RU2775931C1 - Method for controlling the automatic circuit reclosure of the feed line of the contact system of a double-track section - Google Patents
Method for controlling the automatic circuit reclosure of the feed line of the contact system of a double-track section Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775931C1 RU2775931C1 RU2021119723A RU2021119723A RU2775931C1 RU 2775931 C1 RU2775931 C1 RU 2775931C1 RU 2021119723 A RU2021119723 A RU 2021119723A RU 2021119723 A RU2021119723 A RU 2021119723A RU 2775931 C1 RU2775931 C1 RU 2775931C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- contact network
- dpr
- induced voltage
- short circuit
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к системной автоматике электрифицированных железных дорог, а именно к способу управления автоматическим повторным включением (АПВ) выключателя питающей линии КС с контролем устойчивого короткого замыкания (КЗ) в отключенной контактной сети (КС) переменного тока двухпутного участка.The invention relates to system automation of electrified railways, and in particular to a method for controlling automatic reclosing (AR) of a CS supply line switch with control of a stable short circuit (SC) in a disconnected AC contact network (CS) of a double-track section.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Из [1-10] известно, что контроль отсутствия или наличия КЗ в отключенной контактной сети можно осуществить двумя способами: с помощью измерений остаточного напряжения, генерируемого электроподвижным составом, и с помощью измерений наведенного напряжения. Наведенное напряжение в контактной сети измеряется специально установленным трансформатором напряжения у выключателя питающей линии контактной сети со стороны контактной сети.It is known from [1-10] that the control of the absence or presence of a short circuit in a disconnected contact network can be carried out in two ways: by measuring the residual voltage generated by the electric rolling stock, and by measuring the induced voltage. The induced voltage in the contact network is measured by a specially installed voltage transformer at the power line switch of the contact network on the side of the contact network.
Под отключенной контактной сетью будем понимать участок контактной сети, не получающий питание от тяговой подстанции и поста секционирования. В настоящем изобретении будем рассматривать второй способ (с помощью наведенного напряжения), с помощью которого будем оценивать возможность введения автоматического повторного включения (АПВ) питающей линии контактной сети, которое по нормативным документам [3] определяется с задержкой в 5 - 7 сек. Обычно оно называется штатным и в документации на терминал [2] обозначается как АПВ2.Under the disconnected contact network, we mean a section of the contact network that does not receive power from the traction substation and the sectioning post. In the present invention, we will consider the second method (using induced voltage), with the help of which we will evaluate the possibility of introducing automatic reclosing (AR) of the supply line of the contact network, which, according to regulatory documents [3], is determined with a delay of 5 - 7 seconds. Usually it is called regular and in the documentation for the terminal [2] it is designated as AR2.
Наведенное напряжение формируется от линии ДПР и (или) на двухпутном участке контактной сети от напряжения и нагрузки смежного пути.The induced voltage is formed from the DPR line and (or) on the double-track section of the contact network from the voltage and load of the adjacent track.
В [4] рассмотрен способ управления АПВ на двухпутном участке, когда при тяговой нагрузке на втором пути генерируется наведенное напряжение совместно с гармоническими составляющими напряжения. Для их ограничения устанавливают в [4] низкочастотные фильтры. Однако фильтры наряду со снижением напряжения гармонических составляющих снижают и напряжение основной частоты, что снижает чувствительность в определении факта отсутствия КЗ.In [4], a method for controlling the automatic reclosure on a double-track section is considered, when, under a traction load, an induced voltage is generated on the second track together with the harmonic components of the voltage. To limit them, low-frequency filters are installed in [4]. However, the filters, along with reducing the voltage of the harmonic components, also reduce the voltage of the fundamental frequency, which reduces the sensitivity in determining the absence of a short circuit.
Для оценки влияния тока смежного пути в [5] предложено определять отношение первой и третьей гармоники наведенного напряжения. Однако при наличии на зоне устройства статического генератора реактивной мощности (СГРМ) с функцией фильтрации высших гармоник в тяговой сети или при обращении электроподвижного состава (ЭПС) с асинхронными двигателями доля третьей гармонической составляющей существенно снижается, вплоть до нуля. В этом недостаток изобретения [5].To assess the influence of the adjacent path current, it was proposed in [5] to determine the ratio of the first and third harmonics of the induced voltage. However, if there is a static reactive power generator (SRG) in the area of the device with the function of filtering higher harmonics in the traction network or when the electric rolling stock (EPS) is used with asynchronous motors, the share of the third harmonic component is significantly reduced, down to zero. This is the disadvantage of the invention [5].
В [6] предложено учесть наведенное напряжение от тока смежного пути путем измерения этого тока с помощью трансформатора тока выключателя. Однако в [6] не контролируется расположение электровозов на смежном пути, что приводит, в ряде случаев, к недопустимым погрешностям расчета наведенного напряжения.In [6], it was proposed to take into account the induced voltage from the current of the adjacent path by measuring this current using the current transformer of the circuit breaker. However, in [6], the location of electric locomotives on an adjacent track is not controlled, which in some cases leads to unacceptable errors in the calculation of the induced voltage.
