RU2161355C1 - Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока - Google Patents

Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока Download PDF

Info

Publication number
RU2161355C1
RU2161355C1 RU99108114A RU99108114A RU2161355C1 RU 2161355 C1 RU2161355 C1 RU 2161355C1 RU 99108114 A RU99108114 A RU 99108114A RU 99108114 A RU99108114 A RU 99108114A RU 2161355 C1 RU2161355 C1 RU 2161355C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
value
feeder
increment
protected
Prior art date
Application number
RU99108114A
Other languages
English (en)
Inventor
В.Н. Пупынин
В.А. Гречишников
Original Assignee
Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ) filed Critical Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)
Priority to RU99108114A priority Critical patent/RU2161355C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2161355C1 publication Critical patent/RU2161355C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Изобретение может использоваться в цифровых защитах тяговых сетей магистральных железных дорог, промышленных предприятий и метрополитенов от токов короткого замыкания. Технический результат заключается в повышении селективности и чувствительности устройств защиты по приращению тока. Способ заключается в том, что формируют величины, пропорциональные усредненному значению текущего тока защищаемого фидера, приращения текущего значения тока фидера и текущему значению уставки по приращению. Последние две величины непрерывно сравнивают и по результату сравнения формируют сигнал на отключение выключателя. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам релейной защиты тяговых сетей постоянного тока от токов короткого замыкания, и может быть использовано для защиты тяговой сети магистральных железных дорог, промышленных предприятий и метрополитена.
Наиболее близким по технической сущности является способ, описанный в [1]. Он взят за прототип.
Данный способ защиты тяговых сетей постоянного тока основан на выделении приращения тока с помощью постоянно включенных интегрирующих цепей (интеграторов), сравнении величины выделенного приращения тока с уставкой и, если первая больше второй, - подачей сигнала на отключение выключателя защищаемой сети [1].
Существенный недостаток известного способа защиты состоит в том, что в силу большой постоянной времени интегрирующей цепи выделенное приращение тока существует продолжительное время и если первичный ток изменяется быстро следующими друг за другом скачками, то выделенное приращение тока образуется из нескольких наложенных друг на друга скачков тока, в силу чего устройства защиты, выполненные по этому способу, приходится отстраивать не от приращения тока, соответствующего каждому отдельному скачку первичного тока, а от приращения тока, реализуемого на выходе интегрирующей цепи и соответствующего сумме наложенных друг на друга скачков, с учетом затухания каждого из них, происходящего с постоянной времени интегрирующей цепи. Такое суммарное приращение тока хотя и меньше соответствующего суммарного приращения первичного тока, приведенного к одному масштабу, но, однако, больше приращения при отдельном скачке первичного тока, и поэтому устройства защиты, выполненные по этому способу, имеют загрубленную уставку и не позволяют реализовать высокую чувствительность, какую дало бы выделение приращений от каждого отдельного скачка.
Принципиально важно, что существенно уменьшить постоянную времени интегрирующей цепи для избавления от указанного недостатка нельзя, ибо в этом случае выходная величина теряет зависимость от приращения тока и становится зависимой от скорости его нарастания [2].
Существующий способ защиты по приращению тока реализован в нескольких модификациях защитных устройств, из которых наиболее известны выключатели с индуктивным шунтом и вторичные устройства защиты к выключателям (реле РДШ) [2]. Применение этих устройств позволило несколько повысить чувствительность защиты тяговой сети к малым токам короткого замыкания, но это, однако, привело к некоторым неудобствам и издержкам в эксплуатации.
Первые из них связаны с повышением числа ложных отключений выключателей, оборудованных такими устройствами, и вызывается уже объясненными выше свойствами интегрирующих цепей.
Вторые связаны с неселективными отключениями устройств, выполненных по известному способу. Это демонстрируется на схеме двухпутного участка (см. фиг.1). При коротком замыкании в точке К1 на втором пути приходят в действие не только реле РДШ Р2 второго фидера п/ст.А, но и реле РДШ Р1 первого фидера этой подстанции и реле РДШ Р3 третьего фидера п/ст. или поста секционирования Б, в результате чего отключаются обслуживаемые ими выключатели.
Третьи, наиболее неприятные неудобства и издержки проявляются при проезде подвижным составом под током воздушного промежутка. Эта ситуация также показана на фиг. 1. Электровоз, потребляющий ток IЭ, двигаясь слева направо со скоростью V, своим токоприемником перекрывает воздушный промежуток контактной сети ВП. Из-за броска (приращения) тока срабатывает РДШ Р2 фидера 2 п/ст.А и отключает свой выключатель, а затем РДШ Р4 фидера 4 п/ст. или поста секционирования Б и также отключает свой выключатель, в результате чего обесточивается участок пути, на который заезжает электровоз. Между ветвью воздушного промежутка, с которого съезжает электровоз, и токоприемником появляется электрическая дуга, которая пережигает провода воздушного промежутка.
Сущность изобретения состоит в найденной возможности непосредственного измерения приращения тока без применения интегрирующих цепей.
Техническим результатом является повышение селективности и чувствительности устройств защиты по приращению тока, реализуемых по предлагаемому способу.
В предлагаемом способе первые недостатки существующего способа (см. выше) устраняются тем, что в нем выделение приращения тока производится непрерывно и непосредственно, а определяется как разница двух значений тока - текущего и того, который был на фидере Т секунд назад, причем это последнее значение хранится в памяти и изымается из нее по мере необходимости.
Поскольку увеличение нагрузки фидера приводит к уменьшению пусковых скачков тока, уставка по приращению тока автоматически снижается в зависимости от величины тока, предшествующего процессу изменения приращения. Время Т, за которое производится определение приращения тока, а также степень снижения уставки могут быть установлены произвольно в соответствии с условиями работы каждого конкретного фидера. Применительно к цифровой технологии предлагаемый способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока выглядит следующим образом.
Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, состоящий в том, что постоянно формируют величину, пропорциональную приращению текущего значения тока фидера ΔI и формируют и подают команду на отключение выключателя фидера, отличающийся тем, что вначале формируют величину, пропорциональную усредненному значению текущего тока
Figure 00000002
где k - коэффициент пропорциональности, затем формируют величину
Figure 00000003
пропорциональную приращению текущего значения тока фидера ΔI, определяя ее как разность двух величин, первой, пропорциональной усредненному текущему значению тока
Figure 00000004
и второй - пропорциональной усредненному значению тока, который был на фидере Т секунд тому назад -
Figure 00000005
т. е.
Figure 00000006

