RU108637U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE DISTANCE FROM THE POWER SUPPLY TO THE PLACE OF TERMINATION OF THE INSULATED CONNECTOR OF THE THREE-PHASE AIR LINE WITH A VOLTAGE OVER 1000 V LOCATED ON THE SUPPLIES OF THE CONTACT AC NETWORK - Google Patents

Abstract

Устройство для определения расстояния от источника питания до места обрыва изолированного провода трехфазной воздушной линии напряжением свыше 1000 В, расположенной на опорах контактной сети переменного тока, содержащее контактную сеть с источниками переменного тока, трехфазную высоковольтную воздушную линию с изолированной нейтралью, автоматический переключатель, установленный в начале воздушной линии, соединенный с амперметром, выход которого соединен с искусственным заземлителем, и запоминающее устройство, отличающееся тем, что в него дополнительно в конце воздушной линии установлен автоматический переключатель, соединенный с дополнительным амперметром, подключенным к искусственному заземлителю, причем автоматические переключатели снабжены возможностью поочередного соединения с каждым из проводов воздушной линии, выходы запоминающего устройства соединены с входами блока сравнения токов, измеренных первым амперметром в каждой фазе воздушной линии, выходы которого соединены с входами блока определения фазы с оборвавшимся проводом, а выходы этого блока соединены с дополнительным входом запоминающего устройства и автоматическим переключателем, установленным в конце воздушной линии, выход дополнительного амперметра соединен с входом вычислительного устройства, для определения расстояния от источника питания до места обрыва провода, другой вход которого соединен с дополнительным выходом запоминающего устройства. A device for determining the distance from the power source to the point of breakage of an insulated wire of a three-phase overhead line with a voltage of over 1000 V located on the supports of the contact AC network, containing a contact network with AC sources, a three-phase high-voltage overhead line with an insulated neutral, an automatic switch installed at the beginning an air line connected to an ammeter, the output of which is connected to an artificial ground electrode, and a storage device, characterized in that in additionally, an automatic switch is installed at the end of the overhead line, connected to an additional ammeter connected to an artificial ground electrode, and the automatic switches are equipped with the ability to alternately connect to each of the wires of the overhead line, the outputs of the storage device are connected to the inputs of the current comparison unit measured by the first ammeter in each phase overhead line, the outputs of which are connected to the inputs of the phase determination unit with a broken wire, and the outputs of this unit are connected inens with an additional input of the storage device and an automatic switch installed at the end of the overhead line, the output of the additional ammeter is connected to the input of the computing device to determine the distance from the power source to the point of wire break, the other input of which is connected to the additional output of the storage device.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к электрификации железных дорог, и может быть использовано при определении обрыва изолированных проводов трехфазных воздушных линий напряжения выше 1000 В и расстояния его от источника питания, при их расположении на опорах контактной сети переменного тока и подверженных электромагнитному влиянию со стороны тяговой сети переменного тока напряжением 25 кВ.The utility model relates to electrical engineering, in particular, to the electrification of railways, and can be used to determine the breakage of insulated wires of three-phase overhead voltage lines above 1000 V and its distance from the power source, when they are located on the supports of the contact AC network and subject to electromagnetic influence from the traction network of alternating current voltage of 25 kV.

Известны различные способы (методы) определения места повреждения в электрических сетях и кабелях связи, которые разделяются на две группы: относительные, позволяющие приблизительно определить расстояние от места измерения до места повреждения (импульсный, колебательного разряда, волновой, петлевой, емкостной, высокочастотный), и абсолютные, указывающие место повреждения непосредственно на трассе (акустический, индукционный, индукционно-коммутационный, контактный и др.).There are various methods (methods) for determining the location of damage in electric networks and communication cables, which are divided into two groups: relative, allowing you to approximately determine the distance from the measurement location to the location of damage (pulsed, vibrational discharge, wave, loop, capacitive, high-frequency), and absolute, indicating the place of damage directly on the track (acoustic, induction, induction-switching, contact, etc.).

