Устройство для снижения индуктивного влияния тяговой сети на смежные коммуникации связи

Устройство относится к области электрифицированных железных дорог и может быть использовано для снижения влияния электрифицированных железных дорог на смежные линии связи. Формирование сигнала компенсирующего воздействия (тока компенсации) обеспечивается от независимого источника, т.е. источника, не связанного с сигналом влияющего воздействия. Воздействие на смежные с тяговой сетью коммуникации связи обеспечивается введением в систему блока формирования управляющего сигнала и параллельной обработкой гармонических составляющих помехи, подлежащих компенсации, по коррекции их фаз и амплитуд. Блок формирования является также задающим блоком допустимых или заданных минимальных амплитуд гармоник, подлежащих компенсации. Гармонический состав блока, как и гармонический состав компенсирующего тока, определяют в зависимости от постановки задачи компенсации. Система работает по разомкнутому циклу и потому устойчива. Технический результат заключается в повышении эффективности компенсации гармоник тягового тока и повышении устойчивости работы устройства. 1 ил.

 

Известно устройство [1] для снижения индуктивного влияния электротяговых сетей переменного тока на каналы проводной связи, посредством которого в дополнительном проводе, расположенном над каналом проводной линии, формируют компенсирующий ток, который сдвинут по фазе относительно тягового тока на 180 эл.град. Результатом сложения электрических полей, созданных тяговым и компенсирующим токами, является уменьшение влияния со стороны тяговой сети. Упомянутое устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что форма компенсирующего сигнала, формируемого им в дополнительном проводе, заземленном на одном конце, отличается от формы сигнала тягового тока. Это связано с тем, что контур «дополнительный провод - земля» обладает распределенным активно-реактивным импедансом и поэтому величины и фазы гармоник в спектре компенсирующего тока дополнительного провода отличны от величин и фаз соответствующих гармоник в спектре тягового тока. В связи с этим достичь компенсации наведенной электромагнитной помехи при формировании, таким образом, компенсирующего воздействия невозможно.

Известно устройство [2], в котором из сигнала, пропорционального тяговому току контактной сети, выделяют ряд высших гармонических составляющих, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие, которые затем, после дальнейшей обработки, т.е. коррекции каждой в отдельности гармоники по фазе и амплитуде, преобразуют в сигнал компенсирующего воздействия, который усиливают усилителем мощности, и подают в защитный провод. Мощность компенсирующего сигнала в обратном проводе определяется в зависимости от фактического уровня сигнала помехи, который выделяют и измеряют в блоке обработки помехи. С помощью блока обработки сигнала компенсации стабилизируется процесс компенсации электромагнитной помехи при различных сбоях в работе системы при работе устройства.

Устройство [2] наиболее близко к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, поэтому он выбрано в качестве прототипа.

Устройство компенсации электромагнитных помех, принятое в качестве прототипа, имеет недостаток, заключающийся в его недостаточной эффективности. Это обуславливается следующими факторами.

1. Компенсирующий сигнал при работе устройства-прототипа образуется из сигнала влияющего воздействия, т.е. из тягового тока. Известно, что влияющие гармоники, образующие тяговый ток, ввиду распределенного характера параметров тяговой сети, практически постоянно находятся в состоянии резонанса. Номер резонирующей гармоники зависит от количества тяговых нагрузок и места их расположения. Вследствие этого частота резонирующей гармоники не остается постоянной. Кроме того, известно, что величина резонирующей гармоники может изменяться в широких пределах [3]. В связи с этим при работе устройства-прототипа на определенных частотах возможна потеря им устойчивости.

2. В устройстве-прототипе предусматривается наличие и датчика тягового тока, посредством которого образуется компенсирующий сигнал, и датчика помехи, по параметрам которого образуется сигнал компенсации. Однако совмещение этих датчиков при осуществлении способа-прототипа технически сложно, т.к. тяговая сеть и подверженная влиянию линия разнесены в пространстве, а установка датчика помехи предусматривается вблизи подверженной влиянию линии.

Задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности компенсации гармоник тягового тока, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие на смежные с тяговой сетью коммуникации связи, путем повышения устойчивости, быстродействия и упрощения реализуемости при осуществлении процесса компенсации.

Указанная цель достигается тем, что устройство компенсации, состоящее из датчика гармонических составляющих наведенной помехи, n-звенного селектора помехи, n-звенного блока измерения амплитуд гармонических составляющих помехи и выявления их отклонений от заданных, n-звенного блока фазосдвигающих элементов, n-звенного блока масштабных усилителей, смесителя, а также из регулируемого источника тока, подключенного к одному из концов экранирующего провода, второй конец которого заземлен, дополнительно снабжено блоком формирования управляющего сигнала и допустимых или заданных минимальных амплитуд гармоник, подлежащих компенсации.

На чертеже представлено заявляемое устройство компенсации электромагнитных помех.

