RU2775931C1 - Method for controlling the automatic circuit reclosure of the feed line of the contact system of a double-track section - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to systems automation of electrified railways, namely, to a method for controlling the automatic circuit reclosure (ACR) of the switch of the feed line of CS, monitoring the stable short circuiting (S/C) in the open AC contact system (CS) of a double-track section. Substance: measured parameters characterising the state of an emergency open contact system are introduced, namely, a stable or passing short circuit: voltage of the TWR line ("two-wire-rail" line) and phase of the induced voltage relative to the busbar voltage of 27.5 kV. If, after an emergency opening of the switch of the feed line of the contact system, the measured phase φ* is equal to φ_0min ≤φ*≤φ_0max, wherein φ_0min and φ_0max are the set minimum and maximum values of the initial conditions, the "ACR denied" command follows. At any other values of φ* and at a measured induced voltage U*_ind≥U_0ind, wherein U_0ind is the set initial condition of induced voltage of the electrical influence from the TWR line, the "ACR permitted" command is issued.

EFFECT: increase in the reliability of determining a passing or stable S/C in the open contact system of a double-track section.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системной автоматике электрифицированных железных дорог, а именно к способу управления автоматическим повторным включением (АПВ) выключателя питающей линии КС с контролем устойчивого короткого замыкания (КЗ) в отключенной контактной сети (КС) переменного тока двухпутного участка.The invention relates to system automation of electrified railways, and in particular to a method for controlling automatic reclosing (AR) of a CS supply line switch with control of a stable short circuit (SC) in a disconnected AC contact network (CS) of a double-track section.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Из [1-10] известно, что контроль отсутствия или наличия КЗ в отключенной контактной сети можно осуществить двумя способами: с помощью измерений остаточного напряжения, генерируемого электроподвижным составом, и с помощью измерений наведенного напряжения. Наведенное напряжение в контактной сети измеряется специально установленным трансформатором напряжения у выключателя питающей линии контактной сети со стороны контактной сети.It is known from [1-10] that the control of the absence or presence of a short circuit in a disconnected contact network can be carried out in two ways: by measuring the residual voltage generated by the electric rolling stock, and by measuring the induced voltage. The induced voltage in the contact network is measured by a specially installed voltage transformer at the power line switch of the contact network on the side of the contact network.

Под отключенной контактной сетью будем понимать участок контактной сети, не получающий питание от тяговой подстанции и поста секционирования. В настоящем изобретении будем рассматривать второй способ (с помощью наведенного напряжения), с помощью которого будем оценивать возможность введения автоматического повторного включения (АПВ) питающей линии контактной сети, которое по нормативным документам [3] определяется с задержкой в 5 - 7 сек. Обычно оно называется штатным и в документации на терминал [2] обозначается как АПВ2.Under the disconnected contact network, we mean a section of the contact network that does not receive power from the traction substation and the sectioning post. In the present invention, we will consider the second method (using induced voltage), with the help of which we will evaluate the possibility of introducing automatic reclosing (AR) of the supply line of the contact network, which, according to regulatory documents [3], is determined with a delay of 5 - 7 seconds. Usually it is called regular and in the documentation for the terminal [2] it is designated as AR2.

Наведенное напряжение формируется от линии ДПР и (или) на двухпутном участке контактной сети от напряжения и нагрузки смежного пути.The induced voltage is formed from the DPR line and (or) on the double-track section of the contact network from the voltage and load of the adjacent track.

В [4] рассмотрен способ управления АПВ на двухпутном участке, когда при тяговой нагрузке на втором пути генерируется наведенное напряжение совместно с гармоническими составляющими напряжения. Для их ограничения устанавливают в [4] низкочастотные фильтры. Однако фильтры наряду со снижением напряжения гармонических составляющих снижают и напряжение основной частоты, что снижает чувствительность в определении факта отсутствия КЗ.In [4], a method for controlling the automatic reclosure on a double-track section is considered, when, under a traction load, an induced voltage is generated on the second track together with the harmonic components of the voltage. To limit them, low-frequency filters are installed in [4]. However, the filters, along with reducing the voltage of the harmonic components, also reduce the voltage of the fundamental frequency, which reduces the sensitivity in determining the absence of a short circuit.

Для оценки влияния тока смежного пути в [5] предложено определять отношение первой и третьей гармоники наведенного напряжения. Однако при наличии на зоне устройства статического генератора реактивной мощности (СГРМ) с функцией фильтрации высших гармоник в тяговой сети или при обращении электроподвижного состава (ЭПС) с асинхронными двигателями доля третьей гармонической составляющей существенно снижается, вплоть до нуля. В этом недостаток изобретения [5].To assess the influence of the adjacent path current, it was proposed in [5] to determine the ratio of the first and third harmonics of the induced voltage. However, if there is a static reactive power generator (SRG) in the area of the device with the function of filtering higher harmonics in the traction network or when the electric rolling stock (EPS) is used with asynchronous motors, the share of the third harmonic component is significantly reduced, down to zero. This is the disadvantage of the invention [5].

В [6] предложено учесть наведенное напряжение от тока смежного пути путем измерения этого тока с помощью трансформатора тока выключателя. Однако в [6] не контролируется расположение электровозов на смежном пути, что приводит, в ряде случаев, к недопустимым погрешностям расчета наведенного напряжения.In [6], it was proposed to take into account the induced voltage from the current of the adjacent path by measuring this current using the current transformer of the circuit breaker. However, in [6], the location of electric locomotives on an adjacent track is not controlled, which in some cases leads to unacceptable errors in the calculation of the induced voltage.