Известны технические решения по определению обрыва воздушного провода в сетях напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью принцип работы которых построен на возникновении напряжения и тока нулевых последовательностей. При обрыве изолированных проводов, нашедших применение в высоковольтных линиях напряжением выше 1000 В для питания нетяговых потребителей или питания автоблокировки, и последующем их падении на землю ток однофазного замыкания на землю не протекает. Напряжение нулевой последовательности у источника питания (в начале линии) при обрыве изолированного провода практически остается без изменения по сравнению с нормальным режимом работы системы электроснабжения нетяговых потребителей. Поэтому существующие устройства определения обрыва воздушных линий, работа которых основана на появлении напряжения нулевой последовательности у источника энергии, не фиксируют возникновения аварийного режима (Серов В.И., Шуцкий В.И., Ягудаев Б.М. Методы и средства борьбы с замыканиями на землю в высоковольтных системах горных предприятий. - М.: Наука, 1985. - 136 с.).Known technical solutions for determining the breakage of an air wire in networks with a voltage above 1000 V with an isolated neutral, the principle of operation of which is based on the occurrence of voltage and current of zero sequences. In case of breakage of insulated wires, which have found application in high-voltage lines with voltage above 1000 V for supplying non-traction consumers or power supply for self-blocking, and their subsequent falling to ground, the current of a single-phase earth fault does not flow. The voltage of the zero sequence at the power source (at the beginning of the line) with an open wire break remains almost unchanged compared to the normal operation of the power supply system of non-traction consumers. Therefore, existing devices for determining the breakdown of overhead lines, the operation of which is based on the appearance of a zero-sequence voltage at the energy source, do not record the occurrence of an emergency mode (Serov V.I., Shutsky V.I., Yagudaev B.M. Methods and means of dealing with short circuits to land in high-voltage systems of mining enterprises. - M .: Nauka, 1985. - 136 p.).

Известно устройство для определения обрыва изолированных проводов в сетях трехфазного переменного тока выше 1000 В. Оно состоит из фильтра напряжения нулевой последовательности, контрольного трансформатора, включенного между нулевой точкой фильтра и землей, резисторов, ограничивающих ток короткого замыкания в цепи высоковольтных симисторов, диодного выпрямителя, резистора, двух однофазных трансформаторов, электромагнитного реле с замедлением на притяжение и его замыкающего контакта (Косарев А.Б., Косарев Б.И. Основы электромагнитной безопасности систем электроснабжения железнодорожного транспорта. - М.: Интекст, 2008. - 480 с). В нормальном режиме работы трехфазной сети напряжение смещения нейтрали, как показывает практика эксплуатации ВЛ, несущественно. Напряжение на вторичных обмотках контрольного трансформатора мало, и симисторы заперты. Обрыв одного из проводов трехфазной сети вызывает появление напряжения нулевой последовательности в конце защищаемой линии. При этом напряжение нулевой последовательности обусловлено напряжением двух неповрежденных фаз и практически не зависит от сопротивления растеканию цепи провод - земля. Это напряжение нулевой последовательности существенно превышает напряжение смещения нейтрали при нормальной работе воздушной линии электропередачи. Под воздействием появившегося при обрыве провода напряжения нулевой последовательности через управляющие электроды высоковольтных симисторов протекают токи положительной полуволны. Симисторы открываются. Тем самым осуществляется двухфазное короткое замыкание в воздушной линии электропередачи. Ток двухфазного короткого замыкания ограничивается резисторами. Срабатывает максимальная токовая защита происходит отключение поврежденного участка линии.A device for determining the breakage of insulated wires in three-phase alternating current networks above 1000 V. It consists of a zero-sequence voltage filter, a control transformer connected between the filter zero point and ground, resistors that limit the short-circuit current in the circuit of high-voltage triacs, a diode rectifier, a resistor , two single-phase transformers, an electromagnetic relay with deceleration on attraction and its closing contact (Kosarev AB, Kosarev B.I. Basics of electromagnetic zopasnosti power supply systems of railway transport -. M .: Intekst, 2008. - 480). In the normal mode of operation of a three-phase network, the neutral bias voltage is insignificant, as the practice of operating the overhead lines shows. The voltage on the secondary windings of the control transformer is small, and the triacs are locked. A break in one of the wires of a three-phase network causes the appearance of a zero-sequence voltage at the end of the protected line. In this case, the voltage of the zero sequence is due to the voltage of two undamaged phases and is practically independent of the resistance to spreading of the wire-ground circuit. This zero sequence voltage significantly exceeds the neutral bias voltage during normal operation of an overhead power line. Under the influence of a zero sequence voltage that appeared during wire breakage, positive half-wave currents flow through the control electrodes of the high-voltage triacs. Triacs open. Thereby, a two-phase short circuit occurs in the overhead power line. The two-phase short-circuit current is limited by resistors. The maximum current protection is activated, the damaged part of the line is switched off.

Однако известное устройство не может быть использовано в тех случаях, если воздушная линия, в частности, воздушной линии 10 кВ, располагается на опорах контактной сети переменного тока, то есть в зонах электромагнитного влияния. Действительно, за счет электрического влияния напряжения контактной сети и магнитного влияния токов в проводах тяговой сети в воздушных проводах ВЛ возникают напряжения нулевой последовательности, существенно превышающие уровни напряжений нулевой последовательности, возникающих в линии при обрыве провода.However, the known device cannot be used in cases where the overhead line, in particular, the overhead line 10 kV, is located on the supports of the contact AC network, that is, in areas of electromagnetic influence. Indeed, due to the electric influence of the voltage of the contact network and the magnetic effect of currents in the wires of the traction network in the overhead wires of the overhead line, zero-sequence voltages arise, significantly exceeding the levels of zero-sequence voltages that occur in the line when the wire is broken.

