Патент на изобретение №2160673

(54) ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электрифицированному транспорту и может использоваться в системах электроснабжения тяги для определения места короткого замыкания. Определитель места повреждения контактной сети содержит датчики тока и напряжения первой и второй подстанций, датчик тока фидера поврежденной контактной сети, измерители углов сдвига фазы токов первой и второй подстанций и тока фидера поврежденной контактной сети тока относительно напряжения, задатчики сопротивлений подстанций, задатчик расстояния между первой подстанцией и постом секционирования, а также программируемые многофункциональные преобразователи. Пятый многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования на выходе сигнала, соответствующего удаленности места повреждения. Техническим результатом является повышение точности определения места повреждения при коротком замыкании в тяговой сети. 3 ил.

Изобретение относится к электрифицированному транспорту и может использоваться в системах электроснабжения тяги для определения места короткого замыкания в тяговой сети переменного тока.

Известно устройство для определения места повреждения тяговой сети электрифицированной железной дороги переменного тока, содержащее датчик тока I_A первой подстанции и датчик напряжения U_A первой подстанции, а также датчик тока I_B второй подстанции и датчик напряжения U_B второй подстанции, блоки деления напряжения на ток на этих подстанциях, вычисляющие отношения соответственно Z_A = U_A/I_A и Z_B = U_B/I_B, и преобразователи, реализующие вычислительные алгоритмы в виде математических выражений Z_A/(Z_A+Z_B) и Z_B/(Z_A+Z_B), по которым судят о месте короткого замыкания в тяговой сети. Его недостатком являются низкая точность при коротких замыканиях через дугу или переходное сопротивление в месте повреждения, а также из-за нелинейной зависимости сопротивления рельсовой цепи от величины тока и расстояния до места повреждения из-за шунтирующего влияния земли.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство, содержащее датчик тока I_A первой подстанции и датчик напряжения U_A первой подстанции, а также датчик тока I_B второй подстанции и датчик напряжения U_B второй подстанции, дополнительно введены на первой подстанции второй датчик тока I’₁ фидера поврежденной контактной сети и измеритель угла сдвига фазы ₁ тока относительно напряжения U_A, а на второй подстанции – измеритель угла сдвига фазы _B тока I_B относительно напряжения U_B.

В устройство введены также первый и второй задатчики сопротивлений X_пA и X_пB соответственно первой и второй подстанций, задатчик расстояния I₁ между первой подстанцией и постом секционирования, а также первый, второй, третий, четвертый и пятый программируемые многофункциональные преобразователи.

Выход датчика тока I_A присоединен к первым входам угла сдвига _A первого, третьего и четвертого, а также к четвертому входу пятого многофункциональных преобразователей. Выход датчика тока I’₁ первой подстанции присоединен к первым входам измерителя угла сдвига фазы ₁ и пятого многофункционального преобразователя, к восьмому входу которого подключен выход задатчика расстояния. Выход датчика напряжения U_A подключен ко вторым входам первого и второго упомянутых измерителей угла сдвига фазы и к третьему входу первого многофункционального преобразователя, к четвертому входу которого присоединен выход задатчика сопротивления X_пA. Выход датчика напряжения U_B подключен к первому входу измерителя угла сдвига фазы _B и второму входу второго многофункционального преобразователя, к первому входу которого подключен выход задатчика сопротивления X_пB. Выход датчика тока I_B подключен ко второму входу измерителя угла сдвига фазы _B, к четвертому входу второго и к шестым входам третьего и четвертого многофункциональных преобразователей, выходы которых подключены к пятому и седьмому входам пятого многофункционального преобразователя. Выход измерителя угла сдвига фазы _A подключен ко вторым входам первого, третьего и четвертого и третьему входу пятого многофункциональных преобразователей, ко второму входу которого подключен выход измерителя угла сдвига фазы ₁. Выход измерителя фазы второй подстанции подключен к третьему входу второго, а также к пятым входам третьего и четвертого многофункциональных преобразователей. Выход первого многофункционального преобразователя присоединен к третьим входам третьего и четвертого многофункциональных преобразователей, к четвертым входам которых подключен выход второго многофункционального преобразователя, и к шестому входу пятого многофункционального преобразователя.

Первый многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования на выходе сигнала _A путем реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:

Второй многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования на выходе сигнала _B путем реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:

Третий многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования на выходе сигнала I_k путем реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:

Четвертый многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования на выходе сигнала _K путем реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:

Пятый многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования на выходе сигнала, соответствующего удаленности l_k места повреждения, путем реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 – структурная схема (а) и схема замещения (б) контактной сети; на фиг. 3 – векторная диаграмма токов и напряжений поврежденного участка.