Итак, на основании анализа рассмотренных изобретений ясно, что уровни наведенного напряжения электрического и магнитного влияния сопоставимы и определить устойчивое или проходящее КЗ только по их сравнению невозможно [1-10]. Поэтому необходимо введение нового признака для решения задачи.So, based on the analysis of the considered inventions, it is clear that the levels of the induced voltage of the electric and magnetic effects are comparable and it is impossible to determine a stable or passing short circuit only by comparing them [1-10]. Therefore, it is necessary to introduce a new feature to solve the problem.

Авторы определили, что новым признаком является фаза наведенного напряжения. В [1] указано, что индуцированное наведенное напряжение отстает на 90° от влияющего тока и является характеристикой магнитной составляющей наведенного напряжения. В то же время при электрическом влиянии наведенное напряжение находится в фазе с влияющем напряжении. Это является основной идеей изобретения.The authors determined that the new feature is the phase of the induced voltage. In [1], it is indicated that the induced induced voltage lags behind the influencing current by 90° and is a characteristic of the magnetic component of the induced voltage. At the same time, with an electrical influence, the induced voltage is in phase with the influencing voltage. This is the main idea of the invention.

Изобретение [6] близко к идее предлагаемого изобретения, и поэтому принимаем его за прототип.The invention [6] is close to the idea of the present invention, and therefore we take it as a prototype.

Цель изобретения повысить надежность определения проходящего или устойчивого КЗ в отключенной контактной сети двухпутного участка.The purpose of the invention is to improve the reliability of determining a passing or stable short circuit in a disconnected contact network of a double-track section.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

На основании прототипа [6] рассматривается способ управления автоматическим повторным включением основного выключателя питающей линии контактной сети двухпутного участка с установленным трансформатором напряжения и микропроцессорным терминалом и устройством контроля короткого замыкания в контактной сети, а также с выключателем контактной сети смежного пути, основанный на измерении наведенного напряжения в контактной сети, причем по опорам контактной сети проходит линия ДПР (два провода - рельс).Based on the prototype [6], a method is considered for controlling the automatic reclosing of the main switch of the supply line of the contact network of a double-track section with an installed voltage transformer and a microprocessor terminal and a short circuit control device in the contact network, as well as with an adjacent contact network switch, based on measuring the induced voltage in the contact network, and the DPR line passes along the supports of the contact network (two wires - a rail).

Существующая схема питания двухпутного участка рассмотрена, в частности, в [10, рис. 9,1; 9,4; 11,1].The existing power supply scheme of the double-track section is considered, in particular, in [10, fig. 9.1; 9.4; 11.1].

Для реализации цели изобретения:To realize the purpose of the invention:

- вводятся измеряемые параметры, характеризующие состояние аварийно отключенной контактной сети, а именно, короткое замыкание устойчивое или проходящее: напряжение линии ДПР и фаза наведенного напряжения относительно напряжения шин 27,5 кВ,- the measured parameters are introduced that characterize the state of the emergency disconnected contact network, namely, the short circuit is stable or passing: the voltage of the DPR line and the phase of the induced voltage relative to the busbar voltage of 27.5 kV,

- предварительно рассчитывают начальные условия - действующее наведенное напряжение U_0нав при отсутствии короткого замыкания в контактной сети и работающей линией ДПР и при отключенном выключателе контактной сети смежного пути, а при КЗ в контактной сети, питающейся от основного выключателя, и включенном выключателе смежного пути определяют фазу между наведенным напряжением установленного трансформатора ϕ₀ (в виде зоны от минимального ϕ_0мин до максимального ϕ_0макс значений) и напряжением шин 27,5 кВ,- pre-calculate the initial conditions - the effective induced voltage U _0nav in the absence of a short circuit in the contact network and the operating DPR line and with the switch of the contact network of the adjacent track turned off, and in the event of a short circuit in the contact network powered by the main switch and the switch of the adjacent track, the phase is determined between the induced voltage of the installed transformer ϕ ₀ (in the form of a zone from the minimum ϕ _0min to the maximum ϕ _0max values) and the busbar voltage of 27.5 kV,

- и после аварийного отключения основного выключателя замеряют действующее значение наведенного напряжения U*_нав в отключенной контактной сети, а также при измененной полярности подведенного напряжения линии ДПР U'_дпр замеряют фазу ϕ* между наведенным напряжением установленного трансформатора и напряжением шин 27,5 кВ и,- and after the emergency shutdown of the main switch, measure the effective value of the induced voltage U* _nav in the disconnected contact network, and also with a changed polarity of the supplied voltage of the DPR line U' _dpr measure the phase ϕ* between the induced voltage of the installed transformer and the busbar voltage of 27.5 kV and,

если ϕ_0мин ≤ ϕ* ≤ ϕ_0макс, то следует команда «запрет АПВ», а при остальных значениях ϕ* и при U*_нав≥U_0нав - подается команда «разрешение АПВ».if ϕ _0min ≤ ϕ* ≤ ϕ _0max , then the command "reclosing inhibition" follows, and for other values of ϕ* and when U* _nav ≥U _0nav , the command "reclosure reclosure" is given.