Известно устройство для снижения электромагнитного влияния электрифицированных дорог переменного тока на трехпроводные линии с изолированной нейтралью, принцип работы которого изложен в патенте РФ №2155679 на изобретение: «Устройство для снижения электромагнитного влияния электрифицированных дорог переменного тока на трехпроводные линии с изолированной нейтралью». Данное устройство снижает наведенное напряжение в линии. Однако при оперативной работе с линией, где наведенное напряжение выше критического значения, в случае изменения порядка включения линии и устройства сгорает существующий на линии измерительный трансформатор НТМИ автоматики контроля изоляции линии относительно земли (ЗЗП-1).A device is known for reducing the electromagnetic effect of electrified AC roads on three-wire lines with an insulated neutral, the principle of operation of which is described in RF patent No. 2155679 for an invention: "A device for reducing the electromagnetic effect of electrified AC roads on three-wire lines with an insulated neutral." This device reduces the induced voltage in the line. However, during operational work with a line where the induced voltage is higher than the critical value, in the case of changing the order of switching on the line and the device, the NTMI measuring transformer of the automatic control of insulation of the line relative to the ground (ZZP-1) existing on the line burns down.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство автоматического контроля изоляции линии относительно земли и определения места замыкания фазы на землю в линиях с изолированной нейтралью, находящихся в условиях интенсивного воздействия электромагнитного поля контактной сети железных дорог, электрифицированных на переменном токе, содержащее контактную сеть с источниками переменного тока, высоковольтную линию с изолированной нейтралью, регулируемый источник, подающий в эту линию напряжение, компенсирующее наведенное напряжение от контактной сети, через фильтр нулевой последовательности, получая напряжение через фазорегулятор от датчика напряжения, а также автоматический выключатель подачи компенсирующего напряжения на регулируемый источник, при срабатывании которого измеряется ток пиковым амперметром и запоминается в запоминающем устройстве, и устройство согласования сигнала с системой телемеханики, по каналам которой сигнал поступает к диспетчеру и, одновременно с запоминающего устройства - в функциональный корректор, обрабатывающий полученный сигнал в величину расстояния от подстанции до места замыкания фазы на землю с учетом продольной неоднородности линии преобразующей его в сигнал, удобный для вывода информации на индикатор, показывающий расстояние от подстанции до замыкания фазы на землю (патент РФ №2372220 опубл. 30.11.2009 г).The closest technical solution to the claimed is a device for automatically monitoring the insulation of the line relative to the ground and determining the location of the phase to earth fault in the lines with isolated neutral, which are under the influence of the electromagnetic field of the contact network of railways electrified by alternating current, containing the contact network with alternating sources current, high-voltage line with insulated neutral, an adjustable source that supplies voltage to this line, compensating for the input voltage from the contact network, through a zero-sequence filter, receiving voltage through the phase regulator from the voltage sensor, as well as an automatic switch to supply compensating voltage to an adjustable source, when triggered, the current is measured by a peak ammeter and stored in a storage device, and a signal matching device with a telemechanics system , through the channels of which the signal goes to the dispatcher and, simultaneously from the storage device, to the functional corrector, processing The received signal is the distance from the substation to the point of phase to ground fault taking into account the longitudinal heterogeneity of the line converting it to a signal, convenient for displaying information on an indicator showing the distance from the substation to the phase to ground fault (RF patent No. 2372220 publ. November 30, 2009).

