RU2669899C1 - Protection system of power electrical circuit - Google Patents
Protection system of power electrical circuit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2669899C1 RU2669899C1 RU2018100465A RU2018100465A RU2669899C1 RU 2669899 C1 RU2669899 C1 RU 2669899C1 RU 2018100465 A RU2018100465 A RU 2018100465A RU 2018100465 A RU2018100465 A RU 2018100465A RU 2669899 C1 RU2669899 C1 RU 2669899C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- traction
- circuit
- protection
- protection device
- power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
- B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C3/00—Electric locomotives or railcars
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
Abstract
Description
Изобретение относится к областям электротехники и железнодорожного транспорта, в частности к защите элементов силовой электрической цепи питания электродвигателей постоянного тока электровоза, защите индивидуальной силовой цепи электровоза постоянного тока с одним тяговым преобразователем.The invention relates to the fields of electrical engineering and railway transport, in particular to the protection of elements of a power electric power supply circuit of electric motors of direct current of an electric locomotive, protection of an individual power circuit of an electric locomotive of direct current with one traction converter.
Из уровня техники известна силовая схема тягового агрегата ПЭ2м «Электровозы и тяговые агрегаты промышленного транспорта» под ред. Браташ М., «Транспорт», 1977 г., рис. 230, стр. 374. Электрическая система тягового агрегата типа ПЭ2-У содержит быстродействующий выключатель, тяговые двигатели, блок пуско-тормозных резисторов. Источником питания электрической системы тягового агрегата типа ПЭ2-У является контактная сеть электрифицированной железной дороги напряжением постоянного тока 1500В или 3000В. Напряжение с контактной сети поступает в схему электровоза через замкнутые контакты быстродействующих выключателей.The prior art power scheme of the traction unit PE2 m "Electric locomotives and traction units of industrial transport", ed. Bratash M., "Transport", 1977, fig. 230, p. 374. The electric system of the traction aggregate of the PE2-U type contains a high-speed circuit breaker, traction motors, and a block of brake resistors. The power source for the electrical system of the traction unit type PE2-U is a contact network of an electrified railway with a DC voltage of 1500V or 3000V. The voltage from the contact network enters the circuit of the electric locomotive through the closed contacts of high-speed switches.
Недостатками данной электрической системы тягового агрегата является сложность управления работой тягового агрегата, связанная с необходимостью переключения контакторами пуско-тормозных резисторов в режимах разгона и торможения, большое количество контакторов для коммутации отводов пуско-тормозных резисторов, низкая надежность из-за большого количества контакторов, возможность превышения предельно-допустимых режимов работы тяговых двигателей при неправильных действиях машиниста. Кроме того, при разгонах происходят значительные потери электрической энергии на пуско-тормозных резисторах тягового агрегата, а также потери электроэнергии, выделяющейся во время его электродинамического торможения из-за невозможности ее рекуперации в контактную сеть.The disadvantages of this electrical system of the traction unit are the difficulty in controlling the operation of the traction unit, associated with the need to switch contactors of brake resistors in acceleration and braking modes, a large number of contactors for switching the taps of brake resistors, low reliability due to the large number of contactors, the possibility of exceeding maximum permissible operating modes of traction engines during improper actions of the driver. In addition, during acceleration, significant losses of electric energy occur at the start-brake resistors of the traction unit, as well as losses of electricity released during its electrodynamic braking due to the impossibility of its recovery to the contact network.
