книги из ГПНТБ / Электронные устройства релейной защиты и автоматики в системах тягового энергоснабжения

§ 61. Электронные комплексы ЭСА и ТУ тяговых подстанций

Применение единых электронных комплексов автоматики, те­ лемеханики и релейной защиты в устройствах энергоснабжения электрифицированных железных дорог позволяет в наибольшей степени повысить эффективность электронной техники.

Электронный комплекс «Сейма-3» предназначен для тяговых подстанций железных дорог, электрифицированных на переменном токе. Аппаратура включает в себя устройства: защиты понизи­ тельных трансформаторов 110/35/27,5 кВ, фидеров контактной сети линий продольного электроснабжения, линий автоблокировки, ЛЭГ1 районной нагрузки 35 и 6 кВ, шин 27,5 и 35 кВ, 6—10 кВ, защиты и автоматики трансформаторов собственных нужд, дистанцион­ ного управления высоковольтными выключателями и разъедини­ телями всех присоединений тяговой подстанции, сигнализации положения высоковольтных аппаратов, общеподстанционной ава­ рийной и предупредительной сигнализацией; телеуправления и те­ лесигнализации оборудования подстанции, автоматического повтор­

пряжения на шинах 27,5 кВ, телеблокировкп выключателей фиде­ ров 27,5 кВ, автоматического определения места к. з. в контакт­ ной сети и ЛЭП автоблокировки, регистрации оперативных и ав­ томатических переключений оборудования подстанции.

Электронный комплекс «Миасс-2» предназначен для тяговых подстанций постоянного тока с кремниевыми выпрямителями. Аппаратура защиты, автоматики и управления выпрямительными агрегатами, фидерная автоматика с устройством определения наличия к. з. на фидерах контактной сети, входящие в этот комп­ лекс, отличаются от аналогичной аппаратуры комплекса «Сейма-3».

В аппаратуре «Миасс» в отличие от аппаратуры «Сейма-3» и «Миасс-2» в качестве выходных применены магнит-тиристорные элементы, в которых для связи и гальванической развязки исполь­ зованы магнитные элементы с прямоугольной петлей гистерезиса. Это позволило сократить число транзисторных усилителей, необ­ ходимых для управления тиристорами, так как считывание ин­ формации осуществляется от общего блока считывания. Аппара­ тура «Сейма-3» и «Миасс-2» выполнена на базе элементов системы

283

«Сейма». Все схемные решения выполнены в полном соответствии

сосновными положениями, изложенными в главах I—V. Эксплуатация опытных комплексов (ЭСА-64, «Сейма-2» и «Ми­

асс») показала важную роль не только схемных решений, но и конструкции аппаратуры. Поэтому в комплексе «Сейма-3» и «Ми­ асс-2» при сохранении высокой плотности компоновки (4—8 присое­ динений в стойке) обеспечена высокая степень независимости ап­ паратуры отдельных присоединений. Аппаратура автоматики и за­ щиты каждого присоединения монтируется в отдельном конструк­ тивном блоке, в котором устанавливаются модули и другие узлы.

С задней стороны блока с помощью жесткого разъемного сое­ динения к нему подключается лицевая панель с мнемосхемой при­ соединения, кнопками управления и сигнальными элементами.; Конструкция блока обеспечивает хорошую естественную вентиля­ цию модулей, что является важным при высокой плотности ком­ поновки элементов. Блок установлен в соответствующей ячейке стойки и соединен с ней гибким разъемным соединением. Для каждого присоединения в стойке выделен отдельный клеммник и смонтирован отдельный жгут соединительных проводов. Принятые конструктивные решения обеспечивают необходимую автономность аппаратуры каждого присоединения.

Ниже приводится описание только тех узлов электронных комп­ лексов, которые не вошли в предыдущие главы.

§62. Блок считывания информации

ваппаратуре «Миасс»

В электронной аппаратуре «Миасс» считывание информации с магнитных элементов осуществляется двумя мощными генерато­ рами считывания, вырабатывающими экспоненциальные импульсы тока величиной 6—10 А, следующие с частотой 50 Гц. Генераторы работают с фиксированным сдвигом фаз друг относительно друга на 180°. Каждый блок считывания имеет два комплекта задающих генераторов — мультивибраторы MBJ и МВ2 (рис, 164) взаимно синхронизирующихся формирующих триггеров ТР1, ТР2, усили­ тели УС с разделительными трансформаторами на ПО В и два инвертора считывающих импульсов на тиристорах ИНВ1, ИНВ2 (рис. 165, а). Общее устройство сигнализации исправности состо­ ит из магнитных элементов контроля импульсов считывания и двух триггеров ТРспгш преобразующих импульсные сигналы счи­ тывания в потенциальные. При исчезновении одного из токов считываний подается предупредительный сигнал через раздели­ тельную схему ИЛИ в устройство ОПС при исчезновении обоих токов срабатывает реле Р1 и запускает резервный комплект.

