Способ защиты тяговой сети двустороннего питания от токов короткого замыкания Советский патент 1992 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области защит тяговых сетей постоянного тока, преимущественно метрополитенов, от токов короткого замыкания.

Известна защита тяговой сети постоянного тока с помощью быстродействующих выключателей 1.

Однако она имеет недостаточную чувствительность.

Известен способ защиты тяговой сети двухстороннего писания от токов короткого замыкания, заключающийся Ё том, что одновременно измеряют токи фидеров двух соседних подстанций, питающих защищаемую зону, значение тока каждого фидера

отдельно сравнивают с уставкой устройства защиты по величине тока и, если величина тока фидера оказывается больше уставки. подают сигнал на отключение выключателя своего фидера и фидера соседней подстанции, для чего выключатели блокируют между собой 2.

Недостатком известного способа защиты является то, что на участках с большими размерами движения зйны защиты каждым выключателем получаются меньшими половины длины защищаемой зоны, в середине зоны образуется ток, называемая мертвая зона, т.е. зона, при К.З. в которой не отключает ни один из двух сблокированных выключателей фидеров соседних подстанций.

XI

СЯ СО СЯ

А

00

Целью изобретения является увеличение чувствительности и селективности защиты тяговой сети двухстороннего питания от токов короткого замыкания.

Указанная цель достигается тем, что после операции, используемой в известном способе защиты и состоящей в одновременном измерении токов фидеров двух соседних подстанций, питающих защищаемую зону, информацию о величине тока каждого фидера передают на соседттюкУ гГбдстан- цию, на каждой подстанции Для одного и того же момента времени определяют значение полусуммы токов своего фидера и фидера соседней подстанции, сравнивают ее с уставкой по величине полсуммы токов и, если она оказывается большей этой уставки, подают сигнал на отключение выключателя фидера.

Как видно в известных и данном способах защиты для определения состояния зоны - нормальный режим нагрузки или же К.З. - используется одна и та же информация о величине тока по фидерам с обоих концов защищаемой зоны. Однако в известном и предлагаемом способах эта информация используется по-разному, причем более эффективно в предлагаемом способе, что и обеспечивает его преимущества перед известным способом.

В известном способе защиты уставка устройств защиты по току выбирается несколько большей значения максимального тока нагрузки фидера. Максимальный ток нагрузки фидера наблюдается в относительно редкие моменты времени и реализуется при экстремальных условиях, когда большая часть поездов сдвинута ближе к выключателю рассматриваемого фидера, все поезда потребляют большие пусковые токи и при этом напряжения на шинах подстанции, которой принадлежит рассматриваемый фидер, больше, чем напряжение на соседней подстанции. Логически ясно, что значение максимального тока нагрузки рассматриваемого фидера значительно больше половины суммарной нагрузки от всех поездов на защищаемой зоне, а Следовательно, нагрузка фидера на другом конце защищаемой зоны не максимальна и существенно меньше половины суммарной нагрузки.

Также ясно, что максимальная нагрузка фидера на другом конце защищаемой зоны реализуется в какие-то другие моменты времени, когда экстремальные условия, аналогичные рассмотренным, складываются для этого фидера. В результате в известном способе защиты уставки устройств защиты по току с обоих концов защищаемой зоны оказываются много большими половины суммарной нагрузки от поездов в защищаемой зоне.

В данном же способе защиты установка

определяется как полусумма токов рассматриваемого фидера и фидера соседней подстанции, питающей эту же зону. Эта полусумма TOKOD всегда равна половине суммарной нагрузки от всех поездов на за0 щищаемойзоне. Отсюда логически ясно, что максимальное значение этой полусуммы всегда меньше любого из максимальных токов фидеров по Концам защищаемой зоны, ясно также, что по этой причине уставка

5 защиты по предлагаемому способу может быть выбрана существенно меньше, чем при известном способе.

С другой стороны при наиболее трудно отключаемом К.З. (в середине защищаемой

0 зоны) на вход устройства для осуществления предлагаемого способа защиты подается полусумма токов К.З двух соседних подстанций, которая всегда несколько больше, чем ток К.З., подводимый к устройству

5 защиты по известному способу, поскольку на рассматриваемой подстанции этот ток может формироваться при пониженном напряжении на ее шинах

В результате все вместе взятое позво0 ляет утверждать, что указанный способ защиты дает возможность устройствам для его осуществления более надежно отстраиваться от токов нагрузки, т.е. иметь высокую селективность, и одновременно более на5 дежно реагировать на минимальный ток К,3., иметь повышенную чувствительность. Имитационное моделирование процессов движения поездов на линиях Московского метрополитена, осуществленное в

0 помощью ЭВМ, показывает, что переходом от известного к данному способу защиты можно за счет указанного повышения селективности и чувствительности увеличить зону защиты каждым выключателем на 25-40%,

5 что практически решает проблему защиты тяговых сетей метрополитена на самых трудных участках при одновременном устранении ложных отключений выключателей на фидерах.

