RU2189606C1 - Procedure determining distance to short-circuit point in ac contact network and device for its realization - Google Patents
Procedure determining distance to short-circuit point in ac contact network and device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2189606C1 RU2189606C1 RU2001110241A RU2001110241A RU2189606C1 RU 2189606 C1 RU2189606 C1 RU 2189606C1 RU 2001110241 A RU2001110241 A RU 2001110241A RU 2001110241 A RU2001110241 A RU 2001110241A RU 2189606 C1 RU2189606 C1 RU 2189606C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- substation
- contact network
- circuit
- resistance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрифицированному транспорту и может быть использовано в системах электроснабжения тяги для определения удаленности короткого замыкания в контактной сети переменного тока. The invention relates to electrified transport and can be used in traction power supply systems to determine the distance of a short circuit in a contact AC network.
Способ
Известен способ для определения удаленности короткого замыкания в контактной сети по параметрам аварийного режима, реализованный в устройстве /1/. Он заключается в измерении напряжения UA на шинах подстанции и тока фидера I'1 поврежденной контактной сети и вычислении параметра Z по формуле:
на основании которого судят об удаленности места короткого замыкания.Way
A known method for determining the remoteness of a short circuit in a contact network by emergency mode parameters implemented in the device / 1 /. It consists in measuring the voltage U A on the substation buses and the feeder current I ' 1 of the damaged contact network and calculating the parameter Z by the formula:
on the basis of which they judge the remoteness of the short circuit.
Этот способ реализован и в устройствах /2/. Ему присуща низкая точность из-за влияния сопротивления дуги в месте короткого замыкания и нелинейной зависимости сопротивления рельсов от расстояния из-за шунтирующего влияния земли. Кроме того, на двухпутных участках между величиной Z и расстоянием до места короткого замыкания нет прямой зависимости из-за индуктивного влияния тока контактной сети смежного пути. По указанным причинам погрешность при определении расстояния до места короткого замыкания по величине Z может достичь 4 км и более, что лишает смысла применение этого способа. This method is implemented in devices / 2 /. Low accuracy is inherent in it due to the influence of arc resistance at the short circuit location and the nonlinear dependence of the rail resistance on distance due to the shunting effect of the earth. In addition, in the double-track sections between the Z value and the distance to the short circuit, there is no direct relationship due to the inductive effect of the contact path current of the adjacent path. For these reasons, the error in determining the distance to the place of a short circuit by the value of Z can reach 4 km or more, which makes sense the use of this method.
Известен способ для определения места короткого замыкания в контактной сети железных дорог переменного тока, реализованный в устройстве /3/. Его можно сформулировать как способ определения удаленности места повреждения по параметрам аварийного режима путем измерения напряжения UA на шинах подстанции, тока I'1 фидера поврежденной контактной сети и фазового угла φ1 между ними и вычислении функции:
на основании которой судят об удаленности места короткого замыкания.A known method for determining the location of a short circuit in the contact network of railways of alternating current, implemented in the device / 3 /. It can be formulated as a way to determine the distance of the fault location by the emergency mode parameters by measuring the voltage U A on the substation buses, the feeder current I ' 1 of the damaged contact network and the phase angle φ 1 between them and calculating the function:
on the basis of which they judge the remoteness of the short circuit.
Способ более точен, чем предыдущий, поскольку при одностороннем питании контактной сети сопротивление электрической дуги, имеющей практически только активную составляющую, не вносит погрешность в зависимость параметра Х от расстояния до места повреждения. Однако при двухстороннем питании, которое является основным, электрическая дуга оказывает влияние на параметр X, изменяя зависимость между параметром Х и расстоянием до места повреждения. Кроме того, на этот параметр оказывает влияние нелинейная зависимость сопротивления рельсов от удаленности короткого замыкания за счет шунтирующего влияния земли и взаимная индуктивная связь контактных сетей смежных путей. По этим причинам погрешность определения удаленности короткого замыкания по параметру Х при двухстороннем питании может достичь 2 км и более, что так же является недопустимо большим. The method is more accurate than the previous one, since with one-way power supply to the contact network, the resistance of the electric arc, which has almost only the active component, does not introduce an error into the dependence of the parameter X on the distance to the place of damage. However, with two-way power, which is the main one, the electric arc affects the parameter X, changing the relationship between the parameter X and the distance to the place of damage. In addition, this parameter is influenced by the nonlinear dependence of the rail resistance on the short circuit distance due to the shunting effect of the earth and the mutual inductive coupling of contact networks of adjacent paths. For these reasons, the error in determining the distance of a short circuit by parameter X with two-way power can reach 2 km or more, which is also unacceptably large.
Известен способ определения удаленности короткого замыкания, реализованный в устройстве /4/, имеющий наибольшее число существенных признаков, совпадающих с предлагаемым изобретением. Его можно сформулировать как способ определения удаленности места повреждения по параметрам аварийного режима путем измерения тока IA плеча питания подстанции, напряжения UA на шинах подстанции, тока I'1 фидера поврежденной контактной сети и фазового угла φ1 между ними, отличающийся тем, что задаются расстоянием lK до места короткого замыкания и методом последовательных приближений определяют удаленность lK короткого замыкания в результате систематического вычисления коэффициента νA, учитывающего снижение сопротивления рельсовой цепи из-за шунтирующего влияния земли, дополнительного угла δ, зависящих от удаленности места короткого замыкания, и функции:
где Xc,1 - индуктивная составляющая индуктивно развязанного сопротивления 1 км контактной сети одного пути;
Хр,m - индуктивная составляющая индуктивно развязанного сопротивления 1 км рельсового пути m-путного участка;
Хвс - индуктивная составляющая сопротивления, учитывающего взаимную индуктивную связь контактных сетей смежных путей на длине 1 км.A known method for determining the distance of a short circuit, implemented in the device / 4 /, having the largest number of essential features that match the invention. It can be formulated as a way to determine the distance of the damage site by the emergency mode parameters by measuring the current I A of the substation supply arm, the voltage U A on the substation buses, the feeder current I ' 1 of the damaged contact network and the phase angle φ 1 between them, characterized in that the distance l K to the short circuit location and the method of successive approximations determine the distance l K short circuit as a result of a systematic calculation of the coefficient ν A , taking into account the decrease in the resistance of the rail circuit and due to the shunting effect of the earth, an additional angle δ, depending on the remoteness of the short circuit, and the function:
where X c, 1 is the inductive component of the inductively decoupled resistance of 1 km of the contact network of one path;
X p, m is the inductive component of the inductively decoupled resistance of 1 km of the rail track of the m-way section;
X vs - inductive component of the resistance, taking into account the mutual inductive coupling of contact networks of adjacent paths over a length of 1 km.
При этом дополнительный угол δ определяется по отношению удаленности короткого замыкания lK к расстоянию до поста секционирования.Moreover, the additional angle δ is determined by the ratio of the distance of the short circuit l K to the distance to the sectioning station.
Недостатками этого способа являются: использование информации о токе IA плеча питания и недостаточная информация о функциональной зависимости дополнительного угла δ, снижающие точность определения удаленности lK короткого замыкания. Первый недостаток связан с тем, что ток плеча питания IA, как известно, содержит не только составляющую тока короткого замыкания контактной сети, но и составляющие тока собственных нужд подстанции и тока высоковольтной линии ДПР (два провода - рельсы), используемой для питания нетяговых потребителей. Второй недостаток связан с тем, что угол δ зависит не столько от отношения удаленности короткого замыкания lK к расстоянию до поста секционирования, как принято в этом способе, сколько от соотношения сопротивлений схемы замещения контактной сети, которая в свою очередь зависит от ее схемы питания.The disadvantages of this method are: the use of information on the current I A of the supply arm and insufficient information on the functional dependence of the additional angle δ, which reduce the accuracy of determining the distance l K short circuit. The first drawback is that the current of the supply arm I A , as you know, contains not only the component of the short circuit current of the contact network, but also the components of the auxiliary current of the substation and the current of the high-voltage line of the DPR (two wires - rails) used to power non-traction consumers . The second drawback is that the angle δ depends not so much on the ratio of the distance of the short circuit l K to the distance to the sectioning post, as is customary in this method, but on the ratio of the resistances of the equivalent circuit of the contact network, which in turn depends on its power supply circuit.
Указанные недостатки приводят к снижению точности определения расстояния lK на основании приведенной функции.These shortcomings lead to a decrease in the accuracy of determining the distance l K based on the reduced function.
Техническим результатом изобретения является повышение точности и упрощение. Повышение точности достигается за счет использования другой последовательности других операций. Упрощение обеспечивается тем, что ток IA плеча питания измерять не нужно.The technical result of the invention is to improve the accuracy and simplification. Improving accuracy is achieved by using a different sequence of other operations. Simplification is ensured by the fact that the current I A of the supply arm does not need to be measured.
Сущность изобретения заключается в том, что для определения удаленности короткого замыкания в контактной сети переменного тока, по параметрам аварийного режима путем измерения на шинах подстанции А напряжения UA, тока I'1 фидера поврежденной контактной сети и фазового угла φ1 между ними, задаются начальным значением расстояния lK до места короткого замыкания и методом последовательных приближений определяют удаленность lK короткого замыкания в результате систематического вычисления для данной схемы питания межподстанционной зоны по известным формулам значения коэффициентов νA и νB, учитывающих снижение сопротивления рельсовой цепи на участках от смежных подстанций А и В соответственно до точки короткого замыкания из-за шунтирующего влияния земли, и функций:
где - заданные комплексные сопротивления смежных подстанций А и В;
- комплексные сопротивления результирующей схемы замещения контактной сети на участках соответственно от подстанции А и от подстанции В до точки короткого замыкания, вычисляемые при данной схеме питания по формулам, указанным, например, в приведенной в описании таблице;
I1 - заданное расстояние от подстанции А до поста секционирования;
n - число путей, по контактной сети которых на участке от подстанции А до поста секционирования протекает ток, зависящее от схемы питания;
- заданное комплексное индуктивно развязанное сопротивление 1 км контактной сети одного пути;
- заданное комплексное индуктивно развязанное сопротивление 1 км рельсовой цепи всех путей;
- заданное комплексное индуктивно развязанное сопротивление 1 км, учитывающее взаимную индуктивную связь контактных сетей разных путей и равное нулю на однопутном участке или при отключенной контактной сети всех смежных путей на многопутном участке.The essence of the invention lies in the fact that to determine the distance of a short circuit in the AC contact network, according to the emergency mode parameters by measuring the voltage U A , the feeder current I ' 1 of the damaged contact network feeder and the phase angle φ 1 between them on the substation A buses, set the initial l K value of distance to fault and the method of successive approximations determines the distance l K short circuit due to the systematic computation for a given supply circuit inter- sub station zone on zvestna formulas values of the coefficients ν A and ν B, taking into account the decrease in resistance of the track circuit sections to from adjacent substations A and B, respectively, to short-circuit point of the shunting effect of the earth, and functions:
Where - given complex resistances of adjacent substations A and B;
- complex resistances of the resulting equivalent circuit of the contact network in the sections, respectively, from substation A and from substation B to the short circuit point, calculated with this power supply circuit according to the formulas specified, for example, in the table given in the description;
I 1 - the specified distance from substation A to the sectioning station;
n is the number of paths along the contact network of which a current depending on the power supply flows in the area from substation A to the sectioning station;
- a given complex inductively decoupled resistance of 1 km of the contact network of one path;
- a given complex inductively decoupled resistance of 1 km of the rail circuit of all paths;
- a given complex inductively decoupled resistance of 1 km, taking into account the mutual inductive coupling of contact networks of different paths and equal to zero on a single-track section or when the contact network of all adjacent paths on a multi-track section is disconnected.