Устройство работает следующим образом: получаемый сигнал от датчика напряжения сдвигается в блоке регулятора фазы, по фазе на угол 180° эл. по отношению к наведенному напряжению в линии, усиливается по амплитуде до необходимого уровня напряжения компенсации в регулируемом источнике и подается через фильтр нулевой последовательности в трехпроводную линию ВЛ СЦБ. В воздушной линии наведенное напряжение от контактной сети компенсируется напряжением от источника компенсации. Отрегулированная индуктивность регулируемого источника и естественные емкости линии относительно земли в режиме компенсации создают внутреннее сопротивление источника, практически равное бесконечности. При замыкании на воздушной линии естественная емкость линии шунтируется и образуется замкнутая цепь для источника компенсации: линия, место замыкания (близкого к нулю) и земля. Источник компенсации из разряда источника компенсирующего потенциала переходит в разряд источника напряжения, и по нему, и всему компенсирующему устройству начинает протекать ток, пропорциональный сопротивлению линии до места замыкания фазы на землю. Уровень тока, пропорциональный сопротивлению линии на момент «глухого» замыкания, через малое переходное сопротивление (сопротивление места замыкания близко к нулю) фиксируется пиковым амперметром, проходя через автоматический выключатель и затем запоминается в запоминающем устройстве. Автоматический выключатель отключает схему от питания, поступающего от датчика напряжения. При этом источник переходит в режим холостого хода и линия ВЛ СЦБ продолжает оставаться в работе, питая оборудование СЦБ. Далее с запоминающего устройства снимается сигнал для информации диспетчера через устройство согласования и систему телемеханики. Так же с запоминающего устройства сигнал поступает и на функциональный корректор. В функциональном корректоре полученная величина сигнала, пропорциональная величине сопротивления линии от подстанции до места замыкания фазы на землю, по заранее имеющейся программе для данной ВЛ СЦБ переводит величину сопротивления в величину расстояния от подстанции до места замыкания на землю, учитывая при этом продольную неоднородность линии (кабельные вставки, разные типы и диаметры проводов) с дальнейшим выводом на индикатор информации.The device operates as follows: the received signal from the voltage sensor is shifted in the phase regulator unit, phase by angle of 180 ° el. with respect to the induced voltage in the line, it is amplified in amplitude to the required level of compensation voltage in the regulated source and is fed through the zero-sequence filter to the three-wire line of the high voltage signaling system. In the overhead line, the induced voltage from the contact network is compensated by the voltage from the compensation source. The adjusted inductance of the regulated source and the natural capacitances of the line relative to the ground in the compensation mode create an internal resistance of the source, almost equal to infinity. When a circuit is closed on an overhead line, the line's natural capacitance is shunted and a closed circuit is formed for the compensation source: line, circuit location (close to zero) and ground. The compensation source from the discharge of the source of the compensating potential goes into the discharge of the voltage source, and a current proportional to the resistance of the line to the point where the phase closes to earth begins to flow through it and the entire compensating device. The current level proportional to the line resistance at the time of the “dead” circuit through a small transition resistance (the resistance of the circuit is close to zero) is fixed by a peak ammeter, passing through a circuit breaker and then stored in a memory device. A circuit breaker disconnects the circuit from the power supplied by the voltage sensor. At the same time, the source goes into idle mode and the VL signaling line continues to work, feeding the signaling equipment. Further, a signal is removed from the storage device for dispatcher information through a matching device and a telemechanics system. The signal also goes from the storage device to the functional corrector. In the functional corrector, the received signal value proportional to the resistance value of the line from the substation to the point of phase to ground fault, according to a previously available program for this overhead line, the signaling system converts the resistance value to the distance from the substation to the point of ground fault, taking into account the longitudinal heterogeneity of the line (cable inserts, different types and diameters of wires) with further output to the indicator of information.

Устройство - прототип исключает аварийный режим и получение ложной информации, а также обеспечивает автоматический контроль за нарушением изоляции линии относительно земли, причем линия может работать в условиях воздействия сильного электромагнитного поля контактной сети переменного тока, за счет снижения воздействия электромагнитного поля на оборудование и линию, а также при замыкании фазы на землю, определить место (глухого) через малое переходное сопротивление замыкания фазы на землю. Однако, оно обладает рядом недостатков, а именно: оно очень сложное, а т.к. оно не полностью компенсирует воздействие электромагнитного поля контактной сети на воздушную цепь, то и точность определения места обрыва провода вызывает сомнение, поэтому требуется введение коррекции величины сигнала и специальной программы для конкретной сети. От точности определения места обрыва изолированных проводов воздушной линии зависит время, требуемое для устранения аварии.The prototype device eliminates the emergency mode and receiving false information, and also provides automatic control over the violation of the insulation of the line relative to the ground, and the line can work under the influence of a strong electromagnetic field of the AC contact network, by reducing the impact of the electromagnetic field on the equipment and line, and also, when the phase is shorted to ground, determine the location of (deaf) through the small transient resistance of the phase short to ground. However, it has a number of disadvantages, namely: it is very complex, and because it does not fully compensate for the effect of the electromagnetic field of the contact network on the air circuit, the accuracy of determining the place of wire breakage is doubtful, therefore, the correction of the signal magnitude and a special program for a particular network are required. The time required to eliminate the accident depends on the accuracy of determining the location of a break in the insulated wires of an overhead line.

Остановка движения даже по одному из путей железной дороги из-за повреждений или ложной работы устройств автоблокировок влечет за собой огромные экономические потери и напрямую связана с общей безопасностью движения на железнодорожном транспорте. Поэтому отыскание и устранение неисправности в линиях напряжением выше 1000 В, питающих устройства автоблокировок, должно быть произведено как можно быстрее. Сроки отыскания места обрыва и короткого замыкания и количество оперативных ремонтных бригад, принимающих участие в поисках, можно было бы значительно снизить, если еще до выезда ремонтных бригад на линию знать достаточно точно зону, где находится место короткого замыкания или обрыв провода. Это дало бы возможность выезжать одной бригаде в определенное место и в минимальные сроки устранять повреждение.Stopping traffic along even one of the railroad tracks due to damage or false operation of the self-locking devices entails huge economic losses and is directly related to the general safety of railway traffic. Therefore, the troubleshooting and troubleshooting of lines with voltages above 1000 V supplying the automatic blocking devices should be carried out as quickly as possible. The terms of finding the place of breakage and short circuit and the number of operational repair crews participating in the search could be significantly reduced if, before the repair crews left the line, it would be possible to know exactly the area where the short circuit or wire breakage was located. This would make it possible for one team to travel to a specific place and repair the damage in the shortest possible time.