Итак, на основании анализа рассмотренных изобретений ясно, что уровни наведенного напряжения электрического и магнитного влияния сопоставимы и определить устойчивое или проходящее КЗ только по их сравнению невозможно [1-10]. Поэтому необходимо введение нового признака для решения задачи.So, based on the analysis of the considered inventions, it is clear that the levels of the induced voltage of the electric and magnetic effects are comparable and it is impossible to determine a stable or passing short circuit only by comparing them [1-10]. Therefore, it is necessary to introduce a new feature to solve the problem.
Авторы определили, что новым признаком является фаза наведенного напряжения. В [1] указано, что индуцированное наведенное напряжение отстает на 90° от влияющего тока и является характеристикой магнитной составляющей наведенного напряжения. В то же время при электрическом влиянии наведенное напряжение находится в фазе с влияющем напряжении. Это является основной идеей изобретения.The authors determined that the new feature is the phase of the induced voltage. In [1], it is indicated that the induced induced voltage lags behind the influencing current by 90° and is a characteristic of the magnetic component of the induced voltage. At the same time, with an electrical influence, the induced voltage is in phase with the influencing voltage. This is the main idea of the invention.
Изобретение [6] близко к идее предлагаемого изобретения, и поэтому принимаем его за прототип.The invention [6] is close to the idea of the present invention, and therefore we take it as a prototype.
Цель изобретения повысить надежность определения проходящего или устойчивого КЗ в отключенной контактной сети двухпутного участка.The purpose of the invention is to improve the reliability of determining a passing or stable short circuit in a disconnected contact network of a double-track section.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
На основании прототипа [6] рассматривается способ управления автоматическим повторным включением основного выключателя питающей линии контактной сети двухпутного участка с установленным трансформатором напряжения и микропроцессорным терминалом и устройством контроля короткого замыкания в контактной сети, а также с выключателем контактной сети смежного пути, основанный на измерении наведенного напряжения в контактной сети, причем по опорам контактной сети проходит линия ДПР (два провода - рельс).Based on the prototype [6], a method is considered for controlling the automatic reclosing of the main switch of the supply line of the contact network of a double-track section with an installed voltage transformer and a microprocessor terminal and a short circuit control device in the contact network, as well as with an adjacent contact network switch, based on measuring the induced voltage in the contact network, and the DPR line passes along the supports of the contact network (two wires - a rail).
Существующая схема питания двухпутного участка рассмотрена, в частности, в [10, рис. 9,1; 9,4; 11,1].The existing power supply scheme of the double-track section is considered, in particular, in [10, fig. 9.1; 9.4; 11.1].
Для реализации цели изобретения:To realize the purpose of the invention:
- вводятся измеряемые параметры, характеризующие состояние аварийно отключенной контактной сети, а именно, короткое замыкание устойчивое или проходящее: напряжение линии ДПР и фаза наведенного напряжения относительно напряжения шин 27,5 кВ,- the measured parameters are introduced that characterize the state of the emergency disconnected contact network, namely, the short circuit is stable or passing: the voltage of the DPR line and the phase of the induced voltage relative to the busbar voltage of 27.5 kV,
- предварительно рассчитывают начальные условия - действующее наведенное напряжение U0нав при отсутствии короткого замыкания в контактной сети и работающей линией ДПР и при отключенном выключателе контактной сети смежного пути, а при КЗ в контактной сети, питающейся от основного выключателя, и включенном выключателе смежного пути определяют фазу между наведенным напряжением установленного трансформатора ϕ0 (в виде зоны от минимального ϕ0мин до максимального ϕ0макс значений) и напряжением шин 27,5 кВ,- pre-calculate the initial conditions - the effective induced voltage U 0nav in the absence of a short circuit in the contact network and the operating DPR line and with the switch of the contact network of the adjacent track turned off, and in the event of a short circuit in the contact network powered by the main switch and the switch of the adjacent track, the phase is determined between the induced voltage of the installed transformer ϕ 0 (in the form of a zone from the minimum ϕ 0min to the maximum ϕ 0max values) and the busbar voltage of 27.5 kV,
- и после аварийного отключения основного выключателя замеряют действующее значение наведенного напряжения U*нав в отключенной контактной сети, а также при измененной полярности подведенного напряжения линии ДПР U'дпр замеряют фазу ϕ* между наведенным напряжением установленного трансформатора и напряжением шин 27,5 кВ и,- and after the emergency shutdown of the main switch, measure the effective value of the induced voltage U* nav in the disconnected contact network, and also with a changed polarity of the supplied voltage of the DPR line U' dpr measure the phase ϕ* between the induced voltage of the installed transformer and the busbar voltage of 27.5 kV and,
если ϕ0мин ≤ ϕ* ≤ ϕ0макс, то следует команда «запрет АПВ», а при остальных значениях ϕ* и при U*нав≥U0нав - подается команда «разрешение АПВ».if ϕ 0min ≤ ϕ* ≤ ϕ 0max , then the command "reclosing inhibition" follows, and for other values of ϕ* and when U* nav ≥U 0nav , the command "reclosure reclosure" is given.