При нормальной работе задающие генераторы вырабатывают прямоугольные импульсы напряжения, которые затем усиливают­ ся до величины, необходимой для управления тиристорами, и через

284

формирующие емкостные каскады и трансформаторы связи посту­ пают на управляющие электроды тиристоров УВ1 и УВ2 (см. рис. 165, а). Выключение их осуществляется с помощью коммутирую­ щего' конденсатора Сь В данной схеме тиристор УВ2 является ос­

основного, и поэтому он может быть менее мощным по току.

ка тиристор УВ2 выключен, конденсатор С\ заряжен, причем на левой его обкладке потенциал — Е на правой +Е. Если теперь включается тиристор УВ2, то он подключает конденсатор Сi к ми­ нусу источника питания. Потенциал его правой обкладки становит­ ся равным—Е, а поскольку заряд исчезнуть мгновенно не может, левая его обкладка приобретает потенциал — 2Е (рис. 165, б). За-

285

тем конденсатор разряжается через тиристор УВ1 и резистор R\. Под действием приложенного к тиристору УВ1 обратного напря­ жения он закрывается. Конденсатор С2 перезаряжается. Если те­ перь снова включить тиристор УВ1, то схема возвращается в ис­ ходное состояние и т. д. Для удовлетворительного включения ти­ ристоров УВ1 и УВ2 времена t\, t2 (см. рис. 165, б) должны быть больше максимального времени выключения /ВЫкл макс- В против­ ном случае оба тиристора окажутся открытыми, что приведет к срыву генерации и исчезновению тока считывания.

Необходимые коммутирующие емкости определяют из уравне­

Емкость С2 определяется длительностью импульса тока считы­ вания и для применяемых магнитных элементов должна быть в пределах 50—100 мкФ. Сопротивление R2 должно обеспечивать за­

горается значительно ярче. При срыве генерации тиратрон гаснет. В схеме считывания предусмотрен контроль импульсного тока считывания с помощью двух магнитных элементов с прямоугольной

импульсный ток около 10 А, который перемагничивает магнитный элемент в состояние «1». В состоянии «0» магнитный элемент на-

286

ходится при прохождении тока записи и отсутствии тока считыва­ ния. Ампер-витки считывания много больше ампер-витков записи:

положение «Считывание исправно», т. е. закрывают правый тран­ зистор триггера и открывают левый. При исчезновении по какойлибо причине одного из сигналов считывания соответствующий триггер сигнализации перебрасывается мультивибратором МВЗ и в ОПС поступает сигнал об исчезновении тока считывания. При ис­ чезновении токов считывания в двух цепях оба триггера сигнали­ зации перебрасываются в соответствующее положение. На выходе схемы совпадений И появляется сигнал, соответствующий исчезно­ вению обоих токов, отпускает якорь реле Р1, замыкая свои размы­ кающие контакты в цепи питания резервных генераторов второго комплекта считывания. В схему ОПС поступает предупредитель­ ный сигнал об исчезновении двух токов считывания. После выяс­ нения причин остановки генераторов ключом К можно переклю­ чить триггеры сигнализации з исходное состояние.

§ 63. Общеподстанционная сигнализация

Блок общеподстанционной сигнализации (ОПС) (рис. 166) предназначен для оповещения дежурного персонала о работе тя­ говой подстанции и аппаратуры. Он обеспечивает получение све­ товой и звуковой аварийной (АС) и предупредительной сигнали­ зации (ПС), передачу необходимых общеподстанционных сигна­ лов по системе ТУ-ТС энергодиспетчеру и вызов в случае необхо­ димости обслуживающего персонала при дежурстве на дому.

При неисправности цепей включения пли отключения выключа­ телей или разъединителей, а также в случае перегорания опера­ тивных предохранителей цепей постоянного и переменного тока отпадают якоря у обоих повторителей выключателей ПМВ и ПМО (или ПРВ и ПРО) (рис. 167), размыкая свои замыкающие кон­

менно запускается реле времени РВ, и спустя заданную выдержку времени, обычно превышающую время включения наиболее ме­ дленнодействующего аппарата на подстанции, подается сигнал ОКД в устройство ТС КП п на запуск звуковой предупредительной сигнализации (ПС). При кратковременных отпаданиях якорей обо­ их повторителей при операциях «Включение» или «Отключение» реле времени РВ сработать не успевает и предупредительная сиг­ нализация не приходит в действие.

287

288

сердечник начинает перемагничиваться по полной петле от точки а до Ь. В выходной обмотке появляется сигнал с амплиту­ дой 3—4 В, достаточной для переброса триггера «Контроль на­ пряжений» в схеме ОПС. Срабатывает звуковая сигнализация. Обслуживающий персонал по контрольным лампам Л1—ЛЗ дол­ жен найти неисправное присоединение. Для нормальной работы элемента необходимо, чтобы I3w3^>I£4wC4-

В аппаратуре автоматики, защиты и управления тяговой под­ станции постоянного тока «Миасс» контролируются предохра­ нители. Устройство контроля (рис. 168, б) состоит из магнитно­ го элемента с прямоугольной петлей гистерезиса, обмотки записи w3 которого были подключены через резисторы R параллельно контролируемым предохранителям Пр, а выходная обмотка wB— к емкостному входу триггера сигнализации. В случае выхода из строя одного или нескольких предохранителей через обмотки за­

