Устройство для автоматического регулирования напряжения в контактной сети Советский патент 1988 года по МПК B60M3/02 

/

Vf

. V2

36 .

Оо) оклЗб

OmffMfcaX

4i 4

о сл

Изобретение относится к транспору, в частности к устройствам регулиования напряжения в контактной сети а электрифицированном железнодорожом транспорте.

Цель изобретения - экономия электоэнергии и повышение .надежности. На фиг.1 представлена структурная схема устройства для автоматического егулирования напряжения в контактой сети; на фиг. 2 - блоки измерения апряжения в контактной сети; на иг. 3 - блоки выделения предельных значений напряжения и формирования тактовых импульсов; на фиг. 4 - блоки определения уровня напряжения на под- ст-анции -и формирования команд управения тра нсформатором.

Устройство .для автоматического регулирования напряжения в контактной сети состоит из блоков 1, 2 измерения напряжения в контактной-сети, входы первого из которых подсоединены к контактной сети (КС) на двух смежных с подстанцией постах секционирования (ПС), а входы второго - на двух смежных с подстанцией пунктах параллельного соединения (ППС), блоков 3 и 4 вьщеления предельного значения напряжения, одни из входов которых подключены к выходам соответственно бло.ков

1 и 2 измерения напряжения в контактной сети, а выходы соединены с оответ- ственно с первым и вторым входами блока 5 вычисления уровня напряжения На подстанции, а выход соединен со входом блока 6 формировазшя команд управления трансформатором. Сигнал с выхода блока 6 поступает в узел (на фиг.1 не показан) управления трансформатором подстанции, а следовательно, и уровнем напряжения на шинах тяговой подстанции.

Блоки 1 и 2 измерения содержат

датчики 7-10 напряжения (фиг.2), подключенные выходами к входам передатчиков 11-14 частотно-модулированных сигналов, выходы которых через линии 15-18 связи соединены с входами при-, емников 19-22 частотно-модулированного сигнала. Входы датчиков 7-10 и выходы приемников 19-22 являются соответственно входами и одними и другими выходами блоков 1 и 2, Датчики 7-10 напряжения представ- ляют собой магнитные мультивибраторы и осуществляют преобразование постоянного напряжения в частоту, а.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

также обеспечивают гальваническую развязку высоковольтных цепей от низковольтных.

С выходов приемников 19-22 посту-, пают сигналы, пропорциональные напряжениям, соответственно:

Г„р - с первого (левого от подстанции) поста секционирования;

псг второго правого от подстанции) поста секционирования;

ппс( первого (левого от подстанции) пункта параллельного соединения;

ппс2 второго (правого от подстанции) пункта параллельного соединения .

Сигналы (. каждого поста секционирования принимают две тяговые подстанции, между которыми находится пост. Каждый из блоков 3 и 4 выделения предельного значения напряжения состоит из двух фиг.З) подблоков, набранных из элементов И 23 24, счетчиков 25, 26 частоты с пере. менным коэффициентом деления, триггеров 27-30, шифраторов 31, 32, переключателей 33, 34 и элемента ИЛИ 35. Выходе. элементов И 23, 24 подключены к первым входам соответственно делителей 25-26, вторые входы которых соединены с выходами шифраторов 31- 32, а выходы - с, одними .из входов триггеров 27 и 29, п од ключ енньгх выходами с одними из входов триггеров 28 и 30, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 35. Один из входов элемента И 23, третий вход делителя .25, другие входы триггеров 27 28 являются первым входом блока 3(4) вторым входом которого являются один .из входов элемента И 24, третий вход делителя 26 и другие входы триггеров 29-30, третим входом - другие входы элементов И 23-24, а выходом - выход элемента ИЛИ 35. Первый, второй и третий входы блока 3(4) соединены соответственно с одним и другим вьжодами блоков 1(2) и одним из выходов блока. 36 формирования тактовых импульсов, который состоит из генератора 37 импульсов с частотой F и делителя 38 частоты с выходной частотой F, выходы которых являются соответственно одним и другим выходами блока 36.

Блок 5 вычисления уровня напряжения на подстанции (фиг. 4) состоит из элементов И-ИЛИ ЗУ, 40, к выходам

31

которых подключены входы реверсивного счетчика 41, к одним из выходов которого подключен одними из входов компаратор 42, соединенный другими входами с выходами шифратора 43, а выходами - с первыми входами элементов И-1ШИ 39, 40, вторые входы которых соединены с другими выходами реверсивного счетчика 41, Вход шифра- тора 43 связан с переключателем 44. Третьи, четвертые и пятые входы элементов И-ИЛИ 39-40 являются первым, вторым и третим входами блока 5, с последним из которых соединен другой выход блока 36. Выходы реверсивного счетчика являются выходом блока 5. Блок 6 формирования команд управления трансформатором выполнен на циф- роаналоговом преобразователе 45.