Уточним расчетные и измеряемые значения:Let's clarify the calculated and measured values:
- для расчета начальных условий наведенное напряжение рассчитывается при реальной полярности Uдпр;- to calculate the initial conditions, the induced voltage is calculated at the real polarity U dpr ;
- фаза ϕ* между напряжением шин 27,5 кВ и наведенным напряжением установленного трансформатора измеряется при измененной полярности линии ДПР U'дпр;- phase ϕ* between the busbar voltage of 27.5 kV and the induced voltage of the installed transformer is measured with a reversed polarity of the DPR line U'DPR;
- фаза ϕ0 измеряется при КЗ в контактной сети, то есть при отсутствии электрического влияния от ДПР (а это значит - при отсутствии ДПР);- phase ϕ 0 is measured during a short circuit in the contact network, that is, in the absence of electrical influence from the DPR (and this means - in the absence of the DPR);
- все фазы от напряжения шин 27,5 кВ отсчитываются до отстающих наведенных напряжений относительно напряжения шин 27,5 кВ, питающей основной выключатель;- all phases from the busbar voltage of 27.5 kV are measured to lagging induced voltages relative to the busbar voltage of 27.5 kV supplying the main switch;
- в значениях U'ДПР и U'нав «штрих» означает, что измерения выполнены при изменении полярности напряжения линии ДПР- U'ДПР.- in the values of U' DPR and U' nav "dash" means that the measurements were performed with a change in the polarity of the voltage line DPR-U' DPR .
Итак показано, что определяющим в изобретении является измерение фазы наведенного напряжения. Однако для надежности получения результата дополняем указанный признак известной характеристикой - значением напряжения наведенного напряжения в послеаварийном режиме. В частности, при близком КЗ в контактной сети к установленному трансформатору напряжения наеденное напряжение будет приближаться к нулю, и в этих условиях наблюдается большая погрешность определения фазы напряжения. В этом случае условие U*нав≥U0нав четко укажет на наличие КЗ в контактной сети, так как это условие не выполняется.So it is shown that the determining factor in the invention is the measurement of the phase of the induced voltage. However, for the reliability of obtaining the result, we supplement the indicated feature with a known characteristic - the value of the voltage of the induced voltage in the post-accident mode. In particular, with a close short circuit in the contact network to the installed voltage transformer, the applied voltage will approach zero, and under these conditions there is a large error in determining the voltage phase. In this case, the condition U* nav ≥U 0nav will clearly indicate the presence of a short circuit in the contact network, since this condition is not met.
РАСЧЕТ НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЙCALCULATION OF INITIAL CONDITIONS
На основании статистических данных по реальным нагрузкам тяговой сети и по реальным данным наведенного напряжения рассмотрим начальные условия параметров в Изобретении, которые рассчитываются предварительно и заносятся в соответствующий блок устройства, реализующий рассматриваемый способ.Based on the statistical data on the real loads of the traction network and on the real data of the induced voltage, we will consider the initial conditions of the parameters in the Invention, which are pre-calculated and entered into the corresponding unit of the device that implements the method under consideration.
1. Начальное условие - фаза ϕ0 определяется между наведенным напряжением установленного трансформатора и напряжением шин 27,5 кВ при наличии КЗ в контактной сети, подключенной к основному выключателю. Известно [1,10], что при КЗ и соответствующем наведенном напряжении от тока смежного пути магнитного влияния указанная фаза определяется соотношением реактивной и активной составляющими погонного сопротивления взаимной индукции. По мере уменьшения ширины сближения между влияющей и подверженной влиянию цепями доля активной составляющей коэффициента взаимной индукции уменьшается и ϕ0 стремится к 90°. Если принять фазу тяговой нагрузки в пределах ϕн=4-45°(меньшие значения для ЭПС с асинхронными двигателями, а большие значения - для ЭПС с коллекторными двигателями [7]), то ϕ0=ϕн+90°. Чтобы учесть различные реальные ситуации при возможной ширине сближения ДПР к контактной сети, то следует в качестве начального условия дать некоторый диапазон значений ϕ0 в связи с изменением фазы тока тяговой нагрузки (4 до 45° [1,7]). Поэтому предложен диапазон ϕ0 от минимального ϕ0мин до максимального ϕ0макс значения, а именно ϕ0макс=50+90=140°, а ϕ0мин на 50° меньше, то есть ϕ0мин=90°. На конкретных межподстанционных зонах железных дорог указанный диапазон может быть откорректирован.1. The initial condition - the phase ϕ 0 is determined between the induced voltage of the installed transformer and the busbar voltage of 27.5 kV in the presence of a short circuit in the contact network connected to the main switch. It is known [1, 10] that in the case of short circuit and the corresponding induced voltage from the current of the adjacent path of magnetic influence, this phase is determined by the ratio of the reactive and active components of the resistance per unit length of mutual induction. As the width of approach between the influencing and affected circuits decreases, the proportion of the active component of the mutual induction coefficient decreases and ϕ 0 tends to 90°. If we take the phase of the traction load within ϕ n =4-45° (smaller values for ERS with asynchronous motors, and larger values for ERS with collector motors [7]), then ϕ 0 =ϕ n +90°. In order to take into account various real situations with a possible width of approach of the DPR to the contact network, it is necessary to give as an initial condition a certain range of values of ϕ 0 due to a change in the phase of the traction load current (4 to 45° [1,7]). Therefore, a range of ϕ 0 from the minimum ϕ 0min to the maximum ϕ 0max value is proposed, namely ϕ 0max =50+90=140°, and ϕ 0min is 50° less, that is, ϕ 0min =90°. On specific inter-substation zones of railways, the specified range can be adjusted.