Рис. 168. Принципиальные схемы элемента контроля напряжений в блоках (а, б) и ха­ рактеристики, поясняющие его работу (в)

289

выходной усилитель может открываться лишь кратковременно на время срабатывания защиты или подачи команды управления. В случае различных повреждений, приводящих к открытию выходно­ го транзистора усилителя, или при его пробое срабатывают реле

В случае любого неоперативного отключения какого-либо при­ соединения сигнал несоответствия с триггеров фиксации ТФ посту­ пает в схему ОПС. При этом открываются соответствующие уси­ лители, загораются лампы, сигнализирующие о срабатывании за­ щит НО кВ, 27,5 кВ, 10 кВ или 35 кВ и через формирующие схемы Ф1, Ф2 или ФЗ триггер аварийной сигнализации ТРЗ перебрасы­ вается в состояние аварийного отключения, подтягивает якорь реле аварийной сигнализации РАС. Если несоответствие устраня­ ется, например, при успешном АПВ, сигнал аварийного отключения снимается, открываются инверторы и импульсом, проходящим че­ рез формирующие схемы Ф4, Ф5 или Ф6, триггер ТРЗ возвращает­ ся в нормальное состояние. Аварийную сигнализацию можно так­ же опробовать и сбрасывать кнопками Опробование аварийной сигнализации и Сброс аварийной сигнализации (АС).

В аппаратуре «Сейма-2» и «Миасс-1» в блоке ОПС предусмот­ рен один общий на всю подстанцию генератор мигающего света (рис. 169) на тиристорах УВ1 и УВ2. Задающий генератор собран на динисторах Д1, Д2. Частота его определяется постоянной вре­ мени заряда конденсатора С2, равной т3 = (R2 + Дз + # 4) • С2, и напряжением переключения динисторов. Для нормальной рабо­ ты генератора должно выполняться следующее условие:

ния динистора; /у п р .т — ток управления тиристоров.

Напряжение переключения динисторов t/n.H,ra должно быть ни­ же напряжения питания генератора.

290

мажном рулоне с помощью печатающей машины ЭУМ-46. Уст­ ройство (рис. 170) содержит:

блок запоминания сигналов, выполненный на элементах ЯП; триггеры промежуточной памяти ТПП с дешифратором ДШ; счетчикопроса СчО, выполняющий поочередное считывание

информации с элементов ЯП; выходные усилители УСМ;

счетчик памяти СчП, переключающий выходные усилители; счетчик времени ДВ, выдающий команды на печать кода теку­

щего времени.

При срабатывании какой-либо защиты либо устройств авто­ матики тяговой подстанции соответствующие сигналы поступают

ЯП положительного сигнала происходит разряд конденсатора С на обмотку записи, элемент перемагничивается в состоянии «1».

Рис. 170. Структурная схема регистрирующего устройства

291

Импульсы мультивибратора МВ непрерывно поступают через схему совпадений И1 на вход счетчика опроса СчО и переключа­ ют его. Счетчик опроса в соответствующих положениях выраба­

ветствующих триггеров промежуточной памяти ТПП. В выход­ ных обмотках элементов ЯП, на которых не была записана «1», появляется лишь небольшая помеха, недостаточная для перебро­ са триггеров.

Число триггеров промежуточной памяти равно числу букв, использованных в обозначениях соответствующих защит и уст­ ройств автоматики. Все триггеры разбиты на четыре группы. При срабатывании какой-либо одной защиты возбуждается сразу несколько триггеров. Например, при срабатывании максималь­ ной токовой защиты трансформатора собственных нужд № 1, обозначенной МТСН1, срабатывают пять триггеров (по числу знаков в обозначении).

При срабатывании триггеров промежуточной памяти триггер блокировки счетчика опроса ТБО переключается в положение «Запрет» и своим положительным сигналом закрывает схему совпадений И1.

Импульсы мультивибратора МВ не могут поступать на счет­ чик опроса и он останавливается на время печати одного со­ общения.

Одновременно триггер блокировки опроса открывает усили­ тель, сигнал с которого возбуждает реле включения двигателя пишущей машинки ЭУМ-46. При этом также открывается схема совпадений И2 и импульсы мультивибратора МВ начинают пере­ ключать счетчик памяти СчП.

Счетчик памяти поочередно отпирает входы усилителей элек­ тромагнитов пишущей машинки, разрешая поочередное исполне­

При приходе счетчика в положение, соответствующее опреде­ ленному часу, минуте и секунде, срабатывают триггеры проме­ жуточной памяти печати времени, подключенные к соответству­ ющим выходам счетчика.

По окончании печати происходит сброс триггера, блокирую­ щего вход счетчика опроса, и группы уже опрошенных триггеров промежуточной памяти. Под действием импульсов мультивибра­ тора счетчик опроса переключается в следующую позицию. При отсутствии записи счетчик опроса продолжает переключаться, а при наличии записи останавливается и весь цикл печати повто­ ряется.

292