RU2414720C2

RU2414720C2 - Control and protection device of alternating current connections of system of traction electric power supply, and control system of traction substation by using control and protection devices of alternating current connections

Info

Publication number: RU2414720C2
Application number: RU2009108751/07A
Authority: RU
Inventors: Александр Дасиевич Кондаков (RU); Александр Дасиевич Кондаков; Василий Федорович Грачев (RU); Василий Федорович Грачев; Александр Викторович Саморуков (RU); Александр Викторович Саморуков; Александр Витальевич Мизинцев (RU); Александр Витальевич Мизинцев
Original assignee: Ооо "Нииэфа-Энерго"
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2011-03-20
Also published as: RU2009108751A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: for each connection the control and protection device includes excess-voltage protection unit, synchronism control device, remote protection unit, unit for determining the damage place, ground fault protection unit, emergency mode recording device, processing unit of measured values, automatic reclosure signal formation unit, power supply voltage converter, voltage sensor on power bus, current sensor of power feeder; there also introduced is the second remote protection unit the first input of which is connected to the output of power bus voltage sensor, the second input of which is connected to the output of additional current sensor of adjacent power feeder and the output of which is connected to additional input of the unit for determining the damage place. The second object, which is control system of traction substation, includes substation control cabinet connected to the communication centre conjugated to telecontrol and telesignalisation signal transmission line, thus gathering the measurement data from remote measurement devices, status information from the substation equipment; status information is processed and presented by means of indication and signalling device characterised by the fact that for protection of alternating current connections of the proposed system there used are control and protection devices of connections; at that, remote measurement devices and control and protection devices of connections are connected to control cabinet of substation according to serial interface RS - 485.

EFFECT: enlarging functional capabilities, improving operating reliability of connections owing to redundancy of protection function of adjacent connection at inconsiderable increase of hardware; providing the possibility of accurate determining of damage place for double-track sections of catenary considering electromagnetic communication of contact wires of two adjacent tracks.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления и релейной защиты оборудования системы тягового электроснабжения железных дорог переменного тока напряжением 27,5 кВ.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to control devices and relay protection equipment traction power supply system of railways of alternating current voltage of 27.5 kV.

Устройство и система управления и защиты на его основе предназначены для выполнения функций местного и дистанционного управления, защиты и автоматики, контроля и сигнализации всех типов присоединений контактной сети переменного тока напряжением 27,5 кВ (фидера контактной сети, запасного выключателя, ввода 27,5 кВ, устройства поперечной компенсации, фидера системы «два провода - рельс», трансформатора собственных нужд, фидера плавки гололеда, устройства фильтрации и компенсации реактивной мощности, фидера тяговой сети системы электроснабжения «2×25 кВ», автотрансформаторного пункта).The device and the control and protection system based on it are designed to perform the functions of local and remote control, protection and automation, monitoring and signaling of all types of connections of the contact AC network with a voltage of 27.5 kV (feeder of the contact network, emergency switch, input 27.5 kV , lateral compensation devices, feeder of the two-wire-rail system, auxiliary transformer, feeder for smelting ice, filtering devices and reactive power compensation, feeder of the traction network of the power supply system “2 × 25 kV”, autotransformer station).

Известен контроллер диагностики и защиты, содержащий электронный блок, включающий блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, генератор тактовой частоты, делитель частоты, интерфейс, исполнительное реле, кнопку «Деблокировка», индикатор, причем электронный блок дополнительно снабжен блоком энергонезависимой памяти и энергонезависимыми часами (патент РФ №2256993, МПК Н02Н 7/26, опубл. 20.07.2005).A known diagnostic and protection controller containing an electronic unit including galvanic isolation and preliminary scaling of input signals in the form of current and voltage, an analog-to-digital converter, microprocessor, clock generator, frequency divider, interface, executive relay, “Release” button, indicator moreover, the electronic unit is additionally equipped with a non-volatile memory unit and non-volatile clock (RF patent No. 2256993, IPC Н02Н 7/26, publ. July 20, 2005).

Известно микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики с дистанционным управлением, содержащее блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессорную систему управления выходным реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты и приемопередатчик с антенной для выполнения функций релейной защиты, автоматики, измерения, осциллографирования, регистрации, управления и контроля присоединений (патент РФ №2222083, МПК Н02Н 7/26, опубл. 20.01.2004).Known microprocessor-based relay protection and automation devices with remote control, containing galvanic isolation blocks and preliminary scaling of the input signals in the form of current and voltage, a frequency filter unit, an analog-to-digital converter, a microprocessor-based control system for the output relay and signaling in accordance with protection algorithms and a transceiver with antenna to perform the functions of relay protection, automation, measurement, oscillography, registration, control and monitoring neny (RF patent №2222083, IPC N02N 7/26, publ. 20.01.2004).

Недостатком приведенных технических решений является необходимость применения двойного комплекта аппаратуры для резервирования защиты присоединений системы электроснабжения ответственных потребителей, в частности электроподвижного состава железных дорог, а также невозможность определения с достаточной точностью места повреждения контактной сети (КС) для двухпутных участков.The disadvantage of the above technical solutions is the need to use a double set of equipment to reserve protection for the connections of the power supply system for responsible consumers, in particular the electric rolling stock of the railways, as well as the impossibility of determining with sufficient accuracy the location of the damage to the contact network (CS) for double-track sections.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и достигаемому результату является устройство цифровой защиты линии, содержащее блок защиты от повышения напряжения, устройство контроля синхронизма, блок дистанционной защиты, блок определения места повреждения, блок защиты от замыкания на землю, устройство для записи аварийных режимов, блок обработки измеренных значений, блок дополнения к телезащите, блок формирования сигналов автоматического повторного включения (АПВ), преобразователь напряжения питания, последовательные интерфейсы для связи с персональным компьютером и центром управления сети, причем вход устройства контроля синхронизма соединен с выходом датчика напряжения на шине питания, вход блока защиты от повышения напряжения и первый вход блока дистанционной защиты соединены с выходом датчика напряжения питающего фидера, второй вход блока дистанционной защиты соединен с выходом датчика тока питающего фидера, а формируемые устройством цифровой защиты линии сигналы «Включение» и «Отключение» воздействуют на выключатель напряжения питающего фидера, при этом резервирование защиты питающего фидера осуществляется с помощью второго комплекта устройства цифровой защиты линии (Г.Циглер. Цифровая дистанционная защита: принципы и применение. - М.: Эгергоиздат, 2005, с.174-175, рис.4.6).The closest technical solution for the totality of the signs and the achieved result is a digital line protection device containing a voltage protection block, a synchronism control device, a distance protection unit, a fault location unit, a ground fault protection unit, an emergency recording device, a unit processing of the measured values, the unit for complementing the teleprotection, the unit for generating signals of automatic repeated switching on (AR), the voltage converter, are followed interfaces for communication with a personal computer and a network control center, the input of the synchronism control device connected to the output of the voltage sensor on the power bus, the input of the overvoltage protection unit and the first input of the distance protection unit connected to the output of the voltage sensor of the supply feeder, the second input of the remote of protection is connected to the output of the current sensor of the supply feeder, and the signals “On” and “Disconnect” generated by the digital line protection device act on the voltage switch feeder, while redundant protection of the supply feeder is carried out using the second set of digital line protection device (G.Ziegler. Digital distance protection: principles and application. - M .: Egergoizdat, 2005, p. 174-175, Fig. 4.6).

Недостатком данного технического решения, как и в приведенных выше аналогах, является необходимость применения двойного комплекта аппаратуры для резервирования защиты присоединения и невозможность определения с достаточной точностью места повреждения для двухпутных участков КС.The disadvantage of this technical solution, as in the above counterparts, is the need to use a double set of equipment to reserve protection for the connection and the inability to determine with sufficient accuracy the location of damage for double-track sections of the compressor station.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - расширение функциональных возможностей устройства управления и защиты, повышение надежности работы присоединений за счет резервирования функции защиты смежного присоединения (фидера другого пути) при незначительном увеличении аппаратных технических средств, обеспечение возможности определения с достаточной точностью места повреждения для двухпутных участков КС с учетом электромагнитной связи контактных проводов двух смежных путей. Известно, что из-за этой электромагнитной связи проводов параметры, используемые при определении места повреждения, в зависимости от положения выключателя смежного пути могут отличаться более чем на 40% (по данным, приведенным в документе «Руководящие указания по релейной защите систем тягового электроснабжения», Департамент электрификации и электроснабжения ОАО «Российские железные дороги», 2005 г., стр.133, табл.4.3, погонное сопротивление однопутного участка для одного из видов контактной подвески составляет 0,515 Ом/км, для двухпутного участка, на котором КС одного пути отключена - 0,470 Ом/км, а для двухпутного участка при параллельном соединении смежных путей - 0,301 Ом/км).The technical problem to which the invention is directed is expanding the functionality of the control and protection device, increasing the reliability of the connections by redundant protection functions of the adjacent connection (feeder of another way) with a slight increase in hardware, ensuring the possibility of determining the location of damage with sufficient accuracy for double-track sections of the CS taking into account the electromagnetic coupling of the contact wires of two adjacent paths. It is known that, due to this electromagnetic connection of wires, the parameters used to determine the location of damage, depending on the position of the adjacent path switch, may differ by more than 40% (according to the data provided in the document “Guidelines for the relay protection of traction power supply systems”, Department of Electrification and Power Supply of JSC Russian Railways, 2005, p. 133, table 4.3, the linear resistance of a single-track section for one type of contact suspension is 0.515 Ohm / km, for a double-track part the path where the CS of one track is turned off is 0.470 Ohm / km, and for a two-track section with parallel connection of adjacent tracks - 0.301 Ohm / km).

Для решения поставленной задачи в устройство управления и защиты присоединений переменного тока системы тягового электроснабжения, содержащее для каждого присоединения блок защиты от повышения напряжения, устройство контроля синхронизма, блок дистанционной защиты, блок определения места повреждения, блок защиты от замыкания на землю, устройство для записи аварийных режимов, блок обработки измеренных значений, при этом вход устройства контроля синхронизма соединен с выходом датчика напряжения на шине питания, вход блока защиты от повышения напряжения и первый вход блока дистанционной защиты соединены с выходом датчика напряжения на шине питания, второй вход блока защиты от повышения напряжения соединен с выходом устройства контроля синхронизма, второй вход блока дистанционной защиты соединен с выходом датчика тока питающего фидера, выход блока определения места повреждения соединен со входом блока защиты от замыкания на землю, сигнал с выхода которого подан на устройство для записи аварийных режимов, выход которого соединен со входом блока обработки измеренных значений, введен второй блок дистанционной защиты, первый вход которого соединен с выходом датчика напряжения на шине питания, второй вход соединен с выходом дополнительного датчика тока смежного питающего фидера, а его выход соединен с дополнительным входом блока определения места повреждения. При этом формируемые устройством управления и защиты присоединений переменного тока системы тягового электроснабжения сигналы «Включение» и «Отключение» воздействуют на выключатель напряжения каждого питающего фидера. Для резервирования защиты смежного питающего фидера и определения места повреждения двухпутного участка КС используется второй блок дистанционной защиты и вычислительные ресурсы блока определения места повреждения, блока защиты от замыкания на землю, устройства для записи аварийных режимов, блока обработки измеренных значений, которые являются общими для смежных питающих фидеров.To solve this problem, in the control and protection device of the AC connections of the traction power supply system, containing for each connection an overvoltage protection unit, a synchronism control unit, a distance protection unit, a fault location unit, an earth fault protection unit, an emergency recording device modes, the processing unit of the measured values, while the input of the synchronism control device is connected to the output of the voltage sensor on the power bus, the input of the protection unit the voltage boost and the first input of the distance protection unit are connected to the output of the voltage sensor on the power bus, the second input of the overvoltage protection unit is connected to the output of the synchronism control device, the second input of the distance protection unit is connected to the output of the current feeder current sensor, the output of the fault location unit is connected with the input of the earth fault protection unit, the output signal of which is supplied to the emergency recording device, the output of which is connected to the input of the processing unit measured Achen, introduced a second block distance protection, the first input coupled to an output of the power bus voltage sensor, a second input connected to the output of the current additional sensor adjacent the supply feeder and its output connected to an additional input of the fault location. At the same time, the “Turning on” and “Turning off” signals generated by the control and protection device for AC connections of the traction power supply system act on the voltage switch of each supply feeder. To reserve the protection of the adjacent supply feeder and determine the damage location of the double-track section of the compressor station, the second distance protection unit and the computing resources of the damage location determination unit, the earth fault protection unit, emergency recording devices, and the processing unit for measured values that are common to adjacent power supplies are used feeders.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 приведена функциональная схема устройства управления и защиты присоединения для двух смежных фидеров КС, обеспечивающая резервирование защит и определение места повреждения КС для однопутных и двухпутных участков;figure 1 shows the functional diagram of the control and protection of the connection for two adjacent feeders KS, providing redundancy of protection and the location of damage to the KS for single-track and double-track sections;

на фиг.2 - пример практической реализации предлагаемого устройства управления и защиты присоединения.figure 2 is an example of a practical implementation of the proposed device control and protection of the connection.

На фиг.1 обозначены:Figure 1 marked:

1 - устройство управления и защиты присоединения; 2 - блок защиты от повышения напряжения; 3 - устройство контроля синхронизма; 4₁, 4₂ - блоки дистанционной защиты; 5 - блок определения места повреждения; 6 - блок защиты от замыкания на землю; 7 - устройство для записи аварийных режимов; 8 - блок обработки измеренных значений; 9 - блок формирования сигналов АПВ;1 - control device and connection protection; 2 - voltage protection block; 3 - synchronism control device; 4 ₁ , 4 ₂ - distance protection units; 5 - unit for determining the location of damage; 6 - block of protection against earth fault; 7 - a device for recording emergency conditions; 8 - processing unit of the measured values; 9 - block signal generation AR;

10 - преобразователь напряжения питания;10 - converter voltage;

11 - датчик напряжения на шине питания;11 - voltage sensor on the power bus;

12₁, 12₂ - датчики тока;12 ₁ , 12 ₂ - current sensors;

13 - выключатель напряжения питающего фидера;13 - voltage switch of the supply feeder;

14 - разъединитель.14 - disconnector.

Преобразователь напряжения питания 10 может быть реализован на основе преобразовательного трансформатора, микросхем TL431AILP, КР142ЕН8 В, КР1162ЕН15А, стабилитронов КС551А, КС522А, Д815Б.The supply voltage converter 10 can be implemented on the basis of a converter transformer, TL431AILP, KR142EN8 V, KR1162EN15A, Zener diodes KS551A, KS522A, D815B.

Датчик напряжения на шине питания 11, датчики тока 12₁, 12₂, выключатель напряжения питающего фидера 13, разъединитель 14 могут быть реализованы на типовых устройствах, используемых в системе электроснабжения железнодорожного транспорта (Почаевец B.C. Электрические подстанции. - М.: Желдориздат, 2001, с.88, 103, 172-208, 212, 213).The voltage sensor on the power bus 11, current sensors 12 ₁ , 12 ₂ , the voltage switch of the supply feeder 13, the disconnector 14 can be implemented on typical devices used in the power supply system of railway transport (Pochayovets BC Electrical substations. - M .: Zheldorizdat, 2001, p. 88, 103, 172-208, 212, 213).

На фиг.2 обозначены:Figure 2 marked:

15 - модуль преобразования сигналов датчиков напряжения и тока, может быть реализован на измерительных трансформаторах и микросхемах КР140УД17, AD817AN;15 - a signal conversion module for voltage and current sensors, can be implemented on measuring transformers and chips KR140UD17, AD817AN;

16 - микроконтроллер защит присоединения, может быть реализован на микросхемах AD7660AST, ADSP-21061LAS-176, ATmegal28L-8AI, EPM7032AETI44-7;16 - microcontroller of connection protection, can be implemented on AD7660AST, ADSP-21061LAS-176, ATmegal28L-8AI, EPM7032AETI44-7 microcircuits;

17 - устройство ввода дискретных сигналов, может быть реализовано на микросхемах HIIL1;17 - input device for discrete signals, can be implemented on microcircuits HIIL1;

18 - устройство вывода дискретных сигналов, может быть реализовано на реле RELPOL и транзисторах 2SA1625, КТ854А;18 - a device for outputting discrete signals, can be implemented on RELPOL relays and transistors 2SA1625, КТ854А;

19 - микроконтроллер автоматики, может быть реализован на микросхемах ATmegal28-16AI, DS1306N, МАХ3100СЕЕ;19 - microcontroller automation, can be implemented on chips ATmegal28-16AI, DS1306N, MAX3100CE;

20 - микроконтроллер пульта управления, может быть реализован на микросхемах P80CE558EFB, M27C256B-12F6, UM62256E-70LL, ADM695AN;20 - microcontroller of the control panel, can be implemented on chips P80CE558EFB, M27C256B-12F6, UM62256E-70LL, ADM695AN;

21 - устройство индикации, может быть реализовано на знакосинтезирующем жидкокристаллическом модуле WM-C2004R.21 is an indication device, may be implemented on a WM-C2004R sign-synthesizing liquid crystal module.

Устройство управления и защиты присоединения 1 (фиг.1) состоит из блока защиты от повышения напряжения 2, устройства контроля синхронизма 3, двух блоков дистанционной защиты 4₁ и 4₂, блока определения места повреждения 5, блока защиты от замыкания на землю 6, устройства для записи аварийных режимов 7, блока обработки измеренных значений 8, блока формирования сигналов АПВ 9, преобразователя напряжения питания 10, причем входы устройства контроля синхронизма 3, первый вход блока защиты от повышения напряжения 2, первые входы блоков дистанционной защиты 4₁ и 4₂ соединены с выходом датчика напряжения 11 на шине питания, второй вход блока защиты от повышения напряжения 2 соединен с выходом устройства контроля синхронизма 3, вторые входы блоков дистанционной защиты 4₁ и 4₂ соединены с выходами датчиков тока 12₁ и 12₂ основного (фидер 1) и смежного (фидер 2) фидеров, выходы блоков дистанционной защиты 4₁ и 4₂ соединены со входами блока определения места повреждения 5, выход которого соединен со входом блока защиты от замыкания на землю 6, выход которого соединен со входом устройства для записи аварийных режимов 7, выход которого в свою очередь соединен со входом блока обработки измеренных значений 8.The control and protection device of connection 1 (Fig. 1) consists of a voltage protection block 2, a synchronism control device 3, two distance protection blocks 4 ₁ and 4 ₂ , a fault location unit 5, a ground fault protection block 6, a device for recording emergency conditions 7, the unit for processing the measured values 8, the signal conditioning unit 9, the voltage converter 10, and the inputs of the synchronism control device 3, the first input of the overvoltage protection unit 2, the first inputs of the remote shields 4 ₁ and 4 _{2 are} connected to the output of the voltage sensor 11 on the power bus, the second input of the overvoltage protection block 2 is connected to the output of the synchronism control device 3, the second inputs of the distance protection blocks 4 ₁ and 4 _{2 are} connected to the outputs of the current sensors 12 ₁ and 12 _{2 of the} main (feeder 1) and adjacent (feeder 2) feeders, the outputs of the distance protection units 4 ₁ and 4 _{2 are} connected to the inputs of the fault location unit 5, the output of which is connected to the input of the earth fault protection unit 6, the output of which is connected to alarm input device 7 modes, the output of which is in turn connected to the input of the measured value processing unit 8.

Устройство управления и защиты присоединения (фиг.2) состоит из модуля преобразования сигналов датчиков напряжения и тока 15, микроконтроллеров защиты присоединения для основного (16₁) и смежного (16₂) фидеров, устройства ввода 17, устройства вывода 18, микроконтроллера автоматики 19, микроконтроллера пульта управления 20, устройства индикации 21, преобразователя напряжения питания 10, причем входы модуля преобразования сигналов датчиков напряжения и тока 15 соединены с выходом датчика напряжения 11 на шине питания и выходами датчиков тока 12₁ и 12₂ основного (фидер 1) и смежного (фидер 2) фидеров, микроконтроллеры защиты присоединения для основного (16₁) и смежного (16₂) фидеров, устройство ввода 17, устройство вывода 18, микроконтроллер автоматики 19 соединены между собой по системной шине, микроконтроллер автоматики 19 соединен по последовательному интерфейсу с микроконтроллером пульта управления 20, входы и выходы которого соединены с входами и выходами устройства индикации 21. Выходы преобразователя напряжения питания 10 соединены с входами питания микроконтроллеров защиты присоединения для основного (16₁) и смежного (16₂) фидеров, устройства ввода 17, устройства вывода 18, микроконтроллера автоматики 19, микроконтроллера пульта управления 20 и устройства индикации 21.The control device and the connection protection (Fig. 2) consists of a signal conversion module for voltage and current sensors 15, microcontrollers of the connection protection for the main (16 ₁ ) and adjacent (16 ₂ ) feeders, an input device 17, an output device 18, an automation microcontroller 19, the microcontroller of the control panel 20, the display device 21, the voltage converter 10, and the inputs of the signal conversion module of the voltage and current sensors 15 are connected to the output of the voltage sensor 11 on the power bus and the outputs of the current sensors 12 ₁ and 12 ₂ main (feeder 1) and adjacent (feeder 2) feeders, connection protection microcontrollers for the main (16 ₁ ) and adjacent (16 ₂ ) feeders, input device 17, output device 18, automation microcontroller 19 are interconnected via a system bus, automation microcontroller 19 is connected via a serial interface to the microcontroller of the control panel 20, the inputs and outputs of which are connected to the inputs and outputs of the indication device 21. The outputs of the voltage supply converter 10 are connected to the power inputs of the protection microcontrollers I for the base (16 ₁₎ and adjacent (16 ₂₎ of feeders, the input device 17, output device 18, the microcontroller 19 of automation, remote control of the microcontroller 20 and the display unit 21.

Устройство управления и защиты присоединения (фиг.1) работает следующим образом.The device control and protection of the connection (figure 1) works as follows.

Сигналы от первичных датчиков напряжения на шине питания 11 и тока 12₁ и 12₂ основного (фидера 1) и смежного фидера 2 поступают на вход устройства контроля синхронизма 3, вход блока защиты от повышения напряжения 2, а также входы блоков дистанционной защиты 4₁ и 4₂, где в соответствии с алгоритмами защиты производится их анализ и выработка сигналов защиты для каждого присоединения. Полученные значения тока смежного фидера используются в блоке определения места повреждения 5, где реализованы алгоритмы определения места повреждения для двухпутных участков КС с учетом влияния электромагнитной связи проводов контактной подвески соседнего пути. В блоке защиты от замыкания на землю 6, устройстве для записи аварийных режимов 7, блоке обработки измеренных значений 8 производится обработка, преобразование и хранение измерительной, контрольной и управляющей информации как по основному фидеру 1, так и по смежному фидеру 2. На основе полученной информации в каждом из двух блоков 1 формируются сигналы управления («Вкл.», «Откл.») для выключателей 13 основного и смежного фидеров, обеспечивая тем самым резервирование защиты каждого присоединения. Функции автоматики для присоединения реализуются с помощью блока формирования сигналов АПВ 9.The signals from the primary voltage sensors on the power bus 11 and current 12 ₁ and 12 _{2 of the} main (feeder 1) and adjacent feeder 2 are fed to the input of the synchronism control device 3, the input of the overvoltage protection unit 2, as well as the inputs of the distance protection units 4 ₁ and 4 ₂ , where, in accordance with protection algorithms, they are analyzed and generated protection signals for each connection. The obtained current values of the adjacent feeder are used in the unit for determining the location of damage 5, where the algorithms for determining the location of damage for double-track sections of the CS are implemented taking into account the influence of electromagnetic coupling of the wires of the contact suspension of the adjacent path. In the protection against earth fault 6, the device for recording emergency conditions 7, the processing unit for measured values 8, the measurement, control, and control information is processed, converted, and stored both for main feeder 1 and for adjacent feeder 2. Based on the information received in each of the two blocks 1, control signals ("On", "Off") are formed for the switches 13 of the main and adjacent feeders, thereby providing redundancy of protection for each connection. The automation functions for the connection are implemented using the AR signal generation block 9.

В устройстве управления и защиты присоединения (фиг.2) электрические сигналы датчика напряжения на шине питания 11 и датчиков тока основного (12₁) и смежного (12₂) фидеров поступают на входы модуля преобразования сигналов датчиков напряжения и тока 15, который обеспечивает их гальваническую развязку и предварительное масштабирование. С выходов модуля преобразования сигналов датчиков напряжения и тока 15 предварительно обработанная измерительная информация поступает на входы микроконтроллеров защит присоединения для основного (16₁) и смежного (16₂) фидеров, которые представляют собой модули аналого-цифрового преобразования и обработки сигналов. В них происходит преобразование в цифровой эквивалент и обработка аналоговых сигналов от датчиков напряжения и тока, а также их осциллографирование и запоминание. В микроконтроллерах защит 16₁, 16₂ реализуются функции контроля синхронизма, защиты от повышения напряжения, определения места повреждения. С выходов микроконтроллеров защит присоединений 16₁, 16₂ цифровые эквиваленты электрических параметров по системной шине передаются в микроконтроллер автоматики 19. Микроконтроллер автоматики 19 по системной шине получает также информацию о состоянии дискретных входов из устройства ввода 17. На основании этой информации, а также значений программных уставок, хранящихся в энергонезависимом перепрограммируемом запоминающем устройстве микроконтроллера автоматики 19, вырабатываются команды управления выходными реле в соответствии с алгоритмами защит, автоматики и управления коммутационными аппаратами присоединений (команды «Вкл.» и «Откл.» (фиг.1) для выключателей основного и смежного фидеров), которые по системной шине передаются в устройство вывода 18. В микроконтроллере автоматики 19 реализуются функции защиты от замыкания на землю, дистанционной защиты, записи аварийных режимов, обработки измеренных значений, формирования сигналов АПВ. Микроконтроллер автоматики 19 имеет последовательные интерфейсы для связи с микроконтроллером пульта управления 20 и внешней автоматизированной системой управления (RS-485). Микроконтроллер пульта управления 20 и устройство индикации 21 обеспечивают управление устройством управления и защиты присоединения 1 в режиме местного управления. Микроконтроллер пульта управления 20 имеет последовательный интерфейс для связи с внешней ПЭВМ (RS-232). Преобразователь напряжения питания 10 преобразует первичное напряжение питания U_пит (постоянное, переменное или выпрямленное) во вторичные напряжения постоянного тока (минус 15 В; +5 В и +15 В), необходимые для работы всех составных частей устройства управления и защиты присоединения 1.In the control and protection device of the connection (Fig. 2), the electrical signals of the voltage sensor on the power bus 11 and the current sensors of the main (12 ₁ ) and adjacent (12 ₂ ) feeders are fed to the inputs of the signal conversion module of the voltage and current sensors 15, which provides their galvanic decoupling and preliminary scaling. From the outputs of the signal and voltage sensor 15 signal conversion module, the pre-processed measurement information is fed to the inputs of the microcontrollers of the connection protection for the main (16 ₁ ) and adjacent (16 ₂ ) feeders, which are analog-to-digital conversion and signal processing modules. They convert to the digital equivalent and process analog signals from voltage and current sensors, as well as oscillograph and memorize them. In protection microcontrollers 16 ₁ , 16 _{2, the} functions of synchronism control, protection against voltage increase, and determination of the location of damage are implemented. From the outputs of the connection protection microcontrollers 16 ₁ , 16 _{2, the} digital equivalents of the electrical parameters are transmitted via the system bus to the automation microcontroller 19. The automation microcontroller 19 also receives information on the status of the digital inputs from the input device 17 on the system bus. Based on this information, as well as program values the settings stored in the non-volatile reprogrammable memory of the automation microcontroller 19, the output relay control commands are generated in accordance with the algorithm protection, automation and control switching devices of connections (“On” and “Off” commands (Fig. 1) for switches of the main and adjacent feeders), which are transmitted via the system bus to output device 18. Protection functions are implemented in the automation microcontroller 19 from earth fault, distance protection, recording of emergency conditions, processing of measured values, generation of reclosure signals. The automation microcontroller 19 has serial interfaces for communication with the microcontroller of the control panel 20 and an external automated control system (RS-485). The microcontroller of the control panel 20 and the display device 21 provide control of the control device and protection of the connection 1 in local control mode. The microcontroller of the control panel 20 has a serial interface for communication with an external PC (RS-232). The supply voltage converter 10 converts the primary supply voltage U _pit (direct, alternating or rectified) into secondary DC voltages (minus 15 V; +5 V and +15 V) necessary for the operation of all components of the control device and protection of connection 1.

В соответствии со вторым пунктом настоящей заявки предложена система управления тяговой подстанцией с использованием заявленного в пункте 1 устройства управления и защиты присоединений переменного тока, содержащая шкаф управления подстанцией, узел связи, устройство индикации и сигнализации, устройства телеизмерений, шкаф управления подстанцией включает операторскую станцию, в частности промышленный компьютер, имеющую двухстороннюю связь с устройствами телеизмерений и с сенсорным монитором, выдающим и принимающим сигналы дистанционного управления подстанцией, при этом шкаф управления подстанцией содержит контроллер подстанции, в частности микроРС, соединенный с узлом связи, сопряженным с линией передачи сигналов телеуправления и тетесигнализации, операторская станция, сенсорный монитор и контроллер общеподстанционной сигнализации обеспечивают сбор измерительной информации с устройств телеизмерений, сбор статусной информации с оборудования подстанции, обработку и представление статусной информации с помощью устройства индикации и сигнализации, характеризующееся тем, что для защиты присоединений используются устройства управления и зашиты присоединений по пункту 1, причем устройства телеизмерений и устройства управления и защиты присоединений подключаются к шкафу управления подстанцией по последовательному интерфейсу RSM85.In accordance with the second paragraph of this application, a traction substation control system is proposed using the control device and protection of AC connections declared in paragraph 1, comprising a substation control cabinet, a communication center, an indication and signaling device, a television measurement device, the substation control cabinet includes an operator station, in particular, an industrial computer having two-way communication with telemetry devices and with a touch monitor that provides and receives distance signals the substation control cabinet, while the substation control cabinet contains a substation controller, in particular microPC connected to a communication node interfaced with a telecontrol and tetesignal signaling line, an operator station, a touchmonitor and a general substation signaling controller provide for the collection of measurement information from telemetry devices, the collection of status information from substation equipment, processing and presentation of status information using an indication and alarm device, character yuscheesya that are used to protect connections and control connections protection device of claim 1, wherein the telemetry device and connection control and protection devices are connected to the substation control box via a serial interface RSM85.

Структурная схема системы управления приведена на фиг.3. На фиг.3 обозначены: 22 - шкаф управления подстанцией; 23 - операторская станция (промышленный компьютер); 24 - контроллер подстанции (микроРС); 25 - контроллер общеподстанционной сигнализации; 26 - сенсорный монитор; 27 - узел связи; 28 - устройство индикации и сигнализации; 29 - устройство телеизмерений.The block diagram of the control system is shown in figure 3. In figure 3 are indicated: 22 - substation control cabinet; 23 - operator station (industrial computer); 24 - substation controller (microRS); 25 - the controller of the substation signaling; 26 - touch monitor; 27 - communication node; 28 - indication and alarm device; 29 is a telemetry device.

