SU970536A1 - Устройство дл защиты контактной сети переменного тока от замыкани на землю - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к релейной защите и предназначено дл  обнаружени  токов замыканий на грунт с последующим отключением контактной линии в контактных сет х переменного тока электрических железных дорог.

Известно устройство дл  защиты и управлени  фидером контактной сети ,электрических железньк дорог переменного тока 1.

Известно устройство дл  защиты фидеров контактной сети электрифицированных железных дорог перемен ного тока от токов короткого замыкани  2.

Эти устройства обеспечивают защиту контактных линий при таких токах замыкани , значени  которых больше значени  номинального тока линии.При Зс1мыкании контактного провода на грунт токи зги-плканий значительно меньше, чем при замыкании на рельс, а углы сдвига фаз напр жени  и тока линии при этом меньше минимально возможных при нагрузке. Данными устройствами подобные режимы замыканий обнаружить невозможно. Кроме того, в устройствг1Х достаточно сложные узлы блокировки по минимальному току, которые при работе с малыми токами необходимо усложнить усилительны . узлом.

Известно устройство дл  защиты контактной сети переменного тока от замыканий на грунт, содержащее датчик фазы с фильтрами напр жени  и тока, подключенными входами соответственно к трансформатору напр жени  и трансформатору тока, а выходами 10 соответственно с усилител ми- огра ;ничител ми напр жени  и тока, формируюрдими пр моугольные импульсы, совпадающие по фазе, с полуволнами синусоид напр жени  (О-ISO ; и то15 ка (.0-180°) , исполнительный орган и датчик фазы, снабженный логическим блоком на двух инверторах и двухвходовом элементе совпадени , один вход которого соединен с выходом

20 усилител -ограничител  напр жени , другой вход соединен с выходом инвертора , соединенного входом с выходом усилител -ограничител  тока, а- выход элемента совпгщени  соеди25 нен с входом второго инвертора, выход которого  вл етс  выходом датчика фазы и соединен с одним входом блока сравнени , другой вход которого соединен с источником опорного

