I
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты от токов короткого замыкания в тяговых сетях постоянного тока и может быть.использовано в тяговых сетях метрополитена, магистральных железных дорог и промышленных предприятий .
Известно устройство для защиты контактной сети постоянного тока от короткого замыкания 1 , 2 .
Известно также устройство для защиты от токов короткого замыкания в сетях постоянного тока Гз , близкое по своей технической сущности к предлагаемому устройству, принятое за прототип. Оно содержит датчик производной контролируемого тока, сумматор и компаратор, соединенные между собой так, что они образуют вычислительное устройство, назначение которого состоит в определении ожидаемой установившейся величины тока 3 , причем это определение производится в самом начале изменения тока в цепи по параметрам переходного процесса, а именно, по величинам первой i и второй i производных тока, в сравнении 3,j с величиной установки Зу и в подаче сигнала,на отключение выключателя защищаемой линии при , -ъст определяется вычислительным устройством согласно уравнению
(i-)
(1)
.стг
где i - величин контролируемого
тока;
,л i - величина первой производной контролируемого тока; i - величина второй производной контролируемого тока. Определение установившейся величины тока в начальной стадии измене нйя тока обеспечивает быстродействие устройства, что создает принципиальную вЬзможность отключения короткого зг1мыкания в самом начале его развития. Это выгодно отличает известное устройство от других обычных устройств защит.
Однако для тяговых -сетей определение только установившейся величины
25 тока не обеспечивает необходимой чувствительности к удаленным коротким замыканиям, так как для большинства участков тяговой сети характерна соизмеримость токов максимальных
30 нагрузок и минимгшьных токов, удаленных К.З., причем иногда даже наблюдается превышение максимальными тока .ми нагрузки минимальных токов удаленных. к.з. Поэтому устройства защиты, реагирующие на установившуюся величину тока, оказываются недостаточно чувствительными или совершенно нечувствительными к удаленным коротким замыканиям. Это является недостатком устройства, описанного в -прототипе. Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности устройства к удаленным коротким замы каниям. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для защиты тяговой сети постоянного тока от тока короткого замыкания, содержащее датчик производной кЬнтролируемого тока, подключенный выходом к усилителю, сумматор выход которрго подключен к одному из входов компаратора, соединенного с выходным органом и второй усилитель, дополнительно снабжено блоком памяти, вторым компаратором, датчиком времени и ключом, а упомянутые усилители выполнены логарифмическими, при этом выход датчика контролируемого тока подключен также к блоку памяти и вновь введенному компаратору, вьлход которого подключен к управляющему входу блока памяти и через датчик времени к входу клю ча, другой вход которого подключен к выходу первого усилителя, а выход - к одному из входов сумматора, другой вход которого через второй усилитель соединен с выходом блока памяти, под, ключенному также к другому входу упо мянутого компаратора. Благодаря этому, в частности, обес печивается быстродействующее отключе ние минимальных токов удаленных к.з. в специфических условиях тяговой сети. Гораздо большая чувствительность к удаленным коротким замыканиям устройства, реагирующего на скачок тока, по сравнению с устройством, реагирующим на установившуюся величину тока, вытекает из того, что при пус ке подвижного состава ток нагрузки .возрастает несколькими ступенями, ка дая из которых существенно меньше чем максимальный установившийся ток нагрузки, в то время как минимальный скачок тока при к.з. лишь ненамного меньше минимального установившегося тока удаленного к.з. В данном устройстве скачок тока определяется следующим образом. Известно решение дифференциального уравнения изменения тока в контролируемой цепи (2) i J +дз (1-ет ) где Jg - величина тока, предшествующая скачку тока; из - величина скачка тока; Т - постоянная времени скачка t - текущее время. Продифференцируем (2), при этом получим: ДЗ т Т Обозначим -: через V. Заметим, что Т j- , причем V - производная тока в момент начала скачка тока, т.