Устройство для защиты от утечки тока в контактной сети электровозной откатки Советский патент 1988 года по МПК H02H3/17 H02H5/12 

//////f//////// /// ////V////77 //7//////////

Pejitc Фиг.

; Изобретение относится к области релейной защиты и предназначемю для отключения корнтактной сети шггхтяой э.чектропозной откачки при появлении в сети опасной утечки тока.

Целг,ю изобретения является повышение точности срабатывания за1Щ1ты.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства }ia фиг.2 - положение рабочих частот устройства на амп} итудно- и фазочастотной характеристиках электровозного заградителя ,

Устройство-содержит высокочастот- йый 1 и низкочастотньм 2 генераторы ринусорщального напряжения, первый 3 и второй 4 перемножнтели сигналов, фазовращатель 5, датчик 6 оперативного тока, фильтр 7 нижних частот (ФНЧ релейный элемент 8, коммутационный аппарат 9 В цепи питающего агрегата

10и тяговых двигателей 11 электрово ;зов включены соответственно фидерный

12 и электровозные 13 заградители, представляющие собой параллельные резонансные контуры«

Перемножитель 3 сигналов, умножая синусоидальные напряжения, поступаю- Егие с генераторов высокочастотного 1 и низкочастотного 2, формируют двух- частотное оперативное напряжение с частотами , w,Wg+W| (где Wg частота генератора 1, w - частота тенератора 2), которое подается в |контактнук1 сеть - один выходной за- bitHM перемпожителя 3 через раздели- тельньй конденсатор 14 соединяется с контактным проводом, а другой соединяется с рельсом. Чтобы нагрузки контактной сети - тяговые двигатели

11электровозовS а также питающий агрегат 10 не закорачивали источник оперативного напряжения (выход перемножителя 3), они обработаны соответственно электровозными 13 и фидерным 12 заградителями. Причем электровозные заградители 13 настроены таким образом, что рабочие частоты

W, и w лежат иа индуктивной ветви их амплитудно-частотных характеристик . Демодуляция дв осчастотного оперативного тока в сети, измеряемого датчиком 6, осуществляется трехвходо вым перемножителем 4 сигналов и под ключенным к его выходу ФНЧ 7. Чтобы обеспечить в измерительном органе зшциты компенсацию пассивной помехи от протекания оперативного тока че

0

5

0

5

0

5

0

5

рез электрс1воз11)1е загргь иггели, nei-ie- множителем 4 осущсстлляеггся умножение двухчастотного сигнала оперативного тока с датчика 6 на напряжение, с Бысокочастотног о генератора 1 и напряжение с низкочастотного генератора 2, задержанное фазовращателем 5 на величину угла коммутации Cf . Релейньй элемент 8, задающ й уставку срабатывания устройства защиты, подключен к выходу ФНЧ 7 и управляет работой коммутирующего аппарата 9. Через датчик 6 тока протекают составляющие оператив ого тока через электровозные заградители 13, проводимость контактной сети и опасную утечку (при ее появлении), Составляющая оперативного тока, протекающего через электровозные заградители 13, не дает .значительной помехи иа выходе измерительного органа (на выходе ФНЧ 7), так как работает известный механизм компенсации пассивной помехи в измерительном органе двухканальной защиты. При удалении электровозов в конец защищаемого участка сети составляющие выходного сигнала ФНЧ 7, полученные детектированием на частотах v и w, , оказываются примерно равны по величине и противоположны по знаку, и пассивная помеха на выходе ФНЧ 7, определяемая суммой составляющих по каналам контроля, оказывается не столь значительной. Составляющая оперативного тока, обусловленная проводимостью контактной сети, дает на выходе ФНЧ 7 начальное напряжение, действие которого на релейный элемент 8 устраняется при выполнении последнего в виде двухмоточного реле подачей на вторую обмотку реле компенсирующего напряжения обратной полярности. Появление в сети опасной утечки тока (случайное прикосновение человека к контактному проводу или сосредоточенная пожароопасная утечка) вызывает на выходе ФНЧ 7 соответствующее напряжение, при пре- вьшении которым порога срабатывания релейный элемент 8 посредством отключающего устройства 9 снимает с контактной сети питающее напряжение от агрегата 10,

При вькодных напряжениях генераторов высокочастотного 1 и низкочастотного 2

bv, (t)u,

COS W t ,

I 1432650

Ur (t)U. cos ,+ cos(we+WH),-cos(w,t+tp),- гдe Ug, Up, - амплитудные значения U cosCw t-(f) . (2) ; напряжений, напряжение на выходе пе- с

ремножителя 3 сигналов выделяет постоянную составляющую выходного сигнала перемножии (t) К .и (t) U (t) образуют при попар B умножении составляющие одинако ...... г f -. .-.вых частот сигналов (1) и (2)

Tj- К- -UB-и., cos(Wft-wJt + 10 / V /

2 ПС в и L 6 н частоты w, :

+ COS(W +W)t и cos W-t+UuCOS W-t, „ г., .„ ., .

о J 1 M a cos w, t+B,-cos(w, t+90 JJ

где К... - масштабньй коэффициент,. f 1 „ „ Г /

., cos(w. t+cpj К. -и -G cos(-tf.,) +

перемножителя; t5 2 AT i L

. 1-ill

U 2- Ug U - амплитуда+cos(2w, t+q)J + у , В,

синусоидальных напряженийг /„„

с частотами w, и w.