Уточним расчетные и измеряемые значения:Let's clarify the calculated and measured values:

- для расчета начальных условий наведенное напряжение рассчитывается при реальной полярности U_дпр;- to calculate the initial conditions, the induced voltage is calculated at the real polarity U _dpr ;

- фаза ϕ* между напряжением шин 27,5 кВ и наведенным напряжением установленного трансформатора измеряется при измененной полярности линии ДПР U'_дпр;- phase ϕ* between the busbar voltage of 27.5 kV and the induced voltage of the installed transformer is measured with a reversed polarity of the DPR line U'_DPR;

- фаза ϕ₀ измеряется при КЗ в контактной сети, то есть при отсутствии электрического влияния от ДПР (а это значит - при отсутствии ДПР);- phase ϕ ₀ is measured during a short circuit in the contact network, that is, in the absence of electrical influence from the DPR (and this means - in the absence of the DPR);

- все фазы от напряжения шин 27,5 кВ отсчитываются до отстающих наведенных напряжений относительно напряжения шин 27,5 кВ, питающей основной выключатель;- all phases from the busbar voltage of 27.5 kV are measured to lagging induced voltages relative to the busbar voltage of 27.5 kV supplying the main switch;

- в значениях U'_ДПР и U'_нав «штрих» означает, что измерения выполнены при изменении полярности напряжения линии ДПР- U'_ДПР.- in the values of U' _DPR and U' _nav "dash" means that the measurements were performed with a change in the polarity of the voltage line DPR-U' _DPR .

Итак показано, что определяющим в изобретении является измерение фазы наведенного напряжения. Однако для надежности получения результата дополняем указанный признак известной характеристикой - значением напряжения наведенного напряжения в послеаварийном режиме. В частности, при близком КЗ в контактной сети к установленному трансформатору напряжения наеденное напряжение будет приближаться к нулю, и в этих условиях наблюдается большая погрешность определения фазы напряжения. В этом случае условие U*_нав≥U_0нав четко укажет на наличие КЗ в контактной сети, так как это условие не выполняется.So it is shown that the determining factor in the invention is the measurement of the phase of the induced voltage. However, for the reliability of obtaining the result, we supplement the indicated feature with a known characteristic - the value of the voltage of the induced voltage in the post-accident mode. In particular, with a close short circuit in the contact network to the installed voltage transformer, the applied voltage will approach zero, and under these conditions there is a large error in determining the voltage phase. In this case, the condition U* _nav ≥U _0nav will clearly indicate the presence of a short circuit in the contact network, since this condition is not met.

РАСЧЕТ НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЙCALCULATION OF INITIAL CONDITIONS

На основании статистических данных по реальным нагрузкам тяговой сети и по реальным данным наведенного напряжения рассмотрим начальные условия параметров в Изобретении, которые рассчитываются предварительно и заносятся в соответствующий блок устройства, реализующий рассматриваемый способ.Based on the statistical data on the real loads of the traction network and on the real data of the induced voltage, we will consider the initial conditions of the parameters in the Invention, which are pre-calculated and entered into the corresponding unit of the device that implements the method under consideration.

1. Начальное условие - фаза ϕ₀ определяется между наведенным напряжением установленного трансформатора и напряжением шин 27,5 кВ при наличии КЗ в контактной сети, подключенной к основному выключателю. Известно [1,10], что при КЗ и соответствующем наведенном напряжении от тока смежного пути магнитного влияния указанная фаза определяется соотношением реактивной и активной составляющими погонного сопротивления взаимной индукции. По мере уменьшения ширины сближения между влияющей и подверженной влиянию цепями доля активной составляющей коэффициента взаимной индукции уменьшается и ϕ₀ стремится к 90°. Если принять фазу тяговой нагрузки в пределах ϕ_н=4-45°(меньшие значения для ЭПС с асинхронными двигателями, а большие значения - для ЭПС с коллекторными двигателями [7]), то ϕ₀=ϕ_н+90°. Чтобы учесть различные реальные ситуации при возможной ширине сближения ДПР к контактной сети, то следует в качестве начального условия дать некоторый диапазон значений ϕ₀ в связи с изменением фазы тока тяговой нагрузки (4 до 45° [1,7]). Поэтому предложен диапазон ϕ₀ от минимального ϕ_0мин до максимального ϕ_0макс значения, а именно ϕ_0макс=50+90=140°, а ϕ_0мин на 50° меньше, то есть ϕ_0мин=90°. На конкретных межподстанционных зонах железных дорог указанный диапазон может быть откорректирован.1. The initial condition - the phase ϕ ₀ is determined between the induced voltage of the installed transformer and the busbar voltage of 27.5 kV in the presence of a short circuit in the contact network connected to the main switch. It is known [1, 10] that in the case of short circuit and the corresponding induced voltage from the current of the adjacent path of magnetic influence, this phase is determined by the ratio of the reactive and active components of the resistance per unit length of mutual induction. As the width of approach between the influencing and affected circuits decreases, the proportion of the active component of the mutual induction coefficient decreases and ϕ ₀ tends to 90°. If we take the phase of the traction load within ϕ _n =4-45° (smaller values for ERS with asynchronous motors, and larger values for ERS with collector motors [7]), then ϕ ₀ =ϕ _n +90°. In order to take into account various real situations with a possible width of approach of the DPR to the contact network, it is necessary to give as an initial condition a certain range of values of ϕ ₀ due to a change in the phase of the traction load current (4 to 45° [1,7]). Therefore, a range of ϕ ₀ from the minimum ϕ _0min to the maximum ϕ _0max value is proposed, namely ϕ _0max =50+90=140°, and ϕ _0min is 50° less, that is, ϕ _0min =90°. On specific inter-substation zones of railways, the specified range can be adjusted.

