способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока
Классы МПК: | H02H3/08 реагирующие на токовые перегрузки B60M3/00 Подача электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств; устройства для использования регенерируемой тормозной мощности |
Автор(ы): | Пупынин В.Н., Гречишников В.А. |
Патентообладатель(и): | Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-04-15 публикация патента:
27.12.2000 |
Изобретение может использоваться в цифровых защитах тяговых сетей магистральных железных дорог, промышленных предприятий и метрополитенов от токов короткого замыкания. Технический результат заключается в повышении селективности и чувствительности устройств защиты по приращению тока. Способ заключается в том, что формируют величины, пропорциональные усредненному значению текущего тока защищаемого фидера, приращения текущего значения тока фидера и текущему значению уставки по приращению. Последние две величины непрерывно сравнивают и по результату сравнения формируют сигнал на отключение выключателя. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, состоящий в том, что формируют величину, пропорциональную приращению текущего значения тока фидера![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161076/916.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-45t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-46t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-47t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-48t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-49t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-50t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-51t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-52t.gif)
где
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-53t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-54t.gif)
Ка - коэффициент адаптации, определяющий степень зависимости уставки
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-55t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-56t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-57t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-58t.gif)
причем усреднение всех величин производится за время
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161076/916.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-59t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-60t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-61t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-62t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-63t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-64t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-65t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-66t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-67t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-68t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-69t.gif)
где k - коэффициент пропорциональности,
а затем используя ее формируют величину
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-70t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-71t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-72t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-73t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-74t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-75t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-76t.gif)
4. Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока по п. 3, отличающийся тем, что при выполнении условий
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-77t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161034/183.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-78t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-79t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-80t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-81t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-82t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161076/916.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-83t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам релейной защиты тяговых сетей постоянного тока от токов короткого замыкания, и может быть использовано для защиты тяговой сети магистральных железных дорог, промышленных предприятий и метрополитена. Наиболее близким по технической сущности является способ, описанный в [1]. Он взят за прототип. Данный способ защиты тяговых сетей постоянного тока основан на выделении приращения тока с помощью постоянно включенных интегрирующих цепей (интеграторов), сравнении величины выделенного приращения тока с уставкой и, если первая больше второй, - подачей сигнала на отключение выключателя защищаемой сети [1]. Существенный недостаток известного способа защиты состоит в том, что в силу большой постоянной времени интегрирующей цепи выделенное приращение тока существует продолжительное время и если первичный ток изменяется быстро следующими друг за другом скачками, то выделенное приращение тока образуется из нескольких наложенных друг на друга скачков тока, в силу чего устройства защиты, выполненные по этому способу, приходится отстраивать не от приращения тока, соответствующего каждому отдельному скачку первичного тока, а от приращения тока, реализуемого на выходе интегрирующей цепи и соответствующего сумме наложенных друг на друга скачков, с учетом затухания каждого из них, происходящего с постоянной времени интегрирующей цепи. Такое суммарное приращение тока хотя и меньше соответствующего суммарного приращения первичного тока, приведенного к одному масштабу, но, однако, больше приращения при отдельном скачке первичного тока, и поэтому устройства защиты, выполненные по этому способу, имеют загрубленную уставку и не позволяют реализовать высокую чувствительность, какую дало бы выделение приращений от каждого отдельного скачка. Принципиально важно, что существенно уменьшить постоянную времени интегрирующей цепи для избавления от указанного недостатка нельзя, ибо в этом случае выходная величина теряет зависимость от приращения тока и становится зависимой от скорости его нарастания [2]. Существующий способ защиты по приращению тока реализован в нескольких модификациях защитных устройств, из которых наиболее известны выключатели с индуктивным шунтом и вторичные устройства защиты к выключателям (реле РДШ) [2]. Применение этих устройств позволило несколько повысить чувствительность защиты тяговой сети к малым токам короткого замыкания, но это, однако, привело к некоторым неудобствам и издержкам в эксплуатации. Первые из них связаны с повышением числа ложных отключений выключателей, оборудованных такими устройствами, и вызывается уже объясненными выше свойствами интегрирующих цепей. Вторые связаны с неселективными отключениями устройств, выполненных по известному способу. Это демонстрируется на схеме двухпутного участка (см. фиг.1). При коротком замыкании в точке К1 на втором пути приходят в действие не только реле РДШ Р2 второго фидера п/ст.