполняющие гальваническую развязку и предварительное масштабирование входных сигналов.

Аналоговые фильтры низких частот предназначены для выделения основной гармоники тока и напряжения из поступающих сигналов тока и напряжения и имеют вход и выход для этого тока (напряжения).

Коммутатор сигналов предназначен для поочередной выборки мгновенных значений величин тока и напряжения с выходов отдельных аналоговых фильтров низких частот и их запоминания на время, необходимое для правильной работы аналого-цифрового преобразователя. Коммутатор сигналов имеет несколько входов для соединения с аналоговыми фильтрами низких частот и один выход для соединения с аналого-цифровым преобразователем.

Аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования аналогового сигнала от коммутатора сигналов в дискретный сигнал.

Цифровой процессор предназначен для обработки дискретного сигнала по заданным алгоритмам и имеет по два входа и выхода для получения, вывода и обмена информацией с памятью устройства цифровой релейной защиты.

Блок памяти предназначен для хранения алгоритмов, команд, характеристик и условий срабатывания и другой информации, необходимой для работы устройства защиты.

Интерфейсы ввода и вывода предназначены для ввода дискретной информации и вывода аналоговой информации из цифрового процессора и имеют по одному входу и выходу каждый. Вход интерфейса ввода предназначен для внесения пользователем дискретной информации, необходимой для функционирования устройства цифровой релейной защиты.

Устройство цифровой релейной защиты имеет девять входов. Первым входом устройства цифровой релейной защиты является вход промежуточного трансформатора тока фазы А, вторым его входом - вход промежуточного трансформатора тока фазы В, третьим его входом - вход промежуточного трансформатора тока фазы С, четвертым его входом - вход промежуточного трансформатора тока нулевого провода, аналогичным образом организованы входы с пятого по восьмой для каналов напряжения. Девятым входом устройства цифровой релейной защиты является вход интерфейса ввода. Выходом устройства цифровой релейной защиты является выход интерфейса вывода.

Выход устройства цифровой релейной защиты соединен с приводом выключателя защищаемой линии переменного тока.

Выход каждого промежуточного трансформатора тока или напряжения соединен с входом соответствующего аналогового фильтра низких частот. Выход каждого фильтра низких частот подключается к соответствующему входу коммутатора сигналов. Выход коммутатора сигналов соединен с входом аналого-цифрового преобразователя. Выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом цифрового процессора, ко второму выходу которого присоединен выход интерфейса ввода. Первый выход цифрового процессора соединен со входом блока памяти. Второй выход цифрового процессора соединен с входом интерфейса вывода.

Устройство цифровой релейной защиты срабатывает в том случае, когда значение входное сопротивление, определенное на основе измеренных значений тока и напряжения, попадает в заданную зону действия. Форма и уставки зоны действия задаются пользователем через интерфейс ввода устройства.

Устройство цифровой релейной защиты работает следующим образом.

При коротком замыкании в защищаемой линии переменного тока сигналы тока и напряжения, поступающие с промежуточных трансформаторов тока и промежуточных трансформаторов напряжения, передаются на аналоговые фильтры низких частот, где осуществляется выделение основной гармоники тока и напряжения. Значения основной гармоники тока и напряжения через коммутатор сигналов поступают в аналого-цифровой преобразователь, где преобразуются в дискретную форму и передаются на цифровой процессор. В цифровом процессоре на основании полученных значений дискретных сигналов тока и напряжения одноименных фаз производится вычисление входного сопротивления, которое сравнивается со значением уставки зоны действия. Если вычисленное значение входного сопротивления меньше уставки, то цифровой процессор на своем выходе формирует разрешающий дискретный сигнал, передаваемый на вход интерфейса вывода. Интерфейс вывода при получении разрешающего дискретного сигнала формирует на своем выходе аналоговый сигнал на срабатывание и передает его в цепи привода выключателя защищаемой линии, после чего происходит отключение выключателя и прерывание тока короткого замыкания. Отключение защищаемой линии переменного тока предотвращает развитие аварии и исключает повреждение ее оборудования.

Достоинством известного устройства цифровой релейной защиты является высокая чувствительность к коротким замыканиям в защищаемой зоне, что позволяет отключать различные замыкания на всей протяженности защищаемой зоны.

Недостатком известного устройства цифровой релейной защиты является высокая вероятность ложных срабатываний в условиях повышенных токовых нагрузок в нормальных режимах, что приводит к отключению защищаемой линии при отсутствии в ней короткого замыкания, что приводит к прерыванию электроснабжения ответственных потребителей, нарушению договора на их электроснабжение и недоотпуску электрической энергии. Это обусловлено высокими токовыми нагрузками, схожими по своей величине с токами удаленных коротких замыканий.

Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является блок микропроцессорной релейной защиты, принцип действия которого основан на срабатывании блока при коротких замыканиях в защищаемой линии и запрета на срабатывание в нормальном режиме работы защищаемой линии путем контроля дополнительных косвенных электрических величин [Блок микропроцессорный релейной защиты БМР3-ФКС-01. Руководство по эксплуатации. Часть 2. ДИВГ.648228.082-14.01 РЭ1// НТЦ «Механотроника»].

Блок микропроцессорной релейной защиты установлен в начале защищаемого фидера контактной сети однофазного переменного тока на понизительной тяговой подстанции.

Блок микропроцессорной релейной защиты содержит первичные преобразователи тока и напряжения, полосовые фильтры, формирователь угловой характеристики срабатывания, блок расчета входного сопротивления, блок расчета коэффициентов высших гармоник тока, пороговые элементы, элементы логики, выходной элемент.

Первичные преобразователи тока и напряжения предназначены для выполнения гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Полосовые фильтры предназначены для выделения высших гармоники тока и напряжения из поступающего сигнала.

Формирователь угловой характеристики срабатывания предназначен для измерения угла фазового сдвига между током и напряжением и создания зоны срабатывания защиты заданной формы и имеет два входа и один выход.

Блок расчета входного сопротивления предназначен для выполнения операций вычисления путем деления величины напряжения на величину тока и имеет два входа на тока и напряжения и один выход.

Блок расчета коэффициентов высших гармоник тока предназначен для расчета дополнительных электрических параметров по заложенному в него алгоритму и имеет один вход и один выход.

Пороговые элементы коэффициента высших гармоник тока и входного сопротивления предназначены для задания значений уставки и последующего сравнения измеренного и заданного значений и имеют каждый по одному входу и выходу.

Элементы логики предназначены для формирования алгоритмов действия защиты фидеров контактной сети и содержат логический элементы И и элемент формирования выдержки времени.

Логический элемент И предназначен для объединения входящих в него сигналов и имеет три входа для сигналов уровня логических нуля и единицы, два из которых являются прямыми, а третий - инверсным, и выход уровня логических нуля или единицы.

Логический элемент формирования выдержки времени предназначен для формирования задержки срабатывания и имеет один вход для сигнала уровня логических нуля и единицы и выход уровня логических нуля или единицы.

Выходной элемент предназначен для формирования аналогового сигнала и имеет один вход и один выход.

Двумя входами блока микропроцессорной релейной защиты являются входы первичных преобразователей тока и напряжения, а выходом - выход выходного элемента.

Выход блока микропроцессорной релейной защиты соединен с приводом выключателя защищаемого фидера контактной сети.

Выходы первичных преобразователей тока и напряжения соединены через полосовые фильтры со входами формирователя угловой характеристики срабатывания и блока расчета входного сопротивления. Выхода первичного преобразователя тока через полосовой фильтр также соединен со входом блока расчета коэффициентов гармоник тока. Выход формирователя угловой характеристики срабатывания соединен с первым входом логического элемента И. Выход блока расчета входного сопротивления через пороговый элемент входного сопротивления соединен со вторым входом логического элемента И. Выход блока расчета коэффициентов высших гармоник тока через пороговый элемент соединен с третьим входом логического элемента И. Выход логического элемента И через логический элемент формирования выдержки времени соединен с выходным элементом.

Блок микропроцессорной релейной защиты работает в нормальном режиме работы контактной сети и режиме короткого замыкания по-разному.

Вне зависимости от режима работы контактной сети сигналы тока и напряжения защищаемого фидера контактной сети, поступающие с первичных преобразователей тока и напряжения, передаются на полосовые фильтры, где осуществляется выделение заданных гармоник тока и напряжения, которые передаются в формирователь угловой характеристики срабатывания и в блок расчета входного сопротивления. Сигнал тока также поступает в блок расчета коэффициентов высших гармоник тока. Рассчитанные значения входного сопротивления и коэффициентов гармоник тока поступают в соответствующие пороговые элементы, где они сравниваются с заданными значениями уставок.

В нормальном режиме работы контактной сети угол между векторными величинами тока и напряжения находится в диапазоне от 20 до 40 эл. градусов в режиме тяги электроподвижного состава железных дорог и более 110 эл. градусов в режиме рекуперации, что не вызывает срабатывание формирователя угловой характеристики срабатывания с формированием на его выходе сигнала уровня логического ноля, который передается на первый вход логического элемента И. В нормальном режиме работы контактной сети величина входного сопротивления изменяется, но не становится меньше, чем величина сопротивления срабатывания порогового элемента, предварительно установленного пользователем при настройке защиты, что не вызывает срабатывания порогового элемента входного сопротивления. При отсутствии срабатывания порогового элемента входного сопротивления на его выходе формируется сигнал уровня логического нуля, который передается на второй вход логического элемента И.

В нормальном режиме работы вследствие значительной несинусоидальности кривых тягового тока электроподвижного состава железных дорог доля высших гармонических составляющих тока имеет значительную величину относительно нормального режима работы, поэтому рассчитанный коэффициент высших гармоник тока достигает значения уставки порогового элемента коэффициента гармоник тока, на выходе которого формируется сигнал уровня логической единицы, который передается на третий вход логического элемента И. Третий вход логического элемента И является инверсным, поэтому сигнал уровня логической единицы преобразуется в сигнал уровня логического ноля. Три сигнала уровня логического ноля, поданные на входы логического элемента И, формируют на его выходе сигнал уровня логического ноля, который поступает на логический элемент выдержки времени, не вызывая запуск выдержки времени и не вызывает срабатывание выходного элемента блока микропроцессорной защиты.

При коротком замыкании на защищаемом фидере контактной сети угол между векторными величинами тока и напряжения находится в диапазоне от 55 до 110 эл. градусов, что вызывает срабатывание формирователя угловой характеристики срабатывания, вызывая формирование на его выходе сигнал уровня логической единицы и передается на первый вход логического элемента И. При коротком замыкании величина входного сопротивления резко уменьшается и становится меньше величины сопротивления срабатывания порогового элемента, предварительно установленного пользователем при настройке защиты, что вызывает срабатывание порогового элемента входного сопротивления и формирование на его выходе сигнала уровня логической единицы, который передается на второй вход логического элемента И.

При коротком замыкании доля высших гармонических составляющих имеет незначительную величину относительно нормального режима работы, поэтому рассчитанный коэффициент высших гармоник тока не достигает значения уставки порогового элемента коэффициента высших гармоник тока, на выходе которого формируется сигнал уровня логического нуля, который передается на третий вход логического элемента И. Третий вход логического элемента И является инверсным, поэтому сигнал уровня логического ноля преобразуется в сигнал уровня логической единицы. Три сигнала уровня логической единицы, поданные на входы логического элемента И формируют на его выходе сигнал уровня логической единицы, который поступает на логический элемент выдержки времени, по истечении которой сигнал уровня логической единицы подается на выходной элемент блока микропроцессорной защиты, вызывая его срабатывание и отключение выключателя с прерыванием тока короткого замыкания. Отключение защищаемой линии переменного тока предотвращает развитие аварии и исключает повреждение ее оборудования.

При возникновении короткого замыкания в контактной сети в конце защищаемой линии сохраняется высокий уровень остаточного напряжения, достаточный для продолжения работы электроподвижного состава, находящегося вблизи тяговой подстанции, что приводит к протеканию через место установки блока микропроцессорных защит одновременно и тока короткого замыкания и тока остаточной нагрузки. При этом угол между векторными величинами тока и напряжения остается в диапазоне от 55 до 110 эл. градусов, что вызывает срабатывание формирователя угловой характеристики срабатывания, вызывая формирование на его выходе сигнал уровня логической единицы и передается на первый вход логического элемента И. При этом величина входного сопротивления уменьшается и становится меньше величины сопротивления срабатывания порогового элемента, предварительно установленного пользователем при настройке защиты, что вызывает срабатывание порогового элемента входного сопротивления и формирование на его выходе сигнала уровня логической единицы, который передается на второй вход логического элемента И. При удаленном коротком замыкании с учетом остаточной нагрузки электроподвижного состава вблизи шин подстанции доля высших гармонических составляющих тока будет составлять достаточную величину, превышающую уставку порогового элемента коэффициента гармоник тока, что вызовет формирование на его выходе сигнала уровня логической единицы, который передается на третий вход логического элемента И. Третий вход логического элемента И является инверсным, поэтому сигнал уровня логической единицы преобразуется в сигнал уровня логического ноля, приводя к формированию на выходе логического элемента И сигнала уровня логического нуля. Поступающий на логический элемент выдержки времени сигнал уровня логического ноля не вызывает запуск выдержки времени и не приведет к срабатыванию выходного элемента блока микропроцессорной защиты. Отключение выключателя с прерыванием тока короткого замыкания защищаемого фидера переменного тока не производится, приводя к развитию аварии и вызывая повреждение элементов контактной подвески и подключенного к фидеру оборудования.

Достоинством блока микропроцессорной релейной защиты является низкая вероятность ложных срабатываний в условиях повышенных токовых нагрузок в нормальных режимах за счет дополнительного контроля гармонического состава тока.

Недостатком блока микропроцессорной релейной защиты является низкая чувствительность к коротким замыканиям в условиях остаточной нагрузки, что не позволяет отключать поврежденный фидер контактной сети, вызывая развитие аварии и повреждение элементов контактной подвески и подключенного оборудования. Это обусловлено значительной долей содержания высших гармонических составляющих тока при удаленных коротких замыканиях с учетом остаточной нагрузки электроподвижного состава, схожей по своей величине с долей содержания высших гармонических составляющих тока в нормальном режиме.

Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются использование идентичной входной и расчетной информации о параметрах защищаемой системы, алгоритм определения расчетных параметров контактной сети, а также однотипная элементная микропроцессорная база.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании устройства и способа дистанционной защиты фидеров контактной сети, позволяющих повысить чувствительность защиты при наличии остаточной тяговой нагрузки и обеспечить повышенную отстройку от нагрузочного режима в условиях тяжеловесного движения. Технический результат предполагаемого изобретения заключается в повышении чувствительности к коротким замыканиям в условиях остаточной тяговой нагрузки и улучшенной отстройки от нормального режима.

Для решения поставленной задачи в устройство дистанционной защиты фидеров контактной сети, содержащее первичные преобразователи тока и напряжения, полосовые фильтры, формирователь угловой характеристики срабатывания, блок расчета входного сопротивления, пороговые элементы, элементы логики и выходной элемент, для контроля постоянной гармонической составляющей тока дополнительно введены блок расчета постоянной гармонической составляющей тока и пороговый элемент постоянной гармонической составляющей тока.

Совокупность существенных признаков заявляемого решения отличается от совокупности существенных признаков прототипа введением новых конструктивных элементов для контроля постоянной гармонической составляющей тока: блок расчета постоянной гармонической составляющей тока и пороговый элемент постоянной гармонической составляющей тока, а также новыми взаимосвязями между блоками устройства.

Наличие в совокупности существенных признаков заявляемого решения существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого устройства критерию патентоспособности изобретения «новизна».

Введение в устройство дистанционной защиты фидеров контактной сети как минимум двух элементов: блока расчета постоянной гармонической составляющей тока и порогового элемента постоянной гармонической составляющей тока, а также образование новых взаимосвязей между элементами устройства способствует повышению чувствительности защиты путем исключения несрабатывания устройства защиты в условиях остаточной нагрузки при удаленных коротких замыканиях за счет однозначной идентификации режима короткого замыкания.

Благодаря отличительным признакам устройство дистанционной защиты фидеров контактной сети позволяет однозначно определить режим короткого замыкания и избежать развития аварии с повреждениями подключенного оборудования, что обеспечивает повышение чувствительности к коротким замыканиям и исключение случаев ложной работы в нормальном режиме при повышенных тяговых нагрузках электроподвижного состава.

Повышение чувствительности обеспечивается введение дополнительного контролируемого параметра в виде постоянной гармонической составляющей тока.

Исключение случаев ложной работы в нормальном режиме достигается проведением операции сравнения расчетных и измеренных значений постоянной гармонической составляющей тока путем однозначной идентификации нормального режима и режима короткого замыкания благодаря существенному отличию содержания постоянной гармонической составляющей тока в упомянутых режимах.

Неожиданным результатом является то, что устройство дистанционной защиты фидеров контактной сети однофазного переменного тока позволяет реализовать защиту от коротких замыканий в трехфазных распределительных сетях

благодаря наличию в упомянутом устройстве элементов для идентификации нормального и аварийного режимов по доли содержания постоянной гармонической составляющей тока.

Такая причинно-следственная связь является новой, и заявляемое решение соответствует критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».

На фигуре представлена схема устройства дистанционной защиты фидеров контактной сети, иллюстрирующая работоспособность и «промышленную применимость» заявляемого устройства.

Устройство дистанционной защиты фидеров контактной сети установлено в начале защищаемого фидера контактной сети однофазного переменного тока на понизительной тяговой подстанции и подключается непосредственно к измерительным выводам вторичных обмоток трансформаторов тока и напряжения.

Устройство дистанционной защиты фидеров контактной сети содержит первичные преобразователи тока 1 и напряжения 2, полосовые фильтры 3, 4, формирователь угловой характеристики срабатывания 5, блок расчета входного сопротивления 6, блок расчета постоянной гармонической составляющей тока 7, пороговые элементы входного сопротивления 8 и постоянной гармонической составляющей тока 9, логический элемент И 10, логический элемент формирования выдержки времени 11, выходной элемент 12.

Первичные преобразователи тока 1 и напряжения 2 предназначены для выполнения гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Полосовые фильтры 3, 4 предназначены для выделения тока и напряжения основной частоты, соответственно, из поступающего сигнала.

Формирователь угловой характеристики срабатывания 5 предназначен для измерения угла фазового сдвига между током и напряжением основной частоты и создания зоны срабатывания защиты заданной формы.

Блок расчета входного сопротивления 6 предназначен для выполнения операций вычисления путем деления величины напряжения на величину тока основной частоты и имеет два входа для тока и напряжения и один выход.

Блок расчета постоянной гармонической составляющей тока 7 предназначен для расчета постоянной гармонической составляющей тока как дополнительного электрического параметра по заложенному в него алгоритму и имеет один вход и один выход.

Пороговые элементы входного сопротивления 8 и постоянной составляющей тока 9 предназначены для задания значений уставок и последующего сравнения измеренного и заданного значений и имеют каждый по одному входу и одному выходу.

Логический элемент И 10 предназначен для объединения входящих в него сигналов и имеет три входа для сигналов уровня логических нуля и единицы, и выход уровня логических нуля или единицы.

Логический элемент формирования выдержки времени 11 предназначен для формирования задержки срабатывания и имеет один вход для сигнала уровня логических нуля и единицы и выход уровня логических нуля или единицы.

Выходной элемент 12 предназначен для формирования аналогового сигнала и имеет один вход и один выход.

Двумя входами устройства дистанционной защиты фидеров контактной сети являются входы первичных преобразователей тока 1 и напряжения 2, а выходом -выход выходного элемента 12.

Выход устройства дистанционной защиты фидеров контактной сети соединен с приводом выключателя защищаемого фидера контактной сети.

Выход первичного преобразователя тока 1 соединен с входом полосового фильтра 3 и входом блока расчета постоянной гармонической составляющей тока 7. Выход первичного преобразователя напряжения 2 соединен со входом полосового фильтра 4.

Выход полосового фильтра тока 3 соединен с первым входом формирователя блока расчета входного сопротивления 6.

Выход полосового фильтра напряжения 4 соединен со вторым входом формирователя угловой характеристики срабатывания 5 и вторым входом блока расчета входного сопротивления 6.

Выход формирователя угловой характеристики срабатывания 5 соединен с одним из входов логического элемента И 10.

Выход блока расчета входного сопротивления 6 через пороговый элемент входного сопротивления 8 соединен со вторым входом логического элемента И 10. Выход блока расчета постоянной составляющей тока 7 через пороговый элемент постоянной составляющей тока 9 соединен с третьим входом логического элемента И 10.

Выход логического элемента И 10 через логический элемент формирования выдержки времени 11 соединен с входом выходного элемента 12.

Устройство дистанционной защиты фидеров контактной сети работает следующим образом.

Вне зависимости от режима работы контактной сети сигналы тока и напряжения защищаемого фидера контактной сети, поступающие с первичных преобразователей тока 1 и напряжения 2 передаются на полосовые фильтры 3 и 4, где осуществляется выделение гармоник тока и напряжения основной частоты, которые передаются в формирователь угловой характеристики срабатывания бив блок расчета входного сопротивления 6. Рассчитанные значения входного сопротивления поступают в пороговый элемент входного сопротивления 8, где они сравниваются с заданными значениями уставок.

В нормальном режиме работы контактной сети угол между векторными величинами тока и напряжения находится в диапазоне от 20 до 40 эл. градусов в режиме тяги электроподвижного состава железных дорог и более 110 эл. градусов в режиме рекуперации, что не вызывает срабатывание формирователя угловой характеристики срабатывания 5, а на его выходе формируется сигнал уровня логического ноля, который передается на один из входов логического элемента И 10. В нормальном режиме работы контактной сети величина входного сопротивления изменяется, но не становится меньше, чем величина сопротивления срабатывания порогового элемента входного сопротивления 8, предварительно установленного пользователем при настройке защиты, что не вызывает его срабатывания. При отсутствии срабатывания порогового элемента входного сопротивления 8 на его выходе формируется сигнал уровня логического нуля, который передается на второй вход логического элемента И 10.

Рассчитанное в блоке расчета постоянной составляющей тока 7 значение постоянной составляющей тока сравнивается с уставкой в пороговом элементе постоянной составляющей тока 9, не превышая заданное значение уставки, что формирует на выходе порогового элемента постоянной составляющей тока 9 сигнал уровня логического ноля, поступающий на третий вход логического элемента И 10. Три сигнала уровня логического ноля, поданные на входы логического элемента И 10, формируют на его выходе сигнал уровня логического ноля, который поступает на логический элемент выдержки времени 11, не вызывая запуск выдержки времени и не вызывая срабатывание выходного элемента 12 устройства дистанционной защиты фидеров контактной сети. Неповрежденный фидер контактной сети остается в работе, электроснабжение потребителей осуществляется без перебоев.

При коротком замыкании на защищаемом фидере контактной сети угол между векторными величинами тока и напряжения находится в диапазоне от 55 до 110 эл. градусов, что вызывает срабатывание формирователя угловой характеристики срабатывания 5, вызывая формирование на его выходе сигнал уровня логической единицы, который передается на один из входов логического элемента И 10. При коротком замыкании величина входного сопротивления резко уменьшается и становится меньше величины сопротивления срабатывания порогового элемента входного сопротивления 8, предварительно установленного пользователем при настройке защиты, что вызывает срабатывание порогового элемента входного сопротивления 8 и формирование на его выходе сигнала уровня логической единицы, который передается на второй вход логического элемента И 10.

Рассчитанное в блоке расчета постоянной составляющей тока 7 значение постоянной составляющей тока сравнивается с уставкой в пороговом элементе постоянной составляющей тока 9, превышая заданное значение уставки, что формирует на выходе порогового элемента постоянной составляющей тока 9 сигнал уровня логической единицы, поступающий на третий вход логического элемента И 10. Три сигнала уровня логической единицы, поданные на входы логического элемента И 10 формируют на его выходе сигнал уровня логической единицы, который поступает на логический элемент выдержки времени 11, по истечении которой сигнал уровня логической единицы подается на выходной элемент 12 устройства дистанционной защиты, вызывая его срабатывание и отключение выключателя с прерыванием тока короткого замыкания. Отключение защищаемого фидера переменного тока предотвращает развитие аварии и исключает повреждение подключенного оборудования.