Итак, если измеренная фаза ϕ* находится в пределах от 90 до 140°, то это свидетельствует о том, что наведенное напряжение чисто магнитного влияния, и тогда можно надежно утверждать о наличии КЗ в контактной сети. Фаза ϕ* в общем случае определяется с учетом измененной полярности напряжения ДПР - U'_дпр, (пояснения будут даны далее). При этом следует учесть, что при КЗ электрическое влияние на контактную сеть отсутствует, поэтому при КЗ измеренная фаза ϕ* будет определяться без электрического влияния.So, if the measured phase ϕ* is in the range from 90 to 140°, then this indicates that the induced voltage is purely magnetic, and then it can be reliably asserted that there is a short circuit in the contact network. The phase ϕ* is generally determined taking into account the changed polarity of the voltage DPR - U' _DPR , (explanations will be given later). In this case, it should be taken into account that during short circuit there is no electrical influence on the contact network, therefore, during short circuit, the measured phase ϕ* will be determined without electrical influence.

2. Начальное условие U0нав - значение наведенного напряжения только от ДПР при принятой фазировке этой линии и соответствующем расположении ее проводов относительно контактной сети с учетом возможного вывода части ВЛ ДПР в ремонт, при котором напряжение влияния может снижаться. КЗ в контактной сети отсутствует и наведенное напряжение от смежной линии не учитывается. Как указано, уровни наведенного напряжения электрического и магнитного влияния сопоставимы и измеренное значение U*_нав дает лишь предварительную картину наличия устойчивого (проходящего) КЗ, а окончательный результат определяется после рассмотрения другого показателя - измеренной фазы ϕ* между напряжением установленного трансформатора и напряжением шин 27,5 кВ. Еще раз укажем, что U*_нав (в отличие от ϕ*) определяется без изменения полярности напряжения ДПР.2. The initial condition U0nav is the value of the induced voltage only from the DPR with the accepted phasing of this line and the corresponding location of its wires relative to the contact network, taking into account the possible withdrawal of a part of the VL DPR for repairs, at which the influence voltage may decrease. There is no short circuit in the contact network and the induced voltage from the adjacent line is not taken into account. As indicated, the levels of induced voltage of electrical and magnetic influence are comparable and the measured value U* _nav gives only a preliminary picture of the presence of a stable (passing) short circuit, and the final result is determined after considering another indicator - the measured phase ϕ* between the voltage of the installed transformer and the voltage of the tires 27, 5 kV. Once again, we point out that U* _nav (unlike ϕ*) is determined without changing the polarity of the DPR voltage.

Пронимается значение U_0нав=500 В. В эксплуатационной практике это значение может уточняться для конкретных межподстанционных зон.The value of U _0nav = 500 V is taken. In operational practice, this value can be specified for specific inter-substation zones.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Для пояснения рассматриваемого способа представлен рис. 1, где введены следующие обозначения:To explain the method under consideration, Fig. 1, where the following designations are introduced:

1 - шины 27,5 кВ тяговой подстанции;1 - tires 27.5 kV traction substation;

2 - основной выключатель питающей линий контактной сети 5 с установленным трансформатором напряжения 8 ТН-27,5 кВ;2 - the main switch of the supply lines of the contact network 5 with an installed voltage transformer 8 TN-27.5 kV;

3 - выключатель питающей линий контактной сети смежного пути 6;3 - switch of the supply lines of the contact network of the adjacent track 6;

4 - выключатель питающей линии 7 ДПР;4 - power line switch 7 DPR;

9 и 16 - однофазные трансформаторы напряжения ТН-27,5 кВ шин 27,5 кВ, измеряющие линейные напряжения трехфазной системы;9 and 16 - single-phase voltage transformers TN-27.5 kV tires 27.5 kV, measuring the linear voltage of a three-phase system;

10 - микропроцессорный терминал ИнТер выключателя 2, в который от трансформаторов 8,9,16 введены данные: наведенное напряжение в контактной сети U*_нав, напряжение ДПР U_дпр и это же напряжение с измененной полярностью U'_дпр, а также измеренная фаза ϕ* наведенного напряжения при напряжении ДПР с измененной полярностью - U'_дпр;10 - microprocessor terminal Inter switch 2, into which data are entered from transformers 8,9,16: induced voltage in the contact network U* _nav , voltage DPR U _dpr and the same voltage with reversed polarity U' _dpr , as well as the measured phase ϕ* induced voltage at voltage DPR with reversed polarity - U'_DPR;

11 - блок с наведенным напряжением в контактной сети U*_нав и его фазы ϕ* относительно напряжения шин 27,5 кВ, в который вводятся в виде уставок начальные условия: U_0нав и ϕ₀;11 - unit with induced voltage in the contact network U* _nav and its phase ϕ* relative to the busbar voltage of 27.5 kV, into which the initial conditions are introduced as settings: U _0nav and ϕ ₀ ;

12 - блок сравнения ϕ_0мин≤ϕ*≤ϕ_0макс;12 - comparison unit ϕ _0min ≤ϕ*≤ϕ _0max ;

13 - блок сравнения U*_нав≥U_0нав;13 - comparison unit U* _nav ≥U _0nav ;

14 - команда на «Запрет АПВ»;14 - command to "Prohibition of AR";

15 - команда на «Разрешение АПВ».15 - command for "Reclosing permission".