Итак, если измеренная фаза ϕ* находится в пределах от 90 до 140°, то это свидетельствует о том, что наведенное напряжение чисто магнитного влияния, и тогда можно надежно утверждать о наличии КЗ в контактной сети. Фаза ϕ* в общем случае определяется с учетом измененной полярности напряжения ДПР - U'дпр, (пояснения будут даны далее). При этом следует учесть, что при КЗ электрическое влияние на контактную сеть отсутствует, поэтому при КЗ измеренная фаза ϕ* будет определяться без электрического влияния.So, if the measured phase ϕ* is in the range from 90 to 140°, then this indicates that the induced voltage is purely magnetic, and then it can be reliably asserted that there is a short circuit in the contact network. The phase ϕ* is generally determined taking into account the changed polarity of the voltage DPR - U' DPR , (explanations will be given later). In this case, it should be taken into account that during short circuit there is no electrical influence on the contact network, therefore, during short circuit, the measured phase ϕ* will be determined without electrical influence.
2. Начальное условие U0нав - значение наведенного напряжения только от ДПР при принятой фазировке этой линии и соответствующем расположении ее проводов относительно контактной сети с учетом возможного вывода части ВЛ ДПР в ремонт, при котором напряжение влияния может снижаться. КЗ в контактной сети отсутствует и наведенное напряжение от смежной линии не учитывается. Как указано, уровни наведенного напряжения электрического и магнитного влияния сопоставимы и измеренное значение U*нав дает лишь предварительную картину наличия устойчивого (проходящего) КЗ, а окончательный результат определяется после рассмотрения другого показателя - измеренной фазы ϕ* между напряжением установленного трансформатора и напряжением шин 27,5 кВ. Еще раз укажем, что U*нав (в отличие от ϕ*) определяется без изменения полярности напряжения ДПР.2. The initial condition U0nav is the value of the induced voltage only from the DPR with the accepted phasing of this line and the corresponding location of its wires relative to the contact network, taking into account the possible withdrawal of a part of the VL DPR for repairs, at which the influence voltage may decrease. There is no short circuit in the contact network and the induced voltage from the adjacent line is not taken into account. As indicated, the levels of induced voltage of electrical and magnetic influence are comparable and the measured value U* nav gives only a preliminary picture of the presence of a stable (passing) short circuit, and the final result is determined after considering another indicator - the measured phase ϕ* between the voltage of the installed transformer and the voltage of the
Пронимается значение U0нав=500 В. В эксплуатационной практике это значение может уточняться для конкретных межподстанционных зон.The value of U 0nav = 500 V is taken. In operational practice, this value can be specified for specific inter-substation zones.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Для пояснения рассматриваемого способа представлен рис. 1, где введены следующие обозначения:To explain the method under consideration, Fig. 1, where the following designations are introduced:
1 - шины 27,5 кВ тяговой подстанции;1 - tires 27.5 kV traction substation;
2 - основной выключатель питающей линий контактной сети 5 с установленным трансформатором напряжения 8 ТН-27,5 кВ;2 - the main switch of the supply lines of the
3 - выключатель питающей линий контактной сети смежного пути 6;3 - switch of the supply lines of the contact network of the
4 - выключатель питающей линии 7 ДПР;4 -
9 и 16 - однофазные трансформаторы напряжения ТН-27,5 кВ шин 27,5 кВ, измеряющие линейные напряжения трехфазной системы;9 and 16 - single-phase voltage transformers TN-27.5 kV tires 27.5 kV, measuring the linear voltage of a three-phase system;
10 - микропроцессорный терминал ИнТер выключателя 2, в который от трансформаторов 8,9,16 введены данные: наведенное напряжение в контактной сети U*нав, напряжение ДПР Uдпр и это же напряжение с измененной полярностью U'дпр, а также измеренная фаза ϕ* наведенного напряжения при напряжении ДПР с измененной полярностью - U'дпр;10 - microprocessor
11 - блок с наведенным напряжением в контактной сети U*нав и его фазы ϕ* относительно напряжения шин 27,5 кВ, в который вводятся в виде уставок начальные условия: U0нав и ϕ0;11 - unit with induced voltage in the contact network U* nav and its phase ϕ* relative to the busbar voltage of 27.5 kV, into which the initial conditions are introduced as settings: U 0nav and ϕ 0 ;
12 - блок сравнения ϕ0мин≤ϕ*≤ϕ0макс;12 - comparison unit ϕ 0min ≤ϕ*≤ϕ 0max ;
13 - блок сравнения U*нав≥U0нав;13 - comparison unit U* nav ≥U 0nav ;
14 - команда на «Запрет АПВ»;14 - command to "Prohibition of AR";
15 - команда на «Разрешение АПВ».15 - command for "Reclosing permission".