А, но и реле РДШ Р1 первого фидера этой подстанции и реле РДШ Р3 третьего фидера п/ст. или поста секционирования Б, в результате чего отключаются обслуживаемые ими выключатели. Третьи, наиболее неприятные неудобства и издержки проявляются при проезде подвижным составом под током воздушного промежутка. Эта ситуация также показана на фиг. 1. Электровоз, потребляющий ток IЭ, двигаясь слева направо со скоростью V, своим токоприемником перекрывает воздушный промежуток контактной сети ВП. Из-за броска (приращения) тока срабатывает РДШ Р2 фидера 2 п/ст.А и отключает свой выключатель, а затем РДШ Р4 фидера 4 п/ст. или поста секционирования Б и также отключает свой выключатель, в результате чего обесточивается участок пути, на который заезжает электровоз. Между ветвью воздушного промежутка, с которого съезжает электровоз, и токоприемником появляется электрическая дуга, которая пережигает провода воздушного промежутка. Сущность изобретения состоит в найденной возможности непосредственного измерения приращения тока без применения интегрирующих цепей. Техническим результатом является повышение селективности и чувствительности устройств защиты по приращению тока, реализуемых по предлагаемому способу. В предлагаемом способе первые недостатки существующего способа (см. выше) устраняются тем, что в нем выделение приращения тока производится непрерывно и непосредственно, а определяется как разница двух значений тока - текущего и того, который был на фидере Т секунд назад, причем это последнее значение хранится в памяти и изымается из нее по мере необходимости. Поскольку увеличение нагрузки фидера приводит к уменьшению пусковых скачков тока, уставка по приращению тока автоматически снижается в зависимости от величины тока, предшествующего процессу изменения приращения. Время Т, за которое производится определение приращения тока, а также степень снижения уставки могут быть установлены произвольно в соответствии с условиями работы каждого конкретного фидера. Применительно к цифровой технологии предлагаемый способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока выглядит следующим образом. Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, состоящий в том, что постоянно формируют величину, пропорциональную приращению текущего значения тока фидера![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161076/916.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-2t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-3t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161076/916.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-4t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-5t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-6t.gif)
и, кроме того, вычисляют величину, пропорциональную текущему значению уставки по приращению тока
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-7t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-8t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-9t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-10t.gif)
где
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-11t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-12t.gif)
Kа - коэффициент адаптации, определяющий степень зависимости уставки
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-13t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-14t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-15t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-16t.gif)
причем усреднение всех величин производится за время
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161076/916.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-17t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-18t.gif)
формируют и подают сигнал на отключение выключателя. Вторые недостатки и издержки существующего способа исключаются в предлагаемом способе введением выдержки времени Tв на отключение после установления факта реализации приращения тока фидера, большего, чем значение уставки по приращению тока. В конце выдержки времени производится проверка ситуации на фидере на сохранение аварийной ситуации. Если таковая сохраняется, то подается сигнал на отключение выключателя фидера. Применительно к цифровой технологии предлагаемый способ защиты будет выглядеть следующим образом. Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока по п.1, отличающийся тем, что при выполнении условия
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-19t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-20t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-21t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-22t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-23t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-24t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-25t.gif)
найденные величины
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-26t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-27t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-28t.gif)
где k - коэффициент пропорциональности, тот же, что и в соотношениях (1-3), величину
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-29t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-30t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-31t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-32t.gif)
причем усреднение также производится за то же время
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161076/916.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-33t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-34t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-35t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-36t.gif)
Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока по п.3, отличающийся тем, что при выполнении условий (8) и (9) спустя время Tв определяют величину
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-37t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-38t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-39t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-40t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-41t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-42t.gif)
найденные величины
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-43t.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161076/916.gif)
![способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, патент № 2161355](/images/patents/310/2161355/2161355-44t.gif)
1. Кучма К. Г., Марквардт Г. Г., Пупынин В. Н. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети. - М.:Трансжелдориздат, I960, с. 153-174. 2. Пупынин В.Н. Полная теория работы и характеристика параллельных индуктированных шунтов быстродействующих выключателей типов ВАБ-2, АБ-2/4, АБ-2/3 и реле-дифференциальных шунтов выключателей ВАБ-28. Труды МИИТ, N 213. - М.: Транспорт, 1965, с. 61-86.
Класс H02H3/08 реагирующие на токовые перегрузки
Класс B60M3/00 Подача электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств; устройства для использования регенерируемой тормозной мощности