е. ари t О, тогда (3) запишется V Voe йЭ (1) Отсюда легко получить выражение, определяющее величину скачка тока йЗ через V и t nVQ- EnV При фиксировании величины времени t, например t t, для определения величины скачка тока достаточно знать только величины производной контролируемого тока в начале приращения - V(j и в момент времени t - V . Момент времени t определяется по моменту превышения величины производной некоторой пороговой величины V, так как величина производной тока в этот момент времени скачком увеличивается до своего максимального значения. С учетом условия, при котором подается сигнал на, отключение выключателя защищаемой , , , где АЗу, - величина уставки по скачку тока, выражение (5) может быть записано так: ДЗ(е«Уо-г«У) 6 ц VQ (6) Задача устройства как раз и состоит в решении этого неравенства. При его выполнении, устройство защиты вьадает сигнал на отключение выключателя защищаемой линии. Выражение (6) показывает, что устройство защиты реагирует на скачок тока и поэтому обладает высокой чувствительностью к удаленным к.з. При малой величине времени.устройство является быстродействующим. На чертеже представлена структурная схема описываемого устройства, для защиты от токов короткого згшыкания. Устройство содержит датчик производной контролируемого тока 1, компаратор 2, блок памяти 3, датчик времени 4, первый логарифмический усилитель 5, второй логарифмический усилитель 6, ключ 7, сумматор 8 и второй компаратор 9. выход компаратора 9 связан с выходным органом. При появлении приращенця тока, появляется скачком сигнал на выходе датчика производной тока 1, при этом компаратор 2 срабатывает. Сигнал с его выхода поступает на управляющий вход блока памяти, обеспечивая память сигнала с выхода датчика производной 1, а
также поступает на вход логарифмического усилителя 5, осуществляющего логарифмирование. Сигнал с его выхода, пропорциональный BnV, поступает на вход сумматора 8 только при включении ключа 7. Ключ включается по сигналу с датчика времени 4, определяющего величину времени t . Это .время отсчитывается датчиком 4 с момента срабатывания компаратора 2. Сигнал, соответствующий величине Vj, поступает с выхода блока памяти на первый вход компаратора 9 и на логарифмический усилитель б, осуществляющего логарифмирование величины Vg. Сумматор 7 осуществляет вычитание сигналов, соответствующих и ВиУ . Масштаб сигнала на выходе сумматора 8 берется пропорциональным уставке устройства . Благодаря этому на второй вход компаратора 9 поступает сигнал, соответствующий левой части неравенства (6). На первый вход компаратора 9 поступает сигнал, соответствующий правой части неравенства(6) При выполнении неравенства на выходе компаратора 9 появляется сигнгш, являющийся выходным для всего устройства.
Использование данного устройства для защиты от токов короткого замыкания в тяговых сетях постоянного тока позволяет повысить эффективность и надежность системы электроснабжения электрических ж.д. постоянного тока. Формула изобретения
Устройство для защиты тяговой сети постоянного тока от тока короткого замыкания, содержащее датчик производной контролируемого тока, подключенный выходом к усилителю, сумматор, выход которого подключен к одному из входов компаратора, соединенного с выходным органом и второй усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности к удаленным коротким замыканиям, оно дополнительно снабжено блоком памяти, вторым компаратором,
0 датчиком времени и ключом, а упомянутые усилители выполнены логарифмическими, при этом выход датчика контролируемого тока подключен также к блоку памяти и вновь введенному ком5паратору, выход которого подключен к управляющему входу блока памяти и через датчик времени к входу ключа, другой вход которого подключен к выходу первого усилителя, а выход - к одному из входов сумматора, другой
0 вход которого через второй усилитель соединен с выходом блока памяти, подключенному также к другому входу упомянутого компаратора.
5
Источники информации, поринятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР 516142, кл. Н 02 Н 3/08, 1971.
0
2.Кучша К.Г. и др. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети. М., Трансжелдориздат, 1960,
;с. 168.
3.Авторское свидетельство СССР
5 № 148450, кл. Н 01 Н 71/74, 1961.