и, кроме того, вычисляют величину, пропорциональную текущему значению уставки по приращению тока
Figure 00000007
соответствующей сложившейся ситуации и зависящей от усредненного значения тока
Figure 00000008
по соотношениям
Figure 00000009

Figure 00000010

где
Figure 00000011
ток уставки по приращению тока при
Figure 00000012
(см.фиг. 2);
Kа - коэффициент адаптации, определяющий степень зависимости уставки
Figure 00000013

Figure 00000014
значение тока
Figure 00000015
, при котором
Figure 00000016
(см. фиг.2),
причем усреднение всех величин производится за время Δt < T, значения
Figure 00000017
непрерывно сравниваются и в случае, когда начинает выполняться условие
Figure 00000018

формируют и подают сигнал на отключение выключателя.
Вторые недостатки и издержки существующего способа исключаются в предлагаемом способе введением выдержки времени Tв на отключение после установления факта реализации приращения тока фидера, большего, чем значение уставки по приращению тока. В конце выдержки времени производится проверка ситуации на фидере на сохранение аварийной ситуации. Если таковая сохраняется, то подается сигнал на отключение выключателя фидера. Применительно к цифровой технологии предлагаемый способ защиты будет выглядеть следующим образом.
Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока по п.1, отличающийся тем, что при выполнении условия
Figure 00000019
спустя время Tв определяют величину
Figure 00000020
пропорциональную усредненному значению тока фидера
Figure 00000021
в момент Tв и базовою величину
Figure 00000022
пропорциональную сумме усредненного значения тока
Figure 00000023
и некоторого назначаемого значения тока запаса
Figure 00000024
т.е.
Figure 00000025