Из уровня техники известна электрическая система тягового агрегата по заявке №2014114092 на выдачу патента РФ на изобретение, дата публикации 10.04.2014. Система тягового агрегата состоит из электровоза управления и по крайней мере одного тягового думпкара, которая содержит тяговые двигатели, по крайней мере один блок тормозных резисторов. Система дополнительно содержит первую группу тяговых преобразовательно-регулирующих блоков, которая включает в себя по крайней мере два тяговых преобразовательно-регулирующих блока, вторую группу тяговых преобразовательно-регулирующих блоков, которая включает в себя по крайней мере два тяговых преобразовательно-регулирующих блока, причем каждый из тяговых преобразовательно-регулирующих блоков выполнен таким, что имеет два независимых друг от друга выхода, которые предназначены для независимого питания постоянным током двух тяговых двигателей и регулировки оборотов этих тяговых двигателей путем изменения величины силы тока постоянного тока, по крайней мере один блок входного фильтра. Выходы тяговых преобразовательно-регулирующих блоков связаны со входами тяговых двигателей таким образом, что каждый из выходов тяговых преобразовательно-регулирующих блоков связан со входом одного из тяговых двигателей и питание каждого из тяговых двигателей является независимым от питания другого тягового двигателя, вход каждого из тягового двигателей связан со входом блока входного фильтра.The prior art electric system of the traction unit according to the application No. 2014114092 for the grant of a patent of the Russian Federation for the invention, publication date 04/10/2014. The traction unit system consists of a control electric locomotive and at least one traction dump truck, which contains traction motors, at least one block of braking resistors. The system further comprises a first group of traction converter-control units, which includes at least two traction converter-regulator units, a second group of traction converter-regulator blocks, which includes at least two traction converter-regulator blocks, each of which traction converter-control units is designed so that it has two outputs independent from each other, which are designed for independent DC power supply of two traction x motors and adjust the speed of these traction motors by changing the magnitude of the DC current, at least one input filter unit. The outputs of the traction converter-control units are connected to the inputs of the traction motors in such a way that each of the outputs of the traction converter-control units is connected to the input of one of the traction engines and the power supply of each of the traction engines is independent of the power supply of the other traction engine, the input of each of the traction motors with the input of the input filter block.
Кроме того, известен целый ряд технических решений по патентным документам KZ 29826, KZ 30097, РФ 153253, РФ 153541, аналогичных электрической системе тягового агрегата по заявке №2014114092.In addition, a number of technical solutions are known for patent documents KZ 29826, KZ 30097, RF 153253, RF 153541, similar to the electric system of the traction unit according to application No. 2014114092.
Наиболее близким техническим решением является полезная модель «Электрическая система тягового агрегата» по патенту РФ 153541, дата публикации 27.07.2015. Система содержит тяговые двигатели, по крайней мере один блок тормозных резисторов, первую группу тяговых преобразовательно-регулирующих блоков, вторую группу тяговых преобразовательно-регулирующих блоков, по крайней мере один блок входного фильтра. Выполнение питания тяговых двигателей от тягового преобразовательно-регулирующего блока позволяет регулировать силу тяги или силу электродинамического торможения и регулировать обороты тягового двигателя, что приводит к повышению эффективности работы тягового агрегата и уменьшение расхода электроэнергии во время движения поезда.The closest technical solution is the utility model "Electric system of the traction unit" according to the patent of the Russian Federation 153541, publication date 07.27.2015. The system contains traction motors, at least one block of brake resistors, a first group of traction converter and regulating blocks, a second group of traction converter and regulator blocks, at least one input filter block. The power supply of the traction motors from the traction converter-regulating unit allows you to adjust the traction force or the force of electrodynamic braking and adjust the speed of the traction engine, which leads to an increase in the efficiency of the traction unit and a decrease in the energy consumption during train movement.
Недостатками системы являются возникновение больших токов в силовой сети при отказах преобразовательной техники или нагрузок тяговых преобразователей, в том числе тяговых двигателей, что приводит к аварийным ситуациям.The disadvantages of the system are the occurrence of large currents in the power network during failures of the converter equipment or loads of traction converters, including traction motors, which leads to emergency situations.
Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются защита цепей питания от контактной сети электровоза от перегрузок по току, вызванных отказами тяговых преобразователей и тяговых двигателей, от повышенного входного напряжения, а также минимизация количества повреждений тяговых двигателей или тяговых преобразователей при возникновении аварийных ситуаций.The tasks to which the claimed invention is directed are to protect power circuits from the electric locomotive contact network against current overload caused by failures of traction converters and traction motors from increased input voltage, and also to minimize the amount of damage to traction motors or traction converters in case of emergency.
Техническими результатами изобретения являются защита тягового преобразователя от отказов тяговых двигателей и от перенапряжений в цепях питания от контактной сети электровоза, а также защита тяговых двигателей от отказов тягового преобразователя.The technical results of the invention are the protection of the traction converter from failures of the traction motors and from overvoltages in the power circuits from the contact network of an electric locomotive, as well as the protection of traction motors from failures of the traction converter.