Устройство для регулирования напряжения работает следукяцим образом.

В качестве примера рассмотрим работу одного из подблоков в блоке 3, на вход которого поступают сигналы с частотой Fnc,

С приходом импульса сбрасывается триггер 27. На время импульса открывается элемент И 23, проходя .через который импульсы с генератора 37 пе- реключают счетчик 25. Коэффициент деления счетчика 25 устанавливает шифратор 31. Шифратором 31 управляет переключатель 33, которым задается уровень наименьшего предельного значения напряжения U, на первом ПС. В случае, когда напряжение на ПС выше наименьшего предельного значения напряжения на ПС, длительность импульсов сигнала Г„., мала, счетчик 25 не успевает досчитать до позиции, определяемой переключателем 33, и на выходе счетчика 25 сигнала не появляется, возбуждения триггеров 27 и 2 не происходит. С приходом паузы сиг- .нала , счетчик 25 сбрасывается и считывается информация с триггера 27 на триггер 28.

Если напряжение на ПС опустится ниже наименьшего предельного значе

ния,, длительность импульсов сигнала

ПС|

увеличивается, счетчик 25 успевает досчитать до позиции, определяемой переключателем 33, на выходе счетчика 25 появляется сигнал, воз-, буждающий триггер 27. С началом паузы возбудится триггер 28. В начале следующего импульса триггер 27 сбросится. Триггер 28 останется возбужденным

-5

1

д g Q

25

о

5

5

0

5

85

до тех пор, пока напряжение на ПС не поднимется выше наименьшего предельного значения.

Другой подблок блока 3 работает аналогичным образом.

Сигнапы с обоих подблоков объединяются элементом ИЛИ 35. На выходе блока 3 присутствует сигнал Повысить напряжение, если возбужден хотя бы один из триггеров 28 или 30, т.е. если хотя бы на одном ПС напряжение опустится ниже наименьшего предельного значения.

Оба подблока 4 работают подобным образ ом. Различие заключается в следующем. Переключателями 33 и 34 этого блока задается уровень наибольшего предельного значения напряжения на первом и втором ППС соответственно. Например, частота F, подается на первьш вход блока 4.

Если напряжение на ППС поднимается выше наибольшего предельного значения , длительность импульсов сигнала Ff,n.( уменьшится, счетчик 25 не успеет досчитать до позиции, определяемой переключателем 33, на выходе счетчика 25 не появится сигнал, сбрасывающий триггер 27. С началом паузы возбудится триггер 28, который останется возбужденным до тех пор, пока напряжение на ППС не опустится ниже наибольшего предельного значения.

Если будет возбужден хотя бы один из триггеров 28, 30, т.е. если хотя бы на одном ППС напряжение поднимается выше наибольшего предельного значения, на выходе блока 4 присутствует сигнал Понизить напряжение.

Уровень напряжения на подстанции регулирует счетчик 41. В случае отсутствия сигналов с блоков 3 и 4 уровень стабилизации напряжения №ст задает переключатель 44 через шифра тор 43. Компаратор 42 сравнивает текущий уровень напряжения и задаваемый переключателем 44. В случае, если эти уровни равны, сигнала рассогласования на выходе компаратора 42 нет, элементы 39 и 40 закрыты, пере- ключения счетчика 41 не происходит. ,

В случае, если напряжение на шинах подстанции меньше заданного, на выходе компаратора 42 появится сигнал рассогласования (), откроется элемент 39, импульсы с частотой F, переключают счетчик 41 на сложение до

тех пор, пока действительное напряжение не будет равно заданному.

В случае, если действительное напряжение выше заданного, на выходе компар.атора 42 появится сигнал рассогласования (), откроется элемент 40, импульсы с частотой Fj переключают счетчик 41 на вычитание до тех пор, пока действительное напряжение не будет равно заданному,

В случае появления сигналов с блоков 3 и 4 элементы 39-40 закрываются для сигналов рассогласования с компаратора 42. При требовании повысить напряжение открывается элемент 39 для импульсов с частотой F, которые переключают счетчик 41 на сложение до тех пор, пока сигнал не будет снят с блока 3.

При требовании понизить напряже- ше открывается элемент 40 для импульсов с частотой Fj , которые переключают счетчик 41 на вычитание до тех пор, пока сигнал не будет снят с блока 4.

В случае одновременного появления сигналов с блоков 3 и 4 предпочтение сигна гу с блока 3.

При переходе электровоза в режим рекуперации тяговая подстанция понижает напряжение, в результате локомотив рекуперирует при более низком напряжении, т.е. для него облегчаются условия рекуперации. Кроме того, при понижении напряжения на подстанции ток рекуперации начинает пере Q текать на соседнюю межподстанцион- ную зону, что способствует более полному потреблению энергии рекуперации. Улучшение условий рекуперации увеличивает отдачу электроэнергии

tg локомотивами в тяговую сеть,, уменьшает перенап ряжения на силовом оборудовании электроподвижного состава, повышает .безопасность движения.