У выключателя 2 установлен однофазный трансформатор напряжения 8 ТН-27,5 кВ и микропроцессорный терминал 10 ИнТер. На шинах 27,5 кВ 1 тяговой подстанции установлены два однофазных трансформаторов ТН-27,5 кВ 9 и 16, контролирующие линейные напряжения, и осуществляющие контроль линейных напряжений тяговой сети UШ и линии ДПР UДПР. Выключатель 3 питает смежный путь 6 контактной сети, линия ДПР 7 подключена к выключателю 4.
Терминал 10 ИнТер содержит блок измерения наведенного напряжения в контактной сети U*нав и напряжения в линии ДПР Uдпр и соответственно это же напряжение с измененной полярностью U'дпр, а также фазу ϕ* между напряжением установленного трансформатора и напряжением шин 27,5 кВ Предварительно при отсутствии КЗ в тяговой сети определяют начальное условия U0нав, а при наличии КЗ рассчитывают ϕ0 и вводят их значения в блок 11
Представим векторные диаграммы тока и напряжения послеаварийного режима при аварийном отключении основного выключателя для двух вариантов КЗ с целью пояснения сути изобретения (рис. 2).Let us present the vector diagrams of the current and voltage of the post-emergency mode during the emergency shutdown of the main switch for two variants of short circuit in order to explain the essence of the invention (Fig. 2).
1-ый вариант при устойчивом КЗ, когда электрическое влияние от ДПР отсутствует. Разберем векторную диаграмму по рис 2, а. Ток смежного пути 1 см отстает от напряжения шин 27,5 кВ Uш на угол ϕн., а от него отстает индуцированная ЭДС в контактной сети 5. В результате магнитного влияния формируется действующее наведенное напряжение в контактной сети, измеряемое установленным трансформатором напряжения 8 -Uнав.м [11]. Так как КЗ устойчивое, то электрическое влияние от напряжения ДПР отсутствует, и указанное наведенное напряжение характеризуется только магнитным влиянием. В связи с указанным начальные значения фазы ϕ0 на графике (рис. 2, а) показаны диапазоном от ϕ0макс до ϕ0мин, в зависимости от фазы нагрузки ϕн. Если при КЗ измеренный угол ϕ* (на рис. 2, а показан двойной линией) попадет в указанную зону, то уверенно надо принимать команду «запрет АПВ».
В [11] указано, что существуют в зависимости от фазировки тяговой сети четыре схемы подключения ДПР к выводам силового трансформатора. В первой и четвертой схемах линейное напряжение ДПР отстает от линейного напряжения контактной сети на 120°, а во второй и третьей схемах линейное напряжение ДПР отстает от линейного напряжения контактной сети на 60°. Для указанных схем разберем векторные диаграммы тока и напряжения в послеаварийных ситуациях.In [11], it is indicated that, depending on the phasing of the traction network, there are four schemes for connecting the DPR to the outputs of the power transformer. In the first and fourth schemes, the linear voltage of the DPR lags behind the linear voltage of the contact network by 120°, and in the second and third schemes, the linear voltage of the DPR lags behind the linear voltage of the contact network by 60°. For these schemes, we will analyze the vector diagrams of current and voltage in post-emergency situations.
Причем укажем, что предварительные расчеты совместного действия магнитного и электрического влияния при действии реальных значений напряжений при отсутствии КЗ показали, что результирующий вектор наведенного напряжения Uнав попадает в зону ϕ* или близок к ней, и что указывает на наличие КЗ, хотя по исходным данным в расчетах - КЗ отсутствует. Поэтому в изобретении у подводимого напряжения от линии ДПР при расчете фазы наведенного напряжения предложено поменять полярность и все дальнейшие измерения и расчеты фазы ϕ* будем выполнять с измененной полярностью напряжения линии ДПР - U'дпр. В результате расчетов получено, что при измененной полярности подводимого напряжения
Uдпр при всех нормативных схемах фазировки и отсутствии КЗ измеренная фаза ϕ* всегда отдалена от зоны начального условия ϕ0 (от ϕ0.мин и до ϕ0.иакс), что правильно указывает на отсутствие КЗ.Moreover, we point out that preliminary calculations of the combined action of magnetic and electrical effects under the action of real voltage values in the absence of short circuit showed that the resulting vector of the induced voltage Unav falls into the zone ϕ* or is close to it, and which indicates the presence of a short circuit, although according to the initial data in the calculations - there is no short circuit. Therefore, in the invention, it is proposed to change the polarity of the input voltage from the DPR line when calculating the phase of the induced voltage, and all further measurements and calculations of the phase ϕ* will be performed with a changed polarity of the voltage of the DPR line - U' DPR . As a result of calculations, it was obtained that with a changed polarity of the input voltage
U dpr for all normative phasing schemes and the absence of a short circuit, the measured phase ϕ* is always far from the zone of the initial condition ϕ 0 (from ϕ 0.min to ϕ 0.iaks ), which correctly indicates the absence of a short circuit.