У выключателя 2 установлен однофазный трансформатор напряжения 8 ТН-27,5 кВ и микропроцессорный терминал 10 ИнТер. На шинах 27,5 кВ 1 тяговой подстанции установлены два однофазных трансформаторов ТН-27,5 кВ 9 и 16, контролирующие линейные напряжения, и осуществляющие контроль линейных напряжений тяговой сети U_Ш и линии ДПР U_ДПР. Выключатель 3 питает смежный путь 6 контактной сети, линия ДПР 7 подключена к выключателю 4.Switch 2 has a single-phase voltage transformer 8 TN-27.5 kV and a microprocessor terminal 10 Inter. Two single-phase transformers TN-27.5 kV 9 and 16 are installed on the 27.5 kV buses 1 of the traction substation, which control the line voltages and control the line voltages of the traction network U _W and the DPR U _DPR line. Switch 3 feeds the adjacent path 6 of the contact network, the DPR line 7 is connected to switch 4.

Терминал 10 ИнТер содержит блок измерения наведенного напряжения в контактной сети U*_нав и напряжения в линии ДПР U_дпр и соответственно это же напряжение с измененной полярностью U'_дпр, а также фазу ϕ* между напряжением установленного трансформатора и напряжением шин 27,5 кВ Предварительно при отсутствии КЗ в тяговой сети определяют начальное условия U_0нав, а при наличии КЗ рассчитывают ϕ₀ и вводят их значения в блок 11Terminal 10 Inter contains a unit for measuring the induced voltage in the contact network U* _nav and the voltage in the DPR line U _dpr and, accordingly, the same voltage with reversed polarity U' _dpr , as well as the phase ϕ* between the voltage of the installed transformer and the voltage of the buses 27.5 kV in the absence of a short circuit in the traction network, the initial conditions U _0nav are determined, and in the presence of a short circuit, ϕ ₀ is calculated and their values \u200b\u200bare entered into block 11

Представим векторные диаграммы тока и напряжения послеаварийного режима при аварийном отключении основного выключателя для двух вариантов КЗ с целью пояснения сути изобретения (рис. 2).Let us present the vector diagrams of the current and voltage of the post-emergency mode during the emergency shutdown of the main switch for two variants of short circuit in order to explain the essence of the invention (Fig. 2).

1-ый вариант при устойчивом КЗ, когда электрическое влияние от ДПР отсутствует. Разберем векторную диаграмму по рис 2, а. Ток смежного пути 1 см отстает от напряжения шин 27,5 кВ U_ш на угол ϕ_н., а от него отстает индуцированная ЭДС в контактной сети 5. В результате магнитного влияния формируется действующее наведенное напряжение в контактной сети, измеряемое установленным трансформатором напряжения 8 -U_нав.м [11]. Так как КЗ устойчивое, то электрическое влияние от напряжения ДПР отсутствует, и указанное наведенное напряжение характеризуется только магнитным влиянием. В связи с указанным начальные значения фазы ϕ₀ на графике (рис. 2, а) показаны диапазоном от ϕ_0макс до ϕ_0мин, в зависимости от фазы нагрузки ϕ_н. Если при КЗ измеренный угол ϕ* (на рис. 2, а показан двойной линией) попадет в указанную зону, то уверенно надо принимать команду «запрет АПВ».Option 1 with a stable short circuit, when there is no electrical influence from the DPR. Let's analyze the vector diagram according to Fig. 2, a. The current of the adjacent path of 1 cm lags behind the bus voltage of 27.5 kV U _sh by an angle ϕ _n ., and the induced EMF in the contact network 5 lags behind it. As a result of the magnetic influence, an effective induced voltage is formed in the contact network, measured by the installed voltage transformer 8 - U _nav.m [11]. Since the short circuit is stable, there is no electrical influence from the DPR voltage, and the indicated induced voltage is characterized only by a magnetic influence. In connection with the above, the initial values of the phase ϕ ₀ on the graph (Fig. 2, a) are shown in the range from ϕ _0max to ϕ _0min , depending on the load phase ϕ _n . If, during a short circuit, the measured angle ϕ* (shown in Fig. 2, a by a double line) falls into the indicated zone, then the command “reclosing inhibition” must be confidently received.

В [11] указано, что существуют в зависимости от фазировки тяговой сети четыре схемы подключения ДПР к выводам силового трансформатора. В первой и четвертой схемах линейное напряжение ДПР отстает от линейного напряжения контактной сети на 120°, а во второй и третьей схемах линейное напряжение ДПР отстает от линейного напряжения контактной сети на 60°. Для указанных схем разберем векторные диаграммы тока и напряжения в послеаварийных ситуациях.In [11], it is indicated that, depending on the phasing of the traction network, there are four schemes for connecting the DPR to the outputs of the power transformer. In the first and fourth schemes, the linear voltage of the DPR lags behind the linear voltage of the contact network by 120°, and in the second and third schemes, the linear voltage of the DPR lags behind the linear voltage of the contact network by 60°. For these schemes, we will analyze the vector diagrams of current and voltage in post-emergency situations.