найденные величины
Figure 00000026
сравнивают и, если первая оказывается больше второй, формируют и подают сигнал на отключение выключателя фидера.
Третьи недостатки и издержки существующего способа исключаются в предлагаемом способе введением блокировки по соседнему фидеру. Смысл ее сводится к тому, что приращение тока определяется одновременно и по току защищаемого фидера, и по сумме токов защищаемого и смежного фидеров. В том случае, если приращение тока на защищаемом фидере происходит в результате переходных процессов и коммутаций только в цепи защищаемого фидера, приращение тока одновременно будет обнаруживаться и в сумме токов защищаемого и смежного фидеров, и, следовательно в этом случае можно формировать сигнал на отключение выключателя защищаемого фидера. Если же приращение тока на защищаемом фидере происходит в результате перераспределения тока между смежными фидерами при проходе по разделяющему их воздушному промежутку электровоза под током, то приращение тока будет наблюдаться только на защищаемом фидере, а в сумме токов фидеров приращения тока не будет, и, следовательно, сигнала на отключение выключателя в этом случае подавать не следует. Применительно к цифровой технологии предлагаемый способ защиты тяговой сети будет выглядеть следующим образом.
Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока по п.1, отличающийся тем, что дополнительно параллельно формируют величину, пропорциональную усредненной текущей сумме значений токов защищаемого и смежного с защищаемым (питающего соседний участок тяговой сети и отделенного от участка сети, питаемого защищаемым фидером, изолирующим промежутком) фидеров
Figure 00000027

Figure 00000028

где k - коэффициент пропорциональности, тот же, что и в соотношениях (1-3), величину
Figure 00000029
запоминают, а затем, используя ее, формируют величину
Figure 00000030
пропорциональную приращению текущего значения суммы токов защищаемого и смежных фидеров как разность двух величин, первой, пропорциональной усредненному текущему значению суммы токов защищаемого и смежных фидеров (см. выражение (6)), и второй - пропорциональной сумме усредненных значений токов защищаемого и смежных фидеров, какая была зафиксирована T секунд тому назад -
Figure 00000031
, т.е.
Figure 00000032

причем усреднение также производится за то же время Δt < T, значения
Figure 00000033
непрерывно сравниваются с величиной, пропорциональной текущему значению уставки по приращению тока
Figure 00000034
вычисленной для защищаемого фидера, и сигнал на отключение выключателя фидера формируют только в том случае, когда одновременно выполняются два условия
Figure 00000035

Figure 00000036

Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока по п.3, отличающийся тем, что при выполнении условий (8) и (9) спустя время Tв определяют величину
Figure 00000037
пропорциональную усредненному значению тока защищаемого фидера
Figure 00000038
в момент Tв, и базовую величину
Figure 00000039
пропорциональную сумме усредненного значения тока защищаемого фидера
Figure 00000040
и некоторого назначаемого значения тока запаса
Figure 00000041
т.е.
Figure 00000042

найденные величины
Figure 00000043
сравнивают и если первая оказывается больше второй, формируют и подают сигнал на отключение выключателя фидера.
Использование предлагаемого способа защиты по приращению тока в алгоритмах цифровых защит тяговых сетей постоянного тока позволит получить высокочувствительные селективные и гибкие системы защит, параметры которых легко могут индивидуализироваться под условия каждого конкретного фидера с его типовыми ситуациями. Применительно к цифровой технологии последнее достигается применением следующего способа защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, отличающегося тем, что величины ΔIy0, Kа, Т, Tв,
Figure 00000044
являются произвольно регулируемыми в пределах, указанных в таблице.
Предлагаемый способ реализован в устройстве цифровой защиты и автоматики фидера тяговой сети постоянного тока 3,3 кВ - ЦЗАФ- 3,3, функциональная схема которого приведена на фиг. 3.
Данное устройство защиты состоит из высоковольтного устройства (ВВУ), располагающегося непосредственно в ячейке фидера, блока развязки (БР), исключающего попадания высокого напряжения на элементы управления защитой и низковольтного устройства (НВУ), служащего для ввода всех значений параметров защиты с клавиатуры, вывода их на дисплей и передачи на ВВУ по RS-232.
Информация о токе защищаемого фидера и токе фидера, смежного с защищаемым, попадает на быстродействующий АЦП, преобразуется в цифровой вид и попадает в БМК. Текущие значения токов запоминаются в ОЗУ и некоторое время хранятся. В БМК происходит обработка значений токов, и если по алгоритму работы защиты формируется сигнал на отключение БВ, то он передается по RS-232 интерфейсу через БР на НВУ, где подается команда на органы управления БВ (БЭК, БО).
Источники информации
1. Кучма К. Г., Марквардт Г. Г., Пупынин В. Н. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети. - М.:Трансжелдориздат, I960, с. 153-174.
2. Пупынин В.Н. Полная теория работы и характеристика параллельных индуктированных шунтов быстродействующих выключателей типов ВАБ-2, АБ-2/4, АБ-2/3 и реле-дифференциальных шунтов выключателей ВАБ-28. Труды МИИТ, N 213. - М.: Транспорт, 1965, с. 61-86.

Claims (4)

1. Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, состоящий в том, что формируют величину, пропорциональную приращению текущего значения тока фидера ΔI, формируют и подают команду на отключение выключателя фидера, отличающийся тем, что формируют величину, пропорциональную усредненному значению текущего тока защищаемого фидера
Figure 00000045
где k - коэффициент пропорциональности, затем формируют величину
Figure 00000046
пропорциональную приращению текущего значения тока фидера
Figure 00000047
определяя ее как разность величины, пропорциональной усредненному текущему значению тока защищаемого фидера
Figure 00000048
величины, пропорциональной усредненному значению тока, который был на фидере Т секунд тому назад -
Figure 00000049
и вычисляют величину, пропорциональную текущему значению уставки по приращению тока
Figure 00000050
, по соотношениям
Figure 00000051

Figure 00000052

где
Figure 00000053
ток уставки по приращению тока при
Figure 00000054

Ка - коэффициент адаптации, определяющий степень зависимости уставки
Figure 00000055

Figure 00000056
значение тока
Figure 00000057
при котором
Figure 00000058

причем усреднение всех величин производится за время Δt < T, значения
Figure 00000059
непрерывно сравниваются и при условии
Figure 00000060
формируют и подают сигнал на отключение выключателя.
2. Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока по п. 1, отличающийся тем, что при выполнении условия
Figure 00000061
спустя время Тв, определяют величину
Figure 00000062
пропорциональную усредненному значению тока фидера
Figure 00000063
в момент Тв и базовую величину
Figure 00000064
пропорциональную сумме усредненного значения тока
Figure 00000065
и некоторого назначаемого значения тока запаса
Figure 00000066
найденные величины
Figure 00000067
сравнивают и если первая оказывается больше второй формируют и подают сигнал на отключение выключателя фидера.
3. Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно параллельно формируют величину, пропорциональную усредненной текущей сумме значений токов защищаемого и смежного с защищаемым фидеров
Figure 00000068

Figure 00000069

где k - коэффициент пропорциональности,
а затем используя ее формируют величину
Figure 00000070
пропорциональную приращению текущего значения суммы токов защищаемого и смежных фидеров, как разность величины, пропорциональной усредненному текущему значению суммы токов защищаемого и смежных фидеров
Figure 00000071
и величины, пропорциональной сумме усредненных значений токов защищаемого и смежных фидеров, какая была зафиксирована Т секунд тому назад по формуле
Figure 00000072
причем значения
Figure 00000073
непрерывно сравниваются с величиной, пропорциональной текущему значению уставки по приращению тока
Figure 00000074
и сигнал на отключение выключателя фидера формируют только в том случае, когда одновременно выполняются два условия
Figure 00000075

Figure 00000076

4. Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока по п. 3, отличающийся тем, что при выполнении условий
Figure 00000077
спустя время Тв, определяют величину k • I(Тв), пропорциональную усредненному значению тока защищаемого фидера
Figure 00000078
в момент Тв и базовую величину
Figure 00000079
пропорциональную сумме усредненного значения тока защищаемого фидера
Figure 00000080
и некоторого назначаемого значения тока запаса
Figure 00000081
найденные величины
Figure 00000082
сравнивают и если первая оказывается больше второй, формируют и подают сигнал на отключение выключателя фидера.
5. Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что величины ΔIyO, Ка, Т, Тв,
Figure 00000083
являются произвольно регулируемыми.
RU99108114A 1999-04-15 1999-04-15 Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока RU2161355C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99108114A RU2161355C1 (ru) 1999-04-15 1999-04-15 Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99108114A RU2161355C1 (ru) 1999-04-15 1999-04-15 Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2161355C1 true RU2161355C1 (ru) 2000-12-27

Family

ID=20218759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99108114A RU2161355C1 (ru) 1999-04-15 1999-04-15 Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2161355C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521013C2 (ru) * 2009-01-26 2014-06-27 Ансальдо Стс С.П.А. Низковольтная линия питания для линии железной дороги или метро, электрифицированных постоянным током
RU2561067C1 (ru) * 2014-08-04 2015-08-20 Владимир Евдокимович Осипов Система дифференциальной защиты тяговой сети постоянного тока
RU2690668C1 (ru) * 2018-07-17 2019-06-05 Юрий Леонидович Беньяш Способ получения выявительного признака апериодического процесса изменения тока и датчик выявительного признака апериодического процесса изменения тока

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУЧМА К.Г. и др. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети. - М.: Трансжелдориздат, 1960, с.153-174. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521013C2 (ru) * 2009-01-26 2014-06-27 Ансальдо Стс С.П.А. Низковольтная линия питания для линии железной дороги или метро, электрифицированных постоянным током
RU2561067C1 (ru) * 2014-08-04 2015-08-20 Владимир Евдокимович Осипов Система дифференциальной защиты тяговой сети постоянного тока
RU2690668C1 (ru) * 2018-07-17 2019-06-05 Юрий Леонидович Беньяш Способ получения выявительного признака апериодического процесса изменения тока и датчик выявительного признака апериодического процесса изменения тока

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3614513B1 (en) Dc ground fault detection system and dc ground fault detection method for dc electric railway
JP3284589B2 (ja) 送電線の保護方法及び保護継電装置
CN109451770B (zh) 故障电弧识别单元
JPS60255012A (ja) 保護継電器
RU2161355C1 (ru) Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока
Morton Circuit breaker and protection requirements for DC switchgear used in rapid transit systems
RU2498328C1 (ru) Способ управления автоматическим повторным включением выключателя фидера с контролем короткого замыкания в контактной сети
JP3629598B2 (ja) 鉄道き電系統におけるアーク抑制装置
RU2531025C2 (ru) Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока двухпутного участка железной дороги
US6567256B1 (en) Dual protective relay for power systems
JP2003134657A (ja) 直流き電回路の地絡による変電所遮断器の不要動作防止装置
CN203607923U (zh) 具有绝缘在线监测功能的应急配电系统
Hirahara Malaysia kelana jaya line power supply system
RU2786632C1 (ru) Устройство максимальной токовой защиты
CN111890997B (zh) 电气化铁路牵引供电系统的分区所主接线
RU2783803C1 (ru) Устройство максимальной токовой защиты с диагностикой исправности
RU2785275C1 (ru) Устройство токовой защиты с контролем исправности
RU2239930C1 (ru) Способ защиты участков контактной сети от токов короткого замыкания
SU680099A1 (ru) Устройство дл защиты контактной сети от малых токов короткого замыкани
Thong et al. Overview of DC traction protection scheme for Singapore rapid transit system
SU738043A1 (ru) Устройство дл защиты линии электропередачи от повышени напр жени
SU1069062A1 (ru) Способ управлени аварийным режимом сети переменного тока
SU1363363A1 (ru) Устройство дл защиты нейтральных вставок т говых подстанций от повреждений
JP2002159133A (ja) き電系統の保護システム
Ganjavi et al. Distance protection settings in electrical railway systems with positive and negative feeder

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070416