Устройство для предотвращения включения преобразователя на короткое замыкание в линии тяговой сети Советский патент 1989 года по МПК H02H11/00 H02H7/10 

4

Изобретение относится к электротехнике ,в частности, к области защиты электрооборудования, и может быть использовано на тяговых преобразовательных подстанциях электрического транспорта. Назначение устройства - определять состояние линии перед включением тиристорного преобразователя или линейного выключателя на линию. Цель изобретения - повышение точности и надежности работы устройства. Устройство выполнено на основе тиристорного преобразовательного агрегата, в котором тиристоры используются в качестве регулятора постепенно увеличивающегося испытательного напряжения. Установленные датчики тока и напряжения совместно с системой управления определяют состояние линии и в зависимости от ее состояния запрещают или включают преобразователь или линейный коммутационный аппарат в работу на линию. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, на тяговых преобразовательных подстанциях электрического транспорта.

Цель изобретения - повышение точности и надежности работы устройства.

На «1иг. 1 представлена функциональная схема устройства для предотвращения включения на короткое замлкание в линии тяговой сети; на фиг.2 - функциональная схема блока импульсно- фазового управления; на ()иг.З и А - временные диаграмм), поясняющие прин- цип работы устройства, где Ua, U.,

U(v - напряжения соответственно фаз А,

в, с, а . и,о-и„, и,,, и,,. U23 напряжения соответственно на злементах 3-5, 10-14, 18, 11, 33.

Устройство содержит тиристорный преобразователь , подключенный к трехфазной цепи А, В, С переменного тока. Коммутирующий блок 2, выполненный в виде разъединителя или линейного автоматического выключателя, соединяет выход преобразователя с тяговой сетью с нагрузкой 3. Выход преобразователя подключен к датчику 4

напряжения, а на входе теля подключен датчик 5

преобразова- переменного

тока. Тирисго{зами преобразователя управляет система 6 импульсно-фазс- вого управления с источником 7 питания. Также устройство содержит компаратор 8 с уставкой, равной значению тока короткого замыкания в тяговой сети при работе преобразователя: блок 9 импульсно-фазового управления, пороговый элемент 10, преобразующий значение тока испытания линии в прямоугольные импульсы, блоки 11 и 12 формирования импульса по переднему и заднему фронту сигнала, поступающего с выхода порогового элемента 10, 15 блока 9 появляются импульсы управле- интеграторы 13 и 14 значений тока иния тиристоров преобразователя, принапряжения со сбросом, компаратор 15, уставка которого определяет величину максимально возможного испытательного напряжения, при котором предлагаемое устройство отключается и происходит включение преобразователя в работу на линии после включения RS- триггера 16, включающего блок сисгем 1 импульсно-фазового управления тирис- торного преобразователя, компаратор 17, сравнивающий проинтегрированные значения тока и напряжения и срабатывающий при превышении проинтегри25 которым соответствуют значения испытательного тока. Причем испытательный ток из-за наличия индуктивной составляющей линии отстает от испытательного напряжения на угол Cf

рованного значения тока ,над проинтег- ЗО (фиг.4). Значения испытательных тока

рированным значением испытательного напряжения, элементы И-НЕ 18, ИЛИ 19, 20, блок 21 задержки входного сигнала и выключатель 22, RS-триггер 23, включающий ключевой элемент 24 при наличии на инвертирующем выходе триггера логической 1, накопительный элемент 25, состояш 1Й из конденсатора 26 и разрядного сопротивления 27.

Блок 9 импульсно-фазового управления может быть выполнен, например, по схеме, приведенной на фиг,2, где блок 9 сод(ржит согласукщий трансформатор 28, диод 29, синхронизирующий блок 30, генератор 31 пилообразного напряжения, компаратор 32, уставка которого определяется напряжением на накопительном элементе 25, формирователь 33 импульса по переднему фронту входного сигнала, выходные элементы 34, 35, управляющие двумя тиристорами преобразователя I.

Устройство работает следугацим образом.

В иг.ходном состоянии преобразователь 1 отключен, включен коммутирующий блок 2, ключевой элемент 24 зам- ккут. Накопительный элемент 25 заря

жен до напряжения гштания +U. Перед включением преобразователя производится проверка тяговой сети на наличие короткого зa ыкaния в линии. С этой целью заМ)1кается выкпючатель 22, который переключает триггер 23, отключающий ключевой элемент 24.

При этом напряжение на конденсаторе и 26 начинает уменьшаться за счет разряда конденсатора 26 на сопротивление 27. При снижении , до максимального значения пилообразного напряжения генератора 31 на выходе

чем уменьшение U вызывает изменение угла регулирования тиристоров преобразователя от с1 до off, (фиг.3).

При этом каждому углу регулирования соответствует процесс испытания линии на наличие короткого за 411кания. В процессе испытания линия тяговой сети зондируется импульсами напряжения,

которым соответствуют значения испытательного тока. Причем испытательный ток из-за наличия индуктивной составляющей линии отстает от испытательного напряжения на угол Cf

и напряжения через датчики 4, 5 поступают на интеграторы 13, 14, причем первый импульс тока преобразуется пороговым элементом 10 в прямоугольный импульс, по фронту которого блоком 11 формирования импульса по переднему фронту входного сигнала формируется первоначальный сброс интеграторов. Прохождение выходного сигнала компаратора 17 на выход элемента И-НЕ 18 синхронизировано с моментом времени Wt, (фиг.4), что вместе с интеграторами 13 и 14 и датчиком 4 напряжения повышает помехоустойчивость и точность работы устройства.

