1.1.2 Устройство и работа комплекта тзкс

На функциональной схеме (рисунок 1.1), связи взаимодействия между составными частями изделия обозначены пронумерованными линиями. Точки на линиях — электрическое соедине­ние. Стрелки на концах линий обозначают направление сигнала.

На схеме приняты следующие цифровые обозначения линий:

1–шина передачи цифрового кода (5 разрядов) температуры наружного воздуха;

2– сигнал включения звуковой сигнализации;

3– сигнал, поступающий с датчика тока, через помехоподавляющие цепи БФ на БФС;

4– выходной сигнал для регистрирующей аппаратуры;

5– сигнал управления на отключение фидера;

6 – линия подключения датчиков тока;

7– цепь отключения реле промежуточного;

8– сигнал отключения индикатора.

Питание изделия осуществляется двумя БП, выходные цепи которых ±20В, 9В, 15В включены параллельно. Это необходимо для резервирования питания изделия при выходе одного БП из строя. БП подключаются через разъём "ХР1" к источнику постоянного тока на­пряжением 110В или 220В мощностью не менее 100Вт.

Датчик температуры, который должен находиться на открытом воздухе, под­ключается к изделию через разъём "ХР16". На нём формируется напряжения пропорциональ­ное температуре наружного воздуха. В БТ напряжение с датчика температуры преобразуется в цифровой код, который передаётся по шине 1 (смотри рисунок 1.1) на БФ и БФС.

Датчики тока основных фидеров подключаются к разъёмам "ХР14", "ХР12", "ХР10", "ХР8", "ХР6" запасной фидер к "ХР4". К запасному фидеру должен быть подключен только один БФ, так как разъём "ХР4" параллельно подключен ко всем БФ. По линиям 6 (смотри рисунок 2.2) на датчики тока подаётся напряжения питания ±15В, снимается выходное напряже­ние, которое имеет соотношение 1В/1кА. и производиться контроль нормально замкнутых блок-контактов ВАБ.

Регистрирующая аппаратура подключается к разъёмам "ХР15", "ХР13". "ХР11", "ХР9", "ХР7", "ХРЗ". Входное сопротивление регистрирующей аппаратуры должно быть не менее 200 кОм.

Рисунок 1.1 – Функциональная схема комплекта ТЗКС

Реле промежуточные основных фидеров подключаются к разъёмам "ХР15", "ХР13", "ХР11", "ХР9", "ХР7". Реле промежуточное запасного фидера подключается к разъёму "ХР5". Реле указательное к "ХР2".

Все подключения к изделию производятся через панель подключения.

Конструктивно ПП ТЗКС представляет собой корпус пря­моугольной формы с открывающейся верхней крышкой. На верхней крышке расположены выключатели питания, индикаторы наличия напряжения сети "Питание" и пи­тания ПП ТЗКС "Питание панели", указательные реле (блинкера) КУ, лампы индикаторные Н. Реле ука­зательные применяются для указания о происходив­шем срабатыва­нии аппаратуры защиты ТЗКС, что облегчает последующий ана­лиз действия защит и определения характера повреждения.

Внутри корпуса расположены соединительные платы XI...Х9, выключа­тели S1...S6, и реле промежуточные К1...К6.

Платы Х2...ХЗ служат для подключения регистрирующих самопишущих приборов для регистрации токов и температуры на­грева проводов контактной сети по фидерам.

Посредством плат Х4, Х5 осуществляется подключение блока ТЗКС и выключателей S1...S6 к быстродействующим вы­ключателям подстанции фиде­ров, контактной сети и запасного быстродействующего вы­ключателя подстан­ции.

Посредством платы Х6 осуществляется подключение ТЗКС к источнику питания, датчику температуры окружающей среды и к устройствам общепод­станционной сигнализации (ОПС).

Посредством платХ7...Х9 осуществляется подключение ТЗКС к блок-контактам быстродействующих вы­ключателей и датчикам тока фидеров под­станции.

Панель ПП ТЗКС работает совместно с аппаратурой ТЗКС. При аварии на фидерах срабатывает одно или несколько устройств БФ1 ...БФ5, БФС 1-2, БФС 3-4 блока ТЗКС и включаются на них со­ответствующие индикаторы АВАР, при этом на ПП ТЗКС должны сработать соответствующие указательные реле КУ и появиться ин­дикация Н. Одновременно срабатывают реле промежуточные Kl ...K5 (К6) для отключения быстродействующих вы­ключателей фидеров или за­пасного быстродействующего вы­ключателя. Об­служивающий персонал анали­зирует срабатывание зашиты и опре­деляет характер повреждения на фидерах подстанции.