Технической задачей полезной модели является создание надежного и, относительно простого устройства для определения фазы в которой произошел обрыв провода воздушной линии напряжением выше 1000 В, а также расстояния до места оборвавшегося провода, позволяющего относительно быстро устранить аварийную ситуацию.The technical task of the utility model is to create a reliable and relatively simple device for determining the phase in which an overhead line wire with a voltage of more than 1000 V breaks down, as well as the distance to the place of a broken wire that allows you to quickly eliminate the emergency.

Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство для определения обрыва изолированного провода трехфазной воздушной линии напряжением выше 1000 В, расположенной на опорах контактной сети переменного тока, содержащее контактную сеть с источниками переменного тока, трехфазную высоковольтную воздушную линию, с изолированной нейтралью, автоматический переключатель, установленный в начале воздушной линии, соединенный с амперметром, выход которого соединен с искусственным заземлителем и запоминающим устройством, внесены изменения, а именно:,The technical result is achieved due to the fact that in the known device for determining the breakage of an insulated wire of a three-phase overhead line voltage above 1000 V, located on the supports of the contact AC network, containing a contact network with AC sources, a three-phase high-voltage overhead line, with insulated neutral, automatic a switch installed at the beginning of the overhead line connected to an ammeter, the output of which is connected to an artificial ground electrode and a storage device, changes are made, namely :,

- в него дополнительно в конце воздушной линии установлен автоматический переключатель и амперметр, соединенный с искусственным заземлителем;- it additionally has an automatic switch and an ammeter connected to an artificial ground electrode at the end of the overhead line;

- оба переключателя снабжены возможностью поочередного соединения с каждым из проводов трехфазной воздушной линии;- both switches are equipped with the possibility of alternating connection with each of the wires of a three-phase overhead line;

- выходы запоминающего устройства соединены с блоком сравнения токов, измеренных первым амперметром в каждой фазе воздушной линии,- the outputs of the storage device are connected to a unit for comparing currents measured by the first ammeter in each phase of the overhead line,

- выходы блока сравнения соединены с входами дополнительного блока определения фазы с оборвавшемся проводом, а выходы с дополнителным входом запоминающего устройства и с автоматическим перключателем, установленным в конце воздушной линии;- the outputs of the comparison unit are connected to the inputs of the additional phase determination unit with a broken wire, and the outputs with an additional input of the storage device and with an automatic switch installed at the end of the overhead line;

- введен блок определения расстояния от источника питания до места обрыва провода выполненный в виде вычислительного устройства, входы которого соединены с выводами амперметра, установленного в конце воздушной линии и дополнительным выходом запоминающего устройства.- a unit for determining the distance from the power source to the place of wire breakage is implemented in the form of a computing device, the inputs of which are connected to the terminals of the ammeter installed at the end of the overhead line and an additional output of the storage device.

Для достижения технического результата используется одна из особенностей, присущая электрифицированным железным дорогам переменного тока и смежным линиям электропередачи, а именно то, что для электроснабжения автоблокировки сеть проходит близко от контактной сети, а иногда и на опорах последней. Однофазная контактная сеть оказывает сильное электромагнитное влияние на линию электропередачи, т.к. под действием электрического поля, создаваемого тяговой сетью, на провода воздушной линии наводится напряжения, соизмеримые по абсолютному значению с напряжением источника питания упомянутой линии. Через емкости между проводами контактной сети и воздушной линии происходит стекание токов с контактной сети в воздушную линию и далее через емкость между проводами воздушной линии и землей происходит стекание токов с воздушной линии в землю.To achieve a technical result, one of the features inherent in AC electrified railways and adjacent power transmission lines is used, namely, for the power supply of the automatic blocking, the network passes close to the contact network, and sometimes to the supports of the latter. The single-phase contact network has a strong electromagnetic effect on the power line, as under the influence of an electric field created by the traction network, voltages are induced on the wires of the overhead line, which are comparable in absolute value with the voltage of the power source of the mentioned line. Through the capacitance between the wires of the contact network and the overhead line, currents flow from the contact network to the overhead line and then through the capacitance between the wires of the overhead line and the ground, currents flow from the overhead line to the ground.

Причем значения емкостей зависят от геометрических и пространственных параметров линии (длина, расстояние от проводов линии до проводов контактной сети, высота подвеса линии и др.). Использование этого эффекта позволяет значительно упростить устройство. При обрыве провода линии, изменяется длина линии от источника питания, и, соответственно, изменяются значения емкостей между линией и землей до и после места обрыва в сравнении с емкостью неповрежденного провода.Moreover, the capacitance values depend on the geometric and spatial parameters of the line (length, distance from the line wires to the wires of the contact network, line suspension height, etc.). Using this effect can significantly simplify the device. When the line wire is broken, the line length from the power source changes, and, accordingly, the capacitance values between the line and the ground before and after the break point are changed in comparison with the capacity of the undamaged wire.

