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

Изобретение относится к электроснабжению электрических дорог и может быть использовано для защиты тяговых сетей постоянного тока от токов короткого замыкания, в частности на участках постоянного тока электрических железных дорог, метрополитена для защиты контактной сети.

Целью изобретения является повышение надежности защиты тяговой сети.

На фиг. 1 представлена электрическая блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы в разных режимах работы тяговой сети; а - в нормальном режиме; б - в режиме короткого замыкания в тяговой сети; в - в режиме прохода токоприемником электроподвижного состава воздушного промежутка.

Устройство защиты тяговой сети постоянного тока содержит датчик 1 тока и датчик 2 напряжения, включенные в тяговую сеть (не показана), сумматор 3, блок 4 регулирования уставки, первый пороговый элемент 5, элемент ИЛИ 6, элемент 7 отключения коммутационного аппарата, второй пороговый элемент 8, элемент И 9, элемент 10 выдержки времени, два дифференцирующих элемента 11 и 12, тока, элемент 13 памяти, дополнительные элементы И 14 и элемент 15 выдержки времени, инвертор 16, блок 17 гальванической развязки, дополнительный элемент ИЛИ 18, третий пороговый элемент 19 и датчик 20 тока в обратном проводе тяговой сети.

Блок 4 регулирования уставки состоит из последовательно соединенных усилителя 21, конденсатора 22, диода 23 и резистора 24. Входом блока 4 является вход усилителя 21, а выходом - вывод резистора 24. На другие входы элемента ИЛИ 6 могут поступать сигналы от других защит этого же питающего фидера тяговой сети или других фидеров этой же тяговой сети.

Блок 24 выделения составляющей тока обратного провода тяговой сети включает в себя датчик 20 тока, включенный в обратный провод, дифференцирующий элемент 11 тока, пороговый элемент Л 9, и элемент 17 гальванической развязки.

На фиг. 2 индексами обозначены сигнал 25, пропорциональный величине сопротивления измеряемого элементом 3, сигнал 26, пропорциональный величине уставки блока 4, сигналы 27 и 28, пропорциональные величинам тока в тяговой сети и обратном проводе сети, сигналы 29 и 30 на выходе первого и второго элементов 11 и 12 тока, сигналы 31 и 32 на выходе второго и третьего пороговых элементов 8 и 19, сигнал 33 на выходе первого элемента И 9, сигнал 34 на выходе элемента 10 выдержки времени, сигнал 35 на выходе элемента 13 памяти, сигнал 36 - на выходе дополнительного элемента 15 выдержки и времени, и сигнал 37 на выходе элемента 7 отключения.

5

Устройство работает следующим образом. При увеличении тока в тяговой сети (фиг. 2а) изменяется на одинаковую величину ток в тяговой сети и обратном проводе сети, соответственно изменяются величины сигналов на выходе датчиков 1 и 20 тока (на фиг. 2 сигналы 27 и 28). При изменении тока нагрузки на выходе элементов 11 и 12, входы которых подключены к выходам датчиков 1 и 20, формируются сигналы 29 и 30, амплитуда и длительность которых характеризуется изменением тока нагрузки. Так как ток при нагрузке нарастает медленнее, чем при коротком замыкании, то существует возможность по характеру изменения сигналов 29 и 30 определить необходимость настройки уставки блоком 4 устройства. Для этого из аналоговых сигналов 29 и 30 пороговые элементы 8 и 19 формируют дискретные сигналы 31 и 32. Так как датчики 1 и 20, а также датчик 2 напря0 жения выполнены в виде резисторов, то существует гальваническая связь между высоким потенциалом тяговой сети и датчиками 1 и 2, а также между нулевым потенциалом и датчиком 20. Поэтому сигналы с выхода третьего порогового элемента 19 и с

5 выходов элементов И 9 и 14 подаются через блок 17 гальванической развязки.

На входы элемента И 9 поступают два одинаковых сигнала 31 и 32 низкого уровня. Соответственно сигнал 33 низкого уровня поступает па вход элемента 10, который через определенную выдержку времени формирует сигнал 34, который через элемент ИЛИ 18 поступает на вход элемента 13 памяти. С выхода элемента 13 сигнал 35 низкого уровня поступает на вход усилителя 21 блока 4 регу лирования величины уставки устройства, соответственно сигнал высокого уровня с выхода усилителя 21 через конденсатор 22, диод 23 и резистор 24 подается на вход первого порогового элемента 5. Таким образом, уставка первого порогового элемента 5 заглуб0 ляется и устройство не срабатывает.

