Устройство для дистанционной защиты тяговой сети постоянного тока Советский патент 1989 года по МПК H02H3/40 

Шина +

(Л

пряжения 5. и падения напряжения на измерительном шунте 2, выделении их разности компаратором 9 и выработке сигнала на отключение, если эта разность превысит минимальное заданное значение. Уставка защиты по сопротивлений корректируется в сторону

загрубления при наличии предшествующей короткому замыканию тяговой нагрузки, фиксируемой дополнительными компараторами 16 - 18, которые с выдержкой времени, создаваемой элементами 19 - 21, изменяют уставку сра- батьшания защиты. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах тягового электроснабжения. Целью изобретения является повышение защитоспособности. Работа устройства заключается в выделении сигнала, пропорционального сопротивлению тяговой сети путем сравнения напряжения на резисторе делителя напряжения 5 и падения напряжения на измерительном шунте 2, выделении их разности компаратором 9 и выработке сигнала на отключение, если эта разность превысит минимальное заданное значение. Уставка защиты по сопротивлению корректируется в сторону загрубления при наличии предшествующей короткому замыканию тяговой нагрузки, фиксируемой дополнительными компараторами 16-18, которые с выдержкой времени, создаваемой элементами 19-21, изменяют уставку срабатывания защиты. 2 ил.

25

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты тяговых сетей постоянного 15 тока коротких замыканий.

Цель изобретения - повьшение за- щитоспособности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства дистанциойной 20 защиты тя-говой сети постоянногсз тока-; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу при коротких замыканиях без предшествующей и с предшествующей нагрузкой.

Устройство защиты (фиг.1) содержит подключенный к плюсовой шине 1 тяговой подстанции измерительный шунт 2, к которому через коммутационный аппарат 3 - быстродействующий выключатель, подключен фидер 4 контактной сети, резистивный делитель 5 напряжения, подключенный одним выводом к минусовой шине 6 подстанции, а другим вьгоодом через последовательно 35 включенные стабилитрон 7 и потенциометр ; зада ни я уставки 8 - к плюсовой шине 1 подстанции, основной компаратор 9, подключенный прямым входом через резистор 10 к выводу измери- .40 тельного шунта, а инверсным входом через резистор 11 - к регулируемому выводу потенциометра 8 задания уставки, элемент 12 вьщержки времени, подклю- ченньш входом к выходу компаратора 9, 45 а в 1ходом через усилитель 13 - к входу исполнительного блока 14, резис- тивньш делитель 15 напряжения с тремя выходами, дополнительные компараторы 16 г 18, подключенные выходами через JQ дополнительные элементы 19-21 выдержки времени и резисторы 22 - 24 к прямому входу основного компаратора 95 резисторы 25 - 27, включенные между выходами делителя 15 напряжения и jg прямыми входами компараторов 16 - 18, инверсные входы которых подключены через резисторы 28 - 30 к положительному полюсу источника опорного напря5

5

0

5 0 45JQ jg

жения 31, и преобразователь 32 напря- жения питания, подключенньй входными выводами параллельно стабилитрону 7.

Исполнительный блок 14 может быть вьтолнен в виде элемента 33 высоковольтной гальванической развязки и отключающего элемента 34.

Устройство работает следующим образом..

При коротком замыкании в контактной сети увеличивается ток фидера со скоростью нарастания, определяемой индуктивностью реактора подстанции и тяговой сети до места КЗ (кривая 35), Сопротивление тяговой сети соответств енно падает (к5)ивая 36).

При достижении сопротивлением тяговой сети уставки защиты R.J сраба- тьшает компаратор 9. Момент срабатывания определяется равенством падения напряжения на части потенциометра 8 задания уставки и падения напряжения на измерительном шунте 2 от тока КЗ и равенством (небольшим превьшением, определяемым чувствительностью компаратора) тока через резистор 10 и тока через резистор 11. На выходе компаратора 9 появляется сигнал (кривая 37), запускающий элемент 12 вьщержки времени, последний срабатьшает спустя заданную вьщержку времени t, равную ступени для обеспечения селективности (кривая 38), и появляется сигнал отключения на выходе усилителя 13, приводящий к срабатыванию исполнительного блока 14 и отключению быстродействующего выключателя 3.

При этом также срабатывают компараторы 16 - 18, однако элементы выдержки времени 19 - 21 не успевают сработать и положительньй сигнал на их выходе не появляется. Уставка на срабатывание компаратора 9 не изменяется.