Значения коэффициентов νA и νB вычисляют по известной формуле:
где m - известная величина, зависящая от сопротивления контура рельсы - земля и высоты подвешивания контактной сети;
γ - известный коэффициент распространения рельсового пути.The values of the coefficients ν A and ν B are calculated according to the well-known formula:
where m is the known value, depending on the resistance of the rail circuit - ground and the height of the suspension of the contact network;
γ is the known coefficient of distribution of the rail track.
При L=lK получают ν = νA, при L=l1+l2=l - lк получают ν = νB,
где l2 - заданное расстояние от подстанции В до поста секционирования;
l - заданное расстояние от подстанции А до подстанции В.For L = l K, they get ν = ν A , for L = l 1 + l 2 = l - l to get ν = ν B ,
where l 2 is the specified distance from substation B to the sectioning station;
l is the specified distance from substation A to substation B.
В таблице приведены в качестве примера некоторые возможные схемы питания межподстанционной зоны и формулы для вычисления комплексных сопротивлений для каждой из них. В этих формулах: - заданные индуктивно развязанные комплексные сопротивления 1 км рельсовой цепи соответственно однопутного и двухпутного участков. Формулы для вычисления сопротивлений для других возможных схем питания приведены в /6,7/.The table shows as an example some possible power schemes of the inter-substation zone and formulas for calculating complex resistances for each of them. In these formulas: - given inductively isolated complex resistances of 1 km of the rail circuit, respectively, single-track and double-track sections. Resistance Formulas for other possible power schemes are given in / 6.7 /.
Применение способа поясняется на фиг.1, где приведена схема питания межподстанционной зоны между смежными подстанциями А и В с постом секционирования ПС (фиг.1,а) и ее схема замещения (фиг.1,б). Повреждение расположено в точке К на расстоянии lK от подстанции А. Расстояние от поста ПС до подстанции А равно l1, а до подстанции В равно l2, причем l1+l2=l. Измерение на шинах подстанции А напряжения UA, тока I'1 поврежденной контактной сети и фазового угла φ1 между ними осуществляется с помощью измерительных трансформаторов напряжения TV и тока ТА. Схема замещения, приведенная на фиг.1,б соответствует известной /5/ и служит для обоснования принятых функциональных зависимостей.The application of the method is illustrated in figure 1, which shows the power scheme of the inter-substation zone between adjacent substations A and B with the station section PS (figure 1, a) and its equivalent circuit (figure 1, b). The damage is located at point K at a distance l K from substation A. The distance from the substation post to substation A is l 1 , and to substation B is l 2 , with l 1 + l 2 = l. The voltage U A , the current I ' 1 of the damaged contact network and the phase angle φ 1 between them are measured on the buses of the substation A with the help of measuring voltage transformers TV and current TA. The equivalent circuit shown in figure 1, b corresponds to the known / 5 / and serves to justify the accepted functional dependencies.
По сравнению с известным способом, реализованным в /4/, такие признаки как измерение напряжения UA на шинах подстанции, тока I'1 фидера поврежденной контактной сети и фазового угла φ1 между ними, вычисление дополнительного угла δ, коэффициента νA и метод последовательных приближений для определения удаленности lК короткого замыкания являются совпадающими.Compared with the known method implemented in / 4 /, such signs as measuring the voltage U A on the substation buses, the feeder current I ′ 1 of the damaged contact network and the phase angle φ 1 between them, calculating the additional angle δ, the coefficient ν A and the method of sequential approximations to determine the remoteness of l K short circuits are the same.
Новыми признаками являются операции по определению численных значений промежуточных параметров D,δ,N,αN,zэ,αэ и расстояния lК до места повреждения на основании функциональных зависимостей (1) - (7).New features are operations to determine the numerical values of the intermediate parameters D, δ, N, α N , z e , α e and the distance l K to the damage site based on functional relationships (1) - (7).
Способ используется следующим образом. При коротком замыкании контактной сети в какой-либо точке К на участке от подстанции А до поста секционирования ПС (фиг. 1, а) измеряют на шинах подстанции А напряжения UA, ток I'1 контактной сети поврежденного фидера и фазовый угол φ1 между ними. Затем задаются начальным значением расстояния lK, например l'K=0 и на основании функциональных зависимостей (1) - (6) вычисляют значения промежуточных параметров D,δ,N,αN,zэ и αэ, используя формулы, приведенные в таблице. Эти промежуточные значения затем используют в функциональной зависимости (7), на основании которой определяют удаленность места повреждения lК.The method is used as follows. In the event of a short circuit of the contact network at any point K in the area from substation A to the sectioning station of the substation (Fig. 1, a), the voltage U A , the current I ′ 1 of the contact network of the damaged feeder and the phase angle φ 1 between them. Then, the initial value of the distance l K is set , for example, l ' K = 0, and based on the functional dependences (1) - (6), the values of the intermediate parameters D, δ, N, α N , z e and α e are calculated using the formulas given in table. These intermediate values are then used in the functional dependence (7), on the basis of which the distance of the place of damage l K is determined.
Если полученное значение lК не совпадает с тем начальным значением l'К, которым задавались, то задаются другим значением l'К (например, l'К=0,05 км) и снова вычисляют промежуточные параметры D,δ,N,αN,zэ и αэ, по формулам (1) - (6) которые подставляют в функциональную зависимость (7). Такая последовательность операций (вычислений) повторяется до тех пор, пока задаваемое значение расстояния l'К численно не совпадет с расстоянием lК, определенным на основании функциональной зависимости (7).If the obtained value of l K does not coincide with the initial value of l ' K that was specified, then another l l K value is set (for example, l l K = 0.05 km) and the intermediate parameters D, δ, N, α N are calculated again , z e and α e , according to formulas (1) - (6) which are substituted into the functional dependence (7). Such a sequence of operations (calculations) is repeated until the set value of the distance l ' K numerically coincides with the distance l K determined on the basis of the functional dependence (7).
Вычисление модулей и аргументов комплексных чисел осуществляется по известным в математике правилам. The calculation of the modules and arguments of complex numbers is carried out according to the rules known in mathematics.
Устройство
Известно устройство для определения места короткого замыкания в контактной сети /1/. Оно содержит датчик тока, датчик напряжения, блок деления и блок регистрации. При коротком замыкании датчик тока фиксирует ток I'1, датчик напряжения фиксирует напряжение сети UA, блок деления осуществляет операцию а блок регистрации фиксирует результат деления Z, по значению которого судят об удаленности места короткого замыкания. Конструкции подобных устройств описаны в /2/. Такие устройства имеют низкую точность из-за влияния сопротивления дуги в месте короткого замыкания и нелинейной зависимости сопротивления рельсов от расстояния из-за шунтирующего влияния земли. Кроме того, на двухпутных участках между величиной Z и расстоянием до места повреждения нет прямой зависимости из-за индуктивного влияния тока контактной сети смежного пути. По этим причинам ошибка в определении расстояния до места короткого замыкания по величине Z может достичь 4 км и более, что лишает смысла применение устройства.Device
A device for determining the location of a short circuit in the contact network / 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 ' 1 , the voltage sensor detects the mains voltage U A , the division unit performs the operation and the registration unit captures the result of division Z, the value of which judges the remoteness of the short circuit. The designs of such devices are described in / 2 /. Such devices have low accuracy due to the influence of arc resistance at the short circuit location and the nonlinear dependence of the rail resistance on distance due to the shunting effect of the earth. In addition, in double-track areas, there is no direct relationship between the Z value and the distance to the damage site due to the inductive effect of the contact path current of the adjacent path. For these reasons, an error in determining the distance to the place of a short circuit by the value of Z can reach 4 km or more, which makes the use of the device meaningless.
Известно устройство для определения места короткого замыкания в контактной сети железных дорог переменного тока /3/. Оно содержит датчик тока, датчик напряжения, фазочувствительный преобразователь, блок деления и блок регистрации. При коротком замыкании датчик тока фиксирует ток I'1, датчик напряжения фиксирует напряжение UA сети, фазочувствительный преобразователь формирует величину UAsinφ1, где φ1 - фазовый угол между током и напряжением, блок деления осуществляет операцию а блок регистрации фиксирует результат деления X, по значению которого судят об удаленности короткого замыкания. Такое устройство более точно, чем предыдущее, поскольку при одностороннем питании контактной сети сопротивление электрической дуги, имеющее практически только активную составляющую, не вносит погрешность в результат деления X. Однако, при двухстороннем питании контактной сети, которое является основным, электрическая дуга влияет на результат деления X. Кроме того, на этот результат влияет нелинейная зависимость сопротивления рельсов от удаленности короткого замыкания и индуктивное влияние тока контактной сети смежного пути. По этим причинам ошибка в определении расстояния до места короткого замыкания по величине Х при двухстороннем питании может достичь 2 км и более, что так же является недопустимо большим.A device for determining the location of a short circuit in the contact network of railways of alternating current / 3 /. It contains a current sensor, a voltage sensor, a phase-sensitive converter, a division unit and a registration unit. In the event of a short circuit, the current sensor detects the current I ' 1 , the voltage sensor detects the voltage U A of the network, the phase-sensitive converter generates the value U A sinφ 1 , where φ 1 is the phase angle between the current and voltage, the division unit performs the operation and the registration unit captures the result of division X, the value of which judges the remoteness of the short circuit. Such a device is more accurate than the previous one, since with one-sided supply of the contact network, the resistance of the electric arc, which has almost only the active component, does not introduce an error into the result of division X. However, with two-way supply of the contact network, which is the main one, the electric arc affects the result of division X. In addition, this result is affected by the non-linear dependence of the resistance of the rails on the remoteness of the short circuit and the inductive effect of the current of the contact network of the adjacent path. For these reasons, the error in determining the distance to the short circuit by the value of X with two-way power can reach 2 km or more, which is also unacceptably large.