Подготовка к использованию ПП ТЗКС.

Установить ПП ТЗКС на вертикальную поверхность на расстоянии от ТЗКС не более 20см в местах, защищенных от попа­дания внутрь жидкостей и твердых частиц, и закрепить с помощью крепежных отверстий на корпусе.

Не рекомендуется установка ПП ТЗКС вблизи нагревательных приборов. Не рекомендуется прямое воздействие солнечных лучей.

Подключить заземление к клемме _┴ внутри корпуса ПП ТЗКС. Подклю­чение заземления должно производиться до под­ключения аппаратуры к сети питания.

Смонтировать цепи питания и коммутации, руководствуясь схемами внешних соединений, ниже­приведенными указаниями.

Подсоединить разъемы ХР ПП ТЗКС к одноименным разъе­мам ХР блока ТЗКС.

Цепи питания ПП ТЗКС подключить к контактам 6,7 платы Х6 согласно маркировке.

Цепи питания датчиков тока (+15В, -15В, 0В), выходные сигналы датчи­ков тока (U_вых, _┴ ), нормально замкнутые блок-контакты быстродействующих вы­ключателей фидеров и запасного быстродействующего вы­ключателя под­ключаются к платам Х7...Х9 согласно маркировке.

Регистрирующие самопишущие приборы подключаются посредством плат XI ...ХЗ согласно маркировке. Для обеспечения требуемой точности (1%) входное сопротивление регистрирующих приборов должно быть не менее 200 кОм.

Не допускается натяжение подходящих к аппаратуре проводов (кабеля).

Тумблер "Питание панели" должен быть установлен в нижнее отключен­ное положение.

Порядок работы.

Подключить ПП ТЗКС к блоку ТЗКС и аппаратуре подстан­ции.

Включить тумблер "Питание панели", при этом должен включиться индикатор "Питание панели".

В случае последовательного соединения контактов промежу­точных реле К1...К6 и тумблеров S1...S6 на платах Х4, Х5 тумблеры S1...S6 ставят в верхнее положение "Замкнут" для тех промежуточных реле, которые должны отклю­чать соответствую­щие быстродействующие вы­ключатели при аварии, а те тумблеры, которые должны блокировать от­ключение соответствующих быст­родействующих вы­ключателей промежуточными реле, в нижнее ра­зомкнутое положение.

В случае параллельного соединения контактов промежуточ­ных реле К1...К6 и тумблеров S1...S6 на платах Х4 и Х5 тумблеры S1 ...S6 ставят в ниж­нее разомкнутое положение для тех промежуточных реле, которые должны от­ключать соответствующие быстродействующие вы­ключатели при аварии, а те тумблеры, которые должны блокировать отклю­чение быстродействующих вы­ключателей промежуточными реле, в верхнее положение "Замкнут".

Пульт ПП ТЗКС готов к работе.

При аварии на одном из фидеров по превышению температурно-времен-ной уставки срабатывает одно из соответствующих про­межуточных реле К1.. .К6, а также указательных реле КУ, что сопро­вождается индикацией соответст­вующих ламп Н, а на подстанции срабатывает соответствующий быстродействующий вы­ключатель.

После установления причин отключения и восстановления нормального ре­жима работы фидеров флажки блинкеров необходимо возвратить в исходное состояние.

1.1.3 Описание и работа составных частей изделия

БП предназначен для питания изделия напряжениями ±20В, 9В и 15В.Он представляет собой импульсный преобразователь напряжения с частотой преобразования от 25 до 35 кГц. Общая мощность нагрузки не должна превышать 100Вт. Питание БП осуществляется от источ­ника постоянного тока напряжением 110В или 220В. Изменение входных напряжений питания осуществляется переключением обмоток трансформатора. В БП предусмотрена визуальная ин­дикация неисправности. При нормальной работе индикатор ″ПИТАНИЕ″ горит постоянно. В случае отсутствия напряжения 9В индикатор ″ ПИТАНИЕ″ начинает мигать. В этом случае с БП на устройство прерывистого отключения индикатора ″ ПИТАНИЕ″ находящегося в БТ, подается сигнал включения звуковой сигнализации и обратно на индикатор – прерывистый сигнал от­ключения.

БР предназначен для управления реле промежуточных и указательного. Он состоит из 5-и одинаковых узлов отключения реле промежуточных, каждое из которых имеет гальваническую развязку по сигналам управления и питанию, и одного уст­ройства отключения указательного реле. Схема разработана таким образом, что при любом включении одного из 5-и узлов отключения реле промежуточных включится узел отключения реле указательного.

