Министерства путей сообщения

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Петербургский

государственный университет путей сообщения

(ПГУПС-ЛИИЖТ)

_____________________________________________________________________

Защита электротяговых сетей переменного тока на основе интеллектуальных терминалов

Учебное пособие

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2003

УДК 621.331: 621.314.001.57(07)

З-40

З-40 Защита электротяговых сетей переменного тока на основе интеллектуальных терминалов: Учебное пособие /А.И. Бурьяноватый, А.Д. Кондаков, А.В. Мизинцев, А.Ю. Попов, Н.И.Ячкула.– СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2003. – 111 с.

Библиогр.: 15 назв. Табл. 15. Ил. 17.

Изложены методологические основы применения и функциональные особенности нового поколения защит электротяговых сетей переменного тока электрифицированных железных дорог. Основное внимание уделено реализации современного подхода к сосредоточению всех функций защит, автоматики управления и сигнализации в соответствующих интеллектуальных терминалах.

Приведены основные характеристики серийных отечественных микропроцессорных блоков релейных защит тяговых сетей (БМРЗ функционального ряда 27,5 кВ) и даны рекомендации по их использованию.

Предназначено для аспирантов и магистрантов специализации 551319 “Проблемы совершенствования оборудования и устройств электроснабжения транспортных систем” по направлению 551300 “Электротехника, электромеханика и электротехнологии”. Может быть полезно для слушателей центра дополнительного профессионального образования и работников дистанций электроснабжения.

УДК 621.331: 621.314.001.57(07)

Рецензенты: канд. техн. наук, доцент В.В. Андреев (МГУПС-МИИТ); зам. нач. дор. электротехн. лаб. О.М. Орлов (Окт. ж. д.); главный инженер службы электрификации и электроснабжения А.Н. КИЛИН (Окт. ж. д.).

© А.И. Бурьяноватый, А.Д. Кондаков, А.В. Мизинцев, А.Ю. Попов, Н.И.Ячкула, 2003

Содержание

Введение 7

1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ТЯГОВЫХ СЕТЕЙ 8

1.1. Основы системного подхода к построению релейной защиты и автоматики электротяговых сетей 8

1.1.1. Базовые принципы системной методологии 8

1.1.2. Применение системной методологии к релейной защите и автоматике электротяговых сетей 9

1.2. Структура электротяговых сетей и принципы их защиты 13

1.2.1. Структура электротяговых сетей 13

1.2.2. Принципы защиты межподстанционной зоны 17

1.2.3. Согласование требований чувствительности и селективности защит 22

1.2.4. Согласование защит по быстродействию 23

1.2.5. Требование отстроенности от нагрузки 25

1.2.6. Учет возможности каскадного отключения выключателей 25

1.3. Выбор типов защит контактной сети и зон их срабатывания 26

1.3.1. Защиты фидеров подстанции в нормальном режиме 27

1.3.2. Защиты фидеров тяговой подстанции в вынужденном режиме 27

1.3.3. Защита фидеров поста секционирования 28

1.3.4. Защита фидеров пункта параллельного соединения 28

1.4. Защита ввода и шин 27,5 кВ 29

1.4.1. Защита ввода 27,5 кВ 29

1.4.2. Концепция защит и автоматики РУ-27,5 кВ 32

1.5. Защита нетяговых присоединений 34

1.5.1. Фидер системы два провода – рельс 34

1.5.2. Трансформатор собственных нужд 35

1.5.3. Устройство поперечной компенсации 35

2. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕРМИНАЛЫ ДЛЯ ТЯГОВЫХ СЕТЕЙ 36

2.1. Общие требования к интеллектуальным терминалам присоединений

электротяговых сетей 36

2.1.1. Функциональные требования к релейной защите и автоматике 36

2.1.2. Требования по надежности релейной защиты и автоматики 41

2.1.3. Эксплуатационные требования к релейной защите и автоматике 42

2.2. Особенности микропроцессорных защит и автоматики 43

2.2.1. Структура терминалов типа БМРЗ 43

2.2.2. Особенности цифровой обработки информации 49

2.2.3. Особенности реализации функций защиты 51

2.2.4. Реализация функций автоматики и управления 54

2.3. Реализация сервисных функций 55

2.3.1. Функции сигнализации 56

2.3.2. Измерение параметров сети 58

2.3.3. Регистрация параметров аварий 58

2.3.4. Накопительная информация 59

2.3.5. Осциллографирование аварийного процесса 60

2.3.6. Расчет выработанного ресурса выключателя 60

2.3.7. Система самодиагностики блока 60

2.3.8. Связь с АСУ и ПЭВМ 61

2.4. Реализация защиты и автоматики фидеров контактной сети 62

2.4.1. Основные и дополнительные функции защит 63

2.4.2. Реализация большего быстродействия 66

2.4.3. Средства повышения селективности 68

2.4.4. Средства повышения надежности 68

2.5. Защита и автоматика распредустройства 27,5 кВ 70

2.5.1. Структура и функционирование УРОВ 70

2.5.2. Логическая защита шин 27,5 кВ 71

2.5.3. Защита от пробоя на корпус ЗРУ-27,5 кВ 72

2.6. Реализация защиты и автоматики нетяговых фидеров 74

3. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТЕРМИНАЛОВ 74

3.1. Особенности схем подключения БМРЗ 74

3.1.1. Цепи входных аналоговых сигналов 74

3.1.2. Цепи управления коммутационными аппаратами 75

3.1.3. Особенности цепей питания БМРЗ 76

3.2. Реализация автоматизированного управления электротяговой сетью 77

3.2.1. Цели и задачи автоматизированных систем управления 77

3.2.2. Нижний уровень АСУ 78

3.2.3. Уровень устройства тягового электроснабжения 78

3.2.4. Верхний уровень АСУ 80

3.3. Использование функций регистрации ИТП 82

3.3.1. БМРЗ как регистратор параметров аварий 82

3.3.2. Примеры зарегистрированных аварий 84

3.4. Изменение технологии эксплуатации электротяговых сетей 87

3.4.1. Особенности технического обслуживания терминалов 88

3.4.2. Технологические особенности применения интеллектуальных терминалов присоединений 90

3.4.3. Задачи перехода на обслуживание оборудования "по состоянию" 90

3.4.4. Создание сервисных центров 92

Заключение 93

Библиографический список 93

Приложение 1. Основные характеристики микропроцессорных блоков релейной защиты присоединений 27,5 кВ 95

Приложение 2. Схемы подключения блоков БМРЗ присоединений 27,5 кВ 102

Приложение 3. Примеры осциллограммм, зарегистрированных блоками БМРЗ-ФКС 107