В случае, если произошло замыкание, ток в тяговой сети нарастает до установившегося значения быстрее, чем при нагрузке (фиг. 26). Это приводит к тому, что

2 длительность сигналов 29 и 30 будет .меньшей, чем величина выдержки времени элемента 10. Поэтому сигнал на изменение величины уставки устройства па заданное время от элемента 13 памяти будет отсутствовать. Первый пороговый элемент 5 сраба0 тывает с заданной уставкой, и через элемент ИЛИ 6 сигнал на срабатывание поступает на вход элемента 7, который формирует сигнал 37 на отключение коммутационного аппарата.

Короткий по длительности сигнал 29 на

5 выходе элемента 12 может иметь место также и при проезде электровозом воздушного промежутка тяговой сети (фиг. 20), когда в ней ток изменяется скачком. В этом случае

0

изменение уставки устройства осуществляется следующим образом. Так как ток изменился только в тяговой сети, а в обратном проводе остался постоянным, то сигнал 32 на выходе элемента 19 не изменится, соответственно на второй вход элемента И 14 через инвертор 16 будет поступать сигнал низкого уровня. При появлении сигнала 31 низкого уровня с выхода порогового элемента 8 на выходе элемента 14 формируется сигнал того же уровня и равный по длительности сигналу 31. Этот сигнал поступает на вход элемента 15, который установлен для исключения ложного действия устройства при кратковременных помехах. С выхода элемента 15 сигнал через элемент 18 поступает на вход элемента 13 памяти. Элемент 13 формирует на выходе сигнал 35 низкого уровня заданной длительности. Сигнал 35 поступает на вход блока 4 регулирования величины уставки устройства. С выхода блока 4 сигнал поступает на вход элемента 5, изменяя его уставку.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет автоматически регулировать уставку при изменении тока нагрузки в тяговой сети и обеспечивать необходимую чувствительность при коротких замыканиях в ней, т. е. повысить надежность функционирования всей системы тягового электроснабжения.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты тяговой сети постоянного тока, содержащее включенные в тяговую сеть датчики тока и напряжения, выходы которых через сумматор подключены к входу одного порогового элемента, подключенного к выходу блока регулирования уставки, выход порогового элемента через элемент ИЛИ связан с элементом отключения коммутационного аппарата, дру- J гой пороговый эле.мент, вход которого связан с выходом датчика тока, а выход через вход элемента И соединен с элементом выдержки времени, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, оно снабжено блоком выделения составляющей тока

О обратного провода тяговой сети, дополнительными элементами И, ИЛИ и выдержки времени, инвертором, дифференцирующим элементом тока и элементом памяти, выход последнего из которых подключен к входу блока регулирования уставки, а вход соединен с выходом дополнительного элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам основного и дополнительного элементов выдержки времени, соответственно вход последнего подключен к выходу дополнитель0 ного элемента И, одни входы обоих элементов И связаны между собой непосредственно и подключены к выходу другого порогового элемента, а другие - через инвертор, к входу которого подключен выход блока выделения составляющей тока обратного про5 вода тяговой сети, причем дифференцирующий элемент тока включен между выходом датчика тока и входом другого порогового элемента.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок выделения составляющей тока обратного провода тяговой сети содержит последовательно соединенные датчик тока,, включенный в обратный провод, дифференцирующий элемент тока, пороговый элемент и элемент гальванической развязки, выход которого является выходом блока.

Изобретение относится к электроснабжению электрических дорог и может быть использовано для защиты тяговых сетей постоянного тока от токов короткого замыкания. Целью изобретения является повышение надежности защиты тяговой сети. Устройство содержит датчик 1 тока и датчик 2 напряжения, включенные в тяговую сеть, сумматор 3, блок 4 регулирования уставки, первый пороговый элемент 5, элемент 6 ИЛИ, элемент 7 отключения коммутационного рата, второй пороговый элемент 8, элемент 9 И, элемент 10 времени, два дифференциатора 11 и 12 тока, элемент 13 памяти, дополнительные элементы 14 И и элементы 15 времени,инвертор 16, блок 1 7 гальванической развязки, дополнительный элемелт 18 ИЛИ, третий пороговый элемент 19 и датчик 20 тока в обратном проводе тяговой сети. Блок 4 регулирования уставки состоит из последовательно соединенных усилителя 21, конденсатора 22, элемента 23 диод-резистор, входом блока 4 является вход усилителя 21, а вы- ходо.м - выход элемента 23. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. с СО со о 0 СП СО

с

CPP

C5 C4ii i5 1 - t s t f Ю f -so

«d