БТ предназначен для преобразования напряжения, выдаваемого ДТ, в цифровой код, вывода на индикатор значения температуры наружного воздуха и для генерации звукового сигнала. Он состоит из металлического корпуса с креплением, внутри которого нахо­дится катушка из медного провода. При изменении температуры наружного воздуха сопротив­ление катушки изменяется. БТ состоит из 4-х узлов:

–узел преобразования аналогового сигнала в цифровой код;

–узел звуковой сигнализации;

–узел управления индикаторами БП;

–узел стабилизаторов напряжения питания блока.

БТ настроен па параметры ДТ (ДТ предназначен для измерения температуры наружного воздуха) поставляемого в комплекте с изделием.

На вход узла преобразования аналогового сигнала в цифровой код, поступает постоянное напряжение с ДТ. Напряжение образуется в результате пропускания постоянного тока неизменной величины через катушку ДТ. При изменении температуры наружного воздуха и изменении сопротивление катушки, пропорционально будет изменяться напряжение на входе БТ. Далее напряжение усиливается и поступает на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП ), который формирует цифровой код. Этот цифровой код поступает на декодер и буфер. Декодер преобразует двоичный код в семисегментный, необходимый для работы цифровых ин­дикаторов. Буфер формирует пятиразрядную шину, к которой подключаются все БФ и БФС.

Узел звуковой сигнализации состоит из двух генераторов, которые формируют прерывистый звуковой сигнал. При поступлении на один из семи входов сигнала с включения звуковой сигнализации с БФ и БФС, на логических элементах формируется сигнал записка ге­нераторов и включается звуковой сигнал.

Узел управления индикаторами БП имеет два входа для сигналов включения звуковой сигнализации, которые объединены с узлом звуковой сигнализации, два силовых клю­ча для включения индикаторов ″ПИТАНИЕ″ находящихся на БП (смотри рисунок 1.3 ). В состоянии нормальной работы, ключи открыты и индикаторы ″ПИТАНИЕ″ горят непрерывно. При пропадании на одном из БП выходных напряжений, па вход узла управления индикаторами БП подаётся сигнал включения звуковой сигнализации, при этом запускаются генераторы и связанный с ними силовой ключ начинает закрываться и открываться. Индикатор ″ПИТАНИЕ″ на отказавшем БП начинает мигать и включаться звуковая сигнализация.

Узел стабилизаторов напряжения питания блока состоит из трёх линейных стабилизаторов напряжения, которые из напряжений ±20В и 9В формируют напряжения ±15В и 5В соответственно.

БФ и БФС предназначены для: измерения тока фидера, расчёта температуры перегрева контактного провода, управления отключением фидера, управления звуковой сигна­лизацией, вывода на индикатор расчётного значения температуры перегрева контактного провода и значения измеренного тока.

Схема, поясняющая работу блока защиты фиде­ров БФ, приведена на (рисунке 1.2). Он состоит из следую­щих функциональных блоков: входного нормирующего усилителя-интегратора (УИ), аналого-цифрового преобразователя (АЦП), арифметико-логического устройства (АЛУ), блоков синхронизации (БС) и индикации (БИнд), блока ре­гистрации (БР).

УИ предназначен для обработки сигналов напряжения, пропорциональных току в контролируемом фидере, и преобразования их в форму, удобную для обработки в АЦП. Коэффициент передачи УИ определяется типом контролируемой контактной подвески.

УИ работает в двух режимах: измерение и диаг­ностика. В режиме измерения УИ подключен, к вход­ным зажимам ТЗКС и воспринимает сигналы на­пряжения, приходящие с датчика тока. В режиме диагностики УИ

подсоединен к образцовому источ­нику напряжения и формирует на своем выходе сиг­нал, необходимый для тестирования АЦП. Переклю­чение режимов работы УИ осуществляется элект­ронными ключами по команде АЛУ.

АЦП предназначен для преобразования анало­говых сигналов напряжения, формируемых на вы­ходе УИ, в цифровой двоичный код, необходимый для дальнейшей обработки входных сигналов в АЛУ. Последнее, созданное на однокристальной микроЭВМ 1816ВЕ48, табличном РПЗУ и расшири­теле, предназначено для выполнения алгоритмов работы ТЗКС.