0 На чертеже приведено устройство, реализующее предлагаемый способ, в котором информация о токе фидера передается на соседнюю подстанцию по линии связи в виде напряжения, пропорционального току

5 фидера.

Устройство содержит первый и второй фидерные выключатели 1 и 2, размещаемые на соседних подстанциях и питающие защищаемую зону 3, а также линию связи между подстанциями 4, дополнительно введенные

первый 5 и второй 6 линейные преобразователи тока в напряжение с одинаковыми коэффициентами преобразования, а также первое 7 и второе 8 реле напряжения с одинаковыми входными сопротивлениями и ус- тавками, размещаемые, соответственно, вблизи указанных первого и второго выключателей, причем токовые входы первого и второго преобразователей включены последовательно соответственно с первым и вто- рым выключателем, выходы по напряжению первого и второго преобразователей соединены последовательно через входы первого 7 и второго 8 реле напряжения и линию связи 4 таким образом, что при направле- ним токов нагрузки 9 или короткого замыкания 10 от шин через фидерные выключатели в защищаемую зону напряжения с выходом преобразователей по линии .связи складываются (см, например знаки + и -, пока- занные на чертеже), при этом выходные цепи первого 7 и второго 8 реле напряжения (показаны стрелками) заведены в цепи отключения соответственно первого 1 и второго 2 выключателей,

Устройство для осуществления предлагаемого способа защиты работает следующим образом.

Токи h и 12 по фидерам при нагрузке 9 или коротком замыкании 10 преобразуется с помощью преобразователей 5 и 6 в пропорциональные им напряжения, соответственно Vi и /2, которые, вследствие оговоренного выше правила подключения выходов по напряжению преобразователей к линии связи, складываются в ней, образуя суммарное напряжение (), пропорциональное сумме токов фидеров (h-Ha), которая при нагрузке равна сумме всех токов поездов, находящихся в защищаемой зоне, а при К.З. - сумме токов К.З по фидерам левой и правой подстанции Это суммарное напряжение (Vi+Va) делится поровну по входам реле 7 и 8 напряжений, поскольку входные сопротивления их одинаковы. Так как одинаковы и уставки реле напряжения, то при некоторой величине тока реле одновременно срабатывают и, воздействуя своими выходными цепями на цепи управления выключателей 1 и 2, отключают их.

Правильный выбор уставок реле напряжения предполагает их надежное срабатывание при К.З. в середине защищаемой зоны и несрабатывание при любой максимальной нагрузке зоны.

Возможны другие варианты устройств в которых информация о токе фидера передается на соседнюю подстанцию в закодированном виде по кабельным, радио или световым каналам.

Применение предлагаемого способа защиты тяговых сетей повышает надежность электроснабжения метрополитенов, конкретная реализация устройств по способу обходится на несколько порядков дешевле, чем любые альтернативные варианты (прокладка дополнительного кабеля для усиления контактного рельса, сооружение пунктов секционирования в тоннеле в середине зоны)

Применение устройств для осуществления данного способа защиты не мешает работе известных защит, поэтому они могут быть использованы параллельно.

Формула изобретения

Способ защиты тяговой сети двустороннего питания от токов короткого замыкания, заключающийся в измерении токов фидеров на каждой из двух соседних подстанций, питающих защищаемую зону, сравнении и их с уставкой и выработке сигнала на отключение выключателей при превышении уставки, отличающийся тем, что, с целью увеличения селективности и чувствительности, информацию о величине тока каждого фидера непрерывно передают на соседнюю подстанцию, на каждой подстанции для одного и того же момента времени определяют значение полусуммы токов своего фидера и фидера соседней подстанции, которую сравнивают с уставкой по величине полусуммы токов, и превышении последней вырабатывают сигнал отключения выключателя фидера.

Изобретение относится к электротехнике, к области защиты тяговых сетей от токов короткого замыкания (К.З.). Целью изобретения является увеличение селективности и чувствительности. Предлагается новый способ защиты зон тяговой сети двухстороннего питания от токов К.З., при котором одновременно измеряют токи фидеров двух соседних подстанций, питающих защищаемую зону, информацию о величине тока каждого фидера передают на соседнюю подстанцию, на каждой подстанции для одного и того же момента времени определяют значение полусуммы токов своего фидера и фидера соседней подстанции, сравнивают ее с уставкой по величине полусуммы токов и, если она оказывается большей этой уставки, подают сигнал на отключение выключателя фидера. Функциональная схема устройства содержит выключатели фидеров, линейные преобразователи тока в напряжение и реле напряжения, объединенные линией связи таким образом, что при направлении токов К.З. от шин к месту повреждения их выходные сигналы складываются. 1 ил. (Л С