Известен указатель места короткого замыкания контактной сети /8/. На смежных тяговых подстанциях устанавливаются датчики тока lA, lB и напряжения UA, UВ. Имеются блок регистрации, датчики фазовых углов φA,φB, задатчики сопротивлений подстанций ХпA, ХпB, погонных сопротивлений контактной сети Zc и рельсового пути Zp, а также расстояния между подстанциями 1, программируемые многофункциональные преобразователи для вычисления коэффициентов νA,νB, учитывающих шунтирующее влияние земли, четыре программируемых многофункциональных преобразователя и шесть функциональных преобразователей.The known indicator of the location of the short circuit of the contact network / 8 /. On adjacent traction substations current sensors installed l A, l B and the voltage U A, U B. There is a registration unit, phase angle sensors φ A , φ B , resistors of substations X pA , X pB , linear resistance of the contact network Z c and rail track Z p , as well as the distance between
Первый программируемый многофункциональный преобразователь реализует вычислительный алгоритм в виде выражения:
второй программируемый многофункциональный преобразователь реализует вычислительный алгоритм сходного вида для определения параметра ψB.
Третий программируемый многофункциональный преобразователь реализует на первом входе вычислительный алгоритм в виде выражения:
а на втором выходе - в виде выражения:
Четвертый программируемый многофункциональный преобразователь формирует выходной сигнал, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения:
Первый и четвертый функциональные преобразователи реализуют известные вычислительные алгоритмы для определения коэффициентов νA и νB. Второй и пятый функциональные преобразователи реализуют соответственно вычислительные алгоритмы для определения параметров ZтcA и ZтсВ:
,
.The first programmable multifunction converter implements a computational algorithm in the form of an expression:
the second programmable multifunction converter implements a similar computational algorithm for determining the parameter ψ B.
The third programmable multifunction converter implements at the first input a computational algorithm in the form of an expression:
and on the second output, in the form of an expression:
The fourth programmable multifunction converter generates an output signal, implementing a computational algorithm in the form of the expression:
The first and fourth functional converters implement well-known computational algorithms for determining the coefficients ν A and ν B. The second and fifth functional converters implement, respectively, computational algorithms for determining the parameters Z TCA and Z TCB :
,
.
Третий и шестой функциональные преобразователи реализуют соответственно вычислительные алгоритмы в виде выражений:
Недостатками известного устройства /8/ являются:
использование в вычислительных алгоритмах значения токов плеч питания IA и IB;
необходимость получения информации о параметрах аварийного режима от смежной подстанции;
неприспособленность к изменению схемы питания межподстанционной зоны.The third and sixth functional converters respectively implement computational algorithms in the form of expressions:
The disadvantages of the known device / 8 / are:
use in the computational algorithms the values of the currents of the supply arms I A and I B ;
the need to obtain information on emergency mode parameters from an adjacent substation;
inability to change the power scheme of the inter-substation zone.
Первый недостаток связан с тем, что как известно, в токе плеч питания имеется не только необходимая составляющая, обусловленная коротким замыканием контактной сети, но и составляющие, обусловленные нагрузкой собственных нужд подстанций и нагрузкой питаемых от этих подстанций линий электроснабжения нетяговых потребителей ДПР (два провода - рельсы). Последние две составляющих, не имеющие отношения к короткому замыканию контактной сети, вносят погрешность в вычисление удаленности lK короткого замыкания.The first drawback is that, as you know, in the current of the supply arms there is not only the necessary component, due to the short circuit of the contact network, but also the components, caused by the load of the auxiliary needs of the substations and the load of the non-traction power supply lines of these traction substations (two wires - rails). The last two components, not related to the short circuit of the contact network, introduce an error in the calculation of the distance l K short circuit.
Второй недостаток обуславливает сложность устройства, поскольку известная система телемеханики /9/ не осуществляет передачу измерительной информации между смежными подстанциями. Такая информация от каждой подстанции передается только в энергодиспетчерский пункт. Организация обмена измерительной информации между подстанциями технически вообще говоря осуществима, но требует применения дополнительных средств телемеханики, что делает устройство сложным. В настоящее время такой обмен измерительной информации между подстанциями отсутствует. В обозримом будущем применение таких дополнительных средств по указанным причинам так же не планируется. The second disadvantage determines the complexity of the device, since the known telemechanics system / 9 / does not transmit measurement information between adjacent substations. Such information from each substation is transmitted only to the energy control center. The organization of the exchange of measurement information between substations is generally technically feasible, but requires the use of additional telemechanics, which makes the device complicated. Currently, there is no such exchange of measurement information between substations. In the foreseeable future, the use of such additional funds for these reasons is also not planned.
Третий недостаток связан с возможностью изменения схемы питания при помощи выключателей QA1....QB2 (фиг.1,а). При возникновении короткого замыкания в точке К контактная сеть отключается выключателями QA1 и QПA 1 на ее обоих концах. После этого срабатывает устройство автоматического повторного включения (АПВ), которое включает выключатель QA1 контактной сети только на одном ее конце. Если повреждение является устойчивым, то этот выключатель снова отключается. Измерение удаленности короткого замыкания для получения надежного результата должно осуществляться как до АПВ, так и после него. Однако схема питания контактной сети до АПВ и после него оказывается разной: до АПВ схема питания двухсторонняя, а после АПВ - односторонняя. Аналогичное положение имеет место, если контактная сеть смежного пути оперативно отключена выключателями QA2 и/или QПA2, например для ремонта. Во всех этих случаях схема питания контактной сети разная, в то время как указатель /8/ настроен задатчиками удельных параметров контактной сети только на одну схему питания. Поэтому при изменении схемы питания указатель /8/ будет выдавать неточные или неверные результаты. The third disadvantage is associated with the ability to change the power circuit using the switches QA1 .... QB2 (figure 1, a). If a short circuit occurs at point K, the contact network is switched off by switches QA1 and
Указанные недостатки приводят к снижению точности определения удаленности lK до места повреждения и усложнению устройства.These disadvantages lead to a decrease in the accuracy of determining the distance l K to the place of damage and the complexity of the device.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения удаленности повреждения и упрощение устройства. The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the distance of damage and simplify the device.
Повышение точности обеспечивается использованием других вычислительных алгоритмов и учете реальной схемы питания межподстанционной зоны, а также использованием информации не о токе плеча питания, а о токе фидера поврежденной контактной сети. Упрощение обеспечивается тем, что параметры аварийного режима измеряются только на одной подстанции, а не на двух. Improving accuracy is ensured by using other computational algorithms and taking into account the real power supply circuit of the inter-substation zone, as well as using information not about the current of the supply arm, but about the feeder current of the damaged contact network. Simplification is ensured by the fact that emergency mode parameters are measured only at one substation, and not at two.
Технический результат достигается тем, что указатель удаленности короткого замыкания контактной сети переменного тока, содержащий установленные на первой подстанции датчик тока I'1 контролируемого фидера контактной сети, датчик напряжения UA, датчик фазового угла φ1, задатчик погонного индуктивно развязанного сопротивления Zc,1 контактной сети одного пути, задатчик погонного индуктивно развязанного сопротивления Zp рельсовой цепи, задатчик расстояния l между смежными подстанциями, задатчик сопротивлений ZпA, ZпB соответственно первой и второй подстанций, первый и второй программируемые функциональные преобразователи, первый, второй, третий и четвертый программируемые многофункциональные преобразователи и блок регистрации, при этом выход датчика тока I'1 присоединен к первому входу датчика фазового угла φ1, ко второму входу которого присоединен выход датчика напряжения UА, дополнительно снабжен задатчиком погонного индуктивно развязанного сопротивления ZВС взаимоиндукции между контактными сетями разных путей, задатчиком расстояния l1 между подстанцией и постом секционирования, первым и вторым умножителями, логическим блоком выбора схемы питания, коммутатором и блоками схем питания по числу учитываемых схем питания контактной сети в зоне между первой и второй подстанциями, включающими каждый первый, второй, третий и четвертый программируемые многофункциональные преобразователи, причем выход датчика погонного индуктивно развязанного сопротивления рельсовой цепи Zp подключен к первым входам первого и второго умножителей, ко второму входу первого умножителя подключен выход первого программируемого функционального преобразователя, а ко второму входу второго умножителя подключен выход второго программируемого функционального преобразователя, первый вход которого подключен к выходу задатчика расстояния l1 между первой подстанцией и постом секционирования, а второй вход к выходу задатчика расстояния 1 между первой и второй подстанциями, выходы задатчика погонного индуктивно развязанного сопротивления Zc,1 контактной сети одного пути, задатчика индуктивно развязанного сопротивления zвc взаимоиндукции, первого и второго умножителей, а также задатчиков сопротивлений ZпA, ZпВ соответственно первой и второй подстанций и задатчика расстояния l между первой и второй подстанциями подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, пятому, шестому и седьмому входам первого программируемого многофункционального преобразователя в каждом из блоков схем питания, первый и второй выходы которого в каждом блоке схем питания подключены соответственно к первому и второму входам второго программируемого многофункционального преобразователя, к третьему входу которого подключен выход задатчика расстояния l1 между первой подстанцией и постом секционирования, а первый и второй выходы присоединены соответственно к четвертому и пятому входам третьего программируемого многофункционального преобразователя, к первому входу которого подключен выход задатчика погонного сопротивления zc,1 контактной сети, ко второму входу - выход задатчика погонного сопротивления zвc взаимоиндукции, к третьему входу - выход первого умножителя, а первый и второй выходы присоединены соответственно к четвертому и пятому входам четвертого программируемого многофункционального преобразователя, к первому входу которого подключен выход датчика тока I'1, ко второму входу - выход датчика фазового угла φ1, к третьему входу выход датчиа напряжения UA, к шестому и седьмому входам - соответственно первый и второй выходы второго программируемого многофункционального преобразователя, к восьмому входу - второй выход первого программируемого многофункционального преобразователя, выход каждого из которых всех блоков схем питания подключен к соответствующему входу коммутатора, к управляющему входу которого подключен логический блок выбора схемы питания, а к выходу - блок регистрации, вход первого программируемого функционального преобразователя, третий вход второго программируемого функционального преобразователя, а также восьмой вход первого и четвертый вход второго программируемых многофункциональных преобразователей, в каждом из блоков схем питания, при этом первый программируемый многофункциональный преобразователь на первом выходе формирует выходной сигнал D, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения:
а на втором выходе формирует выходной сигнал δ, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения:
