Устройство для защиты фидеров тяговых сетей постоянного тока от коротких замыканий Советский патент 1991 года по МПК H02H7/26 B60M3/00 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты тяговых сетей постоянного тока от токов короткого замыкания.

Целью изобретения является повышение чувствительности защиты к малым токам удаленных коротких замыканий.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства защиты; пример технической реализации первого блока адаптации приведен на фиг.2; второго блока адаптации - на фиг.З; временные диаграммы работы устройства при КЗ и нормальной нагрузке приведены на фиг.4.

Устройство для защиты фидеров тяговых сетей постоянного тока от коротких замыканий содержит датчик 1 тока фидера

(измерительный шунт), подключаемый к шине тяговой подстанции, датчик 2 напряжения фидера, включающий потенциометр 3 регулировки уставки и ограничивающие ре- зисторы 4, включаемый между шиной +3,ЗкВ тяговой подстанции и землей (или обратным проводом). К подвижному выводу потенциометра и к датчику фидера подключены вхо-, ды сумматора 5, выход которого соединен с1 первым пороговым элементом 6 (компаратором) с усилителем 7 на выходе. Его выход через элемент задержки сигнала 8 соединен с исполнительным блоком 9. К датчику 1 тока фидера подключен масштабный усилитель тока 10, выход которого соединен с дифференциатором 11, соединенным с вторым пороговым элементом 12, выход дифференциатора 11 соединен также с инOs

ю о о VI

о

формационным входом интегратора 13, к управляющему входу которого через элемент 14 задержки заднего фронта импульса подсоединен выход второго порогового элемента 12. К выходу интегратора 13 под- 5 ключей вход третьего порогового элемента 15, выход которого соединен с первым входом элемента И 16, второй вход которого используют для подключения комплекта защиты отсасывающего фидера, фиксирую- 10 щей приращение тока в обратном (отсасывающем) фидере.. К второму входу третьего порогового элемента 15 подключен выход второго блока адаптации 17, вход которого соединен с выходом масштабного усилите- 15 ля тока 10, выход масштабного усилителя тока 10 через первый блок адаптации 18 соединен с третьим входом сумматора 5, четвертый вход которого через расширитель импульса подключен к выходу элемен- 20 .та И 16.

Первый блок адаптации 18 выполняет функцию задержки выходного сигнала напряжения с выхода масштабного усилителя тока 10 на некоторое время Ati порядка 25 1 - 2 с. Он может быть выполнен на операционном усилителе 20 (фиг.2, где U - напряжение сети, ф - ток фазы) с конденсатором 21 в обратной связи или на конденсаторе 22, зарядном резисторе 23, 30 шунтированном диодом 24, к конденсатору 22 подключен эмиттерный повторитель на транзисторе 25.

Второй блок адаптации 17 (фиг.З) включает операционный усилитель 26, инверти- 35 рующий вход которого соединен через резистор 27 с выходом масштабного усилителя тока 10, резистор 28 обратной связи. Прямой вход усилителя 26 подключен через резистор к потенциометру 29, включенному 40 параллельно стабилитрону 30 опорного ьч- пряжения. На выходе второго блока адаптации 17 формируется смещенное на некоторую величину напряжение, зависящее от тока фидера и уменьшающееся с 45 увеличением последнего.

Устройство защиты фидеров тяговых сетей постоянного тока от коротких замыканий работает следующим образом.

При коротком замыкании увеличивает- 50 ся ток фидера (фиг.4, где Ucp - напряжение срабатывания и напряжение масштабного усилителя тока 10) и уменьшается напряжение на выходе второго блока адаптации 17. Дифференциатор 11 выделяет диффе- 55 ренциал приращения тока, второй пороговый элемент 12 фиксирует превышение

производной тока-г -- некоторого заданного уровня. С некоторым расширением на небольшое время задержки заднего фронта импульса, определяемого частотой основной высшей гармоники напряжения 300 Гц, отрицательный сигнал с выхода элемента 14 поступает на управляющий вход интегратора 13, и он начинает интегрировать входной сигнал, поступающий с дифференциатора 11 на его управляющий вход.

Как только напряжение на выходе третьего интегратора 13 превышает значение сигнала на втором входе третьего порогового элемента 15, последний срабатывает,

Напряжение, с которым сравнивается выходной сигнал интегратора 13 для третьего порогового элемента 15, вырабатывает второй блок адаптации 17, его сигнал пропорционально уменьшается от некоторого заданного потенциометром 29 начального значения с увеличением тока и напряжения масштабного усилителя гока 10.

В случае, если на втором входе элемента И 16 появится аналогичный сигнал с выхода третьего порогового элемента 15, сигнал с выхода комплекта защиты на отсасывающем фидере появится он и на выходе элемента И 16 и удлинится с помощью расширителя импульсов 19.