Причем укажем, что предварительные расчеты совместного действия магнитного и электрического влияния при действии реальных значений напряжений при отсутствии КЗ показали, что результирующий вектор наведенного напряжения U_нав попадает в зону ϕ* или близок к ней, и что указывает на наличие КЗ, хотя по исходным данным в расчетах - КЗ отсутствует. Поэтому в изобретении у подводимого напряжения от линии ДПР при расчете фазы наведенного напряжения предложено поменять полярность и все дальнейшие измерения и расчеты фазы ϕ* будем выполнять с измененной полярностью напряжения линии ДПР - U'_дпр. В результате расчетов получено, что при измененной полярности подводимого напряжения
U_дпр при всех нормативных схемах фазировки и отсутствии КЗ измеренная фаза ϕ* всегда отдалена от зоны начального условия ϕ₀ (от ϕ_0.мин и до ϕ_0.иакс), что правильно указывает на отсутствие КЗ.Moreover, we point out that preliminary calculations of the combined action of magnetic and electrical effects under the action of real voltage values in the absence of short circuit showed that the resulting vector of the induced voltage _Unav falls into the zone ϕ* or is close to it, and which indicates the presence of a short circuit, although according to the initial data in the calculations - there is no short circuit. Therefore, in the invention, it is proposed to change the polarity of the input voltage from the DPR line when calculating the phase of the induced voltage, and all further measurements and calculations of the phase ϕ* will be performed with a changed polarity of the voltage of the DPR line - U' _DPR . As a result of calculations, it was obtained that with a changed polarity of the input voltage
U _dpr for all normative phasing schemes and the absence of a short circuit, the measured phase ϕ* is always far from the zone of the initial condition ϕ ₀ (from ϕ _0.min to ϕ _0.iaks ), which correctly indicates the absence of a short circuit.

Заметим, что при наличии КЗ отсутствует электрическое влияние от ДПР, и поэтому в этом случае ДПР не участвует в формировании наведенного напряжения.Note that in the presence of a short circuit, there is no electrical influence from the DPR, and therefore, in this case, the DPR does not participate in the formation of the induced voltage.

Указанная отдаленность фаза ϕ* от зоны ϕ₀ (от ϕ_0.мин и до ϕ_0.иакс) измеряется следующим способом. Измеряется фаза ϕ* наведенного напряжения U'_нав относительно напряжения шин U_ш, питающей контактную сеть (при смене полярности U'_дпр), и сравнивается с ϕ_0.мин и ϕ_0.иакс, Если ϕ* попало в зону от ϕ_0.мин до ϕ_0.иакс, то, следовательно, существует КЗ в контактной сети. Если ϕ* находится за пределами зоны от ϕ_0.мин и ϕ_0.иакс , то это определяет удаленность от зоны ϕ_0.мин…ϕ_0., следовательно, предварительно указывает на отсутствие КЗ в тяговой сети.The indicated remoteness of the phase ϕ* from the zone ϕ ₀ (from ϕ _0.min to ϕ _0.max ) is measured in the following way. The phase ϕ* of the induced voltage U' _nav is measured relative to the busbar voltage U _w supplying the contact network (when the polarity is reversed U' _dpr ), and compared with ϕ _0.min and ϕ _0.iaks , If ϕ* fell into the zone from ϕ _{0. min} to ϕ _0.jax , then, therefore, there is a short circuit in the contact network. If ϕ* is outside the zone from ϕ _0.min and ϕ _0.jax , then this determines the distance from the zone ϕ _0.min ... ϕ _0. , therefore, preliminary indicates the absence of a short circuit in the traction network.

Конкретно рассмотрим векторные диаграммы по указанным схемам ДПР, подключенным на тяговых подстанциях.Specifically, we will consider vector diagrams according to the indicated DPR schemes connected at traction substations.

1. Схема 1. (рис. 2, б) Ток смежного пути 1 см отстает от напряжения шин 27,5 кВ на угол 4 - 45° [7] и соответственно наведенное напряжение магнитного влияния отстает от этого тока примерно на 90°. Вектор напряжения ДПР в этой схеме отстает от U_ш (питающей контактную сеть) на 60° [11], и на рис 2, б показано напряжение ДПР с измененной полярностью U'_дпр Наведенное напряжение U'_нав.э электрического влияния совпадает по фазе с вектором U'_дпр. В результате фаза ϕ* суммарного значения наведенного напряжения U'_нав достаточно отдалена от зоны ϕ_0.мин… ϕ_0.макс, то есть она значительно больше ϕ_0.иакс (см. рис. 2, б, ϕ* показана двойной линией), и поэтому принимается решение включения выключателя по АПВ. Отметим, что для блока 13 (рис. 1) напряжения U*_нав (на рис 2, б -U_нав) измеряется при реальном напряжении U_дпр, а значение напряжения U0нав рассчитывается при отсутствии КЗ (см. РАСЧЕТ НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ).1. Scheme 1. (Fig. 2, b) The current of the adjacent path 1 cm lags behind the busbar voltage of 27.5 kV by an angle of 4 - 45 ° [7] and, accordingly, the induced voltage of the magnetic influence lags behind this current by about 90 °. The voltage vector of the DPR in this circuit lags behind _Ush (feeding the contact network) by 60° [11], and Figure 2, b shows the voltage of the DPR with a changed polarity U' _{DPR .} vector U' _dpr . As a result, the phase ϕ* of the total value of the induced voltage U' _nav is quite far from the zone ϕ _0.min ... ϕ _0.max , that is, it is much larger than ϕ _0.max (see Fig. 2, b, ϕ* is shown by a double line) , and therefore a decision is made to close the circuit breaker by automatic reclosure. Note that for block 13 (Fig. 1), the voltage U* _nav (in Fig. 2, b - U _nav ) is measured at a real voltage U _dpr , and the voltage value U0nav is calculated in the absence of a short circuit (see CALCULATION OF INITIAL CONDITIONS).

