способ управления автоматическим повторным включением выключателя фидера с контролем короткого замыкания в контактной сети

Формула изобретения

Способ управления автоматическим повторным включением выключателя фидера с контролем короткого замыкания в контактной сети двухпутного участка с постом секционирования и с трансформатором напряжения для контроля наведенного напряжения в контактной сети, причем по опорам контактной сети проходит линия ДПР (линия два провода рельс), заключающийся в том, что после аварийного отключения выключателя фидера измеряют наведенное напряжение в контактной сети, отличающийся тем, что выделяют первую (U₍₁₎) и третью (U₍₃₎) гармоники наведенного напряжения, рассчитывают их отношение (B=U₍₃₎)/U₍₁₎ ), и если B меньше Bo, где Bo - первое базовое значение, и U ₍₁₎ больше Ao, где Ao - второе базовое значение, то производят включение выключателя фидера, а если B больше Bo или U₍₁₎ меньше Ao, то устанавливают запрет на включение выключателя фидера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системе автоматизации электрических железных дорог, а именно к способу управления автоматическим повторным включением (АПВ) выключателя фидера с контролем короткого замыкания в отключенной контактной сети.

Известен способ управления автоматическим повторным включением (АПВ) выключателя фидера с контролем наличия короткого замыкания в контактной сети двухпутного участка с постом секционирования и с трансформатором напряжения для контроля наведенного напряжения в контактной сети, причем по опорам контактной сети проходит линия ДПР [1]. Этот способ управления принимаем за прототип.

Способ по прототипу заключается в том, что после аварийного отключения выключателя фидера измеряют наведенное напряжение на выходе низкочастотного фильтра трансформатора напряжения в отключенной контактной сети, и, если оно меньше базового значения Ao (принимается Ao=400 B), то устанавливают запрет на включение фидера, а при напряжении более Ao подается команда на включение фидера контактной сети

Однако при больших нагрузках на смежном не отключенном пути (более 500 A) и при наличии КЗ на отключенной контактной сети напряжение может быть более Ao=400 B и фидер будет включен на КЗ с известными негативными последствиями. В этом недостаток рассматриваемого способа [1].

Аналогичный недостаток и в устройстве по изобретению [2] при больших нагрузках в не отключенной контактной сети смежного пути.

В [1] и [2] для ограничения магнитной составляющей наведенного напряжения устанавливают низкочастотные фильтры на выводах трансформатора напряжения. Однако фильтры наряду со снижением напряжения высших гармоник снижают напряжение и первой гармоники, тем самым понижают чувствительность в определении факта отсутствия КЗ.

Характеристика магнитной составляющей наведенного напряжения представлена в [3, рис 1.5 и 1.6].

Цель изобретения - повысить надежность определения устойчивого или проходящего КЗ в отключенной контактной сети для управления АПВ.

Для реализации указанной цели согласно способу по прототипу [1] выделяют первую (U₍₁₎) и третью (U₍₃₎) гармоники наведенного напряжения, рассчитывают их отношение (B=U ₍₃₎/U₍₁₎), и если B меньше Bo, где Bo - первое базовое значение, и U₍₁₎ больше Ao, где Ao - второе базовое значение, то производят включение выключателя фидера, а если В больше Bo или U₍₁₎ меньше Ao, то устанавливают запрет на включение выключателя фидера.

Такой способ управления АПВ, во-первых, даже при большой нагрузке на не отключенном пути, когда будет большая магнитная составляющая в наведенном напряжения, даст возможность правильно оценить аварийную обстановку.

Во-вторых, этот способ будет правильно реагировать на аварийную обстановку при любой схеме поста секционирования (ПС). Если ПС с групповой защитой минимального напряжения на отключение всех выключателей ПС с выдержкой времени (так называемый, неселективный способ работы защит [2], который также распространен и на участки с ПС на разъединителях), то при аварийном отключении всех выключателей подстанций межподстанционной зоны, наведенное напряжение будет только от ДПР (то есть, будет практически отсутствовать магнитная составляющая).

Если на посту секционирования - индивидуальные защиты на включателях, то при аварийном отключении выключателя с ТН, в контролирующем наведенном напряжении в общем случае будут присутствовать и электрическая, и магнитная составляющие.

