Устройство защиты тяговой сети постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК B60M3/00 H02H3/08 

Изобретение относится к электрификации ж.д., а именно к способам защиты тяговых сетей постоянного тока от малых токов которого замыкания (к.3.) и может быть использовано для защиты тяговых сетей магистральных железных дорог 3,3 кВ метрополитена и городского транспорта (трамвай и троллейбус).

Цель изобретения - повышение надежности защиты.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства защиты; на фиг.2 - кривые изменения пер- вичных токов и кривые выделенных приращений токов при пуске подвижного состава при коротком замыкании.

Устройство защиты тяговых сетей со структурной схемой (фиг,1) содержит датчик 1 тока, включенный в цепь защищаемого фидера 2 контактной сети с быстродействующим выключателем 3, датчик 4 скорости нарастания тока (в простейшем варианте ненасьпценкьш трансформатор тока, работающий с разомкнутой вторичной обмоткой), первый и второй компараторы 5 и 6, ключевой элемент 7, конденсатор 8, диф- JQ ступает напряжение от датчика I, соференциальный усилитель 9, интегратор 10 со сбросом.

Кривая П (фиг.2) изображает изменение тока защищаемой цепи при пуске подвижного состава,кривая 12 - изменения тока защищаемой цепи при удаленном коротком замыкании, кривая 13 - отрезки параллельных прямых, наклон которых характеризует заданную скорость нарастания тока, кривые 14,15 и 16 изображают текущее значение приращения тока при пуске подвижного состава, кривая 17 - изменения текущего значения приращения тока при удаленном коротком замыкании, кривые 18, 19 и 20 - интеграл текущего значения приращения тока по времени (текущее значение амперсе- кунд приращения тока при пуске подвижного состава) и кривая 21 - интеграл текущего значения приращения тока при к.з.

Кроме того, на фиг.2 показано приращение тока при пуске электроподвижного состава а1, приращение тока при режиме короткого замыкания All, значение интеграла приращения тока при пуске электроподвижного состава л Sj, значение интеграла прира35

40

45

50

55

ответствующее текущему значению тока i(. На выходе усилителя 9 появляется, сигнал, пропорциональный текущему значению приращения тока ь1 отсчитываемого с указанного момента сра- батьгеания первого компаратора 5. Этот сигнал подается на вход интегратора 10, который начинает интегрировать текущее значение приращения тока, так как запускается сигналом с выхода компаратора 5 в тот же момент, когда размыкается ключ 7. На выходе интегратора 10 появляется сигнал, пропорциональный текущему значению амперсекунд приращения тока, также отсчитьгааемых с указанного момента срабатьшания первого компаратора 5. Этот сигнал с помощью второго компаратора 6 сравнивается с его уставкой, пропорциональной некоторому наперед заданному количеству амперсекунд приращений тока, и при превышении последней на выходе компаратора 6 появляется сигнал, реализующий отключение выключателя 3 защищаемого фидера 2. В момент времени, когда скорость нарастания тока на фидере 2 оказьгаается меньше порогового значения, сигнал с выхода

5

0

5

щения тока в режиме короткого замыкания uS, пороговая уставка интеграла приращения тока лЗу.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 4 скорости нарастания тока преобразует ток i,во времени защищаемой цепи в напряжение, пропорциональное скорости нарастания тока. С выхода датчика 1 напряжение поступает на вход пе.рвого компаратора 5, который срабатывает, как только величина напряжения на выходе датчика 1 оказьюается большей, чем уставка компаратора 5 по напряжению, соответствующая некоторому, наперед заданному пороговому значению скорости нарастания тока. На выходе компаратора 5 появляется сигнал, приводящий к размыканию элемента 7. Благодаря этому на конденсаторе 8 сохраняется напряжение, снимаемое с датчика 1 тока и соответствующее величине тока в момент превышения скоростью нарастания тока порогового значения. Это напряжение поступает на нижний вход дифференциального усилителя 9. На верхний вход этого усилителя 9 по5