второй программируемый многофункциональный преобразователь на первом выходе формирует выходной сигнал N, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения:
а на втором выходе формирует выходной сигнал αN, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения:
третий программируемый многофункциональный преобразователь на первом выходе формирует выходной сигнал zэ, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения:
а на втором выходе формирует выходной сигнал αэ, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения:
четвертый программируемый многофункциональный преобразователь на выходе формирует выходной сигнал lK, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения:
где UA - измеренное напряжение на шинах первой подстанции;
I'1 - измеренный ток фидера контактной сети;
φ1 - измеренный фазовый угол между током I'1 и напряжением UA;
- заданные комплексные сопротивления соответственно первой и второй подстанций;
- заданное погонное индуктивно развязанное сопротивление контактной сети одного пути;
- заданное погонное индуктивно развязанное комплексное сопротивление взаимоиндукции между контактными сетями разных путей;
- заданное погонное индуктивно развязанное сопротивление рельсовой цепи;
- комплексные сопротивления результирующей схемы замещения контактной сети на участках соответственно от первой и второй подстанций до точки короткого замыкания, вычисляемые при каждом коротком замыкании и данной схеме питания по формулам, указанным, например, в приведенной в описании таблице;
νA,νB - вычисляемые по известным формулам коэффициенты, учитывающие снижение сопротивления рельсовой цепи на участках соответственно от первой подстанции до точки короткого замыкания и от точки короткого замыкания до второй подстанции за счет шунтирующего влияния земли;
n - число путей, по контактной сети которых протекает ток, зависящее от схемы питания;
l - заданное расстояние между первой и второй смежными подстанциями;
l1 - заданное расстояние от первой подстанции до поста секционирования;
lК - заданное расстояние от первой подстанции до места короткого замыкания.The technical result is achieved by the fact that the distance indicator of the short circuit of the AC contact network, comprising the current sensor I ′ 1 of the controlled contact network feeder installed on the first substation, the voltage sensor U A , the phase angle sensor φ 1 , the inductively decoupled resistor Z c, 1 one catenary path dial inductively decoupled resistance per unit length Z p of the track circuit, dial distance l between adjacent substations setpoint impedances Z pA, pB accordingly, the first Z and a second substation, the first and second programmable function generators, the first, second, third and fourth programmable multifunctional transducers and recording unit, wherein the current sensor output I '1 is coupled to the first sensor input phase angle φ 1 to a second input of which is connected the sensor output voltage U A , is additionally equipped with a setpoint generator for linear inductively isolated resistance Z BC of mutual induction between contact networks of different paths, a setter of distance l 1 between the substation and the station sectioning, the first and second multipliers, the logic block for selecting the power supply circuit, the switch and the power supply circuit blocks according to the number of considered power supply circuits of the contact network in the area between the first and second substations, including each first, second, third and fourth programmable multifunction converters, and the output of the linear sensor Z p is connected inductively decoupled resistance track circuit to the first inputs of the first and second multipliers, the second input of the first multiplier connected to the output of the first program uemogo functional converter and to the second input of the second multiplier connected to the output of the second programmable function converter, a first input of which is connected to the output setpoint distance l 1 between the first substation and fasting sectioning, while the second input to the output setpoint distance 1 between the first and second substations outputs setter linear inductively decoupled resistance Z c, 1 contact network of one path, master set of inductively decoupled resistance z cc of mutual induction, first and second smart ozhiteley, as well as setting devices resistances Z pA, Z nB, respectively, the first and second stations and the setpoint distance l between the first and second substations are connected respectively to the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh inputs of the first programmable multifunction converter in each of the blocks power circuits, the first and second outputs of which in each block of power circuits are connected respectively to the first and second inputs of the second programmable multifunction converter, to the third the input of which is connected to the output of the distance regulator l 1 between the first substation and the sectioning station, and the first and second outputs are connected respectively to the fourth and fifth inputs of the third programmable multifunction converter, the first input of which is connected to the output of the linear resistance generator z c, 1 of the contact network, to the second input - output setpoint linear resistance z mutual Bc, to the third input - the output of the first multiplier and the first and second outputs connected respectively to the fourth fifth inputs of the fourth programmable multifunction converter to a first input of which is connected a current sensor output I '1, to a second input - the output of the sensor phase angle φ 1 to a third input output Dutch voltage U A, to the sixth and seventh inputs - respectively the first and second outputs the second programmable multifunction converter, to the eighth input is the second output of the first programmable multifunction converter, the output of each of which of all power supply units is connected to the corresponding mu input of the switch, to the control input of which is connected the logic block for selecting the power circuit, and the output is the registration unit, the input of the first programmable functional converter, the third input of the second programmable functional converter, as well as the eighth input of the first and fourth input of the second programmable multifunction converters, in each of power supply units, while the first programmable multifunction converter at the first output generates an output signal D, realizing the calculation tionary algorithm in the form of expression:
and at the second output generates an output signal δ, implementing a computational algorithm in the form of an expression:
the second programmable multifunction converter at the first output generates an output signal N, realizing a computational algorithm in the form of the expression:
and at the second output it generates the output signal α N , realizing a computational algorithm in the form of the expression:
the third programmable multifunction converter at the first output generates an output signal z e , implementing a computational algorithm in the form of the expression:
and at the second output generates an output signal α e , implementing a computational algorithm in the form of an expression:
the fourth programmable multifunctional converter at the output generates an output signal l K , implementing a computational algorithm in the form of the expression:
where U A is the measured voltage on the tires of the first substation;
I ' 1 - the measured current of the feeder contact network;
φ 1 is the measured phase angle between the current I ' 1 and the voltage U A ;
- given complex resistances of the first and second substations, respectively;
- a given linear inductively decoupled resistance of the contact network of one path;
- a given linear inductively isolated complex resistance of mutual induction between contact networks of different paths;
- a given linear inductively decoupled resistance of the rail circuit;
- complex resistances of the resulting equivalent circuit of the contact network in sections, respectively, from the first and second substations to the short circuit point, calculated for each short circuit and this power supply circuit according to the formulas specified, for example, in the table given in the description;
ν A , ν B - coefficients calculated according to well-known formulas, taking into account the decrease in the resistance of the rail circuit in the sections, respectively, from the first substation to the short circuit point and from the short circuit point to the second substation due to the shunting effect of the earth;
n is the number of paths through the contact network of which current flows, depending on the power circuit;
l is the specified distance between the first and second adjacent substations;
l 1 - the specified distance from the first substation to the sectioning station;
l K - the specified distance from the first substation to the place of short circuit.
Сущность изобретения поясняется схемами, приведенными на фиг.1 и 2. На фиг.2 изображена структурная схема устройства, соответствующая формуле изобретения. Схема питания и ее схема замещения, показанные на фиг.1, служат для обоснования работоспособности и заявленной цели изобретения. The invention is illustrated by the diagrams shown in figure 1 and 2. Figure 2 shows the structural diagram of the device corresponding to the claims. The power circuit and its equivalent circuit shown in figure 1, are used to justify the health and the claimed purpose of the invention.
Структурная схема устройства (фиг.2) содержит установленные на первой подстанции:
1 - датчик тока I'1 контролируемого фидера контактной сети;
2 - датчик напряжения Ua на шинах подстанции;
3 - датчик фазового угла φ1 между током I'1 и напряжением UA;
4 - задатчик погонного индуктивно развязанного сопротивления zc,1 контактной сети одного пути;
5 - задатчик погонного индуктивно развязанного сопротивления zвс взаимоиндукции между контактными сетями разных путей;
6 - задатчик погонного индуктивно развязанного сопротивления zp рельсовой цепи;
7 - задатчик расстояния l1 между первой подстанцией и постом секционирования (фиг.1);
8 - задатчик расстояния 1 между первой и второй смежными подстанциями (l=l1+l2);
9, 10 - задатчик сопротивлений ZпA и ZпB соответственно первой и второй смежных подстанций;
11, 12 - соответственно первый и второй программируемые функциональные преобразователи для вычисления коэффициентов νA и νB;
13, 14 - соответственно первый и второй умножители;
15 - блок схемы питания;
16, 17, 18, 19 - соответственно первый, второй, третий, четвертый программируемые многофункциональные преобразователи;
20 - логический блок выбора схемы питания;
21 - коммутатор;
22 - блок регистрации.The structural diagram of the device (figure 2) contains installed on the first substation:
1 - current sensor I ' 1 controlled feeder contact network;
2 - voltage sensor U a on the substation tires;
3 - phase angle sensor φ 1 between current I ' 1 and voltage U A ;
4 - setpoint linearly inductively decoupled resistance z c, 1 contact network of one path;
5 - setpoint linearly inductively decoupled resistance z vs mutual induction between contact networks of different paths;
6 - setpoint linearly inductively decoupled resistance z p of the rail circuit;
7 - adjuster of the distance l 1 between the first substation and the sectioning station (figure 1);
8 - adjuster of the
9, 10 - setpoint resistance Z pA and Z pB, respectively, of the first and second adjacent substations;
11, 12 - respectively, the first and second programmable functional converters for calculating the coefficients ν A and ν B ;
13, 14 - respectively, the first and second multipliers;
15 - power circuit block;
16, 17, 18, 19 - respectively, the first, second, third, fourth programmable multifunction converters;
20 is a logic block for selecting a power circuit;
21 - switch;
22 - block registration.
Элементы 1, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 17, 18, 19, 22 используются в прототипе /8/. Остальные элементы 5, 13, 14, 15, 20, 21 и связи между ними являются новыми. Все элементы устанавливаются на первой подстанции. Возможна установка элементов 20, 21, 22 на энергодиспетчерском пункте, при этом связь между элементом 19 и 21 осуществляется с помощью известных устройств телемеханики /9/.
Элементы 16, 17, 18 и 19 являются составной частью блока 15. В устройстве используется столько одинаковых блоков 15, сколько схем питания контактной сети может иметь место на участке между смежными первой и второй подстанциями. Все блоки 15 имеют одинаковую структуру и набор элементов и одинаковым образом соединяются с другими элементами, не входящими в блоки 15.