X cos(90°-q )+cos(2w,t+((i +90 )

При проводимости сети на частотах 20 12 г /о .,.

-о- К., U.. G. cosq ..+cos(2w, t+tfj.) +

w, и w,. соответственно2 A MIL -i к -ic j

Y,, G. -.JB,, i,, G,-HJB,,- K,.u;.B,sincf,-sin(2w,t.f,) ;

„ -jcчастоты

где G,, Gj - активные составляющие;

Bi, B. - реактивные составляющие„ „ г,л г, / ч

K-T- U.. G.-COS w,t+B. Cos(w,t+90 )if

проводимости сети, -на-ATMLJ 22 5

пряжение на выходе дат-„ , , 1 „ „2 „ г

чика 6 тока, соответст- U -cos(w, t-Cf,) .G,coscf,+

вующее протеканию через 30/г, Л 1 , ,

него оперативного тока cos(2w,t-q,)J -н- К. и,.В, с

сети ).- (90%Cf)+cos(2wjt-lf +90 )

U.(t)K,,.i,(t),K,,.U.G,cosw.t.,cos,,.cos(2w,t-4,,) .

+B,.w, (w,)+G,.cosw,t (1),,-sin(|,-sin(2w,t-cp4.

О

, 0 vHПоэтому сигнал постоянного тока

+B,.cos(w,t+90 ), вькоде.ФНЧ 7

40I ,2

где Кд - коэффициент передачи дат-Ujp(

чика тока..

Выходное напряжение фазовращате-+ -j sinq)(B j-Bj) ля 5

U,,(t) U,.cos(w,t-c,,), ,(G,,).Kp(B,-B,), (3)

1 2

a перемножителя сигналов 4К у К. U cosq),

Unc (t)KneUre(0 L(t).U(t)

(для упрощения масштабные коэффици- QКр - К. U sint| |.

енты перемножителей 3 и 4 приняты

одинаковыми).Как видно из (3), измерительная

Результат умножения перемножите-схема двухканальной защиты от утечек

лем 4 первых двух сигналов .тока в предложенном варианте (фиг.1)

V тт /.-ч It с «-ч - ; ;характеризуется по каналам контроля

л.,,.. иг„ С/ иф.С/ - JJ,,

- строго одинаковыми коэффициентами

1 К, . U.-UHfcosRw.-wJt -fCf,чувствительности к активной проводи/ L LOH JМОСТИ и строго одинаковыми по величиI,-

Wp, т.е. Wp 2

-, и сопротивление

не, но противоположными по знаку коэффициентами чувствительности к реактивной проводимости, что является необходимым условием компенсации пассивной помехи в измерительном органе двухканальной защиты и достигается в известном устройстве лишь с определенной точностью путем индивидуальной настройки по каналам контроля.

При индуктивной настройке электровозных заградителей по обоим каналам (когда рабочие частоты w, и w лежат на индуктивной ветви их амплитудно-частотных характеристик) сопро- тивление заградителей на частотах w и W, является активно-индуктивным и индуктивность линии L, при удалении электровозов в конец защищаемого участка сети одинаковым образом действует по обоим каналам контроля, увеличивая полное сопротивление оперативному току как по первому, так и по второму частотным каналам. В отличие от симметричной настройки электровозных заградителей в известном устройстве (когда рабочие частоты w, и w, лежат симметрично относительно резонансной частоты заградителей - w

заградителей на частоте w является активно-индуктивньм, а на частоте W2 - активно-емкостным), введение индуктивного сопротивления линии в цепь контроля по второму каналу не приближает, а, как .и по первому каналу, отдаляет возникновение последовательного резонанса в цепи контроля, а это значит, ,что действие индуктивности линии вызьшает меньшее отличие величин оперативных токов по каналам и нескомпенсированная помеха на выходе измерительного органа при удалении

0

5 о

электровозов в конец участка будет меньше,

Переход от симметричной настройки электровозных заградителей к индуктивной, осуществляемьй изменением емкости заградителя, оказывается возможным вследствие нечувствительности измерительного органа двухканальной защиты к реактивной проводимости.

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является более высокая точность срабатывания, что позволяет повысить безопасность эксплуатации контактной электровозной откачки и сократить число ложных срабатьшаний защиты, а следовательно, уменьшить износ силового коммутационного оборудования и перерьюы в работе контактной откачки.

Сохраняя прежнюю (как у прототипа) точность срабатывания устройства, можно снизить величину необходимого резонансного сопротивления электро- 5 возных заградителей, что означает сокращение расхода дорогого силового высокочастотного провода, уменьшение габаритов и веса заградителей.

Кроме того, упрощается настройка устройства в процессе производства и эксплуатации, так как нет необходимости устанавливать одинаковые амплитуды напряжений генераторов по обоим каналам, одинаковые величины углов коммутации и коммутирующих напряжений, одинаковые коэффициенты передачи фазочувствительных детекторов, поскольку необходимые соотношения для коэффициентов чувствительности измерительной схемы защиты к активной и реактивной проводимостямпо двум каналам контроля обеспечиваются самим принципом построения предлагаемого устройства.

0

5

0

U/; 0/2 (

(jJ

BQ f;

f2

U/; U/2

.