2Q Формула изобретения

Устройство дпя автоматического регулирования напряжения в контактной сети, содержащее блок выделения 25 предельного значения напряжения в контактной сети, подключенньй одними из входов к выходам блока измерения напряжения в контактной сети, а вы- ходом - к первому входу блока вычис- При снятии требований повысить или ЗО ления уровня напряжения на подстанпонизить напряжение элементы 39-40 открываются для сигналов рассогласования с компаратора 42, счетчик 41 последовательными переключениями ус танавливает уровень напряжения на подстанции, задаваемьй переключателем 44.

Счетчик 38, делящий частоту F, до частоты F , предотвращает раскачку, системы: периодические переходы с повьшенил напряжения на понижение и наоборот.

Блок 6 формирования команд управления трансформатором тяговой подстанции построен на основе цифроана- логового преобразователя 45. Преобразователь 45 преобразует цифровой код со счетчика 41 в аналоговый сигнал (и), подаваемый в устройство, управляющее трансформатором.. ;

Предложенное устройство поддержи-; вает напряжение в контактной сети в заданных пределах, позволяет устранить уравнительные токи, а следовательно, и потери электроэнергии от них, улучшить условия pekyпepaдии, особенно вблизи тяговых подстанций.

ции, соединенного выходом с входом блока формирования команд управления трансформатором, отличающее- с Я тем, что, С -целью экономии элекос троЗнергии и повьппения надежности, она.снабжёно дополнительными блоками измерения и выделения предельного значения напряжения в контактной сети, выход последнего из которых под40 ключен к второму входу блока вычис:ле- ния уровня напряжения на подстанции, а один из входов - к выходу дополнительного блока измерения напряжения в контактной сети, соединенного вхо45 дами с контактной сетью на двух смежных с подстанцией пунктах параллельного соединения, причем другие входы блоков выделения предельного значения напряжения в контактной сети предназначены для подключения выходов задат- чиков соо.т.ветственно минимального и максимального значений напряжения в контактной сети, а третий вход блока вычисления уровня напряжения на подстанции предназначен для подключения

50

55

к выходу задатчика уровня руемого напряжения.

стзбилизиПри переходе электровоза в режим рекуперации тяговая подстанция понижает напряжение, в результате локомотив рекуперирует при более низком напряжении, т.е. для него облегчаются условия рекуперации. Кроме того, при понижении напряжения на подстанции ток рекуперации начинает перетекать на соседнюю межподстанцион- ную зону, что способствует более полному потреблению энергии рекуперации. Улучшение условий рекуперации увеличивает отдачу электроэнергии

локомотивами в тяговую сеть,, уменьшает перенап ряжения на силовом оборудовании электроподвижного состава, повышает .безопасность движения.

Формула изобретения

ции, соединенного выходом с входом блока формирования команд управления трансформатором, отличающее- с Я тем, что, С -целью экономии элекс троЗнергии и повьппения надежности, она.снабжёно дополнительными блоками измерения и выделения предельного значения напряжения в контактной сети, выход последнего из которых под0 ключен к второму входу блока вычис:ле- ния уровня напряжения на подстанции, а один из входов - к выходу дополнительного блока измерения напряжения в контактной сети, соединенного вхо5 дами с контактной сетью на двух смежных с подстанцией пунктах параллельного соединения, причем другие входы блоков выделения предельного значения напряжения в контактной сети предназначены для подключения выходов задат- чиков соо.т.ветственно минимального и максимального значений напряжения в контактной сети, а третий вход блока вычисления уровня напряжения на подстанции предназначен для подключения

0

5

к выходу задатчика уровня руемого напряжения.

стзбилизи

лс.

If

nki9

Изобретение относится к области .регулирования напряжения на электрифицированном железнодорожном транспорте. Цель изобретения - экономия электроэнергии и повьппение надежности. Устройство для автоматического регулирова1шя напряжения в контактной сети содержит блоки I,2 измерения напряжения в контактной сети, установленные на смежных с подстанцией постах секционирования и пунктах параллельного соединения и подключенные выходами к одним из входов блоков 3 и 4 выделения предельного значения напряжения, выходы которых подключены к первому и второму входам блока 5 определения уровня напряжения на подстанции. 4 ил.

и

ff

li

//Ы

S

ji

СП

Л

32

W

«г v ve ve «г

P&H

CD

32

W

V2 V4

ve

W(5 V32

-С

м ;y

fZ I

/1C.

fnm

43

/7

2f

ЛС.Jj«

$ - A

f

e

s(

rj.

E

2

tf

Фиг4