Устройство для защиты тяговой сети постоянного тока от тока короткого замыкания

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< о792419

-Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 241178 {21} 2688736/24-07 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 301280. Бюллетень 89 48

Дата опубликования описания- 301280 (51)М. Клз

Н 02 Н 3/08

В 60 M 3/00

Государственный комнтет ссс р по делам изобретений я открытий (53) УДК 621. 316.. 925 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю.Л. Беньяш и В.Н. Пупынин (71) Заявитель

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта, 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТЯГОВОЙ СЕТИ

ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ ТОКА КОРОТКОГО

ЗАМЫКАНИЯ! ) ) (1) 10 1

Изобретение относится к электротехнике,.а именно к устройствам защиты от токов короткого замыкания в тяговых сетях постоянного тока и может быть. использовано в тяговых сетях метрополитена, магистральных железных дорог и промышленных предприятий.

Известно устройство для защиты контактной сети постоянного тока от короткого замыкания (1)Ä (2) . известно также устройство для защиты от токов короткого замыкания в сетях постоянного тока (3), близкое по своей технической сущности к предлагаемому устройству, принятое за прототип. Оно содержит датчик производной контролируемого тока, сумматор и компаратор, соединенные между собой так, что они образуют вычислительное устройство, назначение которого состоит в определении ожидаемой установившейся величины тока причем это определение производится в самом начале изменения тока в цепи по параметрам переходного процесса, а именно по величинам первой i и второй i производных тока, в сравнении 3 с величиной установки у за. и в подаче сигнала;на отключение вы2 ключателя защищаемой линии при зст — определяется вычислительным устройством согласно уравнению где i — величина контролируемого тока; — величина первой производной контролируемого тока;

i — величина второй производной контролируемого тока.

Определение установившейся величины тока в начальной стадии изменения тока обеспечивает быстродействие устройства, что создает принципиальную возможность отключения короткого замыкания в самом начале его развития. Это выгодно отличает известное устройство от других обычных устройств защит.

Однако для тяговых -сетей определение только установившейся величины

25 тока не обеспечивает необходимой чувствительности к удаленным коротким замыканиям, так как для большинства участков тяговой сети характерна соизмеримость токов максимальных нагрузок и минимальных токов, удален792419 ных к.з., причем иногда даже наблюдается превышение максимальными тока.ми нагрузки минимальных токов удаленных к.з. Поэтому устройства защиты, реагирующие на установившуюся величину тока, оказываются недостаточно чувствительными или совершенно нечувствительными к удаленным коротким замыканиям. Это является недостатком устройства, описанного в .прототипе.

Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности устройства к удаленным коротким замыканиям.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для защиты тяговой сети постоянного тока от то- 35 ка короткого замыкания, содержащее датчик производной контролируемого тока, подключенный выходом к усилителю, сумматор выход которого подключен к одному из входов компаратора, 2ц соединенного с выходным органом и второй усилитель, дополнительно снабжено блоком памяти, вторым компаратором, датчиком времени и ключом, а упомянутые усилители выполнены логарифмическими, при этом выход датчика контролируемого тока подключен также к блоку памяти и вновь введенному компаратору, выход которого подключен к управляющему входу блока памяти и через датчик времени к входу клю- © ча, другой вход которого подключен к выходу первого усилителя, а выход— к одному из входов сумматора, другой вход которого через второй усилитель соединен с выходом блока памяти, под- З5 ,ключенному также к другому входу упомянутого компаратора.

Благодаря этому, в частности, обеспечивается быстродействующее отключение минимальных токов удаленных к,з. щ в специфических условиях тяговой сети.

Гораздо большая чувствительность к удаленным коротким замыканиям устройства, реагирующего на скачок тока, по сравнению с устройством, реагирующим на установившуюся величину тока, вытекает из того, что при пуске подвижного состава ток нагрузки возрастает несколькими ступенями, каж- о дая из которых существенно меньше чем максимальный установившийся ток нагрузки, в то время как минимальный скачок тока при к.з. лишь ненамного меньше минимального установившегося 55 тока удаленного к.з.

В данном устройстве скачок тока определяется следующим образом. Известно решение дифференциального уравнения изменения тока в контролируемой цепи (2) «ь

+д3 (1-е т )

0 (2) где Э вЂ” величина тока, предшествуюо щая скачку тока; дЛ вЂ” величина скачка тока, 6S

Т вЂ” постоянная времени скачка тока, t — текущее время.