Введение дополнительного переключателя и амперметра, соединенного с искусственным заземлителем позволяет подключить его к фазе, в которой обнаружен обрыв провода и измерить ток стекания на землю в конце воздушной линии.The introduction of an additional switch and an ammeter connected to an artificial ground electrode allows you to connect it to the phase in which a wire break is detected and measure the drain current to the ground at the end of the overhead line.

Определение фазы с оборвавшемся проводом определяют путем попарного сравнения токов каждой фазы воздушной линии. Токи измеренные амперметром в начале воздушной линии запоминаются в запоминающем устройстве, а затем попарно поступает на элементы сравнения блока сравнения, причем в первом элементе сравниваются токи фазы А и В, во втором - В и С и третьем - С и А. Результаты сравнения анализируются в блоке определения фазы с оборвавшемся проводом, выполненым в виде логическогоэлемента И -ИЛИ..The definition of the phase with a broken wire is determined by pairwise comparison of the currents of each phase of the overhead line. The currents measured by an ammeter at the beginning of the overhead line are stored in a storage device, and then fed in pairs to the comparison elements of the comparison unit, and the phases A and B are compared in the first element, B and C in the second and C and A in the third. a phase determination unit with a broken wire, made in the form of a logical element AND -OR.

В вычислительное устройство с выводов амперметра, установленного в конце воздушной линии поступают сигналы об измеренных токов в фазе в которой (ых) произошел обрыв, а из запоминающего устройства на другой вход вычислительного устройства поступают токи этой (их) фазы, измеренные амперметром в начале воздушной линии.The computing device receives the signals from the terminals of the ammeter installed at the end of the overhead line about the measured currents in the phase in which the breakage occurred, and the current device measured by the ammeter at the beginning of the overhead line from the storage device to the other input of the computing device .

В вычислительном устройстве реализуется уравнение;In a computing device, an equation is implemented;

где Х_обр - расстояние от источника питания до точки обрыва;where X _arr is the distance from the power source to the point of cliff;

I_Н - ток отекания в начале линии с оборвавшемся проводом;I _N - swelling current at the beginning of the line with a broken wire;

I_К - ток отекания в конце линии с оборвавшемся проводом;I _K is the swelling current at the end of the line with a broken wire;

L - длина линии.L is the length of the line.

На фигуре 1 приведена электрическая схема устройства, реализующего заявляемую полезную модель.The figure 1 shows the electrical diagram of a device that implements the claimed utility model.

На фигуре 1 показаны:The figure 1 shows:

1 - трехфазная линия напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью, расположенная на опорах контактной сети переменного тока с полевой стороны, предназначенная для питания автоблокировки или нетяговых потребителей, отключенная от собственного источника питания;1 - a three-phase line with a voltage above 1000 V with an isolated neutral, located on the supports of the contact AC network from the field side, designed to power self-locking or non-traction consumers, disconnected from its own power source;

2 - контактная сеть однофазного переменного тока промышленной частоты напряжением 25 кВ;2 - contact network of a single-phase alternating current industrial frequency voltage of 25 kV;

3, 4 - источники питания контактной сети 25 кВ (тяговые обмотки трехфазных понижающих трансформаторов смежных тяговых подстанций переменного тока железных дорог);3, 4 - 25 kV contact network power sources (traction windings of three-phase step-down transformers of adjacent traction AC substations of railways);

5 - место обрыва провода трехфазной линии напряжением выше 1000 В;5 - place of wire breakage of a three-phase line with voltage above 1000 V;

6, 7 - автоматические переключатели, установленные в начале и конце линии соответственно;6, 7 - automatic switches installed at the beginning and end of the line, respectively;

8, 10 - амперметры, подключаемые попеременно к соответствующим фазам линии через автоматические переключатели 6 и 7 соответственно;8, 10 - ammeters connected alternately to the corresponding phases of the line through automatic switches 6 and 7, respectively;

9, 11 - искусственные заземлители;9, 11 - artificial grounding;

12 - вычислительный блок для определения расстояния до места обрыва, подключен к выходным зажимам амперметра 10 и выходу запоминающего устройства 13.12 - computing unit for determining the distance to the cliff, connected to the output terminals of the ammeter 10 and the output of the storage device 13.