Заявляемое устройство содержит датчик 9 гармонических составляющих наведенной помехи, расположенный около линии связи 11, подверженной электромагнитному влиянию, подключенный своим выходом к входу n-звенного селектора помехи 10, n-звенный блок измерения амплитуд гармонических составляющих помехи 3 и выявления их отклонений от заданных, n-звенный блок 6 фазосдвигающих элементов, n-звенный блок масштабных усилителей 4, смеситель 5, а также регулируемый источник тока 8, подключенный к одному из концов экранирующего провода 7, второй конец которого заземлен, блок 2 формирования управляющего сигнала и допустимых или заданных минимальных амплитуд гармоник, подлежащих компенсации. При этом каждый из выходов n-звенного селектора помехи 10 соединен с первой группой соответствующих информационных входов n-звенного блока 3 измерения амплитуд гармонических составляющих помехи и выявления их отклонений от заданных, с первой группой соответствующих информационных входов n-звенного блока 4 масштабных усилителей, с первой группой соответствующих информационных входов n-звенного блока 6 фазосдвигающих элементов. Вторая группа соответствующих информационных входов n-звенного блока 3 измерения амплитуд гармонических составляющих помехи и выявления их отклонений от заданных подключена к соответствующим выходам блока 2 формирования управляющего сигнала и допустимых или заданных минимальных амплитуд гармоник, подлежащих компенсации.

Две группы управляющих выходов n-звенного блока 3 подключены к двум группам соответствующих управляющих входов n-звенного блока 6 фазосдвигающих элементов и n-звенного блока масштабных усилителей 4. Выходы n-звенных блоков 6 и 4 подключены к двум группам информационных входов смесителя 5, выход которого подключен к входу регулируемого источника тока 8, подключенного к одному из концов экранирующего провода 11, второй конец которого заземлен.

По сравнению с устройством-прототипом заявляемое устройство дополнительно содержит блок 2 формирования управляющего сигнала и допустимых или заданных минимальных амплитуд гармоник, подлежащих компенсации.

Введение в систему компенсации блока 2 формирования управляющего сигнала и допустимых или заданных минимальных амплитуд гармоник, подлежащих компенсации, позволяет сформировать компенсирующий сигнал от независимого источника, т.е. не связанного с сигналом влияющего воздействия. Таким образом, система работает по разомкнутому циклу и потому устойчива. Кроме этого, увеличивается быстродействие системы компенсации, в связи с тем, что регулировка фаз и амплитуд гармоник, подлежащих компенсации, в блоках 6 и 4 происходит параллельно, а не последовательно, как в устройстве-прототипе.

Устройство работает следующим образом. В блоке 2 формируют опорный сигнал, представляющий собой дискретный спектр гармонических составляющих, эквивалентных гармоническим составляющим помехи и подлежащих компенсации, имеющих величину допустимых или заданных амплитуд, в зависимости от постановки задачи. Датчиком 9 гармонических составляющих наведенной помехи, расположенным около линии связи 11, подверженной электромагнитному влиянию, трансформируется и подается в n-звенный селектор помехи 10 сигнал, пропорциональный наведенной в смежной линии связи 11 помехе. С выхода блока 10 ряд выделенных гармонических составляющих, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие и подлежащих компенсации, поступает одновременно на группу информационных входов n-звенного блока 3 измерения амплитуд гармонических составляющих помехи и выявления их отклонений от заданных, на группу информационных входов n-звенного блока 4 масштабных усилителей и на группу информационных входов n-звенного блока 6 фазосдвигающих элементов. В блоке 3 гармоники подлежащие компенсации сравниваются с соответствующими гармониками опорного сигнала и в случае их рассогласования вырабатываются управляющие сигналы ошибки по каждой гармонике отдельно по фазе и амплитуде и подаются на управляющие входы n-звенных блоков 6 и 4. На основании управляющих сигналов, поступающих от блока 3, в блоке 6 корректируется фаза, а в блоке 4 амплитуда гармоник (каждой в отдельности), подлежащих компенсации. Количество звеньев во всех n-звенных блоках определяется количеством компенсирующих гармоник. С выходов n-звенных блоков 4 и 6 откорректированные по фазе и амплитуде гармоники поступают на входы смесителя 5, с выхода которого - на управляемый источник тока 8, где усиливаются до необходимой мощности, чтобы результат от сложения электромагнитных полей, влияющего и компенсирующего токов был бы максимальным, т.е. чтобы помеха в смежной коммуникации связи была бы минимальной, и далее - в экранирующий провод. В экранирующем проводе 7, таким образом, формируют компенсирующий ток, гармонический состав которого, как и гармонический состав блока формирования управляющего сигнала 2, определяется в зависимости от постановки задачи компенсации.

Таким образом, амплитуда и фаза гармоник, составляющих сигнал компенсирующего воздействия, зависит от фактического уровня соответствующих гармоник в сигнале помехи. В отсутствие нагрузки на фидерной зоне работа устройства компенсации стабилизируется минимальным заданным уровнем сигнала компенсирующего воздействия, формируемым в блоке 2 формирования управляющего сигнала. Благодаря тому, что сигнал компенсирующего воздействия формируется в независимом источнике - блоке формирования управляющего сигнала 2 (т.е. источнике, не связанном с влияющим током тяговой сети), система автоматической компенсации электромагнитной помехи работает по разомкнутому циклу и потому устойчива, чем повышается эффективность при осуществлении заявляемого способа.

Положительный эффект по сравнению с устройством-прототипом заключается в повышении эффективности компенсации электромагнитной помехи в смежных с тяговой сетью коммуникациях связи за счет повышения устойчