RU2181672C2 - Ground fault detector in traction network of electrified transport (alternatives) - Google Patents

Ground fault detector in traction network of electrified transport (alternatives) Download PDF

Info

Publication number
RU2181672C2
RU2181672C2 RU98110757A RU98110757A RU2181672C2 RU 2181672 C2 RU2181672 C2 RU 2181672C2 RU 98110757 A RU98110757 A RU 98110757A RU 98110757 A RU98110757 A RU 98110757A RU 2181672 C2 RU2181672 C2 RU 2181672C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
multifunction
output
converter
phase angle
Prior art date
Application number
RU98110757A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98110757A (en
Inventor
А.Л. Быкадоров
Ю.И. Жарков
И.П. Петров
Е.П. Фигурнов
Original Assignee
Быкадоров Александр Леонович
Жарков Юрий Иванович
Петров Илья Петрович
Фигурнов Евгений Петрович
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 Быкадоров Александр Леонович, Жарков Юрий Иванович, Петров Илья Петрович, Фигурнов Евгений Петрович filed Critical Быкадоров Александр Леонович
Priority to RU98110757A priority Critical patent/RU2181672C2/en
Publication of RU98110757A publication Critical patent/RU98110757A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2181672C2 publication Critical patent/RU2181672C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

FIELD: electrified transport power supply systems. SUBSTANCE: device has transducer measuring total current of contact system feeders in particular power circuit and voltage sensor in first substation. There are transducer measuring total current of contact system feeders in same circuit and voltage sensor in second substation, as well as first adder and recording unit. According to first alternative, device has current sensor for faulty contact system and multifunction phase angle converter, adders, and also first, second, third, fourth, and fifth multifunction converters and function converter. According to second alternative, it has in addition sixth multifunction converter and second recording unit for locating ground fault. EFFECT: enhanced precision of ground fault detection. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электрифицированному на переменном токе транспорту и может использоваться в системах электроснабжения тяги для определения места короткого замыкания. The invention relates to electrified on alternating current transport and can be used in traction power supply systems to determine the location of a short circuit.

В первом варианте на смежных тяговых подстанциях установлены датчики тока и напряжения. Имеются блок регистрации, датчики фазового угла, сумматоры, преобразователи фазового угла, функциональный и пять многофункциональных преобразователей. Пятый многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования выходного сигнала, характеризующего расстояние от одной подстанции до точки короткого замыкания, реализуя соответствующий вычислительный алгоритм, в зависимости от токов и фазовых углов первой и второй подстанций, сигналов, формируемых преобразователями фазового угла, первым, вторым, третьим и четвертым многофункциональными преобразователями. В цепь обратной связи между пятым и первым, а также вторым многофункциональными преобразователями включен функциональный преобразователь, учитывающий шунтирующее влияние земли. Технический результат заключается в повышении точности определения расстояния до места короткого замыкания. In the first embodiment, current and voltage sensors are installed at adjacent traction substations. There are a registration unit, phase angle sensors, adders, phase angle converters, functional and five multifunction converters. The fifth multifunction converter is capable of generating an output signal characterizing the distance from one substation to a short circuit point, implementing the corresponding computational algorithm, depending on the currents and phase angles of the first and second substations, signals generated by phase angle converters, first, second, third and fourth multifunction converters. In the feedback circuit between the fifth and first, as well as the second multifunctional converters, a functional converter is included that takes into account the shunting effect of the earth. The technical result consists in increasing the accuracy of determining the distance to the place of a short circuit.

Во втором варианте установлены датчики тока и напряжения. Имеются два блока регистрации, датчики фазового угла, сумматоры, преобразователи фазового угла, функциональный и шесть многофункциональных преобразователей. Пятый многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования выходного сигнала, характеризующего расстояние от одной из подстанций до точки короткого замыкания, а шестой многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования выходного сигнала, характеризующего сопротивление места короткого замыкания, реализуя соответствующий вычислительный алгоритм в зависимости от токов, напряжений и фазовых углов первой и второй подстанций, сигналов, формируемых преобразователями фазового угла, первым, вторым, третьим и четвертым многофункциональными преобразователями. Технический результат заключается в повышении точности определения расстояния до места короткого замыкания и в оценке характера этого повреждения. In the second embodiment, current and voltage sensors are installed. There are two recording units, phase angle sensors, adders, phase angle converters, functional and six multifunction converters. The fifth multifunction converter is configured to generate an output signal characterizing the distance from one of the substations to the short circuit point, and the sixth multifunction converter is configured to generate an output signal characterizing the resistance of a short circuit, implementing the corresponding computational algorithm depending on currents, voltages, and phase angles of the first and second substations, signals generated by phase angle converters, first, second nd, third and fourth multifunctional transducers. The technical result consists in increasing the accuracy of determining the distance to the place of a short circuit and in assessing the nature of this damage.

1-й вариант
Изобретение относится к электрифицированному на переменном токе транспорту и может быть использовано в системах электроснабжения тяги для определения места короткого замыкания контактной сети.
1st option
The invention relates to electrified on alternating current transport and can be used in traction power supply systems to determine the location of a short circuit of a contact network.

Известно устройство для определения места короткого замыкания в контактной сети железных дорог переменного тока [1]. Оно содержит датчик тока, датчик напряжения, блок деления и блок регистрации. При коротком замыкании датчик тока фиксирует ток I, датчик напряжения фиксирует напряжение U, блок деления осуществляет операцию Z=U/I, а блок регистрации фиксирует результат деления Z, по величине которого судят об удаленности места короткого замыкания. A device for determining the location of a short circuit in the contact network of railways of alternating current [1]. It contains a current sensor, a voltage sensor, a division unit and a registration unit. In case of a short circuit, the current sensor detects the current I, the voltage sensor detects the voltage U, the division unit performs the operation Z = U / I, and the registration unit records the result of the division Z, the value of which judges the remoteness of the short circuit location.

Другие конструкции подобных устройств и принципы их работы, основанные на определении той же величины Z, описаны в [2]. Всем им присущи одинаковые недостатки, вытекающие из того, что на самом деле между величиной Z и расстоянием до места повреждения во многих случаях нет прямой зависимости. Особенно большую погрешность вносит сопротивление электрической дуги в месте короткого замыкания. По этой причине ошибка в определении расстояния до места короткого замыкания по величине Z может достичь 4 км и более, что лишает смысла применение устройства. Other designs of such devices and the principles of their operation, based on the determination of the same value of Z, are described in [2]. All of them have the same disadvantages arising from the fact that in fact between the value of Z and the distance to the place of damage in many cases there is no direct relationship. A particularly large error is introduced by the resistance of the electric arc in the place of a short circuit. For this reason, an error in determining the distance to the short circuit location by the value of Z can reach 4 km or more, which makes the use of the device meaningless.

Более точные результаты могут быть получены при одновременных двухсторонних измерениях параметров аварийного режима со стороны двух смежных подстанций А и В. Известно устройство [3] определения места повреждения, содержащее датчик суммарного тока IA фидеров данного плеча питания и датчик напряжения UA на первой подстанции А, датчик суммарного тока IB фидеров того же плеча питания и датчик напряжения UB на второй подстанции В, а также блоки суммирования, деления и регистрации. Устройство на подстанциях фиксирует величины ZA=UA/IA и ZB=UB/IB. Затем оно вычисляет величину ZA/(ZA+ZB) или ZB/(ZA+ZB), которые фиксируются в блоке регистрации. На основании этих величин судят об удаленности места повреждения на контактной сети. Устройство [3] принято в качестве прототипа.More accurate results can be obtained by simultaneous two-sided measurements of the emergency mode parameters from two adjacent substations A and B. A device [3] for determining the location of damage is known, which contains a total current sensor I A of the feeders of this supply arm and a voltage sensor U A at the first substation A , the total current sensor I B of the feeders of the same supply arm and the voltage sensor U B at the second substation B, as well as summation, division and registration units. The device at substations records the values Z A = U A / I A and Z B = U B / I B. Then it calculates the value of Z A / (Z A + Z B ) or Z B / (Z A + Z B ), which are fixed in the registration unit. Based on these values, the remoteness of the place of damage on the contact network is judged. The device [3] is adopted as a prototype.

Свойства устройства описаны в [4]. На основании его анализа [4] следует, что зависимости ZA/(ZA+ZB) и ZB/(ZA+ZB) на некоторых участках нелинейно зависят от расстояния до места повреждения. Из-за этого, а также из-за влияния электрической дуги в месте короткого замыкания, погрешность устройства может достичь 2 км и более [5].The device properties are described in [4]. Based on his analysis [4], it follows that the dependences Z A / (Z A + Z B ) and Z B / (Z A + Z B ) in some areas nonlinearly depend on the distance to the place of damage. Because of this, and also because of the influence of the electric arc in the place of a short circuit, the error of the device can reach 2 km or more [5].

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения расстояния до места короткого замыкания в контактной сети. The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the distance to the short circuit in the contact network.

Технический результат достигается тем, что устройство для определения удаленности места короткого замыкания в тяговой сети электрифицированного транспорта, содержащее датчик тока IA, измеряющий суммарный ток фидеров контактной сети данного плеча питания, и датчик напряжения UA на первой подстанции, датчик тока IB, измеряющий суммарный ток фидеров контактной сети того же плеча питания, и датчик напряжения UB на второй подстанции, а также первый сумматор и блок регистрации, дополнительно снабжено датчиком тока I'1 фидера поврежденной контактной сети, датчиками фазовых углов соответственно φ1 и φA, первым многофункциональным преобразователем фазового угла и вторым сумматором на первой подстанции, датчиком фазового угла φB, вторым многофункциональным преобразователем фазового угла и третьим сумматором на второй подстанции, а также первым, вторым, третьим, четвертым и пятым многофункциональными преобразователями и функциональным преобразователем, причем выход датчика тока I'1 присоединен к первому входу датчика фазового угла φ1, второму входу первого и третьему входу второго многофункциональных преобразователей, выход датчика тока IA присоединен к первому входу датчика фазового угла φA, к первому входу первого многофункционального преобразователя фазового угла, четвертому входу первого, пятому входу второго, первому входу третьего и второму входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика напряжения UA присоединен ко вторым входам соответственно датчика фазового угла φ1, датчика фазового угла φA и первого многофункционального преобразователя фазового угла, и к третьему входу пятого многофункционального преобразователя, выход датчика тока IB присоединен к первым входам соответственно датчиков фазового угла φB и второго многофункционального преобразователя фазового угла, к третьему входу третьего и четвертому входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика напряжения UB присоединен ко вторым входам соответственно датчика фазового угла φB и второго многофункционального преобразователя фазового угла, выход датчика фазового угла φ1 присоединен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого многофункционального преобразователя фазового угла, а выход - к третьему входу первого и четвертому входу второго многофункциональных преобразователей, выход датчика фазового угла φA присоединен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого многофункционального преобразователя фазового угла и четвертому входу пятого многофункционального преобразователя, а выход присоединен к пятому входу первого, шестому входу второго, второму входу третьего и третьему входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика фазового угла φB присоединен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго многофункционального преобразователя фазового угла, а выход - к четвертому входу третьего и пятому входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход первого многофункционального преобразователя присоединен к первым входам соответственно второго и пятого многофункциональных преобразователей, выход второго многофункционального преобразователя подключен ко второму входу пятого многофункционального преобразователя, к шестому входу которого подключены выход третьего и первый вход четвертого, а к пятому входу - выход четвертого многофункциональных преобразователей, а выход присоединен к блоку регистрации и через функциональный преобразователь - к первому входу первого и второму входу второго многофункциональных преобразователей, при этом первый многофункциональный преобразователь фазового угла формирует выходной сигнал ψA, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения

Figure 00000002

второй многофункциональный преобразователь фазового угла формирует выходной сигнал ψB, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000003

первый сумматор формирует выходной сигнал α1, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения α1 = φ1A, второй сумматор формирует выходной сигнал αA, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения αA = φAA, третий сумматор формирует выходной сигнал αB, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения αB = φBB, первый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал М, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000004

второй многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал
Figure 00000005
реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000006

третий многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал Iк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000007

четвертый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал αк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000008

пятый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал lк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000009

где zвс, xвс - полное индуктивно развязанное сопротивление взаимной индуктивной связи контактных сетей смежных путей и его индуктивная составляющая на длине 1 км;
zс - полное индуктивно развязанное сопротивление контактной сети одного пути на длине 1 км;
zр, rp, xp - полное индуктивно развязанное сопротивление рельсовой цепи и его активная и индуктивная составляющие на длине 1 км;
ZпА, ZпВ - сопротивления соответственно первой и второй подстанций;
Figure 00000010
фазовый угол (аргумент) полного сопротивления zс-zвс;
ν - коэффициент, учитывающий снижение сопротивления рельсовой цепи за счет шунтирующего влияния земли;
lк - выходной сигнал, характеризующий расстояние от первой подстанции до места короткого замыкания.The technical result is achieved by the fact that a device for determining the distance of a short circuit in a traction network of an electrified vehicle, comprising a current sensor I A measuring the total current of the feeders of the contact network of a given power arm, and a voltage sensor U A at the first substation, a current sensor I B measuring the total current of the feeders of the contact network of the same supply arm, and the voltage sensor U B at the second substation, as well as the first adder and the registration unit, are additionally equipped with a current sensor I ' 1 of the feeder of the damaged circuit active network, phase angle sensors φ 1 and φ A , respectively, the first multifunction phase angle converter and the second adder at the first substation, the phase angle sensor φ B , the second multifunction phase angle converter and the third adder at the second substation, as well as the first, second, third , the fourth and fifth multifunction converters and a functional converter, and the output of the current sensor I ' 1 is connected to the first input of the phase angle sensor φ 1 , the second input of the first and third input to of multifunction converters, the output of the current sensor I A is connected to the first input of the phase angle sensor φ A , to the first input of the first multifunction phase angle converter, the fourth input of the first, fifth input of the second, the first input of the third and second input of the fourth multifunction converters, the output of the voltage sensor U A is connected to the second inputs of the phase angle sensor φ 1 , the phase angle sensor φ A and the first multifunction phase angle converter, respectively, and to the third input of the fifth multifunction converter, the output of the current sensor I B is connected to the first inputs of the phase angle sensors φ B and the second multifunction phase angle sensor, to the third input of the third and fourth input of the fourth multifunction converters, the output of the voltage sensor U B is connected to the second inputs of the phase angle sensor φ B and the second multifunction phase angle converter, the output of the phase angle sensor φ 1 is connected to the first input of the first adder, second the first input of which is connected to the output of the first multifunction phase angle converter, and the output is of the third input of the first and fourth input of the second multifunction converters, the output of the phase angle sensor φ A is connected to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the output of the first multifunction phase angle converter and the fourth input of the fifth multifunction converter, and the output is connected to the fifth input of the first, sixth input of the second, second input of the third and third the input of the fourth multifunction converters, the output of the phase angle sensor φ B is connected to the first input of the third adder, the second input of which is connected to the output of the second multifunction converter of the phase angle, and the output is connected to the fourth input of the third and fifth input of the fourth multifunction converters, the output of the first multifunction converter is connected to the first inputs of the second and fifth multifunction converters, respectively, the output of the second multifunction converter The device is connected to the second input of the fifth multifunction converter, to the sixth input of which the output of the third and first inputs of the fourth are connected, and the output of the fourth multifunction converters is connected to the fifth input, and the output is connected to the recording unit and through the functional converter to the first input of the first and second input of the second multifunctional transducers, the first multi-phase angle converter generates an output signal ψ a, implementing the computational algorithm expressed in the form eniya
Figure 00000002

the second multifunctional phase angle converter generates an output signal ψ B , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000003

the first adder generates the output signal α 1 , implementing the computational algorithm in the form of the expression α 1 = φ 1 + ψ A , the second adder generates the output signal α A , realizing the computational algorithm in the form of the expression α A = φ A + ψ A , the third adder generates the output the signal α B , implementing the computational algorithm in the form of the expression α B = φ B + ψ B , the first multifunction converter generates the output signal M, realizing the computational algorithm in the form of the expression
Figure 00000004

a second multifunction converter generates an output signal
Figure 00000005
implementing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000006

the third multifunction converter generates an output signal I k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000007

the fourth multifunction converter generates an output signal α k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000008

the fifth multifunction converter generates an output signal l k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000009

where z sun , x sun - full inductively decoupled resistance of mutual inductive coupling of contact networks of adjacent paths and its inductive component over a length of 1 km;
z с - full inductively decoupled resistance of the contact network of one path over a length of 1 km;
z p , r p , x p - full inductively decoupled resistance of the rail circuit and its active and inductive components over a length of 1 km;
Z pA , Z pV - resistances of the first and second substations, respectively;
Figure 00000010
phase angle (argument) of the impedance z with -z sun ;
ν - coefficient taking into account the decrease in the resistance of the rail circuit due to the shunting effect of the earth;
l to - output signal characterizing the distance from the first substation to the place of short circuit.

Сущность изобретения поясняется схемами и векторной диаграммой, приведенными на фиг. 1, фиг. 3, фиг. 4. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, соответствующая п. 1 формулы изобретения. Схема питания и ее схема замещения, показанные на фиг. 3, а также векторная диаграмма, изображенная на фиг. 4, служат для доказательства (обоснования) работоспособности и заявленной цели изобретения. The invention is illustrated by the diagrams and vector diagram shown in FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4. In FIG. 1 shows a block diagram of a device corresponding to paragraph 1 of the claims. The power circuit and its equivalent circuit shown in FIG. 3, as well as the vector diagram depicted in FIG. 4, serve to prove (justify) the performance and the stated objectives of the invention.

Структурная схема устройства (фиг. 1) содержит:
1 - датчик тока I'1 фидера поврежденной контактной сети, установленный на первой подстанции (UA1);
2 - датчик, измеряющий суммарный ток IA всех фидеров данного плеча питания на первой подстанции (UA2);
3 - датчик напряжения UA на первой подстанции (UV1);
4 - датчик, измеряющий суммарный ток IB всех фидеров того же плеча питания на второй подстанции (UA3);
5 - датчик напряжения UB на второй подстанции (UV2);
6 - датчик фазового угла φ1 тока I'1 на первой подстанции (Uφ1);
7 - датчик фазового угла φA тока IA на первой подстанции (Uφ2);
8 - датчик фазового угла φB тока IB второй подстанции (Uφ3);
9, 10 - соответственно первый (UCψ1) и второй (UCψ2) многофункциональные преобразователи фазового угла;
11, 12, 13 - соответственно первый (SМ1), второй (SM2) и третий (SM3) сумматоры;
14, 15, 16, 17, 18 - соответственно первый (UC1), второй (UС2), третий (UС3), четвертый (UС4) и пятый (UC5) многофункциональные преобразователи;
19 - функциональный преобразователь (UС);
20 - первый блок регистрации (HS1).
The structural diagram of the device (Fig. 1) contains:
1 - current sensor I ' 1 feeder of a damaged contact network installed in the first substation (UA1);
2 - a sensor measuring the total current I A of all feeders of a given power arm at the first substation (UA2);
3 - voltage sensor U A at the first substation (UV1);
4 - a sensor that measures the total current I B of all feeders of the same power arm at the second substation (UA3);
5 - voltage sensor U B at the second substation (UV2);
6 - phase angle sensor φ 1 of the current I ' 1 at the first substation (Uφ1);
7 - phase angle sensor φ A of current I A at the first substation (Uφ2);
8 - phase angle sensor φ B current I B of the second substation (Uφ3);
9, 10 - respectively, the first (UCψ1) and second (UCψ2) multifunction phase-angle converters;
11, 12, 13 - respectively, the first (SM1), second (SM2) and third (SM3) adders;
14, 15, 16, 17, 18 - respectively, the first (UC1), second (UC2), third (UC3), fourth (UC4) and fifth (UC5) multifunction converters;
19 - functional converter (US);
20 is a first registration unit (HS1).

Элементы 2, 3, 4, 5 и 20 используются в прототипе [3]. Остальные элементы и связи между ними являются новыми. Elements 2, 3, 4, 5 and 20 are used in the prototype [3]. The remaining elements and the relationships between them are new.

Элементы 1, 2, 3, 6 и 7 устанавливаются на первой подстанции. Элементы 4, 5 и 8 устанавливаются на второй подстанции. Elements 1, 2, 3, 6 and 7 are installed at the first substation. Elements 4, 5 and 8 are installed in the second substation.

Остальные элементы структурной схемы могут устанавливаться как на любой из подстанций, так и на энергодиспетчерском пункте. Передача сигналов от датчиков 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 к остальным элементам схемы (при размещении датчиков и остальных элементов на разных территориально удаленных объектах) осуществляется обычным (известным) образом с помощью систем телемеханики (телеизмерений), например, [6]. Поскольку такая передача сигналов является известной, то в заявке или схеме фиг. 1 она специально не выделяется и не ограничивается. The remaining elements of the structural diagram can be installed both at any of the substations, and at the energy control center. The transmission of signals from sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8 to the remaining elements of the circuit (when placing the sensors and other elements at different geographically remote objects) is carried out in the usual (known) way using telemechanics (telemetry) systems, for example, [6]. Since such a signal transmission is known, in the application or scheme of FIG. 1 it is not specifically allocated and not limited.

Выход датчика тока 1 присоединен к первому входу датчика фазного угла 6, второму входу первого 14 и третьему входу второго 15 многофункциональных преобразователей. Выход датчика тока 2 присоединен к первому входу датчика фазового угла 7, первому входу многофункционального преобразователя фазового угла 9, четвертому входу первого 14, пятому входу второго 15, первому входу третьего 16 и второму входу четвертого 17 многофункциональных преобразователей. Выход датчика напряжения 3 присоединен ко вторым входам датчиков фазового угла 6 и 7 и к третьему входу пятого многофункционального преобразователя 18. The output of the current sensor 1 is connected to the first input of the phase angle sensor 6, the second input of the first 14 and the third input of the second 15 multifunction converters. The output of the current sensor 2 is connected to the first input of the phase angle sensor 7, the first input of the multifunction phase angle converter 9, the fourth input of the first 14, the fifth input of the second 15, the first input of the third 16 and the second input of the fourth 17 multifunction converters. The output of the voltage sensor 3 is connected to the second inputs of the phase angle sensors 6 and 7 and to the third input of the fifth multifunction converter 18.

Выход датчика фазового угла 6 присоединен к первому входу сумматора 11, выход датчика фазового угла 7 присоединен к первому входу сумматора 12, а вторые входы сумматоров 11 и 12 подключены к выходу многофункционального преобразователя фазового угла 9, к которому подключен также четвертый вход пятого многофункционального преобразователя 18. Выход сумматора 11 подключен к третьему входу первого 14 и четвертому входу второго 15, а выход сумматора 12 подключен к пятому входу первого 14, шестому входу второго 15, второму входу третьего 16 и третьему входу четвертого 17 многофункциональных преобразователей. The output of the phase angle sensor 6 is connected to the first input of the adder 11, the output of the phase angle sensor 7 is connected to the first input of the adder 12, and the second inputs of the adders 11 and 12 are connected to the output of the multifunction converter of the phase angle 9, to which the fourth input of the fifth multifunction converter 18 is also connected The output of the adder 11 is connected to the third input of the first 14 and the fourth input of the second 15, and the output of the adder 12 is connected to the fifth input of the first 14, the sixth input of the second 15, the second input of the third 16 and the third input h Fourth to 17 multifunction converters.

Выход датчика тока 4 присоединен к первому входу датчика фазового угла 8, к первому входу многофункционального преобразователя фазового угла 10, к четвертому входу третьего 16 и пятому входу четвертого 17 многофункциональных преобразователей. Выход датчика фазы 8 присоединен к первому входу сумматора 13, ко второму входу которого подключен выход многофункционального преобразователя фазы 10. Выход сумматора 13 присоединен к четвертому входу третьего 16 и пятому входу четвертого 17 многофункциональных преобразователей. The output of the current sensor 4 is connected to the first input of the phase angle sensor 8, to the first input of the multifunction converter of the phase angle 10, to the fourth input of the third 16 and the fifth input of the fourth 17 multifunction converters. The output of the phase 8 sensor is connected to the first input of the adder 13, to the second input of which the output of the multifunction phase converter 10 is connected. The output of the adder 13 is connected to the fourth input of the third 16 and the fifth input of the fourth 17 multifunction converters.

Выход первого многофункционального преобразователя 14 присоединен к первому входу второго многофункционального преобразователя 15 и к первому входу пятого многофункционального преобразователя 18, ко второму входу которого подключен выход второго 15, к пятому входу подключен выход четвертого 17, а к шестому входу подключен выход третьего 16 многофункциональных преобразователей. The output of the first multifunction converter 14 is connected to the first input of the second multifunction converter 15 and to the first input of the fifth multifunction converter 18, to the second input of which the output of the second 15 is connected, the output of the fourth 17 is connected to the fifth input, and the output of the third 16 multifunction converters is connected to the sixth input.

Выход пятого многофункционального преобразователя 18 подключен к блоку регистрации 20 и через функциональный преобразователь 19 - к первому входу первого 14 и второму входу второго 15 многофункциональных преобразователей. The output of the fifth multifunction converter 18 is connected to the registration unit 20 and through the functional converter 19 to the first input of the first 14 and the second input of the second 15 multifunction converters.

Датчики тока 2 и 4 фиксируют соответственно на первой и второй подстанциях суммарные токи IA и IB фидеров контактной сети данного плеча питания. Датчик тока 1 фиксирует ток I'1 поврежденной контактной сети на первой подстанции. Датчики напряжений 3 и 5 фиксируют напряжения UA и UB соответственно на первой и второй подстанциях. Датчики фазовых углов 6, 7 и 8 фиксируют фазовые углы φ1, φA, и φB соответственно между напряжением UA и током I'1, а также напряжением UA и током IA первой подстанции и напряжением UB и током IB второй подстанции.Current sensors 2 and 4 record, respectively, at the first and second substations, the total currents I A and I B of the feeders of the contact network of this supply arm. Current sensor 1 detects the current I ' 1 of the damaged contact network at the first substation. Voltage sensors 3 and 5 record the voltages U A and U B, respectively, at the first and second substations. The phase angle sensors 6, 7 and 8 detect the phase angles φ 1 , φ A , and φ B, respectively, between voltage U A and current I ' 1 , as well as voltage U A and current I A of the first substation and voltage U B and current I B second substation.

Первый многофункциональный преобразователь фазового угла 9 формирует на выходе сигнал ψA, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения

Figure 00000011

где ZпА - сопротивление первой подстанции.The first multifunctional phase angle converter 9 generates a signal ψ A at the output, realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000011

where Z pA is the resistance of the first substation.

Второй многофункциональный преобразователь фазового угла 10 формирует выходной сигнал ψB, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения

Figure 00000012

где ZпВ - сопротивление второй подстанции.The second multifunctional phase angle converter 10 generates an output signal ψ B , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000012

where Z pV is the resistance of the second substation.

Сумматоры 11, 12, и 13 формируют на выходе соответственно сигналы α1, αA, αB, реализуя вычислительные алгоритмы в виде выражений
α1 = φ1A, (3)
αA = φAA, (4)

Figure 00000013

Первый многофункциональный преобразователь 14 формирует выходной сигнал М, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000014

где zc, xc - известное полное индуктивно развязанное сопротивление контактной сети одного пути и его индуктивная составляющая на длине 1 км;
zвс, xвс - известное полное индуктивно развязанное сопротивление взаимной индуктивной связи контактных сетей смежных путей и его индуктивная составляющая на длине 1 км;
zp, rp, xр - известное полное индуктивно развязанное сопротивление рельсовой цепи и его активная и индуктивная составляющие на длине 1 км;
Figure 00000015
известный фазовый угол (аргумент) полного сопротивления zc-zвс;
ν - коэффициент, учитывающий снижение сопротивления рельсовой цепи за счет шунтирующего влияния земли.Adders 11, 12, and 13 form the output signals α 1 , α A , α B , respectively, by implementing computational algorithms in the form of expressions
α 1 = φ 1 + ψ A , (3)
α A = φ A + ψ A , (4)
Figure 00000013

The first multifunction converter 14 generates an output signal M, realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000014

where z c , x c is the known total inductively decoupled resistance of the contact network of one path and its inductive component over a length of 1 km;
z sun , x sun - the known total inductively decoupled resistance of mutual inductive coupling of contact networks of adjacent paths and its inductive component over a length of 1 km;
z p , r p , x p is the known total inductively decoupled resistance of the rail circuit and its active and inductive components over a length of 1 km;
Figure 00000015
known phase angle (argument) of the impedance z c -z sun ;
ν - coefficient taking into account the decrease in the resistance of the rail circuit due to the shunting effect of the earth.

Второй многофункциональный преобразователь 15 формирует выходной сигнал αM, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения

Figure 00000016

Третий многофункциональный преобразователь 16 формирует выходной сигнал Iк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000017

Четвертый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал αк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000018

Пятый многофункциональный преобразователь 18 формирует выходной сигнал lк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000019

Функциональный преобразователь 19 формирует зависимость между удаленностью lк короткого замыкания и коэффициентом ν,, учитывающим шунтирующее влияние земли (утечку тока из рельсов в землю) на участке от первой подстанции до места короткого замыкания. На основании [7] такой функциональный преобразователь может реализовывать вычислительный алгоритм (или нелинейную зависимость) в виде выражения
Figure 00000020

где m - известная величина, зависящая от значения сопротивления контура рельсы-земля и высоты подвеса контактной сети;
γ - известный коэффициент распространения рельсовой цепи.The second multifunction converter 15 generates an output signal α M , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000016

The third multifunction converter 16 generates an output signal I k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000017

The fourth multifunction converter generates an output signal α k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000018

The fifth multifunction converter 18 generates an output signal l k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000019

The functional converter 19 forms a relationship between the distance l to the short circuit and the coefficient ν taking into account the shunting effect of the earth (current leakage from the rails to the ground) in the area from the first substation to the place of the short circuit. Based on [7], such a functional converter can implement a computational algorithm (or non-linear dependence) in the form of an expression
Figure 00000020

where m is the known value, depending on the resistance value of the rail-to-ground circuit and the height of the suspension of the contact network;
γ is a known rail chain propagation coefficient.

Для того, чтобы блок регистрации 18 фиксировал значение удаленности lк с учетом действительного значения коэффициента ν, соответствующего именно этой величине удаленности, функциональный преобразователь 19 включен в цепь обратной связи первого 14 и второго 15 многофункциональных преобразователей.In order for the recording unit 18 to fix the distance l to taking into account the actual value of the coefficient ν corresponding to this particular distance, the functional converter 19 is included in the feedback circuit of the first 14 and second 15 multifunction converters.

Датчики тока 1, 2 и 4 выполняются известным образом на основе, например, измерительных трансформаторов тока. Датчики напряжения 3 и 5 выполняются известным образом на основе, например, измерительных трансформаторов напряжения. Датчики фазового угла 6, 7 и 8 выполняются известным образом на основе цифровых или аналоговых фазометров [8]. The current sensors 1, 2 and 4 are carried out in a known manner on the basis of, for example, measuring current transformers. The voltage sensors 3 and 5 are performed in a known manner on the basis of, for example, voltage measuring transformers. The phase angle sensors 6, 7 and 8 are carried out in a known manner based on digital or analog phase meters [8].

Функциональный и многофункциональные преобразователи 9, 10, 14, 15, 16, 17, 18 и 19 могут быть выполнены с применением аналоговых [9] или цифровых микросхем и микропроцессорных комплектов [10]. Functional and multifunctional converters 9, 10, 14, 15, 16, 17, 18 and 19 can be performed using analog [9] or digital microcircuits and microprocessor sets [10].

При возникновении в контактной сети короткого замыкания датчики тока 1, 2 и 4, датчики напряжения 3 и 5, датчики фазового угла 6, 7 и 8 фиксируют на первой и второй подстанциях параметры аварийного режима соответственно I'1, IA, IB, UA, UB, φ1, φA, φB. Сигналы, несущие информацию о постоянных параметрах подстанций, параметрах тяговой сети и параметрах аварийного режима, поступают на соответствующие входы сумматоров, многофункциональных и функционального преобразователей, которые по заданным алгоритмам (1)-(11) определяют удаленность короткого замыкания lк.In the event of a short circuit in the contact network, current sensors 1, 2 and 4, voltage sensors 3 and 5, phase angle sensors 6, 7 and 8 fix emergency mode parameters I ' 1 , I A , I B , U at the first and second substations A , U B , φ 1 , φ A , φ B. Signals carrying information about the constant parameters of substations, traction network parameters and emergency mode parameters are supplied to the corresponding inputs of the adders, multifunctional and functional converters, which, according to the given algorithms (1) - (11), determine the distance of the short circuit l to .

Достигаемый технический результат (преимущества по сравнению с прототипом) заключается в следующем:
- однозначная и прямая зависимость искомого расстояния lк от параметров аварийного режима и постоянных параметров тяговой сети;
- отсутствие влияния сопротивления дуги на результаты определения расстояния lк;
- отсутствие влияния утечки тока из рельсов в землю (шунтирующее влияние земли) на результаты определения lк.
Achievable technical result (advantages compared to the prototype) is as follows:
- unambiguous and direct dependence of the desired distance l to on the emergency mode parameters and the constant parameters of the traction network;
- the absence of the influence of arc resistance on the results of determining the distance l to ;
- the absence of the effect of current leakage from the rails into the ground (shunting effect of the earth) on the results of determining l to .

Расчеты показывают, что основная погрешность определения расстояния lк с помощью данного изобретения вызвана тем, что напряжения UA,xx и UB,xx могут в реальных условиях не совпадать по фазе. Однако, как известно, угол между ними невелик и не превышает 2-3 градуса. Погрешность определения удаленности lк при этом составляет не более 200-400 м, т.е. по крайней мере в 5-10 раз, меньше чем у прототипа.Calculations show that the main error in determining the distance l to using this invention is caused by the fact that the voltages U A, xx and U B, xx may, in real conditions, not coincide in phase. However, as you know, the angle between them is small and does not exceed 2-3 degrees. The error in determining the distance l k in this case is no more than 200-400 m, i.e. at least 5-10 times less than the prototype.

2-й вариант
Изобретение относится к электрифицированному на переменном токе транспорту и может быть использовано в системах электроснабжения тяги для определения удаленности и сопротивления дуги (переходного сопротивления) в месте короткого замыкания.
2nd option
The invention relates to electrified on alternating current transport and can be used in traction power supply systems to determine the distance and resistance of the arc (transition resistance) in the place of a short circuit.

Известно устройство для определения места короткого замыкания в контактной сети железных дорог переменного тока [1]. Оно содержит датчик тока, датчик напряжения, блок деления и блок регистрации. При коротком замыкании датчик тока фиксирует ток I, датчик напряжения фиксирует напряжение U, блок деления осуществляет операцию Z=U/I, а блок регистрации фиксирует результат деления Z, по величине которого судят об удаленности места короткого замыкания. A device for determining the location of a short circuit in the contact network of railways of alternating current [1]. It contains a current sensor, a voltage sensor, a division unit and a registration unit. In the event of a short circuit, the current sensor detects the current I, the voltage sensor detects the voltage U, the division unit performs the operation Z = U / I, and the registration unit records the result of the division Z, the value of which judges the remoteness of the place of the short circuit.

Другие конструкции подобных устройств и принципы их работы, основанные на определении той же величины Z, описаны в [2]. Всем им присущи одинаковые недостатки, вытекающие из того, что на самом деле между величиной Z и расстоянием до места повреждения во многих случаях нет прямой зависимости. Особенно большую погрешность вносит сопротивление электрической дуги в месте короткого замыкания. По этой причине ошибка в определении расстояния до места короткого замыкания по величине Z может достичь 4 км и более, что лишает смысла применение устройства. Other designs of such devices and the principles of their operation, based on the determination of the same value of Z, are described in [2]. All of them have the same disadvantages arising from the fact that in fact between the value of Z and the distance to the place of damage in many cases there is no direct relationship. A particularly large error is introduced by the resistance of the electric arc in the place of a short circuit. For this reason, an error in determining the distance to the short circuit location by the value of Z can reach 4 km or more, which makes the use of the device meaningless.

Более точные результаты могут быть получены при одновременных двухсторонних измерениях параметров аварийного режима со стороны двух смежных подстанций А и В. Известно устройство [3] определения места повреждения, содержащее датчик суммарного тока IA фидеров данного плеча питания и датчик напряжения UA на первой подстанции А, датчик суммарного тока IB фидеров того же плеча питания и датчик напряжения UB на второй подстанции В, а также блоки суммирования, деления и регистрации. Устройство на подстанциях фиксирует величины ZA=UA/IA и ZB=UB/IB. Затем оно вычисляет величину ZA/(ZA+ZB) или ZB/(ZA+ZB), которые фиксируются в блоке регистрации.More accurate results can be obtained by simultaneous two-sided measurements of the emergency mode parameters from two adjacent substations A and B. A device [3] for determining the location of damage is known, which contains a total current sensor I A of the feeders of this supply arm and a voltage sensor U A at the first substation A , the total current sensor I B of the feeders of the same supply arm and the voltage sensor U B at the second substation B, as well as summation, division and registration units. The device at substations records the values Z A = U A / I A and Z B = U B / I B. Then it calculates the value of Z A / (Z A + Z B ) or Z B / (Z A + Z B ), which are fixed in the registration unit.

На основании этих величин судят об удаленности места повреждения на контактной сети. Устройство [3] принято в качестве прототипа. Based on these values, the remoteness of the place of damage on the contact network is judged. The device [3] is adopted as a prototype.

Свойства устройства описаны в [4]. На основании его анализа [4] следует, что зависимости ZA/(ZA+ZB) и ZB/(ZA+ZB) на некоторых участках нелинейно зависят от расстояния до места повреждения. Из-за этого, а также из-за влияния электрической дуги в месте короткого замыкания, погрешность устройства может достичь 2 км и более [5].The device properties are described in [4]. Based on his analysis [4], it follows that the dependences Z A / (Z A + Z B ) and Z B / (Z A + Z B ) in some areas nonlinearly depend on the distance to the place of damage. Because of this, and also because of the influence of the electric arc in the place of a short circuit, the error of the device can reach 2 km or more [5].

Ни один из аналогов не может определить сопротивление электрической дуги (переходное сопротивление) в месте короткого замыкания, что позволило бы прогнозировать характер повреждения. None of the analogs can determine the resistance of the electric arc (transient resistance) in the place of a short circuit, which would make it possible to predict the nature of the damage.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения расстояния до места короткого замыкания и определение сопротивления дуги (переходного сопротивления) в месте повреждения на контактной сети. The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the distance to the short circuit and determining the arc resistance (transition resistance) in the place of damage on the contact network.

Технический результат достигается тем, что устройство для определения удаленности места короткого замыкания в тяговой сети электрифицированного транспорта, содержащее датчик тока IA, измеряющий суммарный ток фидеров контактной сети данного плеча питания и датчик напряжения UA на первой подстанции, датчик тока IB, измеряющий суммарный ток фидеров контактной сети того же плеча питания и датчик напряжения UB на второй подстанции, а также первый сумматор и блок регистрации, дополнительно снабжено датчиком тока I'1фидера поврежденной контактной сети, датчиками фазовых углов соответственно φ1 и φA, первым многофункциональным преобразователем фазового угла и вторым сумматором на первой подстанции, датчиком фазового угла φB, вторым многофункциональным преобразователем фазового угла и третьим сумматором на второй подстанции, а также первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым многофункциональными преобразователями, функциональным преобразователем, и вторым блоком регистрации, причем выход датчика тока I'1присоединен к первому входу датчика фазового угла φ1, второму входу первого и третьему входу второго многофункциональных преобразователей, выход датчика тока IA присоединен к первому входу датчика фазового угла φA, к первому входу первого многофункционального преобразователя фазового угла, четвертому входу первого, пятому входу второго, первому входу третьего и второму входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика напряжения UA присоединен ко вторым входам соответственно датчика фазового угла φ1 датчика фазового угла φA и первого многофункционального преобразователя фазового угла, и к третьему входу пятого многофункционального преобразователя, выход датчика тока IB присоединен к первым входам соответственно датчика фазового угла φB и второго многофункционального преобразователя фазового угла, к третьему входу третьего и четвертому входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика напряжения UB присоединен ко вторым входам
соответственно датчика фазового угла φB и второго многофункционального преобразователя фазового угла, выход датчика фазового угла φ1 присоединен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого многофункционального преобразователя фазового угла, а выход к третьему входу первого и четвертому входу второго многофункциональных преобразователей, выход датчика фазового угла φA присоединен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого многофункционального преобразователя фазового угла и четвертому входу пятого многофункционального преобразователя, а выход присоединен к пятому входу первого, шестому входу второго, второму входу третьего и третьему входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика фазового угла φB присоединен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго многофункционального преобразователя фазового угла, а выход - к четвертому входу третьего и пятому входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход первого многофункционального преобразователя присоединен к первым входам соответственно второго и пятого многофункциональных преобразователей, выход второго многофункционального преобразователя подключен ко второму входу пятого многофункционального преобразователя, к шестому входу которого подключены выход третьего и первый вход четвертого, а к пятому входу - выход четвертого многофункциональных преобразователей, а выход присоединен к первому блоку регистрации и через функциональный преобразователь - к первому входу первого и второму входу второго многофункциональных преобразователей, причем первый вход упомянутого многофункционального преобразователя подключен к выходу второго многофункционального преобразователя, второй вход подключен к выходу первого многофункционального преобразователя фазового угла, третий вход подключен к выходу датчика напряжения UA, четвертый вход подключен к выходу третьего, а пятый вход - к выходу четвертого многофункциональных преобразователей, а его выход присоединен к седьмому входу пятого многофункционального преобразователя и ко входу второго блока регистрации, при этом многофункциональный преобразователь фазового угла формирует выходной сигнал ψA, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения

Figure 00000021

второй многофункциональный преобразователь фазового угла формирует выходной сигнал ψB, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000022

первый сумматор формирует выходной сигнал α1, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения α1 = φ1A, второй сумматор формирует выходной сигнал αA, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения αA = φAA, третий сумматор формирует выходной сигнал αB, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения αB = φBB, первый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал М, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000023

второй многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал αM, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000024

третий многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал Iк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000025

четвертый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал αк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000026

пятый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал lк, характеризующий расстояние от первой подстанции до места короткого замыкания, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000027

где Rд - сигнал, формируемый на выходе шестого многофункционального преобразователя и соответствующий сопротивлению места короткого замыкания, полученный путем реализации указанным преобразователем вычислительного алгоритма в виде выражения
Figure 00000028

zвс, xвс - полное индуктивно развязанное сопротивление взаимной индуктивной связи контактных сетей смежных путей и его индуктивная составляющая на длине 1 км;
zс - полное индуктивно развязанное сопротивление контактной сети одного пути на длине 1 км;
zр, rp, xр - полное индуктивно развязанное сопротивление рельсовой цепи и его активная и индуктивная составляющие на длине 1 км;
ZпA, ZпВ - сопротивления соответственно первой и второй подстанций;
Figure 00000029
фазовый угол (аргумент) полного сопротивления zc-zвс;
ν - коэффициент, учитывающий снижение сопротивления рельсовой цепи за счет шунтирующего влияния земли;
lк - выходной сигнал, характеризующий расстояние от первой подстанции до места короткого замыкания.The technical result is achieved by the fact that a device for determining the distance of a short circuit in the traction network of an electrified vehicle, containing a current sensor I A measuring the total current of the feeders of the contact network of a given power arm and a voltage sensor U A at the first substation, a current sensor I B measuring the total the current of the feeders of the contact network of the same supply arm and the voltage sensor U B at the second substation, as well as the first adder and the registration unit, are additionally equipped with a current sensor I ' 1 of the feeder of the damaged circuit mains supply, phase angle sensors φ 1 and φ A , respectively, the first multifunction phase angle converter and the second adder at the first substation, the phase angle sensor φ B , the second multifunction phase angle converter and the third adder at the second substation, as well as the first, second, third , fourth, fifth and sixth multifunctional transducers functional transducer and the second recording unit, wherein the sensor output current I '1 is coupled to the first sensor input phase angle φ 1, the second y input of the first and the third input of the second multi-function converters, the current output of the sensor I A is connected to the first sensor input phase angle φ A, to the first input of the first multi-function converter phase angle to a fourth input of the first, fifth input of the second, the first input of the third and the second input of the fourth multifunction transducers, the output of the voltage sensor U A is connected to the second inputs of the phase angle sensor φ 1 of the phase angle sensor φ A and the first multifunction converter phase angle, and to the third input of the fifth multifunction converter, the output of the current sensor I B is connected to the first inputs of the phase angle sensor φ B and the second multifunction phase angle converter, to the third input of the third and fourth input of the fourth multifunction converters, the output of the voltage sensor U B is connected to the second entrances
respectively, the phase angle sensor φ B and the second multifunction phase angle converter, the output of the phase angle sensor φ 1 is connected to the first input of the first adder, the second input of which is connected to the output of the first multifunction phase angle converter, and the output to the third input of the first and fourth input of the second multifunction converters , the sensor output of the phase angle φ a is connected to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the output of the first transformation multifunction STUDIO phase angle and the fourth input of the fifth multifunction converter, and an output coupled to a fifth input of the first, sixth input of the second, the second input of the third and the third input of the fourth multifunction transducer sensor output phase angle φ B is connected to the first input of the third adder, the second input of which is connected to the output of the second multifunction phase angle converter, and the output to the fourth input of the third and fifth input of the fourth multifunction converters, the output of the first m multifunctional converter is connected to the first inputs of the second and fifth multifunctional converters, the output of the second multifunctional converter is connected to the second input of the fifth multifunctional converter, the output of the third and first input of the fourth is connected to the sixth input, and the output of the fourth multifunctional converters is connected to the fifth input, and the output is connected to the first registration unit and through the functional converter to the first input of the first and second input du second multifunctional transducers, wherein a first input of said multifunction converter connected to the output of the second multi-function converter, a second input connected to the output of the first multifunction inverter phase angle, the third input is connected to the voltage sensor output U A, a fourth input connected to the output of the third and fifth input - to the output of the fourth multifunction converters, and its output is connected to the seventh input of the fifth multifunction converter and to the input of the second registration unit, while the multifunction phase angle converter generates an output signal ψ A , implementing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000021

the second multifunctional phase angle converter generates an output signal ψ B , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000022

the first adder generates the output signal α 1 , implementing the computational algorithm in the form of the expression α 1 = φ 1 + ψ A , the second adder generates the output signal α A , realizing the computational algorithm in the form of the expression α A = φ A + ψ A , the third adder generates the output the signal α B , realizing the computational algorithm in the form of the expression α B = φ B + ψ B , the first multifunction converter generates the output signal M, realizing the computational algorithm in the form of the expression
Figure 00000023

the second multifunction converter generates an output signal α M , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000024

the third multifunction converter generates an output signal I k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000025

the fourth multifunction converter generates an output signal α k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000026

the fifth multifunction converter generates an output signal l k characterizing the distance from the first substation to the place of a short circuit, realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000027

where R d is the signal generated at the output of the sixth multifunction converter and corresponding to the resistance of the short circuit, obtained by the implementation of the specified converter computing algorithm in the form of the expression
Figure 00000028

z sun , x sun - full inductively decoupled resistance of mutual inductive coupling of contact networks of adjacent paths and its inductive component over a length of 1 km;
z с - full inductively decoupled resistance of the contact network of one path over a length of 1 km;
z p , r p , x p - full inductively decoupled resistance of the rail circuit and its active and inductive components over a length of 1 km;
PA Z, Z nB - the resistance of the first and second substations;
Figure 00000029
phase angle (argument) of the impedance z c -z sun ;
ν - coefficient taking into account the decrease in the resistance of the rail circuit due to the shunting effect of the earth;
l to - output signal characterizing the distance from the first substation to the place of short circuit.

Сущность изобретения поясняется схемами и векторной диаграммой, приведенными на фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4. На фиг. 2 изображена структурная схема устройства, соответствующая п. 2 формулы изобретения. Схема питания и ее схема замещения, показанные на фиг. 3, а также векторная диаграмма, изображенная на фиг. 4, служат для доказательства (обоснования) работоспособности и заявленной цели изобретения. The invention is illustrated by the diagrams and vector diagram shown in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4. In FIG. 2 shows a block diagram of a device corresponding to claim 2 of the claims. The power circuit and its equivalent circuit shown in FIG. 3, as well as the vector diagram depicted in FIG. 4, serve to prove (justify) the performance and the stated objectives of the invention.

Структурная схема устройства (фиг. 2) содержит:
1 - датчик тока I'1 фидера поврежденной контактной сети, установленный на первой подстанции (UA1);
2 - датчик, измеряющий суммарный ток IA всех фидеров данного плеча питания на первой подстанции (UA2);
3 - датчик напряжения UA на первой подстанции (UV1);
4 - датчик, измеряющий суммарный ток IB всех фидеров того же плеча питания на второй подстанции (UA3);
5 - датчик напряжения UB на второй подстанции (UV2);
6 - датчик фазового угла φ1 тока I'1 на первой подстанции (Uφ1);
7 - датчик фазового угла φA тока IA на первой подстанции (Uφ2);
8 - датчик фазового угла φB тока IB на второй подстанции (Uφ3);
9, 10 - соответственно первый (UCψ1) и второй (UCψ2) многофункциональные преобразователи фазового угла;
11, 12, 13 - соответственно первый (SM1), второй (SM2) и третий (SM3) сумматоры;
14, 15, 16, 17, 18 - соответственно первый (UС1), второй (UС2), третий (UС3), четвертый (UС4) и пятый (UС5) многофункциональные преобразователи;
19 - функциональный преобразователь (UС);
20 - первый блок регистрации (HS1);
21 - шестой многофункциональный преобразователь (UС6);
22 - второй блок регистрации (HS2).
The structural diagram of the device (Fig. 2) contains:
1 - current sensor I ' 1 feeder of a damaged contact network installed in the first substation (UA1);
2 - a sensor measuring the total current I A of all feeders of a given power arm at the first substation (UA2);
3 - voltage sensor U A at the first substation (UV1);
4 - a sensor that measures the total current I B of all feeders of the same power arm at the second substation (UA3);
5 - voltage sensor U B at the second substation (UV2);
6 - phase angle sensor φ 1 of the current I ' 1 at the first substation (Uφ1);
7 - phase angle sensor φ A of current I A at the first substation (Uφ2);
8 - phase angle sensor φ B of the current I B at the second substation (Uφ3);
9, 10 - respectively, the first (UCψ1) and second (UCψ2) multifunction phase-angle converters;
11, 12, 13 - respectively, the first (SM1), second (SM2) and third (SM3) adders;
14, 15, 16, 17, 18 - respectively, the first (UС1), second (UС2), third (UС3), fourth (UС4) and fifth (UС5) multifunction converters;
19 - functional converter (US);
20 is a first registration unit (HS1);
21 - the sixth multifunction converter (US6);
22 is a second registration unit (HS2).