Выходы датчиков тока 1, фазового угла 3 и напряжения 2 подключены соответственно к первому, второму и третьему входам четвертого программируемого многофункционального преобразователя 19 в каждом из блоков 15. Выходы датчиков тока 1 и напряжения 2 кроме того подключены соответственно к первому и второму входам датчика фазового угла 3. Выходы задатчиков сопротивления контактной сети 4 и сопротивления взаимоиндукции 5 подключены соответственно к первому и второму входам первого 16 и третьего 18 программируемых многофункциональных преобразователей в каждом из блоков 15. Выход задатчика сопротивления рельсовой цепи 6 подключен к первым входам соответственно первого 13 и второго 14 умножителей, выходы которых подключены соответственно к третьему и четвертому входам первого программируемого многофункционального преобразователя 16 в каждом из блоков 15. Выход первого умножителя 13 кроме того подключен к третьему входу третьего программируемого многофункционального преобразователя 18 в каждом из блоков 15. Выходы задатчиков расстояний 7 и 8 подключены соответственно к первому и второму входам программируемого функционального преобразователя 12. Выход задатчика расстояния 7 кроме того подключен к третьему входу второго программируемого многофункционального преобразователя 17, а выход задатчика 8 - к седьмому входу первого программируемого многофункционального преобразователя 16 в каждом из блоков 15. Выходы задатчиков сопротивления первой подстанции 9 и сопротивления второй подстанции 10 подключены соответственно к пятому и шестому входам первого программируемого многофункционального преобразователя 16 в каждом из блоков 15. The outputs of the
Первый выход первого программируемого многофункционального преобразователя 16 подключен к первому входу второго программируемого многофункционального преобразователя 17, второй выход первого программируемого многофункционального преобразователя 16 подключен ко второму входу второго 17 и восьмому входу четвертого 19 программируемых многофункциональных преобразователей. Первый и второй выходы второго программируемого многофункционального преобразователя 17 подключены соответственно к четвертому и пятому входам третьего 18, а также шестому и седьмому входам четвертого 19 программируемых многофункциональных преобразователей. Первый и второй выходы третьего программируемого многофункционального преобразователя 18 подключены соответственно к четвертому и пятому входам четвертого программируемого многофункционального преобразователя 19. The first output of the first
Выход четвертого программируемого многофункционального преобразователя 19 каждого из блоков 15 подключен к соответствующему входу коммутатора 21, управляющий вход которого соединен с выходом логического блока выбора схемы питания 20. Выход коммутатора 21 соединен с блоком регистрации 22, а также (в качестве обратной связи) со входом первого программируемого функционального преобразователя 11, с третьим входом второго программируемого функционального преобразователя 12, с восьмым входом первого программируемого многофункционального преобразователя 16 (в каждом из блоков 15) и с четвертым входом второго программируемого многофункционального преобразователя 17 (в каждом из блоков 15). The output of the fourth
Датчик тока 1 фиксирует значение тока I'1 фидера контактной сети на первой подстанции. Датчик напряжения 2 фиксирует напряжение UA на шинах той же подстанции. Датчик фазового угла фиксирует значение фазового угла φ1 между током I'1 и напряжением UA.
В задатчиках 4, 5 и 6 устанавливается уровень выходного сигнала, пропорциональный соответственно значениям погонного индуктивно развязанного сопротивления контактной сети zc,1, погонного индуктивно развязанного сопротивления zВС взаимоиндукции между контактными сетями разных путей и погонного индуктивно развязанного сопротивления zp рельсовой цепи многопутного участка. В задатчиках 7 и 8 устанавливается уровень выходного сигнала, пропорциональный соответственно расстоянию l1 от первой подстанции до поста секционирования и расстоянию 1 между первой и второй смежными подстанциями. В задатчиках 9 и 10 устанавливается уровень выходного сигнала, пропорциональный сопротивлениям ZпA и ZпB соответственно первой и второй подстанций.In the
Первый программируемый функциональный преобразователь 11 как и в прототипе формирует зависимость между удаленностью lK короткого замыкания и коэффициентом νA, учитывающим снижение сопротивления рельсов из-за шунтирующего влияния земли на участке от первой подстанции до точки короткого замыкания. На основании /5/ такой программируемый функциональный преобразователь может реализовывать алгоритм (или нелинейную зависимость от расстояния L) вида:
где m - известная величина, зависящая от сопротивления контура рельсы - земля и высоты подвешивания контактной сети;
γ - известный коэффициент распространения рельсового пути.The first programmable
where m is the known value, depending on the resistance of the rail circuit - ground and the height of the suspension of the contact network;
γ is the known coefficient of distribution of the rail track.
При L=lK получают ν = νA, при L=l1+l2-lк=l-lк получают ν = νB,
где l2 - заданное расстояние от второй подстанции до поста секционирования.For L = l K, they obtain ν = ν A , for L = l 1 + l 2 -l k = ll k they obtain ν = ν B ,
where l 2 is the specified distance from the second substation to the sectioning station.
Второй программируемый функциональный преобразователь 12 формирует зависимость между удаленностью lK короткого замыкания и коэффициентом νB, учитывающим снижение сопротивления рельсов из-за шунтирующего влияния земли на участке от точки короткого замыкания К до второй подстанции В. Его выходной сигнал получен на основе реализации вычислительного алгоритма (8) при L= l-lK. На выходе умножителей 13 и 14 выходные сигналы получают в виде выражений соответственно и .The second programmable
Первый программируемый многофункциональный преобразователь 16 имеет два выхода. На первом из них выходной сигнал D является результатом реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:
а на втором выходе выходной сигнал δ является результатом вычислительного алгоритма в виде математического выражения:
где ZтcA, ZтcВ - результирующие сопротивления ветвей схемы замещения тяговой сети, имеющие известную зависимость от схемы питания, погонного сопротивления контактной сети и рельсов, от расстояний lK, l1 и l в соответствии с формулами, указанными в приведенной выше таблице и в /6, 7/.The first
and at the second output, the output signal δ is the result of a computational algorithm in the form of a mathematical expression:
where Z tcA , Z tcV are the resulting resistance of the branches of the equivalent circuit of the traction network, having a known dependence on the power supply circuit, linear resistance of the contact network and rails, on the distances l K , l 1 and l in accordance with the formulas indicated in the table above and in / 6, 7 /.
Первый программируемый многофункциональный преобразователь в каждом из блоков 15 реализует вычисление значений ZтсА и ZтсВ только для одной из числа возможных схем питания, но при условии, что в разных блоках 15 реализуются вычисления для разных схем питания.The first programmable multifunction converter in each of the
Второй программируемый многофункциональный преобразователь 17 имеет два выхода. На первом из них выходной сигнал N является результатом реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:
а на втором выходе выходной сигнал αN является результатом вычислительного алгоритма в виде математического выражения:
где n - число путей, по контактной сети которых на участке от первой подстанции до поста секционирования протекает ток, зависящее от схемы питания.The second
and at the second output, the output signal α N is the result of a computational algorithm in the form of a mathematical expression:
where n is the number of paths along the contact network of which a current depending on the power supply flows in the area from the first substation to the sectioning station.
В каждом из блоков 15 второй программируемый многофункциональный преобразователь реализует вычислительные алгоритмы для той же схемы питания, что и первый программируемый многофункциональный преобразователь. In each of the
Третий программируемый многофункциональный преобразователь 18 имеет два выхода. На первом из них выходной сигнал zэ является результатом реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:
а на втором выходе выходной сигнал αэ является результатом вычислительного алгоритма в виде математического выражения:
Третий программируемый многофункциональный преобразователь в каждом из блоков 15 реализует вычислительные алгоритмы для той же схемы питания, что первый и второй программируемые многофункциональные преобразователи.The third
and at the second output, the output signal α e is the result of a computational algorithm in the form of a mathematical expression:
The third programmable multifunction converter in each of the
Четвертый программируемый многофункциональный преобразователь 19 реализует вычислительный алгоритм в виде математического выражения:
Величина lК характеризует удаленность (расстояние) от первой подстанции до места короткого замыкания для заданного для каждого из блоков 15 варианта учитываемых схем питания.The fourth
The value of l K characterizes the distance (distance) from the first substation to the place of a short circuit for a given option for each of the
Схема питания контактной сети в зоне между первой и второй подстанциями зависит от того, какие именно выключатели в этой зоне находятся во включенном или отключенном состояниях. The power circuit of the contact network in the zone between the first and second substations depends on which switches in this zone are in the on or off state.
Информация о включенных и отключенных выключателях по существующей системе телемеханики /9/ поступает в логический блок 20, который управляет коммутатором 21. При заданном положении выключателей (т.е. при заданной схеме питания) логический блок 20 выдает определенную команду, в соответствии с которой коммутатор подключается к тому из блоков 15, который соответствует заданной схеме питания. Поэтому на выходе коммутатора 21 появляется то значение сигнала lК, которое соответствует имеющейся при коротком замыкании схеме питания. Этот сигнал фиксируется в блоке регистрации 22.Information on the on and off switches according to the existing telemechanics system / 9 / enters the
Величина lК определяет значение коэффициентов νA,νB, а также значение сигналов D,δ,N и αN. Для того, чтобы блок регистрации 22 фиксировал истинное значение удаленности lК с учетом действительных значений νA,νB,D,δ,N,αN, соответствующих именно этой величине удаленности, элементы 11, 12, 16 и 17 включены в цепь обратной связи коммутатора 21.The value of l K determines the value of the coefficients ν A , ν B , as well as the value of the signals D, δ, N and α N. In order for the
Датчики тока 1 и напряжения 2 выполняются известным образом на основе, например, измерительных трансформаторов соответственно тока ТА и напряжения TV (см. фиг.1,а). The
Датчик фазового угла 3 выполняется (как и в прототипе) известным образом на основе цифровых или аналоговых фазометров. Остальные элементы структурной схемы выполняются как и в прототипе на основе компонентов цифровой или аналоге цифровой техники. The
В задатчиках 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 хранится информация о постоянных параметрах тяговой сети и подстанций zc,1, zвс, zp, l1, l, ZпA, ZпВ. Они выполняются, как и в прототипе, известным образом в виде, например, потенциометров или источников опорного напряжения, а также в виде шифраторов цифровой техники. В логическом блоке 20 хранится информация о состоянии выключателей QA1, QA2, QПА1, QПA2, QПB1, QПB2, QB1, QB2 (см. фиг.1,а) в зоне между первой и второй смежными подстанциями (включен или отключен), т.е. о схеме питания контактной сети. Такая информация является не измерительной, а логической дискретной, и она поступает в логический блок из энергодиспетчерского пункта по известной системе телемеханики /9/.The
При возникновении в контактной сети короткого замыкания датчик тока 1, датчик напряжения 2 и датчик фазового угла 3 фиксируют на первой подстанции параметры аварийного режима соответственно: ток фидера поврежденной контактной сети I'1, напряжение на шинах подстанции UA и фазовый угол между этими величинами φ1. Сигналы, несущие информацию о постоянных параметрах тяговой сети, параметрах аварийного режима и схеме питания контактной сети, поступают на соответствующие входы функциональных преобразователей и в программируемые многофункциональные преобразователи блоков устройства, которые по заданным алгоритмам (1) - (7) и (8) определяют удаленность короткого замыкания lк.If a short circuit occurs in the contact network, the
Обоснование алгоритмов и технического результата
Обоснование работоспособности и точности изобретения основано на известной индуктивно развязанной схеме замещения тяговой сети электрифицированной железной дороги /5, 6/ и ее параметрах /6, 7/, а также на использовании известных законов электротехники и расчетных формул для указанной схемы замещения /5, 6, 7/. На фиг.1,а приведена для примера схема питания двухпутного участка от подстанций А и В, имеющая пост секционирования ПС. Расстояние между подстанциями l=l1+l2. Короткое замыкание находится в точке К на расстоянии lК от первой подстанции А. Схема питания при всех включенных выключателях QA1. . . QB2 носит название узловой. Отключение тех или иных выключателей изменяет схему питания и результирующие сопротивления схемы замещения тяговой сети.Justification of algorithms and technical result
The justification for the operability and accuracy of the invention is based on the well-known inductively decoupled equivalent circuit of the traction network of an electrified railway / 5, 6 / and its parameters / 6, 7 /, as well as the use of well-known laws of electrical engineering and calculation formulas for the indicated equivalent circuit / 5, 6, 7 /. Figure 1, a shows for example a power circuit of a double-track section from substations A and B, having a PS sectioning station. The distance between substations l = l 1 + l 2 . A short circuit is located at point K at a distance l K from the first substation A. The power supply circuit with all QA1 circuit breakers turned on. . . QB2 is called nodal. Switching off one or another switch changes the power supply circuit and the resulting resistance of the equivalent circuit of the traction network.
Приведенной схеме питания соответствует индуктивно развязанная схема замещения, показанная на фиг. 1, б /5, 6, 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 - токи плеч питания соответственно подстанций А и В, относящиеся к одной фазе (одной межподстанционной зоне);
I'1 - ток фидера поврежденной (контролируемой) контактной сети одного пути на участке lк;
I''1 - ток поврежденной контактной сети того же пути на участке l1-lK;
I1q - суммарный ток фидеров неповрежденной контактной сети других путей на участке l1 от подстанции А до поста секционирования ПС;
IK - ток в месте короткого замыкания К;
Z'1, Z''2 - индуктивно развязанные сопротивления поврежденной контактной сети одного пути на участках соответственно lК и l1-lК;
Z1q - индуктивно развязанное сопротивление неповрежденной контактной сети других путей на участке l1;
Z'BC,1, Z''BC,1 - индуктивно развязанные сопротивления взаимосвязи, учитывающие взаимную индуктивную связь контактной сети разных путей соответственно на участках lК и l1-lК;
Z2 - результирующее индуктивно развязанное сопротивление контактной сети всех путей на участке I2;
ZпA, ZпB - сопротивления соответственно подстанций А и В;
ZpA, ZpB - индуктивно развязанные сопротивления рельсовой цепи на длине соответственно lК и l1+l2-lК=l-lk;
RД - сопротивление электрической дуги или переходное в месте короткого замыкания.The above power supply circuit corresponds to the inductively isolated equivalent circuit shown in FIG. 1, b / 5, 6, 7 /. 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 - currents of the supply arms, respectively, of substations A and B, related to one phase (one inter-substation zone);
I ' 1 is the feeder current of the damaged (controlled) contact network of one path on the section l to ;
I '' 1 is the current of the damaged contact network of the same path in the area l 1 -l K ;
I 1q is the total feeder current of the intact contact network of other paths in the area l 1 from substation A to the station for the sectioning of substations;
I K is the current at the point of short circuit K;
Z ' 1 , Z'' 2 - inductively decoupled resistance of the damaged contact network of one path in the sections, respectively, l K and l 1 -l K ;
Z 1q is the inductively decoupled resistance of the intact contact network of other paths in the area l 1 ;
Z ' BC, 1 , Z'' BC, 1 - inductively decoupled interconnection resistance, taking into account the mutual inductive coupling of the contact network of different paths, respectively, in sections l K and l 1 -l K ;
Z 2 - the resulting inductively decoupled resistance of the contact network of all paths on the site I 2 ;
Z pA , Z pB - resistances of substations A and B, respectively;
Z pA , Z pB - inductively isolated resistance of the rail circuit along the length, respectively, l K and l 1 + l 2 -l K = ll k ;
R D - resistance of an electric arc or transitional in the place of a short circuit.
В соответствии с/5,6,7/ имеем:
где Zc,1- погонное индуктивно развязанное сопротивление контактной сети одного пути на длине 1 км;
ZBC - погонное индуктивно развязанное сопротивление взаимосвязи на длине 1 км, учитывающее взаимную индуктивную связь контактной сети фазных путей, зависящее от числа путей с контактной сетью;
Zp- погонное индуктивно развязанное сопротивление рельсов всех путей на длине 1 км;
n - число электрифицированных путей, по контактной сети которых протекает ток короткого замыкания.In accordance with / 5,6,7 / we have:
where Z c, 1 - linear inductively decoupled resistance of the contact network of one path over a length of 1 km;
Z BC - linear inductively decoupled interconnection resistance over a length of 1 km, taking into account the mutual inductive coupling of the contact network of phase paths, depending on the number of paths with the contact network;
Z p - linear inductively decoupled resistance of rails of all tracks over a length of 1 km;
n is the number of electrified paths through the contact network of which a short circuit current flows.
Схема замещения, показанная на фиг.1,б, в общем случае может быть отнесена к многопутному участку, с числом путей более двух /5, 6, 7/, например m-путному участку. Над рельсовыми путями подвешивается контактная сеть, причем над каждым путем - своя контактная сеть, изолированная от контактной сети других путей. Рельсовые пути обозначаются номерами: первый путь, второй путь, . . ., m-й путь. Соответственно контактные сети разных путей называют: контактная сеть первого пути, контактная сеть второго пути и т.д. При этом число путей, оборудованных контактной сетью, может не совпадать с общим числом рельсовых путей данного участка железной дороги. Некоторые рельсовые пути могут быть неэлектрифицированными, т.е. не имеющими своей контактной сети. В общем случае число путей с контактной сетью обозначим n. Формулы (9) относятся к общему случаю, когда m-путный участок железной дороги имеет n электрифицированных путей. The equivalent circuit shown in figure 1, b, in the General case, can be attributed to a multi-track section, with the number of paths more than two / 5, 6, 7 /, for example m-way section. A contact network is suspended above the rail tracks, and each contact path has its own contact network isolated from the contact network of other tracks. Rail tracks are indicated by numbers: first track, second track,. . ., m-th way. Accordingly, contact networks of different paths are called: contact network of the first path, contact network of the second path, etc. Moreover, the number of tracks equipped with a contact network may not coincide with the total number of rail tracks of a given section of the railway. Some rail tracks may be non-electrified, i.e. not having their contact network. In the general case, the number of paths with a contact network is denoted by n. Formulas (9) relate to the general case when the m-way section of the railway has n electrified paths.
Каждый из выключателей на подстанциях А и В (QA1, QA2, QB1, QB2) оборудуется своим указателем удаленности короткого замыкания. Обоснование работоспособности указателя выполнено при условии, что он установлен на выключателе QA1 подстанции А. Обоснование для указателей на других выключателях аналогично. Each of the switches at substations A and B (QA1, QA2, QB1, QB2) is equipped with its own short circuit remoteness indicator. The rationale for the operation of the pointer is provided that it is installed on the switch QA1 of substation A. The justification for the pointers on other switches is similar.
На основании 2-го закона Кирхгофа для приведенной на фиг.1,б схемы замещения имеем:
Подставляя сюда выражения (9) и решая полученное уравнение относительно lК, получаем:
Выражение (11) однозначно определяет удаленность lК от параметров аварийного режима. В то же время непосредственное использование этой формулы невозможно, поскольку данное устройство не получает информации о величине токов IA и IК и их фазовых углов, а также о сопротивлении дуги RД в месте повреждения.Based on the 2nd Kirchhoff law for the equivalent circuit shown in Fig. 1, b, we have:
Substituting expressions (9) here and solving the obtained equation with respect to l K , we obtain:
Expression (11) uniquely determines the distance l K from the emergency mode parameters. At the same time, the direct use of this formula is impossible, since this device does not receive information about the magnitude of the currents I A and I K and their phase angles, as well as about the arc resistance R D at the site of damage.
Для схемы, приведенной на фиг.1,6, на основании /6, 7/ имеем:
На основании 1-го закона Кирхгофа и с учетом (12) получаем:
Формулы для вычисления токов IA и IB приведены в /6, 7/. На их основании следует, что при равенстве напряжений холостого хода подстанций А и В (UA,xx= UB,xx) имеет место соотношение где ZA и ZB - результирующие сопротивления индуктивно развязанной схемы замещения тяговой сети. В свою очередь эти сопротивления равны где ZтcA, ZтcB - результирующие сопротивления ветвей индуктивно развязанной схемы замещения (фиг.1,б) за вычетом сопротивления трансформаторов. Значения сопротивлений подстанций ZпA и ZпB заданы задатчиками 9 и 10.For the circuit shown in Fig.1.6, on the basis of / 6, 7 / we have:
Based on the 1st Kirchhoff law and taking into account (12) we obtain:
Formulas for calculating the currents I A and I B are given in / 6, 7 /. Based on them, it follows that when the open circuit voltages of substations A and B are equal (U A, xx = U B, xx ), the relation where Z A and Z B are the resulting resistances of the inductively decoupled equivalent circuit of the traction network. In turn, these resistances are equal where Z TCA , Z TCB - the resulting resistance of the branches of the inductively decoupled equivalent circuit (Fig.1, b) minus the resistance of the transformers. The values of the resistances of substations Z pA and Z pB are set by switches 9 and 10.
Формулы для вычисления значений ZтcA и ZтcB для разных схем питания известны и имеются в приведенной выше таблице и в /6, 7/.Formulas for calculating the values of Z TCA and Z TCB for different power circuits are known and are available in the table above and in / 6, 7 /.
Учитывая указанное соотношение между токами Ia, Ib и результирующими сопротивлениями Za, Zb индуктивно развязанной схемы замещения, получаем вместо (13):
где D, δ - модуль и аргумент комплексной величины
N,αN - модуль и аргумент комплексной величины
Вычисление модулей и аргументов (фазовых углов) комплексных величин осуществляется известными в математике методами.Considering the indicated relationship between the currents I a , I b and the resulting resistances Z a , Z b inductively decoupled equivalent circuit, we obtain instead of (13):
where D, δ is the modulus and argument of the complex quantity
N, α N - modulus and argument of a complex quantity
The calculation of modules and arguments (phase angles) of complex quantities is carried out by methods known in mathematics.
Фазовые углы напряжения UA и всех токов будем отсчитывать от одной оси, в качестве которой принимаем направление вектора напряжения холостого хода UA,xx, т.е.:
где UA - модуль напряжения на шинах подстанции А;
IA, I'1, IК - модули соответствующих комплексных значений токов;
ψ - фазовый угол напряжения UA относительно вектора
φA - фазовый угол между векторами напряжения и тока
φ1 - фазовый угол между векторами напряжения и тока
ψK - фазовый угол между векторами напряжения и тока .The phase angles of voltage U A and all currents will be counted from one axis, as which we take the direction of the open circuit voltage vector U A, xx , i.e.:
where U A is the voltage module on the substation A buses;
I A , I ' 1 , I K - modules of the corresponding complex values of currents;
ψ - phase angle of voltage U A relative to the vector
φ A is the phase angle between the voltage vectors and current
φ 1 - phase angle between the voltage vectors and current
ψ K is the phase angle between the stress vectors and current .