30 , J:Iaпp жeни , а третий вход соедийен с элементом блокировки, вход которого соединен с выходом фильтра тока, при этом выход блока сравнени  соединен с исполнительным орга- ном 3. Недостаток устройства заключаетс  в ненадежности узла блокировки по минимальному току, содержащего, как правило, одно- или двухполупериодную схему выпр млени  и схему сравнени  выпр мленного напр жени  с опорным. Кроме того, устройство име ет недостаточно высокое быстродействие .: ; Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  защиты контактной сети переменного тока от замыканий на землю, содержащее измери тельный трансформатор тока, выход которого подключен к первому входу .датчика сдвига фаз кривых напр жений и тока с первым усилителем ограничителем тока, формирующим пр  моугольные положительные импульсы, совпадающие с полуполновой (0-180°) кривой тока, и двум  инверторами, вход одного из них соединен с выходом первого усилител -ограничител  тока, потенциометр установки любой пол рности опорного напр жени , при чем ыход датчика и движок потенцио метра соединены с соответствующими входами блока сравнени  углов,, выход которого подключен к исполнительному органу отключени  линии, а один выход потенциометра соединен с общим зажимом. Устройство содержит также вспомогательный трансформатор и выпр митель на двух диодах, а упом нутый датчик угла сдвига фаз снабжен вторым усилителем тока, формирующим пр моугольные положител ные импульсы, совпадающие с полуволной (о-180°) кривой тока, сдвоен ным потенциометром, источниками положительного и отрицательного напр  жений смещени , четырьм  диодами, четырьм  формирующими блоками и узлом алгебраичедкого сложени  на четырех резисторах 43-; Однако данное устройство имеет недостаточно высокое быстродействие что  вл етс  следствием способа изм рени  и сравнени  текущего и опорного углов. Очевидно, что сигнал сравнени  может по витс : не ранее произойдет измерение площадей пЬлуволн, соответствующих опорному углу, т.е. не ранее чем перио Наличие зависимости уставки напр же ни  смещени  как от тока отсечки, так и от угла отсечки создает определенные неудобства в эксплуатации. устройства. Кроме того, точность из мерени  недостаточно высока  вследствие того, что высшие гармоники, ; накладыва сь на сигналы, соответствующие текущем и опорному углам, непропорционально измен ют их площади . Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности измерени  и упрощение настройки. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, содержащем измерительный трансформатор напр жени , измерительный трансформатор тока, трансформатор формировани  вспомогательных напр жений с одной первичной и двум  вторичными обмотками , задатчик угла отсечки, включающий в себ  узел задани  уставки угла отсечки, датчик текущего угла сдвига кривых напр жени  и тсОса линии с формирующим пр моугольные положительные импульсы, совпадающие с полуволной (0-180° кривой тока, усилителем-ограничителем тока, потенциометром установки напр жений смещени , двум  диодами , инвертором, двум , формирующими блоками и узлом алгебраического сложени  сигналов на двух резисторах с двум  объединенными выводами, представл йощими собой выход указанного датчика, при этом первый вход усилител -ограничител  тока соединен с движком потенциометра установки напр жени  смещени , первый вход первого блока формировани  сигналов соединен с выходом усилител -ограничител  тока и входом инвертора, второй вход соединен с катодом первого диода, а выход соединен с свободным выводом первого резистора узла алгебраического сложени , первый вход второго блока формировани  сигналов подключен к выходу инвертора, второй вход подключен к катоду второго диода, а выход соединен с свободным выводом второго резистора узла алгебраического сложени , блок сравнени  углов и исполнительный орган, причем измерительный трансформатор напр жени  соединен с началом первичной обмотки вспомогательного транс форматора , начало первой вторичной обмотки вспомогательного трансформатора соединено :с анодом первого диода упом нутого датчика текущего угла , сонец второй вторичной обмотки вспомогательного трансформатора соединен с анодом второго диода датчика текущего угла, выход трансформатора тока подключен к второму входу усилител -ограничител  тока датчика текущего угла, выходы упом нутых задатчика и датчика соединены с входами блока сравнени  углов, выход последнего соединен с входом исполнительного органа отключени  линии, первый вывод потенциометра установ- ки напр жени  смещени  датчика текущего угла, конец первичной, конец первой вторичной и начало второй вторичной обмсУгок вспомогательного трансформатора соединены с общим за жимом/ в :эадатчик угла отсечки дополнительно введены усилйтель-озгра ничитель сдвинутой основной гармоники напр жени  линии, первый и вто рой блоки формировани «сигналов, ин вертор, два диода, потенциометр узла Зсшани  уставки угла. отсечки и узел алгебраического сложени  сигна лов на двух резисторах с двум  объе диненными выводг1ми, представл ющими собой выход задатчика угла отсечки, выводы потенциометра узла задани  уставки угла отсечки соединены соответственно с выходом измерительного трансформатора напр окени  и ко денсатором этого же узла, причем дв жок упом нутого потенциометра соединен с входом упом нутого усилител -ограничител  задатчика угла отсечки , началопе{ вой вторично.й обмотки вспомогательного трансформатора соединено с катодом первого: диода указанного задатчика угла отсечки , конец второй вторичной обмотк  вспомогательного трансформатора сое динен с катодом второго диода задатчика , первый вход первого блока формировани  сигналов задатчика соединен с выходом упом нутого усилител -ограничител  задатчика и входом инвертора задатчика, а второй вход - с анодом первого диода задатчика , выход указанного инвертора соединен с первым входом второго блока фоЕ шровани  сигналов задатчика , второй вход второго блока формировани  сигналов задатчика соединен с анодом второго диода задатчика, выходы обоих блоков формировани  сигналов згихатчика соединены со свободными выводс1ми резисторов узла гшгебраического сложени  задатчика, свободный вглвод конденсатора узла за дани  уставки угла отсечки задатчи ка соединен с общим зажимом, свободный вывод потенциометра датчика соединен с выходом измерительного трансформатора напр жени .. На фиг.1 приведена структурна  электрическа  схема устройства; на фиг.2 - временна  диаграмма работы устройства; на фиг.З - зона работы устройства; на фиг.4 - электрическа  схема блоков формировани  сиг ,налов, соответствующих текущему углу сдвига кривых напр жений и тока; на фиг.5 - то же, соответствующих углу отсечки; на фиг.б - злектрическа  схема усилител -ограничител  тока; на фиг. 7 - элек -рическа  схе а усилител -ограничител  сдвинутой основной гармоники напр жени  линии; на фиг.8 - электрическа  схема блока соавнени углов. Устройство состоит из трансформа ,тора 1 форг/шровани  вспомогательных напр жений, эгщатчика 2 угла отсечки, датчика 3 текущего угла сдвига кривых напр жени  и тока линии, блока 4 сравнени  углом и исполнительного органа 5. . Задатчик 2 содержит узел 6 зада;ни  уставки угла отсечки, диоды 7 и 8 выделени  вспомогательных отрицательных полуволн, усилитель-ограничитель 9 сдвинутой ОСНОВНОЙ гармоники напр жени  линии, блоки 10 и 11 формировани  сигналов, соответствуюсщх углу отсечки, инвертор 12 и узел 13 алгебраического сложени  сигналов. Узел 6 задатчика 2 содержит потенциометр 14 и фазосдвигающий конденсатор 15. Датчик 3 содержит диоды 16 и 17 выделени  вспомогательных положительных полуволн, усилитель-ограничитель 18 тока, потенциометр 19 установки напр5окени  смещени , блоки 20 и 21 формировани  сигнгшов, соответствунадих теку1чему углу сдвига кривых напр жени  и тока, инвертор 22 и узел 23 алгебраического сложени  сигналов. На фиг.З показаны кривые 24 и 25 напр жени  и тока линии, напрЯжение 26 смещени , упол 27 отсечки, сдвинута  иа угол отсечки основна  гармоника 28 напр жени  24, совмещенные по нулевым уровн м вспомогательные полуволны 29 - 32, текущие углы 33 и 34 сдвига положительной и отрицательной полуволн кривой 25 тока с учетс л напр жени  26 смещени , совмещенные по нулевым уровн м |СИгна/ал 35 и 36, соответствующие углу 27, алгебраическа  сумма 37 сигнгшов 38, 35 и 39, 36 и момент 40 за1«:и ани . На фиг.З показгшы зона 41 работы устройства, граница 42 зоны работы и граница 43 максимально возможной зоны работы при токе отсечки, равном нулю. Устройство работает слёдуюп|им образом . С измерительного трансформатора напр жени  сигнал поступает на входа задатчика 2, датчика 3 и первичную обмотку трансформатора 1. С вторичных обмоток трансформатора 1 два напр жени  сдвинутых относительно друг друга на 180 эл. гргщ. поступают на задатчик 2 и датчик 3. В задатчике 2 сигнгш, приход щий с измерительнога трансформатора, потенциометром 14 и фазосдвигающей цепочки сдвигаетс  на угол отсечки и подаетс  на вход усилител -ограничител  9, кото1«й формирует отрицательные пр моугольные импульсы, совпадающие по фазе с положительной полуволной сдзинутого напр жени . Сигнал с выхода усилител -ограничител  9 поступает на вход блока 10 непосредственно и через инвертор 12 на вход блока 11 Блоки 10 и 11 формируют из отрицательных полуволн 31 и 32 сигналы 35 и 36, соответствующие углу 27 отсечки . Сигналы 35 и 36 с выходом блоков 10 и 11 поступают в узел 13 алгебраического: сложени , а с последнего - на вход блока 4 сравнени .

