Устройство для защиты от тока короткого замыкания контактной сети переменного тока электрических железных дорог Советский патент 1983 года по МПК H02H7/26 H02H3/38 

ния, выход элемента сравнения токор смежных фидеров подклю ен к входу порогового элемента, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого .элементов И, к вторым входам которых подключен выход второго элемента И блока дистанционной направленной защиты, а к третьему входу третьего элемента И подключен выход элемента И блока направленной дистанционной защиты ёмежного фидера, соединенный через элемент задерки и инвертор с третьим входом четвертого элементами, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к третьему и четвертому входам элемента ИЛИ.

2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения селективности путем улучшения отстройки от токов нагрузки при гололеде на контактной сети, блок отстройки выполнен в видефильра высших гармоник, выпрямителя, элемента сравнения на резисторах, порогового элемента, конденсатора.

усилителя, разделительных диодов и резисторов, причем вход фильтра высших гармоник соединен непосредтвенно ;с промежуточным трансформаjropoM тока защищаемого фидера, а выход через последовательно соединенные выпрямитель, первый резистор элемента сравнения, пороговый элемент, усилитель, конденсатор, первый разделительный диод и первый резистор соединен с входом измерительного дистанционного элемента блока выправленной дистанционной защиты, вход порогового элемента через второй резистор элемента сравнения, потенциометр регулировки уставки и диоды положительных полуволн тока подключен к промежуточному трансформатору тока защищаемого фидера, выход усилителя соединен через второй резистор с входом блока направленно дистанционной защиты, вход второго разделительного диода подключен к точке с нулевым потенциалом а выход -- к входу первого разделительного диода.

1.УСТРОЙСТВО- ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАШКАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ, содержащее подключенные к каждой фазе блок ненаправленной дистанционной защиты, включакяций первый измерительный дистанционный пороговый элемент, токовый блокирующий пороговый элемент и резисюры элементов сравнения/ выходы первого измерительного дистанционного порогового элемента и токового блокирующего порогового элемента соединены с первым элементом и, а токо вые входы блока ненаправленной дистанционной защиты связаны через регулировочные потенциометры уставок : защиты, и первый выпрямительный мост с промежуточным трансформатором тока, а входы напряжения подключены к промежуточному трансформатору напряжения через второй выпрямительный мост, блок направленной дистанционной защиты, включгиощий второй измерительный дистанционный пороговый элемент, токовый вход.которого связан через свой регулировочный потенциометр уставки защиты с первым упомянутым выпрямительным мостом, а ого вход напряжения - с вторым упомянутым выпрямительным мостом, и фазосравнивающий элемент, токовый вход которого подключен непосредственно к промежуточному трансформатору тока, а вход напряжения - непосредственно к промежуточнс 1у трансформатору напря ения, при этом выходы второго измерительного дистанционного элемента и фазосравнивающего элемента соединены с входами второго элемента И, выход которого подключен к элементу выдержки времени, соединенному с первым входом элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход первого элемента И блока дистанционной ненаправленной защиты, выход которого подключен к.исполнительному эле(П менту, входы измерительных дистанционных пороговых элементов соединены с выходами блока отстройки, вхо- , (ды которого свяэаны с промежуточным трансформатором тока, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия путем исключения выдержки времени дистанционной направленной защиты-второй ступени, оно дополнительно снабжено блоком ускорения срабатывания защиты, вторым промежуточным трансформатором тока, треть им выпрямительным мостом и потенциометром регулировки уставки, при этом блок ускорения срабатывания защиты выполнен в виде резисторов элемента сравнения токов смеж.ных фидеров, один кз которых подключен через потенциометр регулировки уставки и первый выпрямительный -мост к промежуточному трансформатору тока, второй через дополнительный потенциометр регулировки уставки и третий выпрямительный мост к второму промежуточному трансформатору тока,первичная обмотка которого подключена к смежному фидеру, третий - к плюсу опорного напряже

