07.111.1968 Belgia Opublikowano: 20.XII.1971 64181 KI. 20 k, 11 MKP B 60 m, 5/00 Wspóltwórcy wynalazku: Willy Andries, Marcel Vanderstraeten, Jacaues van Hulse Wlasciciel patentu: Ateliers de Constructions Electriaues de Charleroi Charleroi (Belgia) Przekaznik do wykrywania zwarc w sieciach trakcyjnych pradu stalego Przedmiotem wynalazku jest ulepszenie prze¬ kaznika do wykrywania zwarc w sieciach trakcyj¬ nych pradu stalego wedlug patentu glównego nr 58286.Znany z opisu patentu glównego nr 58286 prze¬ kaznik do wykrywania zwarc w sieciach trakcyj¬ nych pradu stalego zawiera dwa elektroniczne obwody przerzutników z regulowanymi progami, z których jeden reaguje na amplitude przyrostu pradu sieciowego i dostarcza sygnal wyjsciowy, w momencie, w którym amplituda tego przyrostu przekracza ustalona wartosc progowa, a drugi obwód reaguje na amplitude pochodnej pradu z sieci i posiada zwloke czasowa taka, ze sygnal wyjsciowy dostarczany jest po czasie, po którym nastepuje przekroczenie ustalonego progu przez amplitude tej pochodnej, przy czym sygnaly wyj¬ sciowe obu obwodów elektronicznych doprowadzo¬ ne sa do obwodu logicznego typu I, który podaje impuls powodujacy wlaczenie urzadzen zabezpie¬ czajacych siec, w przypadku gdy oba te sygnaly wystepuja jednoczesnie.Przekaznik ten spelnia zadanie w wiekszosci przypadków, to jest ustala on róznice miedzy pra¬ dem zwarciowym, którego wzrost jest wiekszy lub prawie rówTny 800 A i który ustala sie w czasie okolo 5 do 30 milisekund w zaleznosci od odleglo¬ sci miejsca zwarcia od stacji zasilajacej, oraz ustala róznice pomiedzy pradami wystepujacymi w czasie normalnej eksploatacji, których rzad 10 15 30 wielkosci wartosci przyrostu i czasów ustalania nie wystepuje jednoczesnie.Stwierdzono, ze rozruch elektrowozu, którego silniki polaczone sa w ukladzie szeregowo-równo- leglym, powoduje wzrost pradu w sieci rzedu 1000—1500A, przy czym ustalenie nastepuje w cia¬ gu 25—30 milisekund, co odpowiada charaktery¬ styce zwarcia. Jedyna róznica polega na tym, ze wzrost pradu odbywa sie w dwóch lub trzech stadiach, skokami w czasie trwania rozruchu.To zjawisko zostalo wykorzystane w niniejszym wynalazku, którego celem jest rozróznienie rozru¬ chu elektrowozu od zwarcia w sieci.Zgodnie z niniejszym wynalazkiem napiecie pro^ porcjonalne do wzrostu pradu w sieci przykladane jest na w-ejscie jednego obwodu elektronicznego zawierajacego przerzutnik poprzez obwód wybie¬ raka o przedluzonym czasie dzialania, który regu¬ luje wielkosc tego napiecia ustalajac go badz na poziomie nominalnym, badz tez na poziomie niz¬ szym, w zaleznosci od tego, czy dodatkowy obwód logiczny typu I dostarczy lub nie dostarczy sygna¬ lu wyjsciowego sterujacego obwodem selektywnym, przy czym oba wejscia dodatkowego obwodu lo¬ gicznego sa zasilane odpowiednio napieciem wej¬ sciowym z drugiego obwodu zawierajacego drugi przerzutnik oraz opóznionym sygnalem wyjscio¬ wym z obwodu drugiego przekaznika poprzez re¬ gulowany obwód opózniajacy.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy- 4418164181 4 kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. i — przedstawia uklad przekaznika do wykrywania zwarc wedlug glównego patentu, fig. 2 — przed¬ stawia wykresy napiecia transformatora w funkcji czasu, dla ukladu z fig. 1, fig. 3 — wykres przy¬ rostu pradu w sieci w funkcji czasu dla rozruchu elektrowozu, którego silniki polaczone sa w ukla¬ dzie szeregowo-równoleglym, fig. 4 — uklad prze¬ kaznika wedlug wynalazku, a fig. 5 — wykresy napiecia sieci w funkcji czasu w przypadku sto¬ sowania przekaznika wedlug wynalazku. Uklad przekaznika pokazany na fig. 1 sklada sie z dwóch przerzutników Bi i B2, których wejscia zasilane sa odpowiednio napieciami wtórnymi transformato¬ rów Ti i T2, ktpre dostarczaja napiec zmieniaja¬ cych sie proporcjonalnie do wzrostu pradu w sieci i do pochodnej tego pradu —-— . dt Wyjscie przerzutnika Bi polaczone jest z jednym z wejsjs obwodu lngfczriego Ii, a wyjscie przerzut¬ nika B2 polaczone jest poprzez obwód czlonu cza¬ sowego To z drugim wejsciem obwodu logicznego Ii przy czym sygnal wyjsciowy z przerzutnika B2, po przejsciu przez czlon czasowy To, który ustala czas trwania tego sygnalu jest podawany na inne wejscie obwodu logicznego Ii, którego sygnal wyj¬ sciowy uruchamia urzadzenia zabezpieczajace