При возникновении короткого замыкания в контактной сети в конце защищаемой линии сохраняется высокий уровень остаточного напряжения, достаточный для продолжения работы электроподвижного состава, находящегося вблизи тяговой подстанции, что приводит к протеканию через место установки блока микропроцессорных защит одновременно и тока короткого замыкания и тока остаточной нагрузки. При этом угол между векторными величинами тока и напряжения остается в диапазоне от 55 до 110 эл.градусов, что вызывает срабатывание формирователя угловой характеристики срабатывания 5, вызывая формирование на его выходе сигнал уровня логической единицы, который передается на один из входов логического элемента И 10. При этом величина входного сопротивления уменьшается и становится меньше величины сопротивления срабатывания порогового элемента входного сопротивления 8, предварительно установленного пользователем при настройке защиты, что вызывает срабатывание порогового элемента входного сопротивления 8 с формированием на его выходе сигнала уровня логической единицы, который передается на второй вход логического элемента И 10. При удаленном коротком замыкании с учетом остаточной нагрузки электроподвижного состава вблизи шин подстанции постоянная гармонической составляющей тока будет составлять достаточную величину, превышающую уставку порогового элемента постоянной гармонической составляющей тока 9, что вызовет формирование на его выходе сигнала уровня логической единицы, который передается на третий вход логического элемента И 10.

Три сигнала уровня логической единицы, поданные на входы логического элемента И 10 формируют на его выходе сигнал уровня логической единицы, который поступает на логический элемент выдержки времени 11, по истечении которой сигнал уровня логической единицы подается на выходной элемент 12 устройства дистанционной защиты, вызывая его срабатывание и отключение выключателя с прерыванием тока короткого замыкания. Отключение защищаемого фидера переменного тока предотвращает развитие аварии и исключает повреждение подключенного оборудования.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Изобретение относится к линиям электроснабжения переменного тока. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности защиты фидеров контактной сети к коротким замыканиям в условиях остаточной нагрузки и улучшенной отстройки от нормального режима работы, что позволяет однозначно определить короткое замыкание с последующим его отключением, тем самым не допуская развитие аварии с повреждениями подключенного оборудования, а также предотвращая ложное срабатывание защиты в нормальном режиме работы линии при повышенных токовых нагрузках. Благодаря наличию в заявляемом устройстве элементов для идентификации нормального и аварийного режимов по доли содержания постоянной гармонической составляющей тока дополнительно появляется возможность реализовать защиту от коротких замыканий в трехфазных распределительных сетях. Устройство дистанционной защиты фидеров контактной сети, содержащее первичные преобразователи тока и напряжения, соединенные через соответствующие полосовые фильтры тока и напряжения с формирователем угловой характеристики срабатывания и блоком расчета входного сопротивления, при этом выход первичного преобразователя тока также соединен через последовательно соединенные блок расчета постоянной гармонической составляющей тока и пороговый элемент постоянной гармонической составляющей тока со входом логического элемента И, остальные входы которого соединены с выходом формирователя угловой характеристики и через пороговый элемент входного сопротивления с выходом блока расчета сопротивления, а выход которого через последовательно соединенные логический элемент формирователя выдержки времени и выходной элемент соединяется с приводом выключателя защищаемого фидера контактной сети, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок расчета постоянной гармонической составляющей тока и пороговый элемент постоянной гармонической составляющей тока. 1 ил.

Устройство дистанционной защиты фидеров контактной сети, содержащее первичные преобразователи тока и напряжения, соединенные через соответствующие полосовые фильтры тока и напряжения с формирователем угловой характеристики срабатывания и блоком расчета входного сопротивления, при этом выход первичного преобразователя тока также соединен через последовательно соединенные блок расчета постоянной гармонической составляющей тока и пороговый элемент постоянной гармонической составляющей тока со входом логического элемента И, остальные входы которого соединены с выходом формирователя угловой характеристики и через пороговый элемент входного сопротивления с выходом блока расчета сопротивления, а выход которого через последовательно соединенные логический элемент формирователя выдержки времени и выходной элемент соединяется с приводом выключателя защищаемого фидера контактной сети, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок расчета постоянной гармонической составляющей тока и пороговый элемент постоянной гармонической составляющей тока.