При нор мальной тяговой нагрузке и при пуске электроподвижного состава ток фидера нарастает медленно по мере разгона поезда (кривая 39 ). По мере уйёличения тока срабатывают компараторы 16-18 (кривые 40 - 42), так как на их прямые входы подается все--увеличивающееся падение напряжения на измерительном шунте 2 и на резисторах делителя 15. С некоторой вьщержкой времени, определяемой защищаемой тяговой сетью,реактором подстанции и подвижным составом (она должна быть с запасом больше максимального возможного времени нарастания тока КЗ) срабатьгеают элементы 19-21 вьщержки времени (кривые 43 - 45). При этом положительные напряжения с выходов элементов вьдер- жек времени поступают через входные

резисторы 22 - 24 на прямой вход ком- 20 Р ьного шунта со стороны выпаратора 9. Входные токи, определяемые этими резисторами, вычитаются из тока сигнала срабатывания, поэтому для срабатывания компаратора 9 требуется уже больший входной сигнал. Указанное равносильно тому, что установка компаратора 9, соответствующая уставке по сопротивлению всей защиты, уменьшается (кривая 46). Защита

загрубляется, становится менее чувст- зо него дополнительно введены вительной к медленно нарастающим тяговым токам нагрузки.

При коротком замыкании после большой предшествующей нагрузки уставка по сопротивлению уменьшается (кривые 47 и 48), однако защита срабатывает, так как суммарный ток КЗ больше, а сопротивление КЗ меньше, чем при чис-- том КЗ без нагрузки. Защита срабатывает (кривые 49 и 50).

При резком сбросе нагрузки уставка защиты практически, сразу же восстанавливается до первоначальной или . соответствующей новому установившемуся значению тока, так как элементы вьщержки времени имеют задержку только на срабатывание и не имеют ее на возврат.

35

40

45

резистивный делитель напряжения с тремя выходами, Tpk компаратора, три элемента вьщержки времени, девять резисторов и источник опорного напря жения, при этом вновь введенный делитель напряжения подключен параллельно измерительному шунту, каяадый из трех выходов делителя напряжения подключен через соответствующий внов введенньй резистор к прямому входу соответствующего дополнительного ком паратора, подключенного выходом к входу соответствующего дополнительного элемента вьщержки времени, выход которого через соответствующий вновь введенньй резистор подключен к прямому входу основного кo mapaтo- ра, а инверсные входы дополнительных компараторов подключены через соответствующие вновь введенные резисторы к положительному полюсу источника опорного напряжения.

Ф ормула изобретения

Устройство для дистанционной защи- ты тяговой сети постоянного тока, содержащее датчик тока, выполненный в виде измерительного шунта, предназначенного для включения между плюсовой шиной подстанции и выключателем фидера, датчик напряжения фидера, вьтол- ненный в виде резистивного делителя напряжения, один вывод которого подключен к клемме для соединения с миO нусовой шиной подстанции, а другой вьгеод через последовательно включен- ные стабилитрон и потенциометр задания уставки подключен к клемме для соединения с плюсовой шиной подстан5 (Ции, преобразователь напряжения питания, подключенный входными выводами параллельно стабилитрону, основной компаратор, подключенный прямым .входом через один резистор к выводу

ключателя фидера, а инверсным входом через другой резистор - к регулировочному вьшоду потенциометра задания устанки, элемент вьщержки времени, 25 подключенный входом к выходу основного компаратора, а выходом через усилитель - к входу исполнительного блока, отличающееся тем, что, с целью повьшгения защитоспособзо него дополнительно введены

35

40

45

50

резистивный делитель напряжения с тремя выходами, Tpk компаратора, три элемента вьщержки времени, девять резисторов и источник опорного напряжения, при этом вновь введенный делитель напряжения подключен параллельно измерительному шунту, каяадый из трех выходов делителя напряжения подключен через соответствующий внов введенньй резистор к прямому входу соответствующего дополнительного компаратора, подключенного выходом к входу соответствующего дополнительного элемента вьщержки времени, выход которого через соответствующий вновь введенньй резистор подключен к прямому входу основного кo mapaтo- ра, а инверсные входы дополнительных компараторов подключены через соответствующие вновь введенные резисторы к положительному полюсу источника опорного напряжения.

6fmimyMmiy//iKy // / /////j/

.

ШгййШШШШ{ЙЙШй1% :

t-ff

9

Wi //////7/////fm Z

V/j j /j /y/yM / jV

m

48

49 50

ШгййШШШШ{ЙЙШй1% :

t-ff

9

Wi //////7/////fm ZW,

/

V/j j /j /y/yM / jV j f У