Заметим, что при наличии КЗ отсутствует электрическое влияние от ДПР, и поэтому в этом случае ДПР не участвует в формировании наведенного напряжения.Note that in the presence of a short circuit, there is no electrical influence from the DPR, and therefore, in this case, the DPR does not participate in the formation of the induced voltage.
Указанная отдаленность фаза ϕ* от зоны ϕ0 (от ϕ0.мин и до ϕ0.иакс) измеряется следующим способом. Измеряется фаза ϕ* наведенного напряжения U'нав относительно напряжения шин Uш, питающей контактную сеть (при смене полярности U'дпр), и сравнивается с ϕ0.мин и ϕ0.иакс, Если ϕ* попало в зону от ϕ0.мин до ϕ0.иакс, то, следовательно, существует КЗ в контактной сети. Если ϕ* находится за пределами зоны от ϕ0.мин и ϕ0.иакс , то это определяет удаленность от зоны ϕ0.мин…ϕ0., следовательно, предварительно указывает на отсутствие КЗ в тяговой сети.The indicated remoteness of the phase ϕ* from the zone ϕ 0 (from ϕ 0.min to ϕ 0.max ) is measured in the following way. The phase ϕ* of the induced voltage U' nav is measured relative to the busbar voltage U w supplying the contact network (when the polarity is reversed U' dpr ), and compared with ϕ 0.min and ϕ 0.iaks , If ϕ* fell into the zone from ϕ 0. min to ϕ 0.jax , then, therefore, there is a short circuit in the contact network. If ϕ* is outside the zone from ϕ 0.min and ϕ 0.jax , then this determines the distance from the zone ϕ 0.min ... ϕ 0. , therefore, preliminary indicates the absence of a short circuit in the traction network.
Конкретно рассмотрим векторные диаграммы по указанным схемам ДПР, подключенным на тяговых подстанциях.Specifically, we will consider vector diagrams according to the indicated DPR schemes connected at traction substations.
1. Схема 1. (рис. 2, б) Ток смежного пути 1 см отстает от напряжения шин 27,5 кВ на угол 4 - 45° [7] и соответственно наведенное напряжение магнитного влияния отстает от этого тока примерно на 90°. Вектор напряжения ДПР в этой схеме отстает от Uш (питающей контактную сеть) на 60° [11], и на рис 2, б показано напряжение ДПР с измененной полярностью U'дпр Наведенное напряжение U'нав.э электрического влияния совпадает по фазе с вектором U'дпр. В результате фаза ϕ* суммарного значения наведенного напряжения U'нав достаточно отдалена от зоны ϕ0.мин… ϕ0.макс, то есть она значительно больше ϕ0.иакс (см. рис. 2, б, ϕ* показана двойной линией), и поэтому принимается решение включения выключателя по АПВ. Отметим, что для блока 13 (рис. 1) напряжения U*нав (на рис 2, б -Uнав) измеряется при реальном напряжении Uдпр, а значение напряжения U0нав рассчитывается при отсутствии КЗ (см. РАСЧЕТ НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ).1.
2. Схема 2 (рис. 2, в). Напряжение Uдпр отстает от Uш на 120°. В результате построений видно, что фаза ϕ* суммарного наведенного напряжения U'нав значительно отдалена от зоны ϕ0.мин…ϕ0.макс, так как фаза ϕ* (показана двойной линией, см. рис. 2, в) значительно больше ϕ0.макс, что указывает на разрешение АПВ выключателя. Повторим, что для блока 13 (рис. 1) U*нав (на рис. 2, в - Uнав) измеряется при реальном значении напряжения ДПР - Uдпр, а значение напряжения U0нав рассчитывается при отсутствии КЗ (см. РАСЧЕТ НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ).2. Scheme 2 (Fig. 2, c). The voltage U dpr lags behind U w by 120 °. As a result of the constructions, it can be seen that the phase ϕ* of the total induced voltage U'nav is significantly distant from the zone ϕ 0.min ... ϕ 0.max , since the phase ϕ* (shown by a double line, see Fig. 2, c) is much larger than ϕ 0.max , which indicates the breaker AR enable. We repeat that for block 13 (Fig. 1) U* nav (in Fig. 2, c - U nav ) is measured at the real value of the voltage DPR - U dpr , and the voltage value U0nav is calculated in the absence of a short circuit (see CALCULATION OF INITIAL CONDITIONS) .
Итак, окончательно дадим описание работы Изобретения.So, we will finally give a description of the operation of the Invention.
Случай проходящего К3-1. Аварийно отключается основной выключатель 2, с помощью трансформатора напряжения 8, трансформатора тока 9 и блоков 10 и 11 фиксируется U*нав и ϕ*. После аварийного отключения выключателя 2 от КЗ-1 по разным причинам самоликвидируется. Блок 12 фиксируют «нет» - а блок 13 фиксирует «да», в результате подается команда 15 на включение выключателя, то есть команда на АПВ.The case of passing K3-1. The
Случай устойчивого КЗ-2. После аварийного отключения выключателя 2 КЗ-2 остается, то есть - это устойчивое КЗ-2 1) блок 12 фиксирует «да»- так как ϕ* находится в зоне ф0.мин…ϕ0.иакс и поэтому в 14 формируется команда на запрет АПВ.The case of stable short circuit-2. After the emergency shutdown of
Таким образом, введение нового признака, а именно фазы наведенным напряжением установленного трансформатора напряжения относительно напряжения шин 27,5 кВ и изменение полярности напряжения линии ДПР - U'дпр для контроля фазы наведенного напряжения позволили определять в отключенной контактной сети устойчивое или проходящее КЗ, и тем самым оперативно управлять АПВ основного выключателя питающей линии контактной сети.Thus, the introduction of a new sign, namely the phase by the induced voltage of the installed voltage transformer relative to the busbar voltage of 27.5 kV and the change in the polarity of the voltage of the line DPR - U' DPR to control the phase of the induced voltage, made it possible to determine a stable or passing short circuit in the disconnected contact network, and thus most quickly control the automatic reclosure of the main switch of the supply line of the contact network.
Технико-экономический эффект изобретения определяется снижением числа пережогов и объемов повреждения тяговой сети в аварийных ситуациях, а также снижением износа коммутационной аппаратуры и силовых трансформаторов.The technical and economic effect of the invention is determined by the reduction in the number of burns and the amount of damage to the traction network in emergency situations, as well as the reduction in wear and tear of switching equipment and power transformers.
ЛитератураLiterature
1. Герман Л.А., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока. Монография. М.: МИИТ, 2014 -174 с.1. German L.A., German V.L. Automation of power supply of AC traction network. Monograph. M.: MIIT, 2014 -174 p.
2. ГОСТ Р 5121-2016. Терминалы присоединений интеллектуальные для распределительных устройств тяговых подстанций, трансформаторных подстанций и линейных устройств тягового электроснабжения железной дороги. Технические требования.2. GOST R 5121-2016. Intelligent connection terminals for switchgears of traction substations, transformer substations and linear devices of railway traction power supply. Technical requirements.
3. Защита систем электроснабжения железных дорог от коротких замыканий и перегрузок. Ч. 2. Методика выбора алгоритмов действия, уставок блокировок и выбора времени автоматики в системе тягового электроснабжения: СТО РЖД 07.021.2-2015.3. Protection of railway power supply systems from short circuits and overloads.
4 Патент №2397502 от 29.04.2009 Устройство контроля проходящего и устойчивого короткого замыкания в контактной сети переменного тока (Герман Л.А., Герман В.Л.). Опубл. 20.08.10 Бюл. №23.4 Patent No. 2397502 dated April 29, 2009 A device for monitoring a passing and stable short circuit in an alternating current contact network (German L.A., German V.L.). Published 08/20/10 Bull. No. 23.
5. Патент 2498328 от 19.04.2013. Способ управления автоматическим повторным включением выключателя фидера с контролем короткого замыкания в контактной сети. (Герман Л.А., Герман В.Л.). Опубл. 10.11.2013. Бюлл. №31.5. Patent 2498328 dated 04/19/2013. Method for controlling automatic reclosing of a feeder circuit breaker with short circuit control in the contact network. (German L.A., German V.L.). Published 11/10/2013. Bull. No. 31.
6. Патент 2744492 от 28.07.20. Способ управления автоматическим повторным включением выключателя подстанции контактной сети переменного тока двухпутного участка. (Герман Л.А., Субханвердиев К.С., Карпов И.П.). Опубл. 10.03.21. Бюлл. №7.6. Patent 2744492 dated 07/28/20. Method for controlling the automatic reclosing of a substation switch of the AC contact network of a double-track section. (German L.A., Subkhanverdiev K.S., Karpov I.P.). Published 03/10/21. Bull. No. 7.
7. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог. М.: ФГБОУ УМЦ. 2015-316 с.7. German L.A., Serebryakov A.S. Adjustable capacitive compensation units in railway traction power supply systems. Moscow: FGBOU UMTs. 2015-316 p.
8. Герман Л.А., Селякин B.C. Автоматика в аварийных ситуациях тяговой сети переменного тока. Электроника и электрооборудование транспорта 2010 №2-3. С. 37-44.8. German L.A., Selyakin B.C. Automation in emergency situations of the traction AC network. Electronics and electrical equipment of transport 2010 No. 2-3. pp. 37-44.
9. Карпов И.П. Расчеты электрического и магнитного влияния тяговой сети системы 25 кВ в послеаварийный период. Электроника и электрооборудование транспорта 2020 №2. С. 6-11.9. Karpov I.P. Calculations of the electrical and magnetic influence of the traction network of the 25 kV system in the post-accident period. Electronics and electrical equipment of transport 2020 No. 2. pp. 6-11.
10. Герман Л.А., Субханвердиев К.С., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока: учебное пособие. Н. Новгород, филиал СамГУПС, 2019. 234 с.10. German L.A., Subkhanverdiev K.S., German V.L. Automation of power supply of AC traction network: a tutorial. N. Novgorod, branch of SamGUPS, 2019. 234 p.
11. Ратнер М.П., Могилевский Е.Л. Электроснабжение нетяговых потребителей железных дорог. - М.: Транспорт, 1985. - 295 с.11. Ratner M.P., Mogilevsky E.L. Power supply of non-traction consumers of railways. - M.: Transport, 1985. - 295 p.
Claims (5)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2775931C1 true RU2775931C1 (en) | 2022-07-12 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2803041C1 (en) * | 2023-05-11 | 2023-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Самарский государственный университет путей сообщения | Circuit breaker auto-reclosing control method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU85672U1 (en) * | 2009-04-13 | 2009-08-10 | Леонид Абрамович Герман | AC SHORT CONTROL DEVICE |
EP2262074A1 (en) * | 2009-06-12 | 2010-12-15 | ABB Technology AG | Protection lockout in substation automation |
RU2498328C1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-11-10 | Леонид Абрамович Герман | Method for control of automatic reclosure of feeder switch with short-circuiting control in overhead system |
RU2740160C1 (en) * | 2020-07-28 | 2021-01-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Short-circuit monitoring device in alternating current contact network of double-track section with fast-acting automatic repeated switching (fars) of supply line switch |
RU2744492C1 (en) * | 2020-07-28 | 2021-03-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ)) | Method for controlling automatic circuit reclosers of the alternating current circuit breaker of a double-track section |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU85672U1 (en) * | 2009-04-13 | 2009-08-10 | Леонид Абрамович Герман | AC SHORT CONTROL DEVICE |
EP2262074A1 (en) * | 2009-06-12 | 2010-12-15 | ABB Technology AG | Protection lockout in substation automation |
RU2498328C1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-11-10 | Леонид Абрамович Герман | Method for control of automatic reclosure of feeder switch with short-circuiting control in overhead system |
RU2740160C1 (en) * | 2020-07-28 | 2021-01-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Short-circuit monitoring device in alternating current contact network of double-track section with fast-acting automatic repeated switching (fars) of supply line switch |
RU2744492C1 (en) * | 2020-07-28 | 2021-03-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ)) | Method for controlling automatic circuit reclosers of the alternating current circuit breaker of a double-track section |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2803041C1 (en) * | 2023-05-11 | 2023-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Самарский государственный университет путей сообщения | Circuit breaker auto-reclosing control method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2365018C1 (en) | Method of voltage control at ac traction substation | |
RU2422963C2 (en) | Device to melt silver thaw on wires and cables of overhead line (versions) | |
Nashawati et al. | Impacts of shunt reactors on transmission line protection | |
WO2018198438A1 (en) | Dc ground fault detection system and dc ground fault detection method for dc electric railway | |
EP3696009B1 (en) | Method for symmetrising a three phase current | |
CN103926451A (en) | Extracting method of reference voltage of dynamic voltage restorer in isolated neutral system | |
RU2775931C1 (en) | Method for controlling the automatic circuit reclosure of the feed line of the contact system of a double-track section | |
RU2498328C1 (en) | Method for control of automatic reclosure of feeder switch with short-circuiting control in overhead system | |
CN107431349A (en) | Method for the in check energization of converter | |
RU2803041C1 (en) | Circuit breaker auto-reclosing control method | |
Mohanty et al. | Current restrained undervoltage protection scheme of converter dominated microgrids | |
Zellagui et al. | Impact of series compensation (SC) on the MHO distance relay in Algerian 220 kV transmission line | |
RU2761459C1 (en) | Power control device for sectional installation of transverse capacitive compensation of sectioning station of post of ac contact circuit sectionalisation | |
US11467197B2 (en) | Electric power system voltage monitoring and control with energy packets | |
Sezi et al. | Protection scheme for a new AC railway traction power system | |
RU2562830C1 (en) | Power control method of transverse capacitive compensation unit in electric traction network | |
Munteanu et al. | Aspects about Supply Systems in Railway Electric Traction | |
RU2744492C1 (en) | Method for controlling automatic circuit reclosers of the alternating current circuit breaker of a double-track section | |
Martins et al. | Optimizing the train-catenary electrical interface in AC railways through dynamic control reconfiguration | |
RU108637U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE DISTANCE FROM THE POWER SUPPLY TO THE PLACE OF TERMINATION OF THE INSULATED CONNECTOR OF THE THREE-PHASE AIR LINE WITH A VOLTAGE OVER 1000 V LOCATED ON THE SUPPLIES OF THE CONTACT AC NETWORK | |
Celtekligil | Capacitive power factor and power quality correction of a light rail transportation system | |
RU2825577C1 (en) | Contact system feeders remote protection device | |
RU2710957C1 (en) | Adjustable symmetrical installation of alternating current traction substation | |
RU2790740C1 (en) | Control unit for combined transverse capacitive compensation device | |
Xu et al. | An improved strategy for out-of-step oscillation separation devices based on apparent impedance angle applied to a series compensated line |