Сигнал на втором входе элемента И 16 возникает при срабатывании защиты, фиксирующей приращение тока в обратном (отсасывающем) проводе сети.

Поступление сигнала приращения тока на третий вход сумматора 5 приводит к увеличению чувствительности дистанционного элемента защиты, состоящего из сумматора 5 и первого порогового элемента 6, Первый пороговый элемент 6 срабатывает при сравнении (и небольшом повышении) падения напряжения на датчике 1 тока фидера с напряжением на потенциометре 3 регулировки уставки датчика 2 напряжения фидера. Сигнал на четвертый вход сумматора 5 с расширителя импульса 19 позволяет этому сравнению происходить при меньшем токе фидера, т.е. при большом сопротивлении.

Сигнал, поступающий с выхода масштабного усилителя тока 1C через первый блок адаптации 18, вызывает увеличение момента сравнивания тока с напряжением фидера, т.е. приводит к загрублению защиты при медленном нарастании тока, что характерно для режима тяговой нагрузки. Время задержки определяется подвижным составом и должно быть больше наибольшего времени приращения тока при нагрузке.

При медленном нарастании тока фидера сигнал на выходе второго блока адаптации 17 не появляется, чувствительность дистанционного элемента защиты не повышается, Напротив, она загрубляется сигналом, появляющимся на выходе первого блока адаптации 18, и защита не срабатывает при меньших сопротивлениях, чем при ко- ротком замыкании.

При резких скачках тока, но небольшой длительности сигнал на выходе второго блока адаптации 17 также не появляется, так как напряжение на выходе интегратора 13 не успевает нарасти до порога срабатыва- ния третьего порогового элемента 15. Если ток фидера будет небольшим длительное время, спустя время выдержки появится сигнал отключения. Таким образом осуществляется по существу защита от перегрузки.

Таким образом, устройство защиты позволяет с высокой чувствительностью отключать малые токи короткого замыкания и не отключать достаточно большие токи нагрузки.

Формула изобретения

Устройство для защиты фидеров тяговых сетей постоянного тока от коротких замыканий, содержащее датчик фидера и датчик напряжения фидера, в ьТходы кото- рых подключены к входам сумматора, выход которого соединен через первый пороговый элемент с входом элемента задержки сигнала, к выходу датчика тока фидера подключен вход масштабного усилителя тока, выход ко-

торого через дифференциатор подключен к выходу второго порогового элемента, третий пороговый элемент, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход масштабного усилителя тока также соединен с входом первого блока адаптации, расширитель импульса и исполнительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности к малым токам удаленных коротких замыканий, дополнительно введены элемент задержки заднего фронта импульса, интегратор и второй блок адаптации, при этом выход второго порогового элемента через элемент задержки заднего фронта импульса подключен к управляющему входу интегратора, информационный вход которого соединен с выходом дифференциатора, а выход - с первым входом третьего порогового элемента, второй вход которого через второй блок адаптации соединен с выходом масштабного усилителя тока, выход первого блока адаптации подключен к третьему входу сумматора, второй вход элемента И предназначен для подключения комплекта защиты отсасывающего фидера, выход элемента И через расширитель импульса соединен с четвертым входом сумматора, выход элемента задержки сигнала подключен к входу исполнительного блока..,/,.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технике релейной защиты систем электроснабжения от токов коротких замыканий. Целью изобретения является повышение чувствительности защиты к малым токам удаленных коротких замыканий. В предлагаемое устройство дополнительно введены интегратор, второй блок адаптации и элемент задержки заднего фронта импульса. Защита срабатывает с большей чувствительностью при одновременном срабатывании сумматора, первого порогового элемента, второго блока адаптации. 4 ил. н - f.

+3,3x8

4г

Комплект защиты на отсасывающем фидере

11

tfslip ф-СЭг

J

2U

03

K

23 ±22

Фиг.г

ft сумматору 5

+ V

3

K

Хсумматору5

Х/Яре/яьему

пороговому элементу t5

VuzJ

tip

t8bfd.6i

t Ток сридера, Выход касштао- Ного усилителя тока Ю

j Выход Второго блока Ј адоптации 17

, Выход диференци- JL ctmopa ff

t Выход второго порога- вого элемент a fЈ

i Выход элемент а задет ни заднего фронта имщлбсо Г4дыход анте&раглора /J

/ выход третьего Ј. порогового элемехга f$

f ВЬ/ХО( 3GttfU/77b/

-отсась/дающего фидеро,

Расширитель импульса №

t Выход пер&вго поро- гобоео элемента б

I1- дь/ход элеме#/77о 6

Ток фидера при лусхе

- I.-,-

-i дь/хоЭ блока 9