Продифференцируем (2), при этом получим:

О ЛЭ т (3)

dt Т

d l

Обозначим — через V. Заметим, дт что Т = —, причем Ч вЂ” производная д3

Чб

О тока в момент начала скачка тока, т.е. при t = О, тогда (3) запишется так:

+ ° о

Ч=VО (4)

Отсюда легко получить выражение, определяющее величину скачка тока д3 через V.u дЗ-9 Ч РЧ (5)

9h

При фиксировании величины времени t, например t = t<, для определения величины скачка тока достаточно знать только величины производной контролируемого тока в начале приращения — V0 и в момент времени t„- Ч„ .

Момент времени t< определяется по моменту превышения величины производной некоторой пороговой величины Ч„, так как величина производной тока в этот момент времени скачком увеличивается до своего максимального значения. С учетом условия, при котором подается сигнал на, отключение выключателя защищаемой линии, а,))ь, где д: — величина уставки по скачку тоЪ ка, выражение (5) может быть записано так: д (ЧО Ч- ) 5 ЧО (6)

Задача устройства как раз и состоит в решении этого неравенства.

При его выполнении, устройство защиты выдает сигнал на отключение выключателя защищаемой линии.

Выражение (6) показывает, что устройство защиты реагирует на скачок тока и поэтому обладает высокой чувствительностью к удаленным к.з. При малой величине времени устройство является быстродействующим.

Иа чертеже представлена структурная схема описываемого устройства для защиты от токов короткого замыкания.

Устройство содержит датчик производной контролируемого тока 1, компаратор 2, блок памяти 3, датчик времени 4, первый логарифмический усилитель 5, второй логарифмический усилитель б, ключ 7, сумматор 8 и второй компаратор 9. Выход компаратора 9 связан с выходным органом. При появлении приращения тока, появляется скачком сигнал на выходе датчика производной тока 1, при этом компаратор 2 срабатывает. Сигнал с его выхода поступает на управляющий вход блока памяти, обеспечивая память сигнала с выхода датчика производной 1, а

792419

СоставиТель T. Щегольков а

Редактор Л. Гольдина Техред Н. Граб Корректор И. Муска

Заказ 9591/56

Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 также поступает на вход логарифмического усилителя 5, осуществляющего логарифмиронание. Сигнал с его выхода, пропорциональный PnV, поступает на вход сумматора 8 только при включении ключа 7. Ключ включается по сигналу с датчика времени 4, определяющего величину времени t„. Это,время отсчитывается датчиком 4 с момента срабатывания компаратора 2. Сигнал, соответствующий величине Чо поступает с ныхода блока памяти на первый вход компаратора 9 и на логарифмический усилитель б, осуществляющего логарифмирование величины V0 . Сумматор 7 осуществляет вычитание сигналов, соответствующих 9vVy и РьЧ„ .

Масштаб сигнала на выходе сумматора 8 берется пропорциональным уставке устройства аЭ . Благодаря этому на второй вход компаратора 9 поступает сигнал, соответствующий левой части неравенства (6). На первый вход компаратора 9 поступает сигнал, соответствующий праной части неравенства(б).

При выполнении неравенства на выходе компаратора 9 появляется сигнал, являющийся выходным для всего устройства.

Использование данного устройства для защиты от токов короткого замыкания в тяговых сетях постоянного тока позволяет повысить эффективность и надежность системы электроснабжения электрических ж.д. постоянного тока.

Формула изобретения

Устройство для защиты тяговой се- ти постоянного тока от тока короткоro замыкания, содержащее датчик производной контролируемого тока, подключенный выходом к усилителю, сумматор, выход которого подключен к одному из входов компаратора, соединенного с выходным органом и второй усилитель, о т л и ч а ю щ Ь е с я тем, что, с целью повышения чувствительности к удаленным коротким замыканиям, оно дополнительно снабжено блоком памяти, вторым компаратором, датчиком времени и ключом, а упомянутые усилители выполнены логарифмическими, при этом выход датчика контролируемого тока подключен также к блоку памяти и вновь введенному ком15 паратору, выход которого подключен к управляющему входу блока памяти и через датчик времени к входу ключа, другой вход которого подключен к выходу первого усилителя, а ныход— зп к одному из входов сумматора, другой вход которого через второй усилитель соединен с выходом блока памяти, подключенному также к другому входу упомянутого компаратора.

Источники информации, поринятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

30 Р 516142 к". Н 02 Н 3/08 1971

2. Кучша К.Г. и др. Защита от токов короткого замыкания н контактной сети. М., Трансжелдориздат, 1960, ;с. 168.

3. Авторское свидетельство СССР

9 148450, кл. Н 01 H 71/74, 1961..