Изобретение относится к устройс вам защиты электрических систем постоянного тока и может быть исполь зовано для контроля и защиты автономных электрических систем пассажирских вагонов.
Известно устройство для защиты : тяговых сетей электрифицированных желеЬных дорог постоянного тока о коротких замыканий, содержащее датчик тока, два частотных.канала, элемент И, реле времени и исполнительный орган 1 .; :
Однако данное устройство не чу в ствительно к пожароопасным искрейияМ.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты и контроля электрических сетей постоянного тока пассажирских вагонов от ДУг говых и искровых повреждений, . рое может быть использовано в aairo-. номных электрических системах пас-: сажирских вагонов. Устройство, принцип действия которого основан на анализе высокочастотных составля1мдих ъ токе защищаемой сети, содержит приемный элемент, выполненный в виде трансформаторного датчика с тремя обг мотками (токовая, шунтовая, вторичная), частотный блок, содержащий nor
лосовой фильтр и пороговый элемент, дугово.й блок, блок регистрации искрений, включающий интегратор, пороговый элемент и усилитель индикации, блок сброса, выполненный на реле времени и логическом элементе И, элементы И, НЕТ и исполнительный оргаН, состоящий из реле сигнализации искрений и силового управляющего вен10тиля 2 .
JB нормальном режиме работы защищаемой сети гармоники тока (помехи), создаваемые подвагонным генератором, направлены в шунтовой и токовой об15мотках, приемного элемента встречво, а при дуговых и искровых процессах гармоники тока в указанных обмотках направлены согласно. В первом случае ЭДС на вторичной обмотке датчика рав20на нулю, а во втором - приближенно равна сумме ЭДС токовой и шунтовой обмоток. Это увеличивает чувствительность устройства. С вторичной обмотки приемного элемента сигнал информа25тивной полосы частот (9-12) KlYi, правыщдквдий по уровню установку срабатывания порогового элемента частотного блока, формируется в прямоугольные однополярные импульсы одинакового
30 уоовня, на разной продолжительности. зависящей от длительности пожароопас ного повреждения. С частотного блока сигналы (импульсы) поступают на входы дугового блока,блока регистрации искрений и на два входа блока сброса При повторяющейся частоте f 0,8 Гц характерной для пожароопасного режима, искрениях сформулированный сигнал (импульсы f 0,8 Гц и скважност Q у, 0,3) накапливается интегратором до уровня срабатьшания порогового элемента блока регистрации искрений в течение t 2,0 с. Пороговый элемент, переключаясь, вьадгзт сигнал на вход усилителя индикации. При дугово повреждении электрической сети сформированный сигнал длительностью t:, 1,0 с сравнивается по времени с установкой реле времени (время задержки сигнала 1,0 с, время отпуска 60,01 с) дугового блока и поступает на вход элемента И. На другой вход последнего также поступает сигнал с блока искрений, так как время интегрирования непрерывного сигнала интегратором этого блока до уровня .срабатывания порогового элемента рав но 0,4 с. Временное совпадение сигналов на входе элемента И также является необходимым приэнаком дугового повреждения защищаемой сети. Сигнал с элемента И идет, на вход исполнительного органа, который отключает всю электрическую нагруэку вагона. При однократной коммутационной помехе сформированный в частотном блоке импульс по времени не превышает время установки дугового блока и бло ка искрений. Устройство не срабатывает. Кроме того, в устройстве обеспечена защита от ложных срабатываний которые могут произойти в период пбд готовки электрического оборудования вагона к рейсу. . Питание электрической нагрузки большинства типов пассажирских вагонов осуществляется по двум основным фидерам (фидер софитного освещения и сигнализации; фидер кондиционирований и- люминисцентного освещения). При дуговом повреждении одного из указанных фидеров данное устройство отключает всю электрическую нагрузку вагона (до устранения повреждения, что значительно снижает эффективнос использования электрического оборуд вания вагона, комфорт и безопасност пассажиров на пути следования, особенно в ночное время. Цель изобретения - повьаиение эффективности и селективности. Это достигается тем, что устройство для контроля и защиты электрических сетей, постоянного тома пассажирских вагонов от дуговых и искр вых повреждений, содержащее приемны элемент, включенный на ток и напряжение линии, выход которого соедине входом частотного блока, к выходу которого подключены дуговой блок, блок регистрации искрений и два входа блока сброса, соединенного входом с вторым входом блока регистрации искрений, выход которого .соединен с входом элемента НЕТ и входом элемента И, другой вход которого соединен с выходом дугового блока и вторым входом эгемента НЕТ, выход которого подключен к одному из входов исполнительного органа, оно дополкительно снабжено вторым исполнительным органом и блоком селективности, вход которого подключен к выходу элемента И, один выход - к другому входу первого исполнительного органа, а другой выход подключен к входу второго исполнительного органа. На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. .2 - функциональная схема блока селективности. Устройство для контроля и зшциты электрических .