В датчике 3 сигна;а, приход щий с измерительного трансформатора тока, подаетс  на вход усилител -ограничител  18, который фор1 шрует положительные пр моугольные импульсы, совпадающие по фазе с положительной полуволной кривой, тока. На второй вход усилител -ограничител  18 поступает с потенциометра 19 напр жение 26 смещени  кривой 25 тока. Сигнал с выхода усилител -ограничител  18 поступает на вход блока 20непосредственно и через инвертор 22 на вход блока 21. Блоки 20 и 21 формируют из положительных полуволн 29 и 30 сигналы 38 и 39, соответствующие текущим углам 33 и 34. Сигналы 38 и 39 с выходов блоков 20 и 21 поCTynatgT в узел 23 алгебраического сложени , а с последнего - на вход блока 4 сравнени .

Поступившие в блок 4 с задатчика 2 и датчика 3 сигналы алгебраически складываютс . Блок 4, представл ющий собой интегратор без сброса, по знаку пол рности алгебраической суммы формирует логический сигнал О либо 1, который управл ет исполнительным органом 5. Если текущий угол меньше угла отсечки, блок формирует логический I сигнал 1, поступающий на исполнительный орган Отключени  линии.

Величина напр жени  смещени  определ етс  уровнем помех и вычисл етс  по формуле

Ноте и

и

смещ. Кт

где Лоте отсечки линии. А;

Нщ - сопротивление шунта. Ом; KT - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Защита от помех работает следуюищм образом.

После наложени  напр жени  смеще 5Й  на кривую 25 тока, полусумма текущих углов 38 и 39 принимает значение 90 - 180 эл. град., если текущее значение тока (или действующей вместо него помехи) меньше уставки

,тока отсечки, в то врем  как уставка угла отсечки по теоретическим расчетам не может превышать

32 эл. град.

По вление ложного сигнала отключени  линии при бросках токов намагничивани  т говых трансформаторов локомотивбв иcкJJtючaeтc  тем, что по-т лусумма текущих углов за период при бросках токов намагничивани  близка и стремитс  к 90 эл. град., в то врем  как уставка угла отсечки, как было указано, не может превышать 32 эл. град.

На фиг.З заштрихована зона работы устройства.

Граница этой зоны определ етс  током отсечки, углом отсечки и строитс  по формуле

5 W - arcsln отс- 5 intfoTc тек отс arcsin 3

где -гс, уставка тока отсечки линии , А;

отг уставка угла отсечки,

ото эл. град;

текущее значение тока литек нии, А;

текущее значение угла

тек сдвига, эл. град. В предлагаемом устройстве повышаютс  быстродействие (так как сигнал сравнени  по вл етс  раньше, чем через период ) и точность измерени  0 (вследствие того, что высшие гармоники , накладыва сь на сигналы, соответствующие текущему и опорному углам , в момент равенства этих углов пропорционально измен ют площади сигналов) и упрощаетс  процесс подбора уставки напр жени  смещени  (поскольку уставка напр жени  смещени  определ етс  только током отсечки), что выгодно отличает предлагаемое устройство от известных.

Claims (4)

1.Авторское свидетельство СССР № 207965, кл. В 60 М 3/00, 1964.

2.Авторское свидетельство СССР 228763, кл. В 60 М 1/00, 1964.

3.Авторскоесвидетельство СССР 754549, кл. Н02 Н 3/16, 1978.

4.Авторскоесвидетельство СССР по за вке W2842245/24-07,

кл. Н 02 Н 3/16, 1979.

ffmtff

ffmTT

. f

ffu.

e/. ff

Злод2 г-.

Вход

Вход

(

uf. В