Структурная схема устройства содержит датчик 1 тока I_A первой подстанции, датчик 2 тока I’₁ фидера поврежденной контактной сети первой подстанции, датчик 3 напряжения U_A первой подстанции, датчик 4 напряжения U_B второй подстанции, датчик 5 тока I_B второй подстанции, измеритель 6 угла сдвига тока _A I_A относительно напряжения U_A, измеритель 7 угла сдвига фазы ₁ тока I’₁ относительно напряжения U_A, измеритель 8 угла сдвига фазы _B тока I_B относительно напряжения U_B, задатчик 9 сопротивления X_пA первой подстанции, задатчик 10 сопротивления X_пB второй подстанции, задатчик 16 расстояния l₁ от первой подстанции до поста секционирования и многофункциональные преобразователи 11, 12, 13, 14 и 15.

Устройство работает следующим образом. При коротком замыкании в тяговой сети датчики 1, 2, 3, 6 и 7 измеряют на первой подстанции соответственно значения токов I_A, I’₁, напряжение U_A, углы сдвига фазы _A и ₁. Эти значения, а также значения X_пA поступают на первый многофункциональный преобразователь 11, который вычисляет параметр _A. Одновременно с этим датчики 4, 5 и 8 измеряют на второй подстанции соответственно значения тока I_B, напряжения U_B и угла сдвига фазы _B. Эти значения, а также значения X_пB поступают на второй многофункциональный преобразователь 12, который вычисляет параметр _B.
Значения токов I_A, I_B улов сдвига фазы _A, _B, а также параметры _A и _B. поступают на третий 13 и четвертый 14 многофункциональные преобразователи, которые вычисляют параметры соответственно I_K и _K.
Значения токов I_A, I’₁, углов сдвига фазы _A, ₁, а также параметры _A, I_{K K} и l₁ поступают на пятый многофункциональный преобразователь, который вычисляет искомое значение удаленности места короткого замыкания от первой подстанции.

Технический результат заключается в повышении точности определения удаленности l_K, поскольку реализация приведенных вычислительных алгоритмов исключает влияние не результат определения таких факторов, как наличие дуги или зависимости сопротивления рельсовой цепи от тока и удаленности короткого замыкания за счет шунтирующего влияния земли.

Источник информации
Авторское свидетельство СССР N 740555, кл. B 60 M 1/00, 15.07.1970.

Формула изобретения

Определитель места повреждения контактной сети, содержащий датчик тока I_A первой подстанции и датчик напряжения U_A первой подстанции, а также датчик тока I_B второй подстанции и датчик напряжения U_B второй подстанции, отличающийся тем, что в него дополнительно введены второй датчик тока I’₁ фидера поврежденной контактной сети, измеритель угла сдвига фазы _A тока I_A относительно напряжения U_A и измеритель угла сдвига фазы ₁ тока I’₁ относительно напряжения U_A, измеритель угла сдвига фазы _B тока I_B относительно напряжения U_B, первый и второй задатчики сопротивлений X_пА и X_пВ соответственно первой и второй подстанций, задатчик расстояния l₁ между первой подстанцией и постом секционирования, а также первый, второй, третий, четвертый и пятый программируемые многофункциональные преобразователи, причем выход датчика тока I_A присоединен к первым входам измерителя угла сдвига фазы _A, первого, третьего и четвертого, а также к четвертому входу пятого многофункциональных преобразователей, выход датчика тока I’₁ первой подстанции присоединен к первым входам измерителя угла сдвига фазы ₁ и пятого многофункционального преобразователя, к восьмому входу которого подключен выход задатчика расстояния, выход датчика напряжения U_A подключен ко вторым входам первого и второго упомянутых измерителей угла сдвига фазы и к третьему входу первого многофункционального преобразователя, к четвертому входу которого присоединен выход задатчика сопротивления X_пА, выход датчика напряжения U_B подключен к первому входу измерителя угла сдвига фазы _B и второму входу второго многофункционального преобразователя, к первому входу которого подключен выход задатчика сопротивления X_пВ, выход датчика тока I_B подключен ко второму входу измерителя угла сдвига фазы _B, к четвертому входу второго и к шестым входам третьего и четвертого многофункциональных преобразователей, выходы которых подключены к пятому и седьмому входам пятого многофункционального преобразователя, выход измерителя угла сдвига фазы _A подключен ко вторым входам первого, третьего и четвертого и третьему входу пятого многофункциональных преобразователей, ко второму входу которого подключен выход измерителя угла сдвига фазы ₁, выход измерителя фазы второй подстанции подключен к третьему входу второго, а также к пятым входам третьего и четвертого многофункциональных преобразователей, выход первого многофункционального преобразователя присоединен к третьим входам третьего и четвертого многофункциональных преобразователей, к четвертым входам которых подключен выход второго многофункционального преобразователя, и к шестому входу пятого многофункционального преобразователя, при этом первый многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования на выходе сигнала _A путем реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:

второй многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования на выходе сигнала _B путем реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:

третий многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования на выходе сигнала I_K путем реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:

четвертый многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования на выходе сигнала _K путем реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:

пятый многофункциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования на выходе сигнала, соответствующего удаленности l_K места повреждения, путем реализации вычислительного алгоритма в виде математического выражения:

где l₁ – расстояние от первой подстанции до поста секционирования или, при его отсутствии, до второй подстанции.

РИСУНКИ