Технические результаты обеспечиваются за счет выполнения системы защиты силовых цепей электровоза постоянного тока, содержащей тяговые двигатели, тяговые преобразователи и n-число устройств защиты, входы которых соединяются с быстродействующим выключателем электровоза, а выходы соединены с входами n-числа тяговых преобразователей, к выходам каждого из которых подсоединены тяговые двигатели. При этом сигнальная цепь от тягового преобразователя соединена с устройством защиты и сигнальные цепи от устройств защиты соединены с цепью отключения быстродействующего выключателя. Устройство защиты состоит из силового IGBT-транзистора, включенного в цепь питания тягового преобразователя от контактной сети, из устройства управления, датчиков тока и напряжения. Кроме того, устройство защиты имеет вход сигнальной цепи от тягового преобразователя и выход сигнальной цепи для отключения быстродействующего выключателя.Technical results are ensured by implementing a protection system for power circuits of a direct current electric locomotive, comprising traction motors, traction converters and an n-number of protection devices, the inputs of which are connected to a high-speed switch of an electric locomotive, and the outputs are connected to the inputs of an n-number of traction converters, to the outputs of each of which traction motors are connected. In this case, the signal circuit from the traction converter is connected to the protection device and the signal circuits from the protection devices are connected to the trip circuit of the high-speed circuit breaker. The protection device consists of a power IGBT transistor included in the power circuit of the traction converter from the contact network, from a control device, current and voltage sensors. In addition, the protection device has an input to the signal circuit from the traction converter and an output to the signal circuit to trip the high-speed circuit breaker.
Сигнальная цепь от тягового преобразователя к сигнальному входа устройства защиты может быть выполнена в виде оптической связи или электрической цепи.The signal circuit from the traction converter to the signal input of the protection device can be made in the form of optical communication or an electric circuit.
На фигуре 1 представлена структурная схема системы защиты силовой цепи электровоза.The figure 1 presents a structural diagram of a system for protecting the power circuit of an electric locomotive.
Входы n-числа устройств защиты 1 соединены с быстродействующим выключателем 2 электровоза, выходы n-числа устройств защиты 1 соединены с соответствующими входами n-числа тяговых преобразователей 3.The inputs of the n-number of
Выход сигнальной цепи 4 от тягового преобразователя 3 соединен с соответствующим входом своего устройства защиты 1. Выходы сигнальных цепей 5 от n-числа устройств защиты 1 соединены с цепью отключения быстродействующего выключателя 2.The output of the
Устройство защиты 1 устанавливается перед преобразователем тяговым 3 каждой тяговой единицы (электровоз или думпкар), в зависимости от их количества. Устройство защиты 1 состоит из силового IGBT-транзистора 6, установленного в разрыв цепи питания от контактной сети тягового преобразователя 3, из устройства управления 7, датчика тока 8 и напряжения 9 цепи питания от контактной сети, а также имеет вход сигнальной цепи 4 для приема сигнала отключения от тягового преобразователя.The
К выходам n-числа тяговых преобразователей 3 подключены тяговые двигатели 10. Тяговые преобюразхователи могут быть выполнены с возможностью обеспечения питания всех тяговых двигателей как последовательно соединенных, так и по отдельности. Кроме того, тяговый преобразователь может содержать устройство защиты от превышения напряжения в контактной сети и от неисправностей в тяговых двигателях.
Система защиты силовых цепей электровоза постоянного тока работает следующим образом.The protection system of power circuits of a DC electric locomotive works as follows.
Напряжение цепи питания от контактной сети через быстродействующий выключатель 2 поступает на входы включенных устройств защиты 1, с выхода которых напряжение поступает на входы тяговых преобразователей 3, которые в свою очередь обеспечивают питание тяговых двигателей во всех режимах работы.The voltage of the power circuit from the contact network through a high-
Срабатывание устройства защиты 1 происходит следующим образом. При аварийной ситуации устройство управления 7 устройства защиты 1 выдает сигнал закрытия на IGBT-транзистор 6. Транзистор закрывается, препятствуя протеканию тока в тяговый преобразователь 3 и снимая с него напряжение. Устройство защиты 1 выдает сигнал отключения на быстродействующий выключатель 2 с помощью сигнальной цепи 5.The operation of the
Критерии срабатывания устройства защиты следующие:The response criteria for the protection device are as follows:
При выходе из строя преобразователя тягового 3 устройство защиты 1 с помощью датчика тока 8 фиксирует превышение порогового значения тока и срабатывает.If the
При срабатывании собственных защит преобразователя тягового 3, при отказах нагрузок тягового преобразователя или при превышении входного напряжения преобразователя тягового 3, он выдает на устройство защиты 1 сигнал выключения через сигнальную цепь 4. Устройство защиты 1 срабатывает.When the own protection of the
При фиксации превышения входного напряжения по собственному датчику напряжения 9 устройство защиты 1 срабатывает.When fixing the excess of the input voltage by its
В режиме рекуперативного торможения тормозной ток протекает из тягового преобразователя 3 через встроенный диод силового IGBT-транзистора 6 в быстродействующий выключатель 2 и в цепь питания от контактной сети.In regenerative braking mode, the brake current flows from the
Устройство защиты 1 выполняет функции электронного автоматического выключателя для конкретного тягового преобразователя, с малым временем срабатывания, 0,0005 сек. Устройство защиты рассчитано на небольшое превышение над допустимыми токами конкретной цепи, что позволяет избежать повреждения оборудования от коротких замыканий, так как энергия, выделяемая в течение от момента аварии до момента разрыва цепи существенно меньше. При этом, отключив тяговый преобразователь 3, устройство защиты 1 формирует управляющий сигнал 5 на отключение быстродействующего выключателя 2 для обеспечения гальванической развязки аварийной цепи от контактной сети.The
Отключение устройства защиты 1 производится по сигналу от тягового преобразователя 3, либо при превышении тока в в цепи питания от контактной сети, либо при превышении напряжения в в цепи питания от контактной сети. При отключении устройство защиты 1 выдает сигнал на отключение быстродействующего выключателя 2 для обеспечения гальванической развязки аварийной цепи от контактной сети.The
Быстродействующий выключатель 2 предназначен для разрыва силовой цепи и ее защиты от токов короткого замыкания. Собственное время механического разрыва контактов быстродействующего выключателя без учета времени разрыва электрической дуги от 0,0015 до 0,003 сек. Причем ток срабатывания устанавливается на всю секцию электровоза, что в три раза больше тока потребления тягового преобразователя.High-
Таким образом, выполнение системы защиты цепи питания электровоза, содержащей тяговые двигатели, тяговые преобразователи и n-число устройств защиты, входы которых соединяются с быстродействующим выключателем электровоза, а выходы соединены с входами n-числа тяговых преобразователей, к выходам каждого из которых подсоединены тяговые двигатели, при этом сигнальная цепь от тягового преобразователя соединена с устройством защиты и сигнальные цепи от устройств защиты соединены с цепью отключения быстродействующего выключателя, причем устройство защиты состоит из силового IGBT-транзистора, включенного в цепь питания тягового преобразователя от контактной сети, из устройства управления, датчиков тока и напряжения, кроме того, устройство защиты имеет вход сигнальной цепи от тягового преобразователя и выход сигнальной цепи для отключения быстродействующего выключателя, обеспечивает защиту тягового преобразователя от отказов тяговых двигателей и от перенапряжений в цепях питания от контактной сети электровоза, а также защиту тяговых двигателей от отказов тягового преобразователя. Признаки, указанные в зависимых пунктах формулы также имеют причинно-следственную связь с заявленными техническими результатами.Thus, the implementation of the protection system of the power supply circuit of an electric locomotive, comprising traction motors, traction converters and an n-number of protection devices, the inputs of which are connected to a high-speed switch of an electric locomotive, and the outputs are connected to the inputs of an n-number of traction converters, to the outputs of each of which are connected traction motors wherein the signal circuit from the traction converter is connected to the protection device and the signal circuits from the protection devices are connected to the trip circuit of the high-speed switch, The protection device consists of a power IGBT transistor included in the power supply circuit of the traction converter from the contact network, from a control device, current and voltage sensors, in addition, the protection device has an input signal circuit from the traction converter and an output of the signal circuit to turn off the high-speed switch, provides protection of the traction converter from failures of the traction motors and from overvoltages in the power circuits from the contact network of the electric locomotive, as well as protection of traction motors from failures of the traction converter ovatelya. The signs indicated in the dependent claims also have a causal relationship with the claimed technical results.