13 - запоминающее устройство значений токов, измеренных амперметром 8;13 - storage device for the values of currents measured by ammeter 8;

14 - блок сравнения токов соседних фаз;14 is a block comparing currents of neighboring phases;

15 - блок определения фазы оборвавшегося провода15 - unit for determining the phase of a broken wire

Устройство работает следующим образом. При обрыве одного из проводов (фаз) трехфазной линии напряжением выше 1000 В (1), расположенной на опорах контактной сети переменного тока (2), происходит отключение этой линии от ее источников питания (трансформаторов СЦБ или районных обмоток трехфазных понижающих трансформаторов тяговых подстанций). За счет электрического влияния контактной сети (2), подключенной к источникам напряжением 25 кВ (3) и (4), с помощью автоматического переключателя (6) к каждой из фаз в начале поочередно подключается амперметр (8). Измеренные значения токов разных фаз с амперметра (8) поступает запоминаются в запоминающем устройстве (13), а затем попарно поступает на элементы сравнения блока сравнения (14), причем в первом элементе сравниваются токи фазы А и В, во втором - В и С и третьем - С и А. Результаты сравнения анализируются в блоке определения фазы с оборвавшемся проводом (15). После этого автоматический переключатель (7) подключает к поврежденной фазе в конце линии амперметр (10). Измеренные значения токов амперметром (10) поврежденной фазы поступают на вход вычислительного блока (12), на второй вход которого поступает из запоминающего устройства значение тока Этой же фазы, измеренного амперметром 8, установленном в начале воздушной линии. В вычислительном устройстве 12 выполняется расчет расстояния от начала линии до места обрыва провода линии (5).The device operates as follows. If one of the wires (phases) of a three-phase line with a voltage above 1000 V (1) breaks down on the supports of the contact AC network (2), this line is disconnected from its power sources (signaling transformers or district windings of three-phase step-down transformers of traction substations). Due to the electrical influence of the contact network (2) connected to sources of voltage of 25 kV (3) and (4), using an automatic switch (6), an ammeter (8) is alternately connected to each of the phases at the beginning. The measured values of the currents of different phases from the ammeter (8) enters are stored in a storage device (13), and then in pairs enters the comparison elements of the comparison unit (14), and in the first element the currents of phases A and B are compared, in the second - B and C and the third - C and A. The comparison results are analyzed in the phase determination unit with a broken wire (15). After that, the automatic switch (7) connects the ammeter (10) to the damaged phase at the end of the line. The measured current values by the ammeter (10) of the damaged phase are fed to the input of the computing unit (12), the second input of which receives from the storage device the current value of the same phase, measured by ammeter 8, installed at the beginning of the overhead line. In the computing device 12, the distance from the beginning of the line to the place of wire line breakage (5) is calculated.

Рассмотрим определение расстояние до места обрыва на конкретном примере трехфазной воздушной линии длиной 48 км напряжением 10 кВ, провода которой размещены в горизонтальной плоскости на опорах контактной сети напряжением 25 кВ, т.е. находятся под электромагнитным воздействием данной контактной сети. Значение емкости провод линии - земля составляет 7 нФ/км, между проводами линии - 1 нФ/км, между контактной сетью и землей - 12,5 нФ/км, между контактной сетью и проводами линии - 2 нФ/км. При обрыве провода фазы В линии происходит отключение линии от источников питания. Переключающее устройство (6) подключаются к фазе А в начале линии. Ток фазы А, измеренный датчиком тока (8) составит 1059,0 мА. Данное значение поступает в запоминающее устройство (13). Затем переключающее устройство (6) подключается к фазе В в начале линии. Ток фазы В, измеренный датчиком тока (8) составит 440,4 мА. Данное значение поступает в запоминающее устройство (13). Затем переключающее устройство (6) подключается к фазе С в начале линии; Ток фазы С, измеренный датчиком тока (8) составит 1059,0 мА. Данное значение поступает в запоминающее устройство (13). Далее из запоминающего устройства значения токов попарно поступают в блоке сравнения (14), где анализируются. В рассматриваемом случае в блок 15 поступят сигналы об отклонения с первых двух элементов, что указывает на наличие обрыва в фазе В. Сигнал с выхода блока 15 поступает на автоматический переключатель 7, который подключится к фазе В. Ток фазы В, измеренный амперметром (10), составит 627,3 мА. С амперметра 10 измеренное значение тока поступит на вход вычислительного устройства 12, на другой вход которого поступит сигнал из запоминающего устройства 13 от токе в фазе В, измеренным амперметром 8.Consider the definition of the distance to the breakage point on a specific example of a three-phase overhead line 48 km long with a voltage of 10 kV, the wires of which are placed in a horizontal plane on the supports of a contact network with a voltage of 25 kV, i.e. are under the electromagnetic influence of this contact network. The value of the wire – line – ground capacitance is 7 nF / km, between the line wires –– 1 nF / km, between the contact network and ground –– 12.5 nF / km, between the contact network and the wire –– 2 nF / km. If the phase B wire breaks, the line disconnects from the power sources. The switching device (6) is connected to phase A at the beginning of the line. The phase A current measured by the current sensor (8) is 1059.0 mA. This value enters the storage device (13). Then, the switching device (6) is connected to phase B at the beginning of the line. The phase B current measured by the current sensor (8) is 440.4 mA. This value enters the storage device (13). Then, the switching device (6) is connected to phase C at the beginning of the line; The phase C current measured by the current sensor (8) is 1059.0 mA. This value enters the storage device (13). Further, from the storage device, the current values are supplied in pairs in the comparison unit (14), where they are analyzed. In the case under consideration, block 15 receives signals of deviations from the first two elements, which indicates the presence of a break in phase B. The signal from the output of block 15 is fed to an automatic switch 7, which will be connected to phase B. The phase B current measured by ammeter (10) , will be 627.3 mA. From the ammeter 10, the measured current value will be supplied to the input of the computing device 12, the other input of which will receive a signal from the storage device 13 from the current in phase B, measured by the ammeter 8.