siec.Poniewaz przerzutniki Bi i B2 maja regulowany próg S, który jest jednakowy dla obu przerzutni¬ ków, to w przypadku kiedy napiecie z transfor¬ matorem Ti (krzywa A) przekracza ten próg S to przerzutnik Bi dostarcza napiecia wyjsciowego bi w zaleznosci od czasu trwania tego przekroczenia to jest od czasu t2 do czasu t4, natomiast w przy¬ padku kiedy napiecie z transformatora T2 prze¬ kracza równiez próg S (krzywa B) — to przerzut¬ nik B2 dostarcza napiecia wyjsciowego b2 poczaw¬ szy od czasu ti, przy którym to czasie próg S zo¬ stal przekroczony, przy czym napiecie to utrzy¬ muje sie w czasie T, okreslonym przez obwód czlonu czasowego To, dzieki czemu napiecie wyj¬ sciowe b2 zanika w czasie t3.W przypadku przedstawionym na fig. 2 oba na¬ piecia bi i b2 przylozone sa jednoczesnie do dwóch wejsc obwodu logicznego Ii w czasie pomiedzy momentem t3 i t2 wskutek czego obwód logiczny dostarcza sygnalu wyjsciowego w tym okresie czasu i decyduje o dzialaniu urzadzen zabezpie¬ czajacych siec.W przypadku rozruchu elektrowozu narastanie pradu do wartosci maksymalnej odbywa sie w kil¬ ku stadiach w czasie odpowiadajacym warunkom zwarcia, jak to pokazuje fig. 3.Uklad przekaznika wedlug niniejszego wynalaz¬ ku oprócz elementów Ti, T2, Bi, B2, T i Ii zawie¬ ra wybierak Si który moze przelaczac wejscie obwodu z przerzutnikiem Bi z odczepu Pi dla na¬ piecia nominalnego trasformatora Ti na odczep P2 dla napiecia nizszego. Wybierak Si jest sterowany opóznionym sygnalem pochodzacym z czlonu lo¬ gicznego I2 i ma tak dobrany czas opóznienia, ze odczep P2 pozostaje wlaczony przez pewien czas po zniknieciu sygnalu sterujacego.Do jednego z wejsc dodatkowego czlonu logicz¬ nego I2 doprowadzane jest napiecie wejsciowe przerzutnika B2, a do drugiego jego wejscia — sygnal pochodzacy z wyjscia obwodu czlonu cza¬ sowo To, przy czym sygnal ten jest opózniony wskutek przejscia przez czlon opózniajacy R. Do- 5 datkowy czlon logiczny I2 dostarcza sygnalu wyj¬ sciowego tylko w przypadku, kiedy dwa sygnaly wejsciowe pojawia sie w nim jednoczesnie.Na fig. 5a przedstawiono w funkcji czasu na¬ piecie proporcjonalne do wzrostu pradu A I w sie¬ ci (krzywa A), a' przykladane na wejscie przerzut¬ nika Bi z odczepu Pi poprzez wybierak Si oraz napiecie proporcjonalne do pochodnej pradu w sieci (krzywe B i B') przykladane na wejscie prze¬ rzutnika B2, które w przypadku rozruchu elektro¬ wozu posiada dwie kolejne fazy, przy czym przy¬ jeto jednakowy próg S dla przerzutników Bi i B2.Kiedy w czasie ti krzywa B osiagnie próg S, to czlon czasowy To dostarczy do jednego z wejsc czlonu logicznego Ii sygnal o czasie trwania T, co przedstawiono na rys. 5b.W przypadku przekaznika wedlug patentu glównego uruchomienie urzadzen zabezpieczaja¬ cych nastapiloby w czasie t2, kiedy to krzywa A osiagnie próg S, gdyz oba wejscia Ii sa wówczas jednoczesnie zasilane. Tymczasem sygnal doprowa¬ dzony na wejscie czlonu logicznego Ii, o czasie trwania T, pojawia sie na wejsciu dodatkowego czlonu logicznego I2 z opóznieniem Ri spowodo¬ wanym przez czlon opózniajacy R i w czasie jego trwania to jest pomiedzy czasem t'i i t'2, kiedy krzywa B' znajduje sie powyzej progu S, ponadto obydwa wejscia dodatkowego czlonu logicznego I2 sa zasilane, przy czym czlon ten dostarcza sygna¬ lu wyjsciowego, do uruchomiania wybieraka Si laczacego odczep P2 z wejsciem przerzutnika Bi.Z powodu opóznionego dzialania wybierak Si pozostaje przez pewien czas w tym polozeniu, a napiecie proporcjonalne do wzrostu pradu wzrasta wedlug krzywej przerywanej A', która z reguly nie osiaga progu S, z wyjatkiem przypadku, kiedy w tym samym czasie nastepuje gwaltowny dodat¬ kowy wzrost pradu spowodowany zwarciem, co w takiej sytuacji spowodowaloby zadzialanie urza¬ dzenia zabezpieczajacego siec. Dzieki opóznieniu R, przekroczenie progu S przez krzywa B nie ma wplywu na dodatkowy czlon logiczny I2 jedynie wplyw taki wywiera przekroczenie progu S przez krzywa B'. Umozliwia to odróznienie przypadku kiedy wzrost pradu odbywa sie jednorazowo, od przypadku kiedy wystepuja co najmniej dwa sta¬ dia tego wzrostu oraz niedopuszczenie do wylacze¬ nia w tym ostatnim przypadku.Rózne uklady przekaznika przedstawionego w przykladzie wykonania na fig. 4, moga byc wyko¬ nywane róznie. PL PLNovember 7, 1968 Belgium Published: December 20, 1971 64181 KI. 20 