В системе управления тяговой подстанции устройства телеизмерений 29 объединены по последовательному интерфейсу RS485 и подключаются к операторской станции, устройства управления и защиты присоединений переменного тока 1 объединены по последовательному интерфейсу RS485 и подключаются к контроллеру подстанции (микроРС) 24. При питании от тяговой подстанции двухпутньгх участков КС предложенная структура системы управления дает значительную экономию (практически двукратную) при резервировании защит смежных фидеров КС, а также обеспечивает возможность определения с достаточной точностью места повреждения КС с учетом влияния электромагнитной связи проводов контактной подвески соседнего пути. Операторская станция 23, сенсорный монитор 26 и контроллер общеподстанционной сигнализации 25 обеспечивают сбор измерительной информации с устройств телеизмерений 29, сбор статусной информации с оборудования подстанции, обработку и представление статусной информации с помощью устройства индикации и сигнализации 28, а также дистанционное управление подстанцией. Узел связи 27 обеспечивает сопряжение контроллера подстанции 24 с линией передачи сигналов телеуправления и телесигнализации по каналам тональной частоты, интерфейс Ethernet, выход на который реализован через контроллер подстанции 24, позволяет подключить систему управления волоконно-оптическому каналу системы передачи данных общетехнологического назначения, что обеспечивает телемеханическое управление подстанцией и связь с управляющим оборудованием более высокого уровня.In the control system of the traction substation, the telemetry devices 29 are connected via the RS485 serial interface and connected to the operator station, the control and protection devices of the AC connections 1 are connected via the RS485 serial interface and connected to the substation controller (microPC) 24. When two-way sections of the compressor station are powered by the traction substation the proposed structure of the control system provides significant savings (almost twofold) when redundant protection of adjacent feeders KS, and also provides the ability to determine with sufficient accuracy the location of the damage to the COP, taking into account the influence of electromagnetic coupling of the wires of the contact suspension of the adjacent path. The operator station 23, the touch monitor 26 and the general substation signaling controller 25 provide the collection of measurement information from the telemetry devices 29, the collection of status information from the substation equipment, the processing and presentation of status information using the indicating and signaling device 28, as well as remote control of the substation. The communication node 27 provides the connection of the substation 24 controller with the transmission line of telecontrol and telealarm signals via tonal frequency channels, the Ethernet interface, the output of which is realized through the substation 24 controller, allows you to connect the control system to the fiber-optic channel of a general-purpose data transmission system that provides telemechanical control substation and communication with control equipment of a higher level.

Claims

1. A control and protection device for AC connections of the traction power supply system, comprising, for each connection, an overvoltage protection unit, a synchronism control device, a distance protection unit, a fault location unit, an earth fault protection unit, an emergency recording device, a unit processing the measured values, while the input of the synchronism control device is connected to the output of the voltage sensor on the power bus, the input of the overvoltage protection unit and the first input distance protection locks are connected to the output of the voltage sensor on the power bus, the second input of the voltage surge block is connected to the output of the synchronism control device, the second input of the distance protection unit is connected to the output of the current feeder current sensor, the output of the fault location unit is connected to the input of the circuit protection block to the ground, the signal from the output of which is supplied to the device for recording emergency conditions, the output of which is connected to the input of the measured value processing unit, characterized in that den the second distance protection unit, the first input of which is connected to the output of the voltage sensor on the power bus, the second input is connected to the output of the additional current sensor of the adjacent supply feeder, and its output is connected to the additional input of the unit for determining the location of the damage.

2. A traction substation control system comprising a substation control cabinet, a communication unit, an indication and signaling device, a telemetry device, a substation control cabinet includes an operator station, in particular an industrial computer, having two-way communication with a telemeasurement device and with a touch monitor that provides and receives signals remote control of the substation, while the substation control cabinet contains a substation controller, in particular a microPC connected to a communication node paired with transmitting tele-control and tele-signaling signals to it, an operator station, a touch monitor and a general substation signaling controller, which allow collecting measurement information from tele-measuring devices, collecting status information from substation equipment, processing and presenting status information using an indication and signaling device, characterized in that for the protection of the connections, the control devices and the protection of the connections according to claim 1 are used, and the television measurement devices and control and protection of connections are connected to the substation control cabinet via a serial RS-485 interface.