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018100465A RU2669899C1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Protection system of power electrical circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018100465A RU2669899C1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Protection system of power electrical circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2669899C1 true RU2669899C1 (en) | 2018-10-16 |
Family
ID=63862495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018100465A RU2669899C1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Protection system of power electrical circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2669899C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU524716A1 (en) * | 1973-10-08 | 1976-08-15 | Предприятие П/Я Р-6955 | Device for protection of power chains of electric rolling stock |
US6381110B1 (en) * | 2000-03-06 | 2002-04-30 | General Motors Corporation | Method and apparatus for detecting isolation faults in motor/inverter systems |
RU62745U1 (en) * | 2005-03-28 | 2007-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Гравитон" | DEVICE FOR PROTECTION AND MANAGEMENT OF ELECTRIC TRAIN POWER CHAINS |
RU153541U1 (en) * | 2013-12-05 | 2015-07-27 | Малтенбург Индастриз Лимитед | ELECTRICAL SYSTEM OF TRACTION UNIT |
-
2018
- 2018-01-09 RU RU2018100465A patent/RU2669899C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU524716A1 (en) * | 1973-10-08 | 1976-08-15 | Предприятие П/Я Р-6955 | Device for protection of power chains of electric rolling stock |
US6381110B1 (en) * | 2000-03-06 | 2002-04-30 | General Motors Corporation | Method and apparatus for detecting isolation faults in motor/inverter systems |
RU62745U1 (en) * | 2005-03-28 | 2007-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Гравитон" | DEVICE FOR PROTECTION AND MANAGEMENT OF ELECTRIC TRAIN POWER CHAINS |
RU153541U1 (en) * | 2013-12-05 | 2015-07-27 | Малтенбург Индастриз Лимитед | ELECTRICAL SYSTEM OF TRACTION UNIT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102687221B (en) | The apparatus and method of the current interruption of transmission line or distribution line and current limliting are arranged | |
US8779735B2 (en) | System and method for an overcurrent protection and interface circuit between an energy source and a load | |
US9868355B2 (en) | Propulsion control apparatus for railroad vehicle | |
KR20090024653A (en) | Rheostatic safety braking device having a bipolar resistive assembly with permanent magnet motor | |
CN104137372A (en) | A DC-power system with system protection capabilities | |
CN109789790B (en) | Dangerous voltage interlocking loop system | |
CN103066556A (en) | Overvoltage protection method of high-voltage direct current system | |
US10211657B2 (en) | Smart contactor for battery disconnection unit | |
CN101980886B (en) | Supply of auxiliary drives in a rail vehicle with electrical power | |
US20220250503A1 (en) | Topology structure of power battery pack for diesel-electric hybrid locomotive | |
CN106953295A (en) | A kind of high voltage DC breaker control system and method | |
CN101898524A (en) | Electric traction chain for a rail vehicle | |
RU2669899C1 (en) | Protection system of power electrical circuit | |
CN105873788B (en) | Method with the battery system that can pass through the battery that at least one of contactor and its HV Terminal are connected and for switching this contactor | |
CN106494418B (en) | A kind of low-voltage control circuit and train of train auxiliary system | |
EP3101750A1 (en) | High power solid state switches for aircraft | |
CN201808460U (en) | Main circuit breaker protection and control circuit for multi-locomotive | |
US11721970B2 (en) | On-board electrical system for a vehicle and process for operating an on-board electrical system | |
CN206307030U (en) | Traction, electricity operating mode interlock protection circuit processed | |
CN201877797U (en) | High-voltage power safety protection device of electric vehicle | |
CN104638633B (en) | Composite members intelligent high-power contacts device without electric arc dc bus | |
JP3540843B2 (en) | Overvoltage protection device for vehicle power converter | |
CN202524068U (en) | Vehicle inverter-to-ground short circuit protection device | |
CN113771630B (en) | Urban railway vehicle grounding protection circuit | |
CZ20131030A3 (en) | Traction vehicle drive |