k, 11 MKP B 60 m, 5/00 Inventors: Willy Andries, Marcel Vanderstraeten, Jacaues van Hulse Patent owner: Ateliers de Constructions Electriaues de Charleroi Charleroi (Belgium) Relay for detecting short circuits in DC traction networks The subject of the invention is an improvement a relay for detecting short circuits in DC traction networks according to the main patent No. 58286. A relay for detecting short circuits in DC traction networks, known from the main patent description No. 58286, includes two electronic flip-flop circuits with adjustable thresholds, of which one responds to the amplitude of the grid current increment and provides an output when the increment amplitude exceeds a predetermined threshold value, and the other circuit responds to the grid current derivative amplitude and has a time delay such that the output signal is delivered over time after which is the excess of a predetermined threshold by the amplitude of this derivative, where the outputs of both electronic circuits are connected to a type I logic circuit which gives a pulse to activate the network protection devices in the event that both signals are present simultaneously. This relay does the job in most cases, i.e. it determines the differences between the short-circuit current, the increase of which is greater than or almost equal to 800 A, and which is fixed within about 5 to 30 milliseconds depending on the distance of the fault location from the supply station, and determines the differences between the currents occurring during normal operation, which the order of 10 15 30 values of the increment and the setting times do not occur simultaneously. It was found that the start-up of the electric locomotive, the motors of which are connected in a series-parallel system, causes an increase in the current in the network of the order of 1000-1500A, with the determination being made in a sequence 25-30 milliseconds, which corresponds to a short circuit characteristic. The only difference is that the rise in current takes place in two or three stages, with leaps in the duration of the start-up. This phenomenon has been used in the present invention, the purpose of which is to distinguish the start-up of an electric locomotive from a short-circuit in the mains. Proportional to the increase in the current in the network is applied to the input of one electronic circuit containing a flip-flop through a selector circuit with extended operation time, which regulates the magnitude of this voltage by setting it either at the nominal level, or at a lower level, depending on whether or not the additional logic type I provides an output to control the selective circuit, with both inputs of the additional logic circuit being supplied with an input voltage from the second circuit containing the second trigger and the delayed output signal respectively from the circuit of the second relay through an adjustable delay circuit The invention is illustrated in the example of the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 - shows a short circuit detection relay circuit according to the main patent, Fig. 2 - shows graphs of the transformer voltage versus time for the circuit of Fig. 1 , Fig. 3 - a diagram of the increase in the current in the network as a function of time for the start-up of the electric locomotive, whose motors are connected in a series-parallel system, Fig. 4 - a relay circuit according to the invention, and Fig. 5 - network voltage diagrams as a function of time in the case of using a relay according to the invention. The relay circuit shown in Fig. 1 consists of two flip-flops Bi and B2, the inputs of which are supplied with the secondary voltages of the transformers Ti and T2, respectively, which provide a voltage that varies in proportion to the increase in the current in the network and to the derivative of this current. -. dt The output of the flip-flop Bi is connected to one of the inputs of the trigger circuit Ii, and the output of the flip-flop B2 is connected through the timing member circuit To to the second input of the logic circuit Ii, the output of the flip-flop B2, after passing through the timer To, which determines the duration of this signal is fed to another input of the logic circuit Ii, whose output signal activates the