Выход датчика тока 1 присоединен к первому входу датчика фазного угла 6, второму входу первого 14 и третьему входу второго 15 многофункциональных преобразователей. Выход датчика тока 2 присоединен к первому входу датчика фазового угла 7, первому входу многофункционального преобразователя фазового угла 9, четвертому входу первого 14, пятому входу второго 15, первому входу третьего 16 и второму входу четвертого 17 многофункциональных преобразователей. Выход датчика напряжения 3 присоединен ко вторым входам датчиков фазового угла 6 и 7 и к третьему входу пятого многофункционального преобразователя 18. The output of the current sensor 1 is connected to the first input of the phase angle sensor 6, the second input of the first 14 and the third input of the second 15 multifunction converters. The output of the current sensor 2 is connected to the first input of the phase angle sensor 7, the first input of the multifunction phase angle converter 9, the fourth input of the first 14, the fifth input of the second 15, the first input of the third 16 and the second input of the fourth 17 multifunction converters. The output of the voltage sensor 3 is connected to the second inputs of the phase angle sensors 6 and 7 and to the third input of the fifth multifunction converter 18.

Выход датчика фазового угла 6 присоединен к первому входу сумматора 11, выход датчика фазового угла 7 присоединен к первому входу сумматора 12, а вторые входы сумматоров 11 и 12 подключены к выходу многофункционального преобразователя фазового угла 9, к которому подключен также четвертый вход пятого многофункционального преобразователя 18. Выход сумматора 11 подключен к третьему входу первого 14 и четвертому входу второго 15, а выход сумматора 12 подключен к пятому входу первого 14, шестому входу второго 15, второму входу третьего 16 и третьему входу четвертого 17 многофункциональных преобразователей. The output of the phase angle sensor 6 is connected to the first input of the adder 11, the output of the phase angle sensor 7 is connected to the first input of the adder 12, and the second inputs of the adders 11 and 12 are connected to the output of the multifunction converter of the phase angle 9, to which the fourth input of the fifth multifunction converter 18 is also connected The output of the adder 11 is connected to the third input of the first 14 and the fourth input of the second 15, and the output of the adder 12 is connected to the fifth input of the first 14, the sixth input of the second 15, the second input of the third 16 and the third input h Fourth to 17 multifunction converters.

Выход датчика тока 4 присоединен к первому входу датчика фазового угла 8, к первому входу многофункционального преобразователя фазового угла 10, к четвертому входу третьего 16 и пятому входу четвертого 17 многофункциональных преобразователей. Выход датчика фазы 8 присоединен к первому входу сумматора 13, ко второму входу которого подключен выход многофункционального преобразователя фазы 10. Выход сумматора 13 присоединен к четвертому входу третьего 16 и пятому входу четвертого 17 многофункциональных преобразователей. The output of the current sensor 4 is connected to the first input of the phase angle sensor 8, to the first input of the multifunction converter of the phase angle 10, to the fourth input of the third 16 and the fifth input of the fourth 17 multifunction converters. The output of the phase 8 sensor is connected to the first input of the adder 13, to the second input of which the output of the multifunction phase converter 10 is connected. The output of the adder 13 is connected to the fourth input of the third 16 and the fifth input of the fourth 17 multifunction converters.

Выход первого многофункционального преобразователя 14 присоединен к первому входу второго многофункционального преобразователя 15 и к первому входу пятого многофункционального преобразователя 18, ко второму входу которого подключен выход второго 15, к пятому входу подключен выход четвертого 17, а к шестому входу подключен выход третьего 16 многофункциональных преобразователей. The output of the first multifunction converter 14 is connected to the first input of the second multifunction converter 15 and to the first input of the fifth multifunction converter 18, to the second input of which the output of the second 15 is connected, the output of the fourth 17 is connected to the fifth input, and the output of the third 16 multifunction converters is connected to the sixth input.

Выход пятого многофункционального преобразователя 18 подключен к блоку регистрации 20 и через функциональный преобразователь 19 - к первому входу первого 14 и второму входу второго 15 многофункциональных преобразователей. The output of the fifth multifunction converter 18 is connected to the registration unit 20 and through the functional converter 19 to the first input of the first 14 and the second input of the second 15 multifunction converters.

Первый вход шестого многофункционального преобразователя 21 подключен к выходу второго многофункционального преобразователя 15. Второй вход шестого многофункционального преобразователя 21 присоединен к выходу первого многофункционального преобразователя фазового угла 9. Третий вход шестого многофункционального преобразователя 21 подключен к выходу датчика напряжения 3. Четвертый вход шестого многофункционального преобразователя 21 подключен к выходу третьего многофункционального преобразователя 16, а пятый вход - к выходу четвертого многофункционального преобразователя 17. Выход шестого многофункционального преобразователя 21 присоединен к седьмому входу пятого многофункционального преобразователя 18 и ко входу второго блока регистрации 22. The first input of the sixth multifunction converter 21 is connected to the output of the second multifunction converter 15. The second input of the sixth multifunction converter 21 is connected to the output of the first multifunction phase angle converter 9. The third input of the sixth multifunction converter 21 is connected to the output of the voltage sensor 3. The fourth input of the sixth multifunction converter 21 is connected to the output of the third multifunction converter 16, and the fifth input to the output of the fourth nogofunktsionalnogo inverter 17. The output of the sixth inverter multifunction 21 is connected to the seventh input of the fifth inverter 18 and the multifunction to the input register 22 of the second block.

Датчики тока 2 и 4 фиксируют соответственно на первой и второй подстанциях суммарные токи IA и IB фидеров контактной сети данного плеча питания. Датчик тока 1 фиксирует ток I'1 поврежденной контактной сети на первой подстанции. Датчики напряжений 3 и 5 фиксируют напряжения UA и UB соответственно на первой и второй подстанциях. Датчики фазовых углов 6, 7 и 8 фиксируют фазовые углы φ1, φA, и φB соответственно между напряжением UA и током I'1, а также напряжением UA и током IA первой подстанции и напряжением UB и током IB второй подстанции.Current sensors 2 and 4 record, respectively, at the first and second substations, the total currents I A and I B of the feeders of the contact network of this supply arm. Current sensor 1 detects the current I ' 1 of the damaged contact network at the first substation. Voltage sensors 3 and 5 record the voltages U A and U B, respectively, at the first and second substations. The phase angle sensors 6, 7 and 8 detect the phase angles φ 1 , φ A , and φ B, respectively, between voltage U A and current I ' 1 , as well as voltage U A and current I A of the first substation and voltage U B and current I B second substation.

Первый многофункциональный преобразователь фазового угла 9 формирует на выходе сигнал ψA, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения

Figure 00000030

где ZпА - сопротивление первой подстанции.The first multifunctional phase angle converter 9 generates a signal ψ A at the output, realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000030

where Z pA is the resistance of the first substation.

Второй многофункциональный преобразователь фазового угла 10 формирует выходной сигнал ψB, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения

Figure 00000031

где ZпВ - сопротивление второй подстанции.The second multifunctional phase angle converter 10 generates an output signal ψ B , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000031

where Z pV is the resistance of the second substation.

Сумматоры 11, 12, и 13 формируют на выходе соответственно сигналы α1, αA, αB, реализуя вычислительные алгоритмы в виде выражений
α1 = φ1A, (3)
αA = φAA, (4)
αB = φBB. (5)
Первый многофункциональный преобразователь 14 формирует выходной сигнал М, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения

Figure 00000032

где zс, xвс - известное полное индуктивно развязанное сопротивление контактной сети одного пути и его индуктивная составляющая на длине 1 км;
zвс, xвс - известное полное индуктивно развязанное сопротивление взаимной индуктивной связи контактных сетей смежных путей и его индуктивная составляющая на длине 1 км;
zp, rp, xp - известное полное индуктивно развязанное сопротивление рельсовой цепи и его активная и индуктивная составляющие на длине 1 км;
Figure 00000033
известный фазовый угол (аргумент) полного сопротивления zc-zвс;
ν - коэффициент, учитывающий снижение сопротивления рельсовой цепи за счет шунтирующего влияния земли.Adders 11, 12, and 13 form the output signals α 1 , α A , α B , respectively, by implementing computational algorithms in the form of expressions
α 1 = φ 1 + ψ A , (3)
α A = φ A + ψ A , (4)
α B = φ B + ψ B. (5)
The first multifunction converter 14 generates an output signal M, realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000032

where z c , x sun is the known total inductively decoupled resistance of the contact network of one path and its inductive component over a length of 1 km;
z sun , x sun - the known total inductively decoupled resistance of mutual inductive coupling of contact networks of adjacent paths and its inductive component over a length of 1 km;
z p , r p , x p is the known total inductively decoupled resistance of the rail circuit and its active and inductive components over a length of 1 km;
Figure 00000033
known phase angle (argument) of the impedance z c -z sun ;
ν - coefficient taking into account the decrease in the resistance of the rail circuit due to the shunting effect of the earth.

Второй многофункциональный преобразователь 15 формирует выходной сигнал

Figure 00000034
реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000035

Третий многофункциональный преобразователь 16 формирует выходной сигнал Iк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000036

Четвертый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал αк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000037

Пятый многофункциональный преобразователь 18 формирует выходной сигнал lк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000038

Шестой многофункциональный преобразователь 21 формирует выходной сигнал Rд, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000039

Функциональный преобразователь 19 формирует зависимость между удаленностью lк короткого замыкания и коэффициентом ν, учитывающим шунтирующее влияние земли (утечку тока из рельсов в землю) на участке от первой подстанции до места короткого замыкания. На основании [7] такой функциональный преобразователь может реализовывать вычислительный алгоритм (или нелинейную зависимость) в виде выражения
Figure 00000040

где m - известная величина, зависящая от значения сопротивления контура рельсы-земля и высоты подвеса контактной сети;
γ - известный коэффициент распространения рельсовой цепи.The second multifunction converter 15 generates an output signal
Figure 00000034
implementing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000035

The third multifunction converter 16 generates an output signal I k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000036

The fourth multifunction converter generates an output signal α k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000037

The fifth multifunction converter 18 generates an output signal l k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000038

The sixth multifunction converter 21 generates an output signal R d , implementing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000039

The functional Converter 19 forms a relationship between the distance l to the short circuit and the coefficient ν, taking into account the shunting effect of the earth (current leakage from the rails to the ground) in the area from the first substation to the place of the short circuit. Based on [7], such a functional converter can implement a computational algorithm (or non-linear dependence) in the form of an expression
Figure 00000040

where m is the known value, depending on the resistance value of the rail-to-ground circuit and the height of the suspension of the contact network;
γ is a known rail chain propagation coefficient.

Для того, чтобы блок регистрации 18 фиксировал значение удаленности lк с учетом действительного значения коэффициента ν, соответствующего именно этой величине удаленности, функциональный преобразователь 19 включен в цепь обратной связи первого 14 и второго 15 многофункциональных преобразователей.In order for the recording unit 18 to fix the distance l to taking into account the actual value of the coefficient ν corresponding to this particular distance, the functional converter 19 is included in the feedback circuit of the first 14 and second 15 multifunction converters.

Датчики тока 1, 2 и 4 выполняются известным образом на основе, например, измерительных трансформаторов тока. Датчики напряжения 3 и 5 выполняются известным образом на основе, например, измерительных трансформаторов напряжения. Датчики фазового угла 6, 7 и 8 выполняются известным образом на основе цифровых или аналоговых фазометров [8]. The current sensors 1, 2 and 4 are carried out in a known manner on the basis of, for example, measuring current transformers. The voltage sensors 3 and 5 are performed in a known manner on the basis of, for example, voltage measuring transformers. The phase angle sensors 6, 7 and 8 are carried out in a known manner based on digital or analog phase meters [8].

Функциональный и многофункциональные преобразователи 9, 10, 14, 15, 16, 17, 18 и 19 могут быть выполнены с применением аналоговых [9] или цифровых микросхем и микропроцессорных комплектов [10]. Functional and multifunctional converters 9, 10, 14, 15, 16, 17, 18 and 19 can be performed using analog [9] or digital microcircuits and microprocessor sets [10].

Многофункциональный преобразователь 21 может быть выполнен с применением аналоговых [9] или цифровых микросхем и микропроцессорных комплектов [10]. The multifunctional converter 21 can be performed using analog [9] or digital microcircuits and microprocessor sets [10].

При возникновении в контактной сети короткого замыкания датчики тока 1, 2 и 4, датчики напряжения 3 и 5, датчики фазового угла 6, 7 и 8 фиксируют на первой и второй подстанциях параметры аварийного режима соответственно I'1, IA, IB, UA, UB, φ1, φA, φB. Сигналы, несущие информацию о постоянных параметрах подстанций, параметрах тяговой сети и параметрах аварийного режима, поступают на соответствующие входы сумматоров, многофункциональных и функционального преобразователей, которые по заданным алгоритмам (1)-(9) и (11), (12), (13) удаленность короткого замыкания lк и сопротивление дуги (переходное сопротивление) Rд.In the event of a short circuit in the contact network, current sensors 1, 2 and 4, voltage sensors 3 and 5, phase angle sensors 6, 7 and 8 fix emergency mode parameters I ' 1 , I A , I B , U at the first and second substations A , U B , φ 1 , φ A , φ B. Signals carrying information about the constant parameters of substations, traction network parameters and emergency mode parameters are supplied to the corresponding inputs of adders, multifunctional and functional converters, which, according to the given algorithms (1) - (9) and (11), (12), (13 ) the distance of the short circuit l to and the arc resistance (transition resistance) R d .

Достигаемый технический результат (преимущества по сравнению с прототипом) заключается в следующем:
- однозначная и прямая зависимость искомого расстояния lк от параметров аварийного режима и постоянных параметров тяговой сети;
- отсутствие влияния сопротивления дуги на результаты определения расстояния lк;
- отсутствие влияния утечки тока из рельсов в землю (шунтирующее влияние земли) на результаты определения lк;
- возможность определения сопротивления дуги в месте короткого замыкания, что позволяет прогнозировать характер повреждения.
Achievable technical result (advantages compared to the prototype) is as follows:
- unambiguous and direct dependence of the desired distance l to on the emergency mode parameters and the constant parameters of the traction network;
- the absence of the influence of arc resistance on the results of determining the distance l to ;
- the absence of the influence of current leakage from the rails to the ground (shunting effect of the earth) on the results of determining l k ;
- the ability to determine the resistance of the arc in the place of short circuit, which allows to predict the nature of the damage.

Обоснование aлгoритмов для 1-го и 2-го вариантов
Обоснование работоспособности и точности изобретения основано на известной индуктивно развязанной схеме замещения тяговой сети участка электрифицированной железной дороги [7]. На фиг. 3, а приведена схема питания от двух смежных подстанций А и В двухпутного участка (межподстанционной зоны) с постом секционирования ПС. Расстояние от подстанции А до точки К короткого замыкания - lк, до поста секционирования ПС - l1. Расстояние от поста секционирования ПС до подстанции В - l2. Устройства для определения удаленности места короткого замыкания размещаются в местах установки высоковольтных выключателей QA1, QA2, QB1, QB2. Обоснование приведено для устройства, размещенного в месте установки выключателя QA1. Для его размещения у других выключателей обоснование аналогично.
Justification of algorithms for the 1st and 2nd options
The rationale for the operability and accuracy of the invention is based on the well-known inductively decoupled equivalent circuit of the traction network of the electrified railway section [7]. In FIG. 3a, the power supply circuit from two adjacent substations A and B of the double-track section (inter-substation zone) with a sectioning station is shown. The distance from the substation A to the point K of the short circuit is l k , to the station of the PS sectioning is l 1 . The distance from the sectioning station PS to substation B is l 2 . Devices for determining the distance of a short circuit are located at the installation sites of high-voltage switches QA1, QA2, QB1, QB2. The rationale is for a device located at the installation location of the QA1 switch. For its placement with other switches, the rationale is similar.

Приведенной схеме питания соответствует индуктивно развязанная схема замещения, показанная на фиг. 3б и воспроизведенная из [7]. The above power supply circuit corresponds to the inductively isolated equivalent circuit shown in FIG. 3b and reproduced from [7].

На схеме замещения приняты обозначения:
UA,xx, UB,xx - напряжения холостого хода соответственно подстанций А и В;
UA, UB - напряжения на шинах соответственно подстанций А и В;
IA, IB - суммарные токи фидеров данного плеча питания соответственно подстанций А и В;
Iк - ток в дуге в месте короткого замыкания;
I'1, I''1 - токи поврежденной контактной сети соответственно на участках lк и l1-lк;
ZпА, ZпВ - сопротивления соответственно подстанций А и В;
ZpA, ZpB - сопротивления рельсовой цепи соответственно на участках lк и l1+l2-lк, т.е. от точки К до соответствующих подстанций А и В;
Z'1, Z"1 - сопротивления поврежденной контактной сети соответственно на участках lк и l1-lк;
Z1q - сопротивление контактной сети другого пути на участке l1;
Z'вс, Z"вс - сопротивления, учитывающие взаимное индуктивное влияние контактных сетей двух путей на участках соответственно lк и l1-lк;
Z2 - сопротивление контактной сети двух путей на участке l2;
Rд - сопротивление электрической дуги.
In the equivalent circuit, the notation
U A, xx , U B, xx are the open circuit voltages of substations A and B, respectively;
U A , U B - voltage on the buses of substations A and B, respectively;
I A , I B - total currents of feeders of a given power arm, respectively, of substations A and B;
I to - current in the arc in the place of a short circuit;
I ' 1 , I'' 1 - currents of the damaged contact network, respectively, in sections l k and l 1 -l k ;
Z pA , Z pV - resistances of substations A and B, respectively;
Z pA , Z pB are the resistances of the rail circuit, respectively, in the sections l k and l 1 + l 2 -l k , i.e. from point K to the corresponding substations A and B;
Z ' 1 , Z " 1 - resistance of the damaged contact network, respectively, in the areas l to and l 1 -l to ;
Z 1q is the resistance of the contact network of another path in the area l 1 ;
Z ' sun , Z " sun - resistance, taking into account the mutual inductive effect of the contact networks of two paths on the sections, respectively, l to and l 1 -l to ;
Z 2 - the resistance of the contact network of two paths on the plot l 2 ;
R d - the resistance of the electric arc.

В соответствии с [7] имеем:

Figure 00000041

где zc - значение полного погонного индуктивно развязанного сопротивления контактной сети одного пути на длине 1 км;
zвс - погонное значение индуктивно развязанного сопротивления взаимоиндукции между контактными сетями двух путей на длине 1 км;
zp - погонное значение индуктивно развязанного сопротивления рельсовой цепи на длине 1 км;
ν - коэффициент, учитывающий снижение сопротивления рельсовой цепи за счет шунтирующего влияния земли.In accordance with [7] we have:
Figure 00000041

where z c is the value of the total linear inductively decoupled resistance of the contact network of one path over a length of 1 km;
z sun is the linear value of the inductively decoupled mutual induction resistance between the contact networks of two paths over a length of 1 km;
z p is the linear value of the inductively decoupled resistance of the rail circuit over a length of 1 km;
ν - coefficient taking into account the decrease in the resistance of the rail circuit due to the shunting effect of the earth.

На основании второго закона Кирхгофа имеем:

Figure 00000042

Подставив сюда выражения (14) и решив уравнение относительно lк, получаем:
Figure 00000043

Формула (15) определяет однозначную зависимость удаленности lк короткого замыкания от влияющих факторов. Для ее практического использования необходимо иметь сведения не только о величине напряжения UA и токах IA, I'1 (и их фазовых углах), которые могут быть измерены, но и о величинах Iк (и его фазовом угле) и Rд, которые в момент внезапного короткого замыкания измерены быть не могут.Based on the second law of Kirchhoff, we have:
Figure 00000042

Substituting expressions (14) here and solving the equation for l k , we obtain:
Figure 00000043

Formula (15) determines the unambiguous dependence of the distance l to the short circuit on influencing factors. For its practical use, it is necessary to have information not only about the voltage U A and currents I A , I ' 1 (and their phase angles), which can be measured, but also about the values of I k (and its phase angle) and R d , which cannot be measured at the time of a sudden short circuit.

Особенностью предложенных в изобретении алгоритмов является отсчет всех векторов синусоидальных величин напряжений и токов в схеме замещения от одной оси. В качестве такой оси принимаются направления векторов напряжений холостого хода UA,xx и UB,xx, которые считаются совпадающими по фазе. Кроме того, используется известное положение, согласно которому полное сопротивление тяговых трансформаторов принимается равным его индуктивной составляющей (ZпА=XпА).A feature of the algorithms proposed in the invention is the countdown of all vectors of sinusoidal values of voltages and currents in the equivalent circuit from one axis. The directions of the open-circuit stress vectors U A, xx and U B, xx , which are considered to be coincident in phase, are taken as such an axis. In addition, a well-known position is used, according to which the impedance of traction transformers is taken equal to its inductive component (Z pA = X pA ).

На векторной диаграмме, приведенной на фиг. 4, показаны взаимные расположения векторов

Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046
Figure 00000047
Ток IA отстает от напряжения UA на угол φA. Ток I'1 отстает от напряжения UA на угол φ1. В свою очередь напряжение UA отстает от напряжения UA,xx на угол ψA, который зависит от падения напряжения
Figure 00000048
в сопротивлении подстанции. Поскольку это сопротивление носит практически чисто индуктивный характер, то вектор падения напряжения
Figure 00000049
опережает вектор тока
Figure 00000050
на угол 90o. Векторная диаграмма для подстанции В имеет аналогичный вид.In the vector diagram shown in FIG. 4 shows the relative positions of the vectors
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046
Figure 00000047
The current I A lags the voltage U A by an angle φ A. The current I ' 1 lags the voltage U A by an angle φ 1 . In turn, the voltage U A lags behind the voltage U A, xx by an angle ψ A , which depends on the voltage drop
Figure 00000048
in the resistance of the substation. Since this resistance is almost purely inductive, the voltage drop vector
Figure 00000049
ahead of the current vector
Figure 00000050
at an angle of 90 o . The vector diagram for substation B has a similar form.

На основании теорем косинусов и синусов для треугольника получаем из этих векторных диаграмм выражения (1) и (2). Based on the theorems of cosines and sines for a triangle, we obtain expressions (1) and (2) from these vector diagrams.

Комплексная величина тока короткого замыкания, как известно равна

Figure 00000051

где Iк,а, Iк,p - соответственно активная и реактивная составляющие тока Iк.The complex value of the short circuit current is known to be
Figure 00000051

where I to, a , I to, p - respectively, the active and reactive components of the current I to .

Из векторной диаграммы (фиг. 4) следует, что фазовый угол между напряжением

Figure 00000052
и током
Figure 00000053
равен αA = φAA. Аналогично имеем величину фазового угла между напряжением
Figure 00000054
и током
Figure 00000055
, равным αB = φBB. Следовательно, имеем:
Iк,a = IAcosαA+IBcosαB
Iк,р = IAsinαA+IBsinαB.
Модуль тока короткого замыкания равен:
Figure 00000056

Подставив сюда выражения для Iк,а и Iк,р, получим формулу (8). Аргумент тока короткого замыкания равен:
Figure 00000057

Подставив сюда значение Iк,р и Iк из формулы (8), получим выражение (9). Обозначим:
Figure 00000058

Figure 00000059

Figure 00000060

Figure 00000061

где
Figure 00000062
аргументы сопротивлений соответственно
Figure 00000063
и
Figure 00000064

Используя фазовые углы
Figure 00000065
измеренные от одной оси, формулу (15) представим в виде:
Figure 00000066

Знаменатель этого выражения представим в виде:
Figure 00000067

Используя для показательной функции формулу Эйлера, получим значение активной Ма и реактивной Мр составляющих величины М.From the vector diagram (Fig. 4) it follows that the phase angle between the voltage
Figure 00000052
and current
Figure 00000053
is equal to α A = φ A + ψ A. Similarly, we have the phase angle between the voltage
Figure 00000054
and current
Figure 00000055
equal to α B = φ B + ψ B. Therefore, we have:
I k, a = I A cosα A + I B cosα B
I k, p = I A sinα A + I B sinα B.
The short-circuit current module is:
Figure 00000056

Substituting here the expressions for I k, a and I k, p , we obtain formula (8). The short circuit current argument is:
Figure 00000057

Substituting here the value of I to, p and I to from the formula (8), we obtain the expression (9). Denote:
Figure 00000058

Figure 00000059

Figure 00000060

Figure 00000061

Where
Figure 00000062
resistance arguments respectively
Figure 00000063
and
Figure 00000064

Using phase angles
Figure 00000065
measured from one axis, we represent the formula (15) in the form:
Figure 00000066

The denominator of this expression is represented as:
Figure 00000067

Using the Euler formula for the exponential function, we obtain the value of the active M a and reactive M p components of M.

Figure 00000068

Figure 00000069

Модуль величины
Figure 00000070
равен
Figure 00000071

Подставив сюда значения Mа и Мр, получим формулу (6). Аргумент величины
Figure 00000072
равен:
Figure 00000073

Подставив сюда значение Мр и значение М из формулы (6), получим формулу (7).
Figure 00000068

Figure 00000069

Magnitude modulus
Figure 00000070
is equal to
Figure 00000071

Substituting here the values of M a and M p , we obtain the formula (6). Value argument
Figure 00000072
is equal to:
Figure 00000073

Substituting here the value of M p and the value of M from the formula (6), we obtain the formula (7).

С учетом полученных выражений формула (16) может быть теперь представлена в виде:

Figure 00000074

Поскольку расстояние lк не имеет мнимой части по определению (оно вещественно), то в числителе выражения (17) сумма всех членов, содержащих множитель j, равна нулю, т. е.Given the obtained expressions, formula (16) can now be represented as:
Figure 00000074

Since the distance l to does not have an imaginary part by definition (it is real), the sum of all terms containing the factor j in the numerator of expression (17) is zero, i.e.

UAsin(ψAM)-IкRдsin(αкM) = 0 (18)
Решая это выражение относительно сопротивления дуги, получаем формулу (13). Учитывая условие (18) и подставляя в выражение (16) формулу (13) получаем выражение (10).
U A sin (ψ AM ) -I to R d sin (α toM ) = 0 (18)
Solving this expression with respect to arc resistance, we obtain formula (13). Taking into account condition (18) and substituting formula (13) into expression (16), we obtain expression (10).

Источники информации
1. Фигурнов Е.П., Самсонов Ю.Я. Устройство определения места короткого замыкания в контактной сети железных дорог переменного тока. А.с. 161410, кл. G 01 r; 21 е. 29/10; B 61 m; 20 к 20, заявл. 787278/24-7, опубл. 16.07.62, БИ 7.
Sources of information
1. Figurnov EP, Samsonov Yu.Ya. Device for determining the location of a short circuit in the contact network of railways of alternating current. A.S. 161410, class G 01 r; 21 e. 29/10; B 61 m; 20 to 20, stated 787278 / 24-7, publ. 07.16.62, BI 7.

2. Фигурнов Е. П. Защита электротяговых сетей переменного тока от коротких замыканий. М.: Транспорт, 1979. 160 с. 2. Figurnov E. P. Protection of electric traction AC networks from short circuits. M .: Transport, 1979. 160 p.

3. А.с. СССР 740555, М.кл2 В 60 М 1/100. Устройство для определения места повреждения тяговой сети электрифицированной железной дороги. А.С. Бочев, В. В. Кузнецов, М.Ю. Тупченко, Е.П. Фигурнов (СССР). - 2662505/24-11; заявл. 13.09.78; опубл. 15.06.80, БИ 22
4. Бочев А.С., Кузнецов В.В., Тупченко М.Ю. Возможный способ определения места короткого замыкания в тяговой сети 2х25 кВ. - В кн.: Режимы работы, диагностика и контроль устройств электроснабжения железных дорог. Ростов н/Д, 1979. С. 43-47.
3. A.S. USSR 740555, Mkl 2 V 60 M 1/100. A device for determining the location of damage to the traction network of an electrified railway. A.S. Bochev, V.V. Kuznetsov, M.Yu. Tupchenko, E.P. Figurnov (USSR). - 2662505 / 24-11; declared 09/13/78; publ. 06/15/80, BI 22
4. Bochev A.S., Kuznetsov V.V., Tupchenko M.Yu. A possible way to determine the location of a short circuit in a traction network of 2x25 kV. - In the book: Operating modes, diagnostics and control of railway power supply devices. Rostov n / a, 1979.P. 43-47.

5. Тупченко М. Ю. Определение мест повреждения в электротяговых сетях 2х25 кВ с автотрансформаторами. Кандидатская диссертация. - М.: МИИТ, 1984. 5. Tupchenko M. Yu. Determination of places of damage in electric traction networks 2x25 kV with autotransformers. PhD thesis. - M.: MIIT, 1984.

6. Система телемеханики "Лисна" для электрифицированных железных дорог / Е. Е. Байкеев, Г.М. Корсаков, В.Я. Овласюк, Н.Д. Сухопрудский. Под ред. Н.Д. Сухопрудского. - М.: Транспорт, 1979. 215 с. 6. The system of telemechanics "Lisna" for electrified railways / E. E. Baykeev, G. M. Korsakov, V.Ya. Ovlasyuk, N.D. Sukhoprudsky. Ed. N.D. Sukhoprudsky. - M .: Transport, 1979. 215 p.

7. Фигурнов Е. П. Сопротивления электротяговой сети однофазного переменного тока. Электричество, 1997, 5. С. 23-29. 7. Figurnov EP Resistance of electric traction network of single-phase alternating current. Electricity, 1997, 5. S. 23-29.

8. Основы метрологии и электрические измерения / Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, Е. М. Душин и др./ Под ред. Е.М. Душина. - 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. 8. Fundamentals of metrology and electrical measurements / B.Ya. Avdeev, E.M. Antonyuk, E.M. Dushin et al. / Ed. EAT. Dushina. - 6th ed., Revised. and add. - L .: Energoatomizdat, 1987.

9. Алексенко А. Г., Коломбет Е. А., Стародуб Г. И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. 9. Aleksenko A. G., Colombet E. A., Starodub G. I. Application of precision analog microcircuits. Ed. 2nd, rev. and add. - M .: Radio and communications, 1985.

10. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/ С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др.; Под ред. С.В. Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990. 496 с. 10. Digital and analog integrated circuits: Reference book / S.V. Yakubovsky, L.I. Nisselson, V.I. Kuleshov et al .; Ed. S.V. Yakubovsky. - M .: Radio and communications, 1990.496 s.

Claims (2)

1. Устройство для определения удаленности места короткого замыкания в тяговой сети электрифицированного транспорта, содержащее датчик тока IA, измеряющий суммарный ток фидеров контактной сети данного плеча питания, и датчик напряжения UA на первой подстанции, датчик тока IB, измеряющий суммарный ток фидеров контактной сети того же плеча питания, и датчик напряжения UB на второй подстанции, а также первый сумматор и блок регистрации, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено датчиком тока I'1 фидера поврежденной контактной сети, датчиками фазовых углов соответственно φ1 и φA, первым многофункциональным преобразователем фазового угла и вторым сумматором на первой подстанции, датчиком фазового угла φB, вторым многофункциональным преобразователем фазового угла и третьим сумматором на второй подстанции, а также первым, вторым, третьим, четвертым и пятым многофункциональными преобразователями и функциональным преобразователем, причем выход датчика тока I'1 присоединен к первому входу датчика фазового угла φ1, второму входу первого и третьему входу второго многофункциональных преобразователей, выход датчика тока IA присоединен к первому входу датчика фазового угла φA, к первому входу первого многофункционального преобразователя фазового угла, четвертому входу первого, пятому входу второго, первому входу третьего и второму входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика напряжения UA присоединен ко вторым входам соответственно датчика фазового угла φ1, датчика фазового угла φA и первого многофункционального преобразователя фазового угла и к третьему входу пятого многофункционального преобразователя, выход датчика тока IB присоединен к первым входам соответственно датчика фазового угла φB и второго многофункционального преобразователя фазового угла, к третьему входу третьего и четвертому входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика напряжения UB присоединен ко вторым входам соответственно датчика фазового угла φB и второго многофункционального преобразователя фазового угла, выход датчика фазового угла φ1 присоединен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого многофункционального преобразователя фазового угла, а выход - к третьему входу первого и четвертому входу второго многофункциональных преобразователей, выход датчика фазового угла φA присоединен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого многофункционального преобразователя фазового угла и четвертому входу пятого многофункционального преобразователя, а выход присоединен к пятому входу первого, шестому входу второго, второму входу третьего и третьему входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика фазового угла φB присоединен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго многофункционального преобразователя фазового угла, а выход - к четвертому входу третьего и пятому входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход первого многофункционального преобразователя присоединен к первым входам соответственно второго и пятого многофункциональных преобразователей, выход второго многофункционального преобразователя подключен ко второму входу пятого многофункционального преобразователя, к шестому входу которого подключены выход третьего и первый вход четвертого, а к пятому входу - выход четвертого многофункциональных преобразователей, а выход присоединен к блоку регистрации и через функциональный преобразователь - к первому входу первого и второму входу второго многофункциональных преобразователей, при этом первый многофункциональный преобразователь фазового угла формирует выходной сигнал ψA, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000075

второй многофункциональный преобразователь фазового угла формирует выходной сигнал ψB, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000076

первый сумматор формирует выходной сигнал α1, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения α1= φ1A, второй сумматор формирует выходной сигнал αA, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения αA= φAA, третий сумматор формирует выходной сигнал αB, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения αB= φBB, первый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал М, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000077

второй многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал
Figure 00000078
реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000079

третий многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал Iк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000080

четвертый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал αк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000081

пятый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал lк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000082

где zвс, xвс - полное индуктивно развязанное сопротивление взаимной индуктивной связи контактных сетей смежных путей и его индуктивная составляющая на длине 1 км;
zс - полное индуктивно развязанное сопротивление контактной сети одного пути на длине 1 км;
zp, rp, xp - полное индуктивно развязанное сопротивление рельсовой цепи и его активная и индуктивная составляющие на длине 1 км;
ZnA, ZnB - сопротивления соответственно первой и второй подстанций;
Figure 00000083
фазовый угол (аргумент) полного сопротивления zc-zвс;
ν - коэффициент, учитывающий снижение сопротивления рельсовой цепи за счет шунтирующего влияния земли;
lк - выходной сигнал, характеризующий расстояние от первой подстанции до места короткого замыкания.
1. A device for determining the distance of a short circuit in the traction network of an electrified vehicle, containing a current sensor I A measuring the total current of the feeders of the contact network of a given power arm, and a voltage sensor U A at the first substation, a current sensor I B measuring the total current of the feeders of the contact network of the same shoulder power and voltage sensor U B at the second substation, as well as the first adder and the register unit, characterized in that it is further provided with a current sensor I '1 feeder damaged catenary dates ikami phase angles, respectively, φ 1 and φ A, the first multi-function converter phase angle and the second adder at the first substation, the sensor phase angle φ B, the second multi-function converter phase angle and the third adder at the second substation, as well as first, second, third, fourth and fifth multifunction transducers and functional converter, wherein the current sensor output I '1 is coupled to a first input of the phase angle φ of the sensor 1, the second input of the first second and third input multifunction tional converters, current output of the sensor I A is connected to the first sensor input phase angle φ A, to the first input of the first multi-function converter phase angle to a fourth input of the first, fifth input of the second, the first input of the third and the second input of the fourth multifunction transducer voltage sensor output U A connected respectively to the second inputs of the phase angle φ of the sensor 1, the sensor phase angle φ a and a first phase angle multifunction converter and to the third input of the fifth multifunction tional converter current sensor output I B is connected to first inputs, respectively, of the sensor phase angle φ B and the second multifunctional inverter phase angle, to the third input of the third and fourth input of the fourth multifunction transducer voltage sensor output U B is connected to the second inputs, respectively, of the sensor phase angle φ B and the second multifunction phase angle converter, the output of the phase angle sensor φ 1 is connected to the first input of the first adder, the second input of which connected to the output of the first multifunction phase angle converter, and the output to the third input of the first and fourth input of the second multifunction converters, the output of the phase angle sensor φ A is connected to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the output of the first multifunction phase angle converter and the fourth input fifth multifunction converter, and the output is connected to the fifth input of the first, sixth input of the second, second input of the third and third input of the fourth nogofunktsionalnyh transducers, the sensor output of the phase angle φ B is connected to the first input of the third adder, the second input of which is connected to the output of the second multifunction inverter phase angle, and an output - to a fourth input of the third and fifth input of the fourth multifunction transducer output first multifunctional converter is connected to first inputs respectively, of the second and fifth multifunction converters, the output of the second multifunction converter is connected to the second input of the fifth multifunction converter, to the sixth input of which the output of the third and first input of the fourth is connected, and the output of the fourth multifunction converters is connected to the fifth input, and the output is connected to the recording unit and through the functional converter to the first input of the first and second input of the second multifunction converters, the first multifunction phase-angle converter generates an output signal ψ A , realizing a computational algorithm in the form of the expression
Figure 00000075

the second multifunctional phase angle converter generates an output signal ψ B , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000076

the first adder generates the output signal α 1 , implementing the computational algorithm in the form of the expression α 1 = φ 1 + ψ A , the second adder generates the output signal α A , realizing the computational algorithm in the form of the expression α A = φ A + ψ A , the third adder generates the output the signal α B , realizing the computational algorithm in the form of the expression α B = φ B + ψ B , the first multifunction converter generates the output signal M, realizing the computational algorithm in the form of the expression
Figure 00000077

a second multifunction converter generates an output signal
Figure 00000078
implementing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000079

the third multifunction converter generates an output signal I k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000080

the fourth multifunction converter generates an output signal α k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000081

the fifth multifunction converter generates an output signal l k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000082

where z sun , x sun - full inductively decoupled resistance of mutual inductive coupling of contact networks of adjacent paths and its inductive component over a length of 1 km;
z с - full inductively decoupled resistance of the contact network of one path over a length of 1 km;
z p , r p , x p - full inductively decoupled resistance of the rail circuit and its active and inductive components over a length of 1 km;
Z nA , Z nB are the resistances of the first and second substations, respectively;
Figure 00000083
phase angle (argument) of the impedance z c -z sun ;
ν - coefficient taking into account the decrease in the resistance of the rail circuit due to the shunting effect of the earth;
l to - output signal characterizing the distance from the first substation to the place of short circuit.
2. Устройство для определения удаленности места короткого замыкания в тяговой сети электрифицированного транспорта, содержащее датчик тока IA, измеряющий суммарный ток фидеров контактной сети данного плеча питания, и датчик напряжения UA на первой подстанции, датчик тока IB, измеряющий суммарный ток фидеров контактной сети того же плеча питания, и датчик напряжения UB на второй подстанции, а также первый сумматор и блок регистрации, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено датчиком тока I'1 фидера поврежденной контактной сети, датчиками фазовых углов соответственно φ1 и φA, первым многофункциональным преобразователем фазового угла и вторым сумматором на первой подстанции, датчиком фазового угла φB, вторым многофункциональным преобразователем фазового угла и третьим сумматором на второй подстанции, а также первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым многофункциональными преобразователями, функциональным преобразователем и вторым блоком регистрации, причем выход датчика тока I'1 присоединен к первому входу датчика фазового угла φ1, второму входу первого и третьему входу второго многофункциональных преобразователей, выход датчика тока IA присоединен к первому входу датчика фазового угла φA, к первому входу первого многофункционального преобразователя фазового угла, четвертому входу первого, пятому входу второго, первому входу третьего и второму входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика напряжения UA присоединен ко вторым входам соответственно датчика фазового угла φ1, датчика фазового угла φA и первого многофункционального преобразователя фазового угла и к третьему входу пятого многофункционального преобразователя, выход датчика тока IB присоединен к первым входам соответственно датчика фазового угла φB и второго многофункционального преобразователя фазового угла, к третьему входу третьего и четвертому входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика напряжения UB присоединен ко вторым входам соответственно датчика фазового угла φB и второго многофункционального преобразователя фазового угла, выход датчика фазового угла φl присоединен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого многофункционального преобразователя фазового угла, а выход - к третьему входу первого и четвертому входу второго многофункциональных преобразователей, выход датчика фазового угла φA присоединен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого многофункционального преобразователя фазового угла и четвертому входу пятого многофункционального преобразователя, а выход присоединен к пятому входу первого, шестому входу второго, второму входу третьего и третьему входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход датчика фазового угла φB присоединен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго многофункционального преобразователя фазового угла, а выход - к четвертому входу третьего и пятому входу четвертого многофункциональных преобразователей, выход первого многофункционального преобразователя присоединен к первым входам соответственно второго и пятого многофункциональных преобразователей, выход второго многофункционального преобразователя подключен ко второму входу пятого многофункционального преобразователя, к шестому входу которого подключены выход третьего и первый вход четвертого, а к пятому входу - выход четвертого многофункциональных преобразователей, а выход присоединен к первому блоку регистрации и через функциональный преобразователь - к первому входу первого и второму входу второго многофункциональных преобразователей, причем первый вход упомянутого многофункционального преобразователя подключен к выходу второго многофункционального преобразователя, второй вход подключен к выходу первого многофункционального преобразователя фазового угла, третий вход подключен к выходу датчика напряжения UA, четвертый вход подключен к выходу третьего, а пятый вход - к выходу четвертого многофункциональных преобразователей, а его выход присоединен к седьмому входу пятого многофункционального преобразователя и ко входу второго блока регистрации, при этом первый многофункциональный преобразователь фазового угла формирует выходной сигнал ψA, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000084

второй многофункциональный преобразователь фазового угла формирует выходной сигнал ψB, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000085

первый сумматор формирует выходной сигнал α1, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения α1= φ1A, второй сумматор формирует выходной сигнал
Figure 00000086
реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения αA= φAA, третий сумматор формирует выходной сигнал αB, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения αB= φBB, первый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал M, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения

второй многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал αM, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000088

третий многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал Iк, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000089

четвертый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал αk, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
Figure 00000090

пятый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал lk, характеризующий расстояние от первой подстанции до места короткого замыкания, реализуя вычислительный алгоритм в виде
Figure 00000091

где RД - сигнал, формируемый на выходе шестого многофункционального преобразователя и соответствующий сопротивлению места короткого замыкания, полученный путем реализации указанным преобразователем вычислительного алгоритма в виде выражения
Figure 00000092

где zвс, xвс - полное индуктивно развязанное сопротивление взаимной индуктивной связи контактных сетей смежных путей и его индуктивная составляющая на длине 1 км;
zс - полное индуктивно развязанное сопротивление контактной сети одного пути на длине 1 км;
zp, rp, xp - полное индуктивно развязанное сопротивление рельсовой цепи и его активная и индуктивная составляющие на длине 1 км;
ZnA, ZnB - сопротивления соответственно первой и второй подстанций;
Figure 00000093
фазовый угол (аргумент) полного сопротивления zс-zвс;
ν - коэффициент, учитывающий снижение сопротивления рельсовой цепи за счет шунтирующего влияния земли.
2. A device for determining the distance of a short circuit in the traction network of an electrified vehicle, containing a current sensor I A measuring the total current of the feeders of the contact network of a given power arm, and a voltage sensor U A at the first substation, a current sensor I B measuring the total current of the feeders of the contact network of the same shoulder power and voltage sensor U B at the second substation, as well as the first adder and the register unit, characterized in that it is further provided with a current sensor I '1 feeder damaged catenary dates ikami phase angles, respectively, φ 1 and φ A, the first multi-function converter phase angle and the second adder at the first substation, the sensor phase angle φ B, the second multi-function converter phase angle and the third adder at the second substation, as well as first, second, third, fourth, fifth and sixth multifunctional converters, a functional converter and a second registration unit, and the output of the current sensor I ' 1 is connected to the first input of the phase angle sensor φ 1 , the second input of the first and the third input of the second multifunctional converters, the output of the current sensor I A is connected to the first input of the phase angle sensor φ A , to the first input of the first multifunctional phase angle converter, the fourth input of the first, the fifth input of the second, the first input of the third and second input of the fourth multifunction converters, the output the voltage sensor U A is connected to the second inputs, respectively, of the phase angle sensor φ 1 , the phase angle sensor φ A and the first multifunction phase angle converter and to the third input of the fifth multifunction converter, the output of the current sensor I B is connected to the first inputs of the phase angle sensor φ B and the second multifunction converter of the phase angle, to the third input of the third and fourth input of the fourth multifunction converters, the output of the voltage sensor U B is connected to the second inputs respectively, of the phase angle sensor φ B and the second multifunctional phase angle converter, the output of the phase angle sensor φ l is connected to the first input of the first the adder, the second input of which is connected to the output of the first multifunction phase angle converter, and the output is to the third input of the first and fourth input of the second multifunction converters, the output of the phase angle sensor φ A is connected to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the output of the first multifunction converter phase angle and the fourth input of the fifth multifunction converter, and the output is connected to the fifth input of the first, sixth input of the second, second input of the tre the third and third input of the fourth multifunction converters, the output of the phase angle sensor φ B is connected to the first input of the third adder, the second input of which is connected to the output of the second multifunction phase angle converter, and the output to the fourth input of the third and fifth input of the fourth multifunction converters the converter is connected to the first inputs of the second and fifth multifunction converters, respectively, the output of the second multifunction of the other converter is connected to the second input of the fifth multifunction converter, to the sixth input of which the output of the third and first input of the fourth are connected, and the output of the fourth multifunction converters is connected to the fifth input, and the output is connected to the first recording unit and through the functional converter to the first input of the first and second the input of the second multifunction converters, and the first input of the said multifunction converter is connected to the output of the second multifunction converter, a second input connected to the output of the first multifunction inverter phase angle, the third input is connected to the voltage sensor output U A, a fourth input connected to the output of the third and fifth input - to the output of the fourth multifunctional transducers and its output connected to the seventh input of the fifth multifunction converter and to the input of the second registration unit, while the first multifunction phase angle converter generates an output signal ψ A , realizing a computational algorithm in de expressions
Figure 00000084

the second multifunctional phase angle converter generates an output signal ψ B , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000085

the first adder generates an output signal α 1 , implementing a computational algorithm in the form of the expression α 1 = φ 1 + ψ A , the second adder generates an output signal
Figure 00000086
realizing the computational algorithm in the form of the expression α A = φ A + ψ A , the third adder generates the output signal α B , realizing the computational algorithm in the form of the expression α B = φ A + ψ B , the first multifunction converter generates the output signal M, implementing the computational algorithm in form of expression

the second multifunction converter generates an output signal α M , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000088

the third multifunction converter generates an output signal I k , realizing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000089

the fourth multifunction converter generates an output signal α k , implementing a computational algorithm in the form of an expression
Figure 00000090

the fifth multifunction converter generates an output signal l k characterizing the distance from the first substation to the place of a short circuit, implementing a computational algorithm in the form
Figure 00000091

where R D is the signal generated at the output of the sixth multifunction converter and corresponding to the resistance of the short circuit, obtained by the implementation of the specified converter computing algorithm in the form of the expression
Figure 00000092

where z sun , x sun - full inductively decoupled resistance of mutual inductive coupling of contact networks of adjacent paths and its inductive component over a length of 1 km;
z с - full inductively decoupled resistance of the contact network of one path over a length of 1 km;
z p , r p , x p is the total inductively decoupled resistance of the rail circuit and its active and inductive components over a length of 1 km;
Z nA , Z nB are the resistances of the first and second substations, respectively;
Figure 00000093
phase angle (argument) of the impedance z with -z sun ;
ν - coefficient taking into account the decrease in the resistance of the rail circuit due to the shunting effect of the earth.
RU98110757A 1998-06-01 1998-06-01 Ground fault detector in traction network of electrified transport (alternatives) RU2181672C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98110757A RU2181672C2 (en) 1998-06-01 1998-06-01 Ground fault detector in traction network of electrified transport (alternatives)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98110757A RU2181672C2 (en) 1998-06-01 1998-06-01 Ground fault detector in traction network of electrified transport (alternatives)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98110757A RU98110757A (en) 2000-03-10
RU2181672C2 true RU2181672C2 (en) 2002-04-27

Family

ID=20206905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98110757A RU2181672C2 (en) 1998-06-01 1998-06-01 Ground fault detector in traction network of electrified transport (alternatives)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2181672C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619625C2 (en) * 2015-09-22 2017-05-17 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Ростовский Государственный Университет Путей Сообщения" Method of determining remoteness of short curcuit in contact network of electric transport (versions)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619625C2 (en) * 2015-09-22 2017-05-17 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Ростовский Государственный Университет Путей Сообщения" Method of determining remoteness of short curcuit in contact network of electric transport (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pries et al. A 50-kW three-phase wireless power transfer system using bipolar windings and series resonant networks for rotating magnetic fields
Feng et al. Advances in high-power wireless charging systems: Overview and design considerations
US5572138A (en) Method and device for determining the direction to a fault on a power transmission line
Sagar et al. A comprehensive review of the recent development of wireless power transfer technologies for electric vehicle charging systems
JP2828863B2 (en) Unbalance compensator for 3-phase / 2-phase converter
CN112305436A (en) Battery monitoring device
Sheng et al. Mutual inductance and load identification method for inductively coupled power transfer system based on auxiliary inverter
Andersson et al. A three-pulse model of DC side harmonic flow in HVDC systems
Yang et al. Design and test of a planarized high power density 100 kW SiC traction inverter with 1kV dc-link
RU2181672C2 (en) Ground fault detector in traction network of electrified transport (alternatives)
Onar et al. A 100-kw wireless power transfer system development using polyphase electromagnetic couplers
Hill et al. A frequency domain model for 3 kV DC traction DC-side resonance identification
RU2153426C2 (en) Contact system short-circuit fault indicator
Hayes et al. Comparison of test methods for characterization of high-leakage two-winding transformers
Owen et al. Distribution system harmonics: controls for large power converters
RU2747112C1 (en) Method for determining the distance of a short circuit in the ac contact network of a multipath section (options)
RU2189606C1 (en) Procedure determining distance to short-circuit point in ac contact network and device for its realization
CN109617017B (en) Generator stator grounding protection system, method and device
JP3929177B2 (en) Multi-level power converter
Hill et al. In situ determination of rail track electrical impedance and admittance matrix elements
Kusaka et al. Radiative noise reduction technique using 12 coils suitable for high-power inductive power transfer
JPWO2019207640A1 (en) Power converter and constant acquisition method
Ma et al. An AC line pilot protection scheme for AC/DC hybrid system based on composite mode power difference
Pan et al. A Modular Single-Channel Dual-Frequency Wireless Power Transfer System to Achieve Multiple Selective Constant-Voltage Outputs with Zero Phase Plane
Mbogela Performance Evaluation and Control of an Mmc Active Rectifier with Half-Bridge and Full-Bridge Submodules for Hvdc Applications