.1 Изобретение относится к релейной защите электрических сетей от токов короткого замыкания, в частности, к защите фидеров контактной сети электрических железных дорог перемен ного тока. Известно устройство для защиты фидеров контактной сети от токов короткого замыкания, в котором для пов шения селективности и надежности отстройки от режимов нагрузки применен принцип искусственного торможения ее исполнительных органов за счет вы ших гармонических составляющих в токе фидера. Применение торможения при нагрузке по 3-ей гармонике позволяет отстраиваться от токов нагрузки, даже если они превышают минимальный ток короткого замыкания. При режиме короткого замыкания содержание гармонических составляющих снижается, торможение уменьшается и защита срабатывает Cll Однако эта защита обладает недостаточно высокой надежностью и селективностью отстройки от режимов нагру ки при больших токовых нагрузках. При удалейных коротких замыканиях и большой предшествующей нагрузке защита с торможением по 3-ей. гармонике может не срабатывать, так как процент гармонических составляющих в этом случае оказывается значительным. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее блок дистанционной ненаправленной защиты с токовой блокировкой в качестве первой ступени, блок дистанционной направленной защиты в качестве второ1й ступени и исполнительный блок. Устройство снабжено также блоком отстройки от бросков токов намагничивания трансформаторов ,, работающим на принципе выделения апериодической составляющей в токе фидера. Первая ступень не имеет выдержки времени ,срабатывает при коротких замыканиях в зоне прилегающей к тяговой подстанций и составляющей 50-70% расстояния от подстанции до поста. Вторая ступень имеет выдержку времени 0,5 с,т.е. отключает КЗ за время 0,6-0,65 с. Она является основной в зоне до .-тин поста секционирования . Однако указанная выдержка времени является нежелательной, так как увеличивает вероятность пережога контактного провода. Кроме того, устройство обладает недостаточной селективностью по отнсяиению к тяговым токам нагрузки при гололеде. Это объясняется тем, что процесс токосъема при гололеде происходит с отры вом токоприемника от контактного про вода, причем отрыв сопровождается дугой, что приводит.к увеличению гармонического состава тягового тока и изменению угла между током и напря жением. Из-за гололеда имеет место ложная работа защит, в частности органов направления. Цель изобретения - увеличение быстродействия защиты.путем исключения выдержки времени дистанционной направленной защиты второй ступени и повышение селективности путем улуч шения отстройки от токов нагрузки при гололеде на контактной сети. Поставленная цель достигается тем что устройство для защиты от тока короткого замыкания контактной сети переменного тока электрических желез ных дорог, содержащее подключенные к каждой фазе блок ненаправленной дистанционной защиты, включающей первый измерительный дистанционный пороговый элемент, токовый блокирующий пороговый элемент и резистъры элементов сравнения, выходы упомянутых элементов соединены с первым эле ментом И, а токовые входы блока направленной дистанционной защиты связаны через регулировочные потенциометры уставок защиты и перв1 й выпрямительный мост с промежуточным .трансформатором тока, а входы напряжения подключены к промежуточному трансформатору напряжения через вто рой выпрямительный мост, и блок нап равленной дистанционной защиты, вклю чающей второй измерительный дистанционный пороговый элемент, токовый вход которого связан через свой.регулировочный потенциометр уставки защиты с первым упомянутьал выпрямительным мостом, а его вход напряжения - с вторым упомянутым выпрямительным мостом,и фазосравнивающий элемент токовый йход которого подключен непосредственно к промежуточному тран форматору тока, а вход напряжения непосредственно к промежуточному трансформатору напряжения, при этом их входы соединены с входами второг элемента И, выход которого подключе к элементу выдержки времени, соединенному с первым входом элемента ИЛИ, к второму входу которого по КЛЮЧ6Н выход первого элемента И бло ка дистанционной ненаправленной защиты, выход которого подключен к ис полнительному элементу, входы измерительных дистанционных пороговых элементов соединены с выходами блок отстройки, выходы которого связаны с промежуточным трансформатором тока, дбполнительно снабжено блоком ускорения срабатывания защиты, вторым промежуточным трансформатором тока, третьим выпрямительным мостом и потенциометром регулировки уставки, при этом блок ускорения срабатывания защиты,выполнен в виде резисторов элемента сравнения токов смежных фидеров, одий из которых подключен через потенциометр регулировки уставки и первый выпрямительный мост к промежуточному трансформатору тока, второй через дополнительный потенциометр регулировки уставки и третий выпрямительный мост - к второму промежуточному трансформатору тока, первичная обмотка которого подключена к смежному фидеру, третий - к плюсу опорного напряжения, выход элемента.сравнения токов смежных фидеров подключен к входу порогового элемента, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, к вторым входам кбторых подключен выход второго элемента И блока дистанционной направленной защиты фидера, а к третьему входу третьего элемента И подключен выход эл5мента И блока направленной дистанционной защиты смежного фидера, соединенный через элемент задержки и инвертор с третьим входом четвертого элемента.И, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к третьему и четвертому входам элемента ИЛИ. Кроме того, в устройстве блок отстройки выполнен в виде фильтра высших гармоник, выпрямителя, элемента сравнения на резисторах, порогового элемента, конденсатора, усилителя, разделительных диодов и резисторов, причем вход фильтра высших гармоник соединен непосредственно с промежуточным трансформатором тока, защищаемого фидера, а выход через последовательно соединенные выпрямитель, первый резистор элемента-сравнения, пороговый элемент, усилитель, конденсатор, первый разделительный диод и первый резистор соединен с входом измерительного дистанционного элемента блока направленной дистанционной защиты, вход порогового элемента через второй резистор элемента сравнения, потенциометр регулировки уставки ц диодал положительных полуволн, тока подключен к промежуточному трансФорматору тока защищаемого фидера, .; выход усилителя соединен через второй резистор с входом блока направленной дистанционной зашиты, вход второго рез делительного диода под1 лючен к точке с нулевым потенциалом, в выход - к входу первого раэдели- тельного диода. На чертеже приведена схема устройства для защиты от тока короткого замыкания контактной сети переменного тока эл трических железных дорог t Устройство содержит промежуточный трансформатор 1 тока защищаемого фидера контактной сети и промежуточ ный, трансформатор 2 тока смежного фидера, промежуточный трансформатор 3 напряжения, первый-третий йып рямительные мосты 4-6, диоды 7 положительных полуволн тока, блок 8 ненаправленной дистанционной защиты, включающей резисторы 9-12 элементов сравнения, измерительный дистанционный пороговый элемент. 13, токовый блокирующий пороговый Элемент 14, первый элемент И 15, блок 16 направленной дистанционной защиты, включаю щий элемент сравнения с резисторами 17-20, второй измерительный диста ционный пороговый элемент 21, фазоограничивающий элемент 22, второй элемент И 23, и элемент 24 выдержки времени, блок 25 направленной дистан ционной защиты смежного фидера, выполненного аналогично блоку 16,. блок 26 ускорения срабатывания защит включающий элемент сравнения с резис торами 27-29, пороговый элемент 30, третий и четвертый элементы И 31 и 32, элемент 33 задержки и ин вертор 3 блок 35 отстройки, включакщий - фильтр 36 высших гармоник, выпрямитель 37, элемент сравнения с резисто рами 38 и 39, пороговый элемент 40, усилитель 41, конденсатора 42, разделительные диоды 43 и 44, резисторы 45 и 46, элемент ИЛИ 47, исполнительный элемент 48, потенциометры 49-54 регулировки уставки защиты , Устройство работает следующим образом. В нормальном эксплуатационном режиме имеется номинальное напряжение и отсутствует ток короткого замыкания. При этом блоки направленной 18 и ненаправленной 16 дистанционных защит находятся в несработанном состоянии. Также отсутствуют сигналы на выходах блока 26 ускорения защиты. Исполнительный элемент 47 обесточен . При коротком замыкании в зоне действия первой ступени защиты при увеличении тока фидера и уменьшении напряжения, соответственно увеличивается выпрямленное отрицательное напряжение.на выходе выпрямительного моста 4 и уменьшается выпрямительное положительное напряжение на выходе моста 5 в цепи трансформатора 3 напряжения. Срабатывает измерительный дистанционный пороговый элемент 13 и токовый блокирующий пороговый элемент 14. При этом, так как на входах ложного элемента И 15 появляется сигнал сравнения, он срабатывает и через элемент ИЛИ 47 на исполнительный элемент 48 поступает команда на отключение фидера. При коротком замыкании в зоне действия второй ступени защиты аналогично при увеличении тока фидера срабатывает измерительный дистанционный пороговый элемент 21 направленной защиты. Фазоограничивающий элемент 22 разрешает работать защите, срабатывает элемент И 23 и сигнал срабатывания подается на вход элемента 24 выдержки времени. йдновременно, если токи смежных фидеров отличаются друг от друга в Кро срабатывает пороговый элемент 30. Коэффициент запуска К показывает во сколько раз величина тока, протекающего через поврежденный фи,дер больше тока, протекающего через смежньй фидер. Коэффициент к вводится для обеспечения селективной работы при повреждении контактной сети вблизи поста секционирования, когда токи в смежных фидерах мало отличаются друг от друга. Обычно коэффициент запуска берется равным 1,2-1,5. При. этом, если сработали блоки направленных защит поврежденного 16 и смежного 25 фидера и пороговый элемент 30, на всех входах элемента И 31 появляются разрешающие сигналы и он срабатывает, его выходной сигнал через элемент ИЛИ .17 поступает на исполнительный элемент 48, минуя элемент 24 выдержки времени блока 16 направленной дистанционный защиты. В том случае, когда короткое замыкание находится вблизи поста секционирования, токи в смежных фидерах почти одинаковы, несмотря на срабатывание блоков 16 и 25 направленных защит, пороговый элемент 20 блока 26 ускорения срабатывания защиты не срабатывает. При этом от блока 8 защиты первой ступени без выдержки времени на посту секционирования отключается масленный выключатель поврежденного фидера. Ток в смежном фидере уменьшается, при этом блок 25 в дистанционном направлении защиты возвращается в исходное состояние, однако сигнал на выходе элемента 33 задержки еще присутствует и через инвертор 34 сигнал поступает на один из входов элемента И 32. Как только поСле отключения фидера срабатывает пороговый элемент 30, фиксирующий отклонение токов в смежных фидерах, срабатывает и элемент И 32, отключая поврежденный фидер через элемент ИЛИ 48 без выдержки времени каскадно вслед за вык.лючателем поста секционирования. Ё случае, если смежный оперативно отключен, не срабатывает его блок.25 дистанционной направленной защиты, на входах элементов И 31 и 32 присутствует запрещающий сигнал,