сетей пассажирских вагонов от дуговых и искровых повреждений содержит приемный элемент 1, выполненный в виде трансформаторного датчика тока с тремя обмотками, частотный блок 2, содержащий полосовой фильтр, выпрямитель и пороговый элемент, дуговой блок 3, блок регистрации искрений 4, содержащий интегратор, пороговый элемент и усилитель индикации, блок сброса 5, выполненный на реле времени и логическом элементе И, элемент НЕТ 6, элемента И 7, первый Исполнительный орган 8, содержащий реле сигнализации и бесконтактный выключатель, второй исполнительный орган 9, содержащий бесконтактный выключатель и блок селективнрсти 10. Блок селективности содержит триггер 11, элемент И 12 по 1, элемент ИЛИ 13 по 1, элемент И 14 по 1,элемент ИЛИ 15 по 1,элемент ИЛИ 16 по 1, элемент НЕТ 17 запрет по 1, реле времени 18,. При дуговом повреждении фидера 19 электрической сети вагона сигнал с элемента 1 формируется в блоках 2 и 3 и через элемент 7 поступает на вход блока 10, переключает выходной уровень триггера 11 с 1 на О и запускает реле времени 18. Кроме того, сигнал с элемента 7 переклгочает выход элемента 15 с 1 на О и вызывает через элемент 17 (запрет на работу э лемента 17 отсутствует за счет выдержки, времени реле 18) отключение выключателя исполнительного органа 8, Электрическая нагрузка фидера 10 отключается. Дуга исчезает. Все входные и выходные уровни элементов блока 8 принимают исходные значения за исключением выходного уровня триггера 11, у которого на выходе по прежнему остается 0. Выключатель органа 8 вновь включает электрическую нагрузку фидзра 19. Если электрическая дуга в фидере 19 загорелась вновь, в этом случае работа всех эле ментов блока 8 происходит в указанной последовательности. Кроме того, собирается элемент И 12. Сигнал с выхода 12 поступает на вход 13, меняя выходной уровень 14 с О на 1, который остается неизменным, благодаря наличию обратной связи элементов 14 и 13. Таким образом, при повторном возникновении дуги в фидере 19 выключатель органа 8 отключает электрическую нагрузку, этого фидера с блокировкой. При дуговом повреждении фидера 20 электрической сети вагона работа схе мы устройства происходит в указанной последовательности за исключением то го,что после выключения нагрузки фид ра 19(этот режим в данном случае пре дусмотрен для профилактических целей дуга не исчезает,. поскольку она горит в фидере 19. Через 0,8 с (установка реле 18) с выхода 18 сигнал идет на запрет работы элемента 17 (включается нагрузка фидера 19} и на вход элемента 11, сигнал выходного уровня которой меняется с 1 на 0. Орган 9 включает электрическую нагрузку поврежденного фидера 20. Дуга исчезает. Все выходные и входные уро ни элементов блока 8 принимают исходное состояние за исключением триг гера 11, выходной уровень которого остается на О, Выключатель органа 9 вновь включает электрическую нагрузку фидера 20. Если дуга в месте повреждения вновь загорается, весь цикл работы схем повторяется. Кроме того, за счет изменения вьвгодного уровня триггера 11 с О на 1 собирается схема элемента И 12, и за счет обратной связи между элементами 14 и 13 блоки .ровочный сигнал поступа ет йа элемент 17. Одноврийенно сигнал с элемента 18 запрещает работу эл-емента 17. Исполнительный орган 9 отклю- чает нагрузку фидера 20 с блокировкой. Блок,находясь в указанных режимах, переводится в исходное состояние с помощью сигнала сброса (например, нажатием кнопки). При применении в автономных электроэнергетических системах постоянного , например на подвижном составе железнодорожного транспорта, в частности на пассажирских вагонах, защита от искровых и дуговых-процесс сов позволяет существенно повысить надежность, пожарную безопасность систем и комфортабельность пассажирских перевозок. Положительный эффект как в плане психологическом, так и с точки зрения экономики народного хозяйства достигается за счет увеличения эффективности использования устройства и систем электроснабжения, снижения опасности и улучшения обслуживания пассажиров в пути следования, а также за счет сокращения времени поиска отказа (уменьшается стоимость восстановительного ремонта). Преимуществом данного устройства перед известным является его новая функция диагностирования, т.е. способность определить фидер электрической системы, в котором происходит дуговой процесс (при неизменном количестве приемных элементов устройства), часть дуги, и если последняя вновь загорелась , выключить поврежденный фидер с .блокировкой. При этом обеспечивается нормальная работа других электри- . ческих нагрузок в том числе кондиционирование и одно из двух видов освещения вагона. Формула изобретения Устройство для контроля и защиты электрических сетей постоянного тока пассажирских вагонов от дуговых и искровых повреждений, содержащее приемный элемент, включенный на ток и напряжение линии, выход которого соединен с входом частотного блока,к выходу которого подключены дуговой блок, блок регистрации искрений и два входа блока сброса,соединенного выходом с вторым входом блока регистрации искрений, выход которого соединен с входом элемента НЕТ и входом элемента И, другой вход к: торого соединен с выходом дугового блока и вторым входом элемента НКТ, выход которогр подключен к одному из входов исполнительного органа о т л и ч а кщ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и селективности, оно дополнительно снабжено исполнительным органом и блоком селективности, вход которого подключен к выходу элемента И, один выход подключен к второму входу первого исолндтельногр органа, а другой выход - к входу второго исполнительного органа. Источники информации, ринятые во внимание экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 1 302264, кл. Н 02 Н 3/08, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР о заявке 2684943/24-07, л. Н02 Н 3/08, 1978.
Устройство I
l J± J t fff}Ofi G . I