0

5

0

5

ответствующее текущему значению тока i(. На выходе усилителя 9 появляется, сигнал, пропорциональный текущему значению приращения тока ь1 отсчитываемого с указанного момента сра- батьгеания первого компаратора 5. Этот сигнал подается на вход интегратора 10, который начинает интегрировать текущее значение приращения тока, так как запускается сигналом с выхода компаратора 5 в тот же момент, когда размыкается ключ 7. На выходе интегратора 10 появляется сигнал, пропорциональный текущему значению амперсекунд приращения тока, также отсчитьгааемых с указанного момента срабатьшания первого компаратора 5. Этот сигнал с помощью второго компаратора 6 сравнивается с его уставкой, пропорциональной некоторому наперед заданному количеству амперсекунд приращений тока, и при превышении последней на выходе компаратора 6 появляется сигнал, реализующий отключение выключателя 3 защищаемого фидера 2. В момент времени, когда скорость нарастания тока на фидере 2 оказьгаается меньше порогового значения, сигнал с выхода

компаратора 6 исчезает, ключ 7 замыкается. Благодаря этому на оба входы дифференциального усилителя 9 начинает поступать одно и то же напряже- кие, поэтому сигнал на выходе усшти- теля 9 исчезает. Одновременно прекращается интегрирование текущего значения тока и напряжение на выходе интегратора 10 также исчезает.

Наибольшее значение интеграла при ращения тока (амперсекунд приращения тока) за время его нарастания тока к.з, равно AS,j( фиг. 2). Это значение много больше амперсекунд приращения тока за время его нарастания при пуске подвижного состава по кривой П, и равное ДЗ . Отношение , много больше 2. Это обеспечивает возможность выбора уставки йЗц по ам- персекундам, исходя из условия Д5, , при которой легко отличают режим пуска подвижного состава от режима к.з. Именно в больших возможностях различения режимов пус- ка подвижного состава и к.з. и заклю чается преимзтцество предлагаемого устройства.

Физически величина, получаемая после интегрирования, пропорциональна текущему значению амперсекунд приращения тока, т.е. в предлагаемом способе операцией интегрирования реализуется суммарньй учет времени и величины приращения тока.

Использование устройства позво- ляет сбздать защитные устройства, которые позволят резко повысить пропускную способность фидеров тяговой сети постоянного тока по токам нагрузки, в частности, без сооружения промежуточных подстанций или пунктов секционирования пропускать тяжеловесные поезда на магистральных железных дорогах 3,3 кВ, обеспечить надежную защиту тяговой сети метрополитена и т.п.

Формула изобретения

Устройство защиты тяговой сети постсгянного тока, содержащее включенные в цепь питающего фидера контактной сети датчик тока и датчик скорости нарастания тока, выход которого связан с входом первого компаратора, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента, выход которого объединен с дом датчика тока и связан, с одним входом дифферёнционального усилителя, другой вход которого :1вязан с входом ключевого эле- г1ента и конденсатором, а выход соединен с входом другого компаратора, подключенного к исполнитель- ному элементу коммутационного аппарата, о тлич ающе еся тем, что, с целью повьш1ения надежности защиты, оно сн-абжено интегратором, включенным между выходом дифференциального усилителя и входом другого компаратора, при этом управляющий вход интегратора связан с выходом первого компаратора.

Фиг.2

Изобретение относится к электрификации, ж.д., а именно к способам защиты тяговых сетей постоянного тока, от малых токов короткого замыкания (к.з.) и может быть использовано для защиты тяговых сетей магистральных железных дорог 3,3 кВ, метрополитена и городского транспорта (трамвай и троллейбус). Цель изобретения - повышение надежности защиты. Устройство защиты тяговых сетей со структурной схемой содержит датчик I тока, включенный в цепь защищаемо- го фидера 2 контактной сети с быстродействующим выключателем 3, датчик 4 скорости нарастания тока (в простейшем варианте ненасьш енный трансформатор тока, работающий с разомкнутой вторичной обмоткой), первь(й и второй компараторы 5 и 6, электронный ключ 7, конденсатор 8, дифференциальный усилитель 9, интегратор 10 со сбросом. 2 Ш1.2. i (Л (Раг. 1

Редактор Т.Митейко

Составитель В.Кочеткоё Техред А.Кравчук

Заказ 1106/17 Тираж 599 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор М.Самборская