АЛУ рассчитывает значения температуры пере­грева проводов контактной подвески в зависимо­сти от протекающего по ним тока в виде решения дифференциального уравнения теплового состоя­ния твердого тела:

( 3.1)

где Q температура перегрева провода отно­сительно температуры

окружающей среды, °С;.

t  время,с;

а  результирующий коэффициент теплоотдачи, Вт/мС;

F  площадь поверхности единицы длины про­вода, численно равная периметру;

С  удельная теплоемкость материала, Втс/кгС;

m  масса единицы длины провода, кг/м;

Р  мощность джоулевых потерь в единице дли­ны провода, Вт/м.

Таким образом, из последнего выражения вид­но, что, зная физические свойства контролируемого провода и контролируя через регулярные промежутки времени ток, протекающий в нем, становит­ся возможным в каждый момент времени вычис­лять температуру перегрева провода относитель­но температуры окружающей среды. Допустимое время воздействия каждого конкретного значения температуры для данного провода выбирается, ис­ходя из математической модели длительной ста­тистической прочности, описываемой уравнением Ларсона  Миллера.

Блок синхронизации (БС) выполняет функции синхронизатора работы АЦП и АЛУ, а также конт­ролирует состояние реле повторителей быстродействующих автоматов фидеров. Блок индикации (БИнд) служит для индикации расчетных значений температуры перегрева провода, а также для ин­дикации состояния аппаратуры ТЗСК, контролиру­емого самодиагностикой.

Исполнительный блок ИБ служит для выдачи сигналов управления на исполнительное реле (БВ), а также управления внешними устройствами ин­дикации (световой, звуковой). Блок БР предназ­начен для формирования сигналов напряжения, пропорциональных току и температуре контактной подвески

Рисунок 1.2– Функциональная схема блока защиты фидера

БФ состоит из двух основных частей: аналоговой и цифровой.

Аналоговая часть состоит из следующих узлов:

–узлы фильтров входного сигнала и цеди питания датчика тока;

–генераторы опорного напряжения 1В и минус 10В;

–узел усилителей с аналоговыми ключами и АЦП;

–узел стабилизаторов напряжения питания блока;

–узел коммутации.

Цифровая часть состоит из следующих узлов:

–узел микропроцессора;

–узел индикации;

–цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);

Узлы фильтров входного сигнала и цепи питания датчика тока состоят из пас­сивных элементов и предназначены для подавления импульсных и синфазных помех, посту­пающих в БФ из вне.

Генераторы опорного напряжения 1В и минус 10В предназначены для подачи опорного напряжения на узлы блока.

Узел усилителей с аналоговыми ключами предназначен для обработки анало­говых сигналов и коммутации их па АЦП для цифрового преобразования. Узел стабилизаторов напряжения питания блока состоит из трех линейных стабилизаторов напряжения, которые из напряжений ±20В и 9В формируют напряжения ±15В и 5В соответственно.

Узел коммутации собран на базе слаботочных электромагнитных реле. Он предназначен для коммутации цепей основного и запасного фидеров.

Узел микропроцессора осуществляет: обработку цифровых сигналов посту­пающих с АЦП и БТ, логических сигналов с органов управления и цепей контроля, управление узлом индикации, ключами аналоговой части и ЦАП, выдаёт сигнал контроля и сигнал включения звуковой сигнализации.

Узел индикации состоит из токовых ключей, которые коммутируют напряже­ние питания на цифровые индикаторы и микросхемы включающей сегменты. В данном узле реализована схема динамической индикации. Управление осуществляется узлом микропроцес­сора.

Узел обеспечивает следующую индикацию:

а) расчетную температуру перегрева контактного провода на индикаторе

"ТЕМПЕРАТУРА";

б) тока фидера на индикаторе "ТОК";

в) режимы работы на индикаторе "РЕЖИМ":

–нормальный режим работы – "0";

–вынужденные ( аномальные ) режимы работы – "1" и "2";

г) срабатывания защиты, индикатор "АВАР";

д) предупредительную индикацию нагрева контактного провода или неисправности защиты, индикатор "НАГР";

е) результат диагностики, индикаторы "ДИАГНОСТИКА":

–неисправность входных цепей, индикатор "ВХОД";

–неисправность выходных цепей, индикатор "ВЫХОД";

–неисправность арифметическо-логического устройства, индикатор "ВХОД" и "ВЫХОД";

ж) наличие питания, индикаторы "ПИТАНИЕ": "+5В", " + 15ВГ, " + 15В",

"-15В".

ЦАП формирует напряжение, которое пропорционально вычисленной

температуре и подаёт его на разъем для подключения регистрирующей аппаратуры.

БФС состоит из тех же узлов что и БФ кроме узла коммутации. В отличие от БФ, БФС предназначен для работы с фидерами, которые имеют сложные схемы питания.