2. Схема 2 (рис. 2, в). Напряжение U_дпр отстает от U_ш на 120°. В результате построений видно, что фаза ϕ* суммарного наведенного напряжения U'_нав значительно отдалена от зоны ϕ_0.мин…ϕ_0.макс, так как фаза ϕ* (показана двойной линией, см. рис. 2, в) значительно больше ϕ_0.макс, что указывает на разрешение АПВ выключателя. Повторим, что для блока 13 (рис. 1) U*_нав (на рис. 2, в - U_нав) измеряется при реальном значении напряжения ДПР - U_дпр, а значение напряжения U0нав рассчитывается при отсутствии КЗ (см. РАСЧЕТ НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ).2. Scheme 2 (Fig. 2, c). The voltage U _dpr lags behind U _w by 120 °. As a result of the constructions, it can be seen that the phase ϕ* of the total induced voltage _U'nav is significantly distant from the zone ϕ _0.min ... ϕ _0.max , since the phase ϕ* (shown by a double line, see Fig. 2, c) is much larger than ϕ _0.max , which indicates the breaker AR enable. We repeat that for block 13 (Fig. 1) U* _nav (in Fig. 2, c - U _nav ) is measured at the real value of the voltage DPR - U _dpr , and the voltage value U0nav is calculated in the absence of a short circuit (see CALCULATION OF INITIAL CONDITIONS) .

Итак, окончательно дадим описание работы Изобретения.So, we will finally give a description of the operation of the Invention.

Случай проходящего К3-1. Аварийно отключается основной выключатель 2, с помощью трансформатора напряжения 8, трансформатора тока 9 и блоков 10 и 11 фиксируется U*_нав и ϕ*. После аварийного отключения выключателя 2 от КЗ-1 по разным причинам самоликвидируется. Блок 12 фиксируют «нет» - а блок 13 фиксирует «да», в результате подается команда 15 на включение выключателя, то есть команда на АПВ.The case of passing K3-1. The main switch 2 is turned off in an emergency, with the help of a voltage transformer 8, a current transformer 9 and blocks 10 and 11, U* _nav and ϕ* are fixed. After the emergency shutdown of the switch 2 from KZ-1, for various reasons, it self-destructs. Block 12 fixes "no" - and block 13 fixes "yes", as a result, a command 15 is sent to turn on the circuit breaker, that is, a command to the automatic reclosure.

Случай устойчивого КЗ-2. После аварийного отключения выключателя 2 КЗ-2 остается, то есть - это устойчивое КЗ-2 1) блок 12 фиксирует «да»- так как ϕ* находится в зоне ф_0.мин…ϕ_0.иакс и поэтому в 14 формируется команда на запрет АПВ.The case of stable short circuit-2. After the emergency shutdown of switch 2, short circuit-2 remains, that is, it is a stable short circuit-2 1) block 12 fixes “yes” - since ϕ * is in the zone f _0.min ... ϕ _0.jax and therefore in 14 a command is formed to APW ban.

Таким образом, введение нового признака, а именно фазы наведенным напряжением установленного трансформатора напряжения относительно напряжения шин 27,5 кВ и изменение полярности напряжения линии ДПР - U'_дпр для контроля фазы наведенного напряжения позволили определять в отключенной контактной сети устойчивое или проходящее КЗ, и тем самым оперативно управлять АПВ основного выключателя питающей линии контактной сети.Thus, the introduction of a new sign, namely the phase by the induced voltage of the installed voltage transformer relative to the busbar voltage of 27.5 kV and the change in the polarity of the voltage of the line DPR - U' _DPR to control the phase of the induced voltage, made it possible to determine a stable or passing short circuit in the disconnected contact network, and thus most quickly control the automatic reclosure of the main switch of the supply line of the contact network.

Технико-экономический эффект изобретения определяется снижением числа пережогов и объемов повреждения тяговой сети в аварийных ситуациях, а также снижением износа коммутационной аппаратуры и силовых трансформаторов.The technical and economic effect of the invention is determined by the reduction in the number of burns and the amount of damage to the traction network in emergency situations, as well as the reduction in wear and tear of switching equipment and power transformers.

ЛитератураLiterature

1. Герман Л.А., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока. Монография. М.: МИИТ, 2014 -174 с.1. German L.A., German V.L. Automation of power supply of AC traction network. Monograph. M.: MIIT, 2014 -174 p.

2. ГОСТ Р 5121-2016. Терминалы присоединений интеллектуальные для распределительных устройств тяговых подстанций, трансформаторных подстанций и линейных устройств тягового электроснабжения железной дороги. Технические требования.2. GOST R 5121-2016. Intelligent connection terminals for switchgears of traction substations, transformer substations and linear devices of railway traction power supply. Technical requirements.

3. Защита систем электроснабжения железных дорог от коротких замыканий и перегрузок. Ч. 2. Методика выбора алгоритмов действия, уставок блокировок и выбора времени автоматики в системе тягового электроснабжения: СТО РЖД 07.021.2-2015.3. Protection of railway power supply systems from short circuits and overloads. Part 2. Methodology for selecting action algorithms, blocking settings and timing of automation in a traction power supply system: STO RZD 07.021.2-2015.

4 Патент №2397502 от 29.04.2009 Устройство контроля проходящего и устойчивого короткого замыкания в контактной сети переменного тока (Герман Л.А., Герман В.Л.). Опубл. 20.08.10 Бюл. №23.4 Patent No. 2397502 dated April 29, 2009 A device for monitoring a passing and stable short circuit in an alternating current contact network (German L.A., German V.L.). Published 08/20/10 Bull. No. 23.

5. Патент 2498328 от 19.04.2013. Способ управления автоматическим повторным включением выключателя фидера с контролем короткого замыкания в контактной сети. (Герман Л.А., Герман В.Л.). Опубл. 10.11.2013. Бюлл. №31.5. Patent 2498328 dated 04/19/2013. Method for controlling automatic reclosing of a feeder circuit breaker with short circuit control in the contact network. (German L.A., German V.L.). Published 11/10/2013. Bull. No. 31.