При коротком замыкании в линии тяго- вой сети напряжение на выходе интегратора 13 становится больше.

чем напряжение на выходе

интегратора 14, что приводит к сбрасыванию компаратора 17 и прохождению его выходного сигнала через элемент И-НЕ 18, ИЛИ 19 на R- Еход триггера 23, который переключается и включает ключевой элемент 24, при этом напряжение на конденсаторе и, поднимается до значения +U, что приводит к исчезновению импульсов управления тиристоров преобразователя

514

и отключению преобразователя. Через время задержки входного сигнала, определяемое блоком 21 задержки, триггер 23 через элемент ИЛИ 20 вновь перебрасывается и отключает ключевой элемент 24, и вновь напряжение U« будет уменьшаться, что приводит к автоматическому повторению испытания линии с начала, с угла а/,. Причем

при коротком заг.гкании в линии этот процесс будет автоматически повторяться , начиная с испытательного напряжения, равного нулю, до напряжения, при котором будет снова обнару- жено короткое замыкание, случае исчезновения короткого замыкания в тяговой сети напряжение на выходе интегратора 13 будет всегда меньше напряжения на выходе интегратора 14, Испытательное напряжение в этом случае будет возрастать с каждым периодом. При напряжении, равнсм уставке компаратора 15, определяющей максимальную величину испытательного на- пряжения, выходной сигнал компаратора 15 перебрасывает триггер 16, который через элемент ИЛИ 19, триггер 23 включает ключевой элемент 24, что приводит к отключению блока 9 импуль сно-фазового управления и включению системз 6 импульсно-фазового управления, обеспечивающей включение и работу тиристорного преобразователя на линию тяговой сети. Если в процессе нормальной работы преобразователя 1 на нагрузку 3 произойдет короткое за№1кание на выходе преобразователя I , то это приведет к возрастанию тока на входе преобразователя, сраба- тыванию компаратора 8, который перебрасывает триггер 16, отключаюдий систему 6 импульсно-фазового управления, включающий блок 9 импульсно- фазового управления через элементы ИЛИ 20, триггер 23 и ключевой эле- мент 24,

Таким образом, каждый раз перед включением тиристорного преобразователя на линию будет происходить испы Tafffle линии и в случае отсутствия короткого заьыкания в линии тяговой сети тиристорный преобразователь будет автоматически включаться в работ на линию,

Формула изобретения

Устройство для предотвращения включения преобразователя на коротко

76

)lкaниt р линии гяг опси сети, снабженного систем. - й импул ьсии-фа- зовогс) управления с и CTOMIIUKOM питания, соде)ж. 1:ц(: е комму гирующии элемент, преднтначеиш.гй д-чя нключения на выходе пр(л)Гфа:(.)ва геля , и датчик тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности раГп5ты, и нег о введены датчик напряжения, три компаратора, два интегратора со сбросом, пороговь элемент, блоки форьшрованпя импульса по переднемл и aimHeNty фронту входного сиг иала, .два элемента ИЛИ, блок задержки вход11ого снгнш1а, два RS- триггера, блок импульсно-фазового управления, накопительный элемент, элемент И-НЕ, выключатель и ключевой элемент, причем датчик напряжения предназначен для включения на выходе преобразователя, датчик тока предназначен для включения на входе преобразователя и выходом подключен к входу первого компаратора, входу первог интегратора со сбросом и входу порогового элемента, выход которого подключен к входам блоков форьшрования импульсов по пepeднe.ry и зг.днему фронту входного сигнала, выход датчика напряжения подключен к входу второго KOMnapaTLipa и входу второго ин- тег ратора со сбросом, выход блока формирования импульса по переднему фронту входного сигнала соединен с входами сброса первого и второго интеграторов, выходы которых подключены к входам третьего компаратора, входы элемента И-НЕ соединены с выходами третьего компаратора и выходом блока формирования импульса по заднему фронту входного сигнала, а выход элемента И-НЕ соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и входом блока задержки входного сигнала, выход которого соединен с первым входо второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выключателем, а третий вход - с выходом первого компаратора и R-входом первого триггера S-вход которого соединен с выходом второго компаратора, инвертирующий выход первого триггера предназначен для соединения с системой импульсно- фазового управления, а неинвертирующий выход подключен к второму входу первого элемента , выход которого соединен с R-входом второго триггера, S-БХОД которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, инверти- рукщий выход второго триггера соединен с управлянщим входом ключевого элемента, вход которого предназначен для подключения к источнику питания систе импульсно-фаэового упи 25

равления, а выход подключен к накопительному элементу и управляющему входу блока импульсно-фазового управления, выход которого предназначен для соедипения с управляющим входом преобразователя,

фиг

Фиг. 2