network protection devices. Since the flip-flops Bi and B2 have an adjustable threshold S, which is the same for both flip-flops, then in the case when the voltage from with the transformer Ti (curve A) exceeds this threshold S, the flip-flop Bi provides the output voltage bi depending on the duration of this exceeding, i.e. from time t2 to time t4, while in the case when the voltage from the transformer T2 exceeds the threshold S (curve B) - the flip-flop B2 supplies the output voltage b2 from time ti, at which time the threshold S was exceeded, at this voltage is maintained at the time T, determined by the circuit of the time element To, thanks to which the output voltage b2 decays at the time t3. In the case shown in Fig. 2, both voltages bi and b2 are applied simultaneously to two inputs of the logic circuit Ii in the time between the moments t3 and t2, as a result of which the logic circuit provides the output signal in this period of time and decides on the operation of the network protection devices. In the case of power plant start-up, the rise of the current to the maximum value takes place in several stages at a time corresponding to short-circuit conditions, as shown in Fig. 3. The relay circuit according to the present invention, in addition to the elements Ti, T2, Bi, B2, T and Ii, includes a selector Si which can switch the input of the flip-flop Bi from tap Pi for voltage a nominal transformer Ti on tap P2 for the lower voltage. The selector Si is controlled by a delayed signal from the logic element I2 and has a delay time so selected that the tap P2 remains on for some time after the disappearance of the control signal. One of the inputs of the additional logical element I2 is supplied with the input voltage of the trigger B2, and to its second input - a signal coming from the output of the component circuit partially To, where this signal is delayed due to the passage through the delay component R. An additional logical component I2 provides the output signal only in the case when two input signals Fig. 5a shows the voltage proportional to the increase in current AI in the network (curve A) as a function of time, and the input of the flip-flop Bi from tap Pi through the selector Si and the voltage proportional to current derivative in the network (curves B and B ') applied to the input of the transformer B2, which in the case of electric vehicle start-up has two successive phases, where Y is the same threshold S for the flip-flops Bi and B2. When in time ti the curve B reaches the threshold S, the time period T will provide one of the inputs of the logical element Ii with a signal of duration T, which is shown in Fig. 5b. according to the main patent, the activation of the safety devices would take place at time t2, when the curve A reaches the threshold S, since both inputs Ii are then energized simultaneously. Meanwhile, the signal supplied to the input of the logical member Ii, with the duration T, appears at the input of the additional logical member I2 with the delay Ri caused by the delay member R and during its duration, i.e. between the time t'i and t'2, when the curve B 'is above the threshold S, furthermore both inputs of the additional logic element I2 are energized, this element providing an output signal for activating the selector Si connecting tap P2 with the input of flip-flop Bi. Due to the delayed operation, selector Si remains for time in this position, and the voltage proportional to the increase in current increases according to the dashed curve A ', which as a rule does not reach the threshold S, except in the case when at the same time there is a sudden additional increase in current due to a short-circuit, which in this case would cause the network protection device to work. Due to the delay R, the exceeding of the threshold S by the curve B has no effect on the additional logical member I2, only such an effect is caused by the exceeding of the threshold S by the curve B '. This makes it possible to distinguish between the case where the increase of the current takes place once, from the case where there are at least two stages of this increase, and not allowing the trip to turn off in the latter case. The various relay arrangements shown in the embodiment in Fig. 4 may be differently. PL PL