6. Патент 2744492 от 28.07.20. Способ управления автоматическим повторным включением выключателя подстанции контактной сети переменного тока двухпутного участка. (Герман Л.А., Субханвердиев К.С., Карпов И.П.). Опубл. 10.03.21. Бюлл. №7.6. Patent 2744492 dated 07/28/20. Method for controlling the automatic reclosing of a substation switch of the AC contact network of a double-track section. (German L.A., Subkhanverdiev K.S., Karpov I.P.). Published 03/10/21. Bull. No. 7.

7. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог. М.: ФГБОУ УМЦ. 2015-316 с.7. German L.A., Serebryakov A.S. Adjustable capacitive compensation units in railway traction power supply systems. Moscow: FGBOU UMTs. 2015-316 p.

8. Герман Л.А., Селякин B.C. Автоматика в аварийных ситуациях тяговой сети переменного тока. Электроника и электрооборудование транспорта 2010 №2-3. С. 37-44.8. German L.A., Selyakin B.C. Automation in emergency situations of the traction AC network. Electronics and electrical equipment of transport 2010 No. 2-3. pp. 37-44.

9. Карпов И.П. Расчеты электрического и магнитного влияния тяговой сети системы 25 кВ в послеаварийный период. Электроника и электрооборудование транспорта 2020 №2. С. 6-11.9. Karpov I.P. Calculations of the electrical and magnetic influence of the traction network of the 25 kV system in the post-accident period. Electronics and electrical equipment of transport 2020 No. 2. pp. 6-11.

10. Герман Л.А., Субханвердиев К.С., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока: учебное пособие. Н. Новгород, филиал СамГУПС, 2019. 234 с.10. German L.A., Subkhanverdiev K.S., German V.L. Automation of power supply of AC traction network: a tutorial. N. Novgorod, branch of SamGUPS, 2019. 234 p.

11. Ратнер М.П., Могилевский Е.Л. Электроснабжение нетяговых потребителей железных дорог. - М.: Транспорт, 1985. - 295 с.11. Ratner M.P., Mogilevsky E.L. Power supply of non-traction consumers of railways. - M.: Transport, 1985. - 295 p.

Claims (5)

Способ управления автоматическим повторным включением основного выключателя шин 27,5 кВ питающей линии контактной сети двухпутного участка с установленными трансформатором напряжения и микропроцессорным терминалом с устройством контроля короткого замыкания в контактной сети, а также с выключателем контактной сети смежного пути, основанный на измерении напряжения шин 27,5 кВ и наведенного напряжения в контактной сети, по опорам которой проходит линия ДПР (два провода - рельс), отличающийся тем, чтоA method for controlling the automatic reclosing of the main bus breaker 27.5 kV of the supply line of the contact network of a double-track section with a voltage transformer and a microprocessor terminal installed with a short circuit monitoring device in the contact network, as well as with a contact network switch of an adjacent track, based on measuring the bus voltage 27, 5 kV and induced voltage in the contact network, along the supports of which the DPR line passes (two wires - a rail), characterized in that - вводятся измеряемые параметры, характеризующие состояние аварийно отключенной контактной сети, а именно, короткое замыкание устойчивое или проходящее: напряжение линии ДПР и фаза наведенного напряжения относительно напряжения шин 27,5 кВ,- the measured parameters are introduced that characterize the state of the emergency disconnected contact network, namely, the short circuit is stable or passing: the voltage of the DPR line and the phase of the induced voltage relative to the busbar voltage of 27.5 kV, - предварительно рассчитывают начальные условия - действующее наведенное напряжение U_0нав при отсутствии короткого замыкания в контактной сети и работающей линией ДПР при отключенном выключателе контактной сети смежного пути, а при КЗ в контактной сети, питающейся от основного выключателя, и включенном выключателе смежного пути определяют фазу наведенного напряжения установленного трансформатора ϕ₀ в виде зоны от минимального ϕ_0мин до максимального ϕ_0макс значений относительно напряжения шин 27,5 кВ,- pre-calculate the initial conditions - the effective induced voltage U _0nav in the absence of a short circuit in the contact network and the operating DPR line with the switch of the contact network of the adjacent track turned off, and in the event of a short circuit in the contact network powered by the main switch and the switch of the adjacent track, the phase of the induced voltage of the installed transformer ϕ ₀ in the form of a zone from the minimum ϕ _{0 min} to the maximum ϕ _{0 max} values relative to the busbar voltage of 27.5 kV, - и после аварийного отключения основного выключателя замеряют действующее значение наведенного напряжения U*_нав в отключенной контактной сети, и при измененной полярности подведенного напряжения линии ДПР U'_дпр, замеряют фазу наведенного напряжения ϕ* установленного трансформатора относительно напряжения шин 27,5 кВ и,- and after the emergency shutdown of the main switch, the effective value of the induced voltage U* _nav is measured in the disconnected contact network, and with the polarity of the supplied voltage of the DPR line U' _{dpr changed} , the phase of the induced voltage ϕ* of the installed transformer is measured relative to the busbar voltage of 27.5 kV and, - если ϕ_0мин ≤ ϕ* ≤ ϕ_0макс, то следует команда «запрет АПВ», а при остальных значениях ϕ* и при U*_нав≥U_0нав - подается команда «разрешение АПВ».- if ϕ _0min ≤ ϕ* ≤ ϕ _0max , then the command “reclosing inhibition” follows, and for the remaining values of ϕ* and when U* _nav ≥U _0nav , the “AR enable” command is given.

Images