Таким образом, значения тока фазы В, измеренные амперметрами (8) и (10) поступают на вход вычислительного блока (12), в котором выполняется расчет расстояния от источника линии до места обрыва провода фазы В линии по формуле:Thus, the values of the phase B current measured by ammeters (8) and (10) are fed to the input of the computing unit (12), in which the distance from the line source to the point of wire breakage of the phase B line is calculated according to the formula:

В результате происходит определение фазы оборвавшегося провода и расстояния от источника питания до места обрыва.As a result, the phase of the broken wire and the distance from the power source to the breakage point are determined.

Полученный результат был сообщен ремонтной бригаде, выезжавшей для устранения аварии. Точность определения фактического расстояния до места обрыва составила порядка 250-300 м, т.е. менее 1,5%.The result was reported to the repair team, who traveled to eliminate the accident. The accuracy of determining the actual distance to the cliff site was about 250-300 m, i.e. less than 1.5%.

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известными методами расчета по напряжению и тока нулевой последовательности, с использованием различных корректирующих и программных устройств очевидна. Устройство просто по конструкции, обладает достоверностью, а вычисление не требует сложных дополнительных устройств и может быть выполнено самим оператором сети по показаниям приборов.The advantage of the proposed device in comparison with the known methods of calculating the voltage and current of the zero sequence using various corrective and software devices is obvious. The device is simple in design, has reliability, and the calculation does not require complex additional devices and can be performed by the network operator by the readings of the devices.

В настоящее время устройство проходит апробацию на Октябрьской железной дороге и после успешного окончания испытаний будет рекомендована для использования службам эксплуатации тяговых подстанций и электроснабжения железных дорог других регионов.Currently, the device is being tested on the Oktyabrskaya Railway and after successful completion of the tests it will be recommended for use by the traction substation operation and power supply services of railways of other regions.

Claims (1)

Устройство для определения расстояния от источника питания до места обрыва изолированного провода трехфазной воздушной линии напряжением свыше 1000 В, расположенной на опорах контактной сети переменного тока, содержащее контактную сеть с источниками переменного тока, трехфазную высоковольтную воздушную линию с изолированной нейтралью, автоматический переключатель, установленный в начале воздушной линии, соединенный с амперметром, выход которого соединен с искусственным заземлителем, и запоминающее устройство, отличающееся тем, что в него дополнительно в конце воздушной линии установлен автоматический переключатель, соединенный с дополнительным амперметром, подключенным к искусственному заземлителю, причем автоматические переключатели снабжены возможностью поочередного соединения с каждым из проводов воздушной линии, выходы запоминающего устройства соединены с входами блока сравнения токов, измеренных первым амперметром в каждой фазе воздушной линии, выходы которого соединены с входами блока определения фазы с оборвавшимся проводом, а выходы этого блока соединены с дополнительным входом запоминающего устройства и автоматическим переключателем, установленным в конце воздушной линии, выход дополнительного амперметра соединен с входом вычислительного устройства, для определения расстояния от источника питания до места обрыва провода, другой вход которого соединен с дополнительным выходом запоминающего устройства.

A device for determining the distance from the power source to the point of breakage of an insulated wire of a three-phase overhead line with a voltage of over 1000 V located on the supports of the contact AC network, containing a contact network with AC sources, a three-phase high-voltage overhead line with an insulated neutral, an automatic switch installed at the beginning an air line connected to an ammeter, the output of which is connected to an artificial ground electrode, and a storage device, characterized in that in in addition, an automatic switch is installed at the end of the overhead line connected to an additional ammeter connected to an artificial ground electrode, the automatic switches being equipped with the ability to alternately connect to each of the overhead line wires, the outputs of the storage device are connected to the inputs of the current comparison unit measured by the first ammeter in each phase overhead line, the outputs of which are connected to the inputs of the phase determination unit with a broken wire, and the outputs of this unit are connected inens with an additional input of the storage device and an automatic switch installed at the end of the overhead line, the output of the additional ammeter is connected to the input of the computing device to determine the distance from the power source to the point of wire break, the other input of which is connected to the additional output of the storage device.