Полная автоматизация электроснабжения тяговой сети предусматривает установку трансформаторов напряжения ТН на всех фидерах тяговых подстанций.

Для пояснения предлагаемого способа управления АПВ рассмотрим структурную схему (рис.1).

1 - шины 27,5 кВ тяговой подстанции.

2, 3 - выключатели фидеров контактной сети.

4 - выключатель фидера ДПР.

5, 6 - контактная сеть четного и нечетного пути.

7 - линия ДПР.

8 - трансформатор напряжения ТН контроля наведенного напряжения.

9 - пост секционирования контактной сети.

10 - выходной контакт реле аварийного отключения выключателя 2.

11 - блок расчета первой гармоники напряжения.

12 - блок расчета третьей гармоники напряжения.

13 - блок сравнения U₍₁₎>Ao.

14 - расчетный блок B=U₍₃₎/U₍₁₎).

15 - блок сравнения B<Bo.

16 - блок И.

17 - блок ИЛИ.

18 - команда на включение выключателя по АПВ.

19 - команда на запрет включения выключателя.

Разберем работу схемы, реализующей предлагаемый способ управления АПВ.

Пусть ПС - с индивидуальной защитой каждого выключателя. Тогда при работе защиты на фид. 2 отключается выключатель этого фидера и одновременно смежный выключатель фидера ПС 9, кроме того, замыкается выходной контакт 10 реле аварийного отключения выключателя 2. Контактная сеть 5 остается без напряжения питания.

Наведенное напряжение от трансформатора напряжения 8 поступает на блок 11 расчета первой (U₍₁₎ ) и на блок 12 расчета третьей (U₍₃₎) гармоник напряжения. Далее определяют в расчетном блоке 14 отношение гармоник B=U ₍₃₎/U₍₁₎.

Если по блоку сравнения 15 условие B<Bo не выполняется, или по блоку 13 напряжение U₍₁₎ не больше Ao, то после блока ИЛИ 17 дается команда 19 на запрет включения выключателя (15). Если же по блоку сравнения 15 B<Bo и по блоку 13 наведенное напряжение U₍₁₎ >Ao, то после блока И 16 дается команда на включения 18 выключателя фидера 2.

Если ПС с групповой защитой с выдержкой времени, то при работе защит на фид. 2 отключается выключатель этого фидера и остальные фидера межподстанционной зоны. Контактная сеть двух путей обесточена. Наведенное напряжение будет только от ДПР, то-есть наведенное напряжение будет иметь практически электрическую составляющую. Алгоритм работы будет такой же, как вышеуказанный.

Расчет базовых значений Ao и Bo

По опыту измерений на Горьковской ж.д. на разных участках в различных ситуациях при КЗ максимальное замеренное напряжение на трансформаторе ТН при отключенной контактной сети не превосходило 350 B. Поэтому принимаем Ao=350 B, хотя это значение следует уточнить по мере накопления опыта работы на участках железных дорог разной грузонапряженности.

Что касается Во, то можно воспользоваться исследованиями [3, рис.1.15], где приводится график значений амплитуд напряжения гармоник магнитной составляющей наведенного напряжения. Отношение указанных амплитуд 3 и 1 гармоник 0,56. Надо учесть, что указанные значения получены при электровозах типа ВЛ-80 с с повышенным содержанием гармоник тока. Поэтому предлагаем ужесточить эту норму и принять Во=0,3. Чем меньше значение Во, тем с большей уверенностью будет дана команда на включение фидера по АПВ.

Источники информации

1. Герман Л.А., Герман В.Л. Диагностика аварийных ситуаций контактной сети переменного тока железных дорог. Электроника и электрооборудование транспорта (ЭЭТ) № 3 - 2008. С 41-47.

2. Патент на изобретение № 2397502 от 29.04.2009 Устройство контроля проходящего и устойчивого короткого замыкания в контактной сети переменного тока (Герман Л.А., Герман В.Л.)

3. Ратнер М.П. Индуктивное влияние электрифицированных железных дорог на электрические сети и трубопроводы. М.: Транспорт, 1966. 164 с.