Учитывая выражения (17), запишем формулу (14) в виде:
из которой следует:
Подставив выражение (14) в (11), получим:
где zэ определяется формулой:
в которой
что совпадает соответственно с формулами (6) и (7).Given the expression (17), we write the formula (14) in the form:
from which it follows:
Substituting expression (14) into (11), we obtain:
where z e is determined by the formula:
wherein
which coincides with formulas (6) and (7), respectively.
Используя выражения (17) и (20), получим вместо (19):
Используя формулу Эйлера, получим вместо (21) выражение, записанное в тригонометрической форме:
Поскольку расстояние lК по определению вещественно, т.е. не имеет мнимой части, то слагаемое выражения (22) с множителем j равно нулю.Using expressions (17) and (20), we obtain instead of (19):
Using the Euler formula, instead of (21) we get an expression written in trigonometric form:
Since the distance l K is real by definition, i.e. does not have an imaginary part, then the term of expression (22) with the factor j is equal to zero.
Следовательно:
При вещественном lК из (22) следует так же:
UAsin(φA-αэ)-IKRДsin(ψA+φA-αэ-ψK) = 0.
Отсюда находим:
Подставив выражение (24) в (23), получаем после тригонометрических преобразований:
Ток в месте короткого замыкания равен сумме токов поэтому можно записать с учетом выражений (16) и (17):
Из этого выражения следует:
ψK = ψA+φA-δ. (26)
Подставив выражения (18) и (26) в (25) получаем окончательно:
что соответствует формуле (7).Consequently:
For a real l K, it follows from (22) as well:
U A sin (φ A -α e ) -I K R Д sin (ψ A + φ A -α e -ψ K ) = 0.
From here we find:
Substituting expression (24) into (23), we obtain after trigonometric transformations:
Current in the place of a short circuit is equal to the sum of the currents therefore, it can be written taking into account expressions (16) and (17):
From this expression follows:
ψ K = ψ A + φ A -δ. (26)
Substituting expressions (18) and (26) in (25) we finally obtain:
which corresponds to formula (7).
Таким образом доказана возможность осуществления изобретения. Достигаемый технический результат (преимущества по сравнению с прототипом) заключается в следующем:
отсутствует необходимость во втором датчике тока на первой подстанции, измеряющем суммарный ток плеча питания;
отсутствует необходимость получения (по каналам телеизмерений) информации о параметрах аварийного режима, измеряемых на второй (смежной) подстанции;
обеспечивается правильное измерение удаленности короткого замыкания при изменении схемы питания контактной сети.Thus proved the feasibility of the invention. Achievable technical result (advantages compared to the prototype) is as follows:
there is no need for a second current sensor at the first substation, which measures the total current of the supply arm;
there is no need to obtain (via telemetry channels) information on emergency mode parameters measured at the second (adjacent) substation;
the correct measurement of the distance of a short circuit when changing the power circuit of the contact network is provided.
Этим обеспечивается упрощение устройства и повышение точности определения удаленности короткого замыкания lК.This simplifies the device and improves the accuracy of determining the distance of a short circuit l To .
Источники информации
1. А.С. СССР 161410, кл. G 01 r; 21 e, 29/10; В 61 m; 20 k, 20. Устройство для определения места короткого замыкания в контактной сети железных дорог переменного тока./ Фигурнов Е. П., Самсонов Ю. Я. (СССР) N 787278/24-7; Заявл. 16.07.62. Опубл. 19.03.64. Бюл. N 7.Sources of information
1. A.S. USSR 161410, class G 01 r; 21 e, 29/10; B 61 m; 20 k, 20. Device for determining the location of a short circuit in the contact network of railways of alternating current / Figurnov EP, Samsonov Yu. Ya. (USSR) N 787278 / 24-7; Claim 07/16/62. Publ. 03/19/64. Bull.
2. Фигурнов Е. П. Защита электротяговых сетей переменного тока от коротких замыканий. M.: Транспорт, 1979. 2. Figurnov E. P. Protection of electric traction AC networks from short circuits. M .: Transport, 1979.
3. А.С. СССР 158328, кл. Н 02 D; 21 C, 68/50. Устройство для определения места короткого замыкания в контактной сети. / Фигурнов Е. П. (СССР) -N 798020/24-7; Заявл. 8.10.62. Опубл. 19.10.63. Бюл. N 21.4. 3. A.S. USSR 158328, class H 02 D; 21 C, 68/50. Device for determining the location of a short circuit in the contact network. / Figurnov E.P. (USSR) -N 798020 / 24-7; Claim 8.10.62. Publ. 10/19/63. Bull. N 21.4.
4. Патент RU 2160193, кл. 7 В 60 М 1/00. Указатель удаленности короткого замыкания в тяговой сети переменного тока./ Быкадоров А. Л., Жарков Ю. И., Петров П. И., Фигурнов Е. П. (RU). N 98110434/28; Заявл. 01.06.1998. Опубл. 10.12.2000. Бюл. N 34. 4. Patent RU 2160193, cl. 7 V 60
5. Фигурнов Е. П. Сопротивления электротяговой сети однофазного переменного тока. Электричество, 1997, N 5, с.23-29. 5. Figurnov EP Resistance of electric traction network of single-phase alternating current. Electricity, 1997,
6. Фигурнов Е.П., Петрова Т.Е. Релейная защита систем электроснабжения. Расчеты защит от коротких замыканий и перегрузки. Ч.2. Тяговые сети переменного тока напряжением 27,5 кВ. Учебное пособие для вузов ж.-д. трансп. Рост. гос. ун-т путей сообщения. Ростов н/Д, 1998. с. 90. 6. Figurnov EP, Petrova T.E. Relay protection of power supply systems. Calculations of protection against short circuits and overload.
7. Руководящие материалы по релейной защите систем тягового электроснабжения. Министерство путей сообщения Российской Федерации. -М.: Транспорт, 1999. с.96. 7. Guidance on the relay protection of traction power supply systems. Ministry of Railways of the Russian Federation. -M .: Transport, 1999.S. 96.
8. Патент RU 2153426, кл. 7 В 60 М 1/00. Указатель места короткого замыкания контактной сети./ Фигурнов Е. П., Петров И. П., Жарков Ю. И., Быкадоров А. Л. (RU) N 98110435/28; Заявл. 01.06.1998. Опубл. 27.07.2000. Бюл. N 21. 8. Patent RU 2153426, cl. 7 V 60
9. Система телемеханики "Лисна" для электрифицированных железных дорог./ Бакеев Е. Е., Корсаков Г. М., Овласюк В. Я., Сухопрудский Н. Д. Под ред. Сухопрудского Н. Д. М.: Транспорт, 1979. с.215. 9. The system of telemechanics "Lisna" for electrified railways. / Bakeev E.E., Korsakov G.M., Ovlasyuk V. Ya., Sukhoprudsky N.D. Ed. Sukhoprudsky N. D. M .: Transport, 1979. p. 215.
Claims (2)
где - заданные комплексные сопротивления смежных подстанций А и В;
- комплексные сопротивления результирующей схемы замещения контактной сети на участках соответственно от подстанции А и от подстанции В до точки короткого замыкания, вычисляемые при данной схеме питания по формулам, указанным, например, в приведенной в описании таблице;
l1 - заданное расстояние от подстанции А до поста секционирования;
n - число путей, по контактной сети которых на участке от подстанции А до поста секционирования протекает ток, зависящее от схемы питания;
- заданное индуктивно развязанное комплексное сопротивление 1 км контактной сети одного пути;
- заданное индуктивно развязанное комплексное сопротивление 1 км рельсовой цепи всех путей;
- заданное индуктивно развязанное комплексное сопротивление 1 км, учитывающее взаимную индуктивную связь контактных сетей разных путей и равное нулю на однопутном участке или при отключенной контактной сети смежных путей на многопутном участке.1. The method for determining the distance of a short circuit in a contact AC network according to the emergency mode parameters by measuring the voltage U A , the feeder current I ' 1 on the busbars of the substation A of the damaged contact network and the phase angle φ 1 between them, characterized in that they are set by the initial distance value l K to the short circuit location and the method of successive approximations determine the distance l K short circuit as a result of a systematic calculation for a given power supply circuit of the substation zone according to well-known formulas the values of the coefficients ν A and ν B , taking into account the decrease in the resistance of the rail circuit in areas from adjacent substations A and B, respectively, to the point of short circuit due to the shunting effect of the earth, and functions
Where - given complex resistances of adjacent substations A and B;
- complex resistances of the resulting equivalent circuit of the contact network in the sections, respectively, from substation A and from substation B to the short circuit point, calculated with this power supply circuit according to the formulas specified, for example, in the table given in the description;
l 1 - the specified distance from substation A to the sectioning station;
n is the number of paths along the contact network of which a current depending on the power supply flows in the area from substation A to the sectioning station;
- the specified inductively decoupled complex resistance of 1 km of the contact network of one path;
- the specified inductively decoupled complex resistance of 1 km of the rail circuit of all paths;
- a given inductively decoupled complex resistance of 1 km, taking into account the mutual inductive coupling of contact networks of different paths and equal to zero on a single-track section or when the contact network of adjacent paths is disconnected on a multi-track section.
а на втором выходе формирует выходной сигнал δ, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
второй программируемый многофункциональный преобразователь на первом выходе формирует выходной сигнал N, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения:
а на втором выходе формирует выходной сигнал αN, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
третий программируемый многофункциональный преобразователь на первом выходе формирует выходной сигнал Zэ, реализуя алгоритм в виде выражения
а на втором выходе формирует выходной сигнал αэ, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
четвертый программируемый многофункциональный преобразователь на выходе формирует выходной сигнал lК, реализуя вычислительный алгоритм в виде выражения
где UА - измеренное напряжение на шинах первой подстанции;
I'1 - измеренный ток фидера контактной сети;
φ1/ - измеренный фазовый угол между током I'1 и напряжением UА;
- заданные комплексные сопротивления соответственно первой и второй подстанций;
- заданное погонное индуктивно развязанное комплексное сопротивление контактной сети одного пути;
- заданное погонное индуктивно развязанное комплексное сопротивление взаимоиндукции между контактными сетями разных путей;
- заданное погонное индуктивное развязанное комплексное сопротивление рельсовой цепи;
ZтсА, ZтсВ - комплексные сопротивления результирующей схемы замещения контактной сети на участках соответственно от первой и второй подстанций до точки короткого замыкания, вычисляемые при данной схеме питания по формулам, указанным, например, в приведенной в описании таблице;
νA, νB - коэффициенты, учитывающие снижение сопротивления рельсовой цепи на участках соответственно от первой и от второй подстанций до точки короткого замыкания за счет шунтирующего влияния земли, вычисляемые по известным формулам;
n - число путей, по контактной сети которых протекает ток, зависящее от схемы питания;
l - расстояние между первой и второй смежными подстанциями;
l1 - расстояние от первой подстанции до поста секционирования;
lК - расстояние от первой подстанции до места короткого замыкания.2. Short circuit remoteness indicator in the AC contact network, comprising the contact network feeder current sensor installed on the first substation, the voltage sensor, the phase angle sensor, the inductively decoupled contact resistance of the one-way contact network, the inductively decoupled track resistance of the rail circuit, the distance adjuster between the first and second adjacent substations, the resistance dial of the first and second substations, respectively, the first and second programmable functions ln converters, the first, second, third and fourth programmable multifunction converters and a registration unit, while the output of the current sensor is connected to the first input of the phase angle sensor, the second input of which is connected to the output of the voltage sensor, characterized in that the pointer is additionally equipped with a linear inductance decoupler resistance of mutual induction between contact networks of different paths, distance adjuster between the first substation and the sectioning station, multiply the first and second to consumers, a logic block for selecting a power supply circuit, a switch and power supply circuit units according to the number of considered power supply circuits of the contact network in the area between the first and second substations, including each first, second, third and fourth programmable multifunction converters, and the output of the setpoint generator for inductively decoupled rail circuit resistance connected to the first inputs of the first and second multipliers, the output of the first programmable functional converter is connected to the second input of the first multiplier, and the output of the second programmable functional converter is connected to the second input of the second multiplier, the first input of which is connected to the output of the distance adjuster between the first substation and the sectioning station, and the second input is connected to the output of the distance adjuster between the substations, the outputs of the linear inductively decoupled contact resistance of the contact network of one path, inductively decoupled linear inductance of mutual induction, the first and second multipliers, as well as resistance adjusters However, the first and second substations and the master of the distance between the substations are connected respectively to the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh inputs of the first programmable multifunction converter in each of the power supply units, the first and second outputs of which in each power supply unit are connected respectively to the first and second inputs of the second programmable multifunction converter, the third input of which is connected to the output of the distance adjuster between the first substation and sectioning station, and the first and second outputs are connected respectively to the fourth and fifth inputs of the third programmable multifunction converter, the first input of which is connected to the output of the linear resistance of the contact network, to the second input is the output of the linear resistance of the mutual induction, to the third input is the output of the first multiplier, and the first and second outputs are connected respectively to the fourth and fifth inputs of the fourth programmable multifunction converter to the second input of which the output of the current sensor is connected, to the second input is the output of the phase angle sensor, to the third input is the output of the voltage sensor, to the sixth and seventh inputs are the first and second outputs of the second programmable multifunction converter, respectively, to the eighth input is the second output of the first programmable multifunction a converter, the output of each of which of all power supply circuit blocks is connected to the corresponding input of the switch, to the control input of which a power supply circuit selection logic unit is connected and to the output - the registration unit, the input of the first programmable functional converter, the third input of the second programmable functional converter, as well as the eighth input of the first and fourth input of the second programmable multifunction converters in each of the power supply units, while the first programmable multifunction converter at the first output generates an output signal D, implementing a computational algorithm in the form of an expression
and at the second output generates an output signal δ, implementing a computational algorithm in the form of an expression
the second programmable multifunction converter at the first output generates an output signal N, realizing a computational algorithm in the form of the expression:
and at the second output generates the output signal α N , implementing a computational algorithm in the form of an expression
the third programmable multifunction converter at the first output generates the output signal Z e , implementing the algorithm in the form of an expression
and at the second output generates an output signal α e , implementing a computational algorithm in the form of an expression
the fourth programmable multifunctional converter at the output generates an output signal l K , implementing a computational algorithm in the form of an expression
where U A is the measured voltage on the tires of the first substation;
I ' 1 - the measured current of the feeder contact network;
φ 1 / is the measured phase angle between the current I ' 1 and the voltage U A ;
- given complex resistances of the first and second substations, respectively;
- a given linear inductively isolated complex resistance of the contact network of one path;
- a given linear inductively isolated complex resistance of mutual induction between contact networks of different paths;
- a given linear inductive isolated complex resistance of the rail circuit;
Z tsA , Z tsV are the complex resistances of the resulting equivalent circuit of the contact network in the sections, respectively, from the first and second substations to the short circuit point, calculated with this power supply according to the formulas specified, for example, in the table given in the description;
ν A , ν B - coefficients that take into account the decrease in the resistance of the rail circuit in the sections, respectively, from the first and second substations to the point of short circuit due to the shunting effect of the earth, calculated by known formulas;
n is the number of paths through the contact network of which current flows, depending on the power circuit;
l is the distance between the first and second adjacent substations;
l 1 - the distance from the first substation to the sectioning station;
l K is the distance from the first substation to the place of short circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001110241A RU2189606C1 (en) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | Procedure determining distance to short-circuit point in ac contact network and device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001110241A RU2189606C1 (en) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | Procedure determining distance to short-circuit point in ac contact network and device for its realization |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2189606C1 true RU2189606C1 (en) | 2002-09-20 |
Family
ID=20248502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001110241A RU2189606C1 (en) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | Procedure determining distance to short-circuit point in ac contact network and device for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2189606C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2566458C2 (en) * | 2014-02-20 | 2015-10-27 | Анна Сергеевна Муратова-Милехина | Method of determination of short circuit place in catenary system of electrified transport |
RU2609727C1 (en) * | 2015-09-24 | 2017-02-02 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Ростовский Государственный Университет Путей Сообщения" | Method of determining distance to catenary system failure point (versions) |
CN107884636A (en) * | 2017-09-27 | 2018-04-06 | 北京交通大学 | Track resistance dynamic simulator system |
RU2668663C1 (en) * | 2017-06-27 | 2018-10-02 | Юрий Иванович Жарков | Topographic method of determining a place of short circuit in a threshold ac network |
RU2740304C1 (en) * | 2020-06-15 | 2021-01-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Method for determination of short circuit point of contact network of electrified transport |
RU2788303C1 (en) * | 2022-05-11 | 2023-01-17 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учереждение Высшего Образования "Самарский Государственный Универститет Путей Сообщения" (Самгупс) | METHOD FOR FAULT LOCATION (FL) OF THE INTER-SUBSTATION ZONE OF TRACTION POWER SUPPLY 2×25 kV |
-
2001
- 2001-04-16 RU RU2001110241A patent/RU2189606C1/en active
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2566458C2 (en) * | 2014-02-20 | 2015-10-27 | Анна Сергеевна Муратова-Милехина | Method of determination of short circuit place in catenary system of electrified transport |
RU2609727C1 (en) * | 2015-09-24 | 2017-02-02 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Ростовский Государственный Университет Путей Сообщения" | Method of determining distance to catenary system failure point (versions) |
RU2668663C1 (en) * | 2017-06-27 | 2018-10-02 | Юрий Иванович Жарков | Topographic method of determining a place of short circuit in a threshold ac network |
CN107884636A (en) * | 2017-09-27 | 2018-04-06 | 北京交通大学 | Track resistance dynamic simulator system |
CN107884636B (en) * | 2017-09-27 | 2019-12-20 | 北京交通大学 | Track resistance dynamic simulation system |
RU2740304C1 (en) * | 2020-06-15 | 2021-01-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Method for determination of short circuit point of contact network of electrified transport |
RU2788303C1 (en) * | 2022-05-11 | 2023-01-17 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учереждение Высшего Образования "Самарский Государственный Универститет Путей Сообщения" (Самгупс) | METHOD FOR FAULT LOCATION (FL) OF THE INTER-SUBSTATION ZONE OF TRACTION POWER SUPPLY 2×25 kV |
RU2790576C1 (en) * | 2022-06-10 | 2023-02-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ)) | METHOD FOR DETERMINING THE LOCATION OF A SHORT CIRCUIT IN THE AC CONTACT NETWORK OF A 25 kV SYSTEM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102510010B (en) | Method for checking and testing relay protection vector before operation of newly-built transformer station | |
CN111937264B (en) | Method and apparatus for protection in a multi-terminal power transmission system | |
JP4745000B2 (en) | Fault detection device for fault location device for AC AT feeder circuit | |
RU2189606C1 (en) | Procedure determining distance to short-circuit point in ac contact network and device for its realization | |
Pilo et al. | A simulation tool for the design of the electrical supply system of high-speed railway lines | |
RU2747112C1 (en) | Method for determining the distance of a short circuit in the ac contact network of a multipath section (options) | |
JPS62160038A (en) | System stabilizer | |
CN101363880B (en) | Method for live line measurement of zero sequence admittance of transmission line by industrial frequency interference source | |
RU173198U1 (en) | DEVICE FOR REDUCING THE EQUATION CIRCUIT IN THE TRACING NETWORK OF ELECTRICIZED RAILWAYS OF AC | |
JP2007076607A (en) | Failure point sample quantity measuring device for alternating current feeding circuit | |
JP3586266B2 (en) | Fault location method for transmission line and fault location system using the same | |
RU2153426C2 (en) | Contact system short-circuit fault indicator | |
Tarasov et al. | A method for determination of the matrix coefficients of the A-parameters of a multipole that simulates the impact of the adjacent track circuit | |
RU2186404C1 (en) | Procedures and gear to determine distance to single-phase short-circuit in three-phase electric power line ( alternatives ) | |
RU2175138C1 (en) | Method and device for measuring power circuit insulation resistance in live electrical equipment of vehicles | |
US10908205B2 (en) | Method and a device for determining a switching current of a converter of a system for inductive power transfer and a method of control | |
RU2788303C1 (en) | METHOD FOR FAULT LOCATION (FL) OF THE INTER-SUBSTATION ZONE OF TRACTION POWER SUPPLY 2×25 kV | |
CN102122140A (en) | Demarcation switch system | |
CN110445134A (en) | A kind of flexibility ring device | |
RU2790576C1 (en) | METHOD FOR DETERMINING THE LOCATION OF A SHORT CIRCUIT IN THE AC CONTACT NETWORK OF A 25 kV SYSTEM | |
Battistelli et al. | Short circuit modelling and simulation of 2× 25 kV high speed railways | |
KR102212024B1 (en) | Apparatus and method for making stick of rounded rice cake | |
RU2189607C1 (en) | Device determining distance to faulty point in traction network (versions) | |
CN107968387A (en) | Means of relay controlling and system based on impedance plane analysis positive sequence polarization voltage | |
SU1478168A1 (en) | Method and apparatus for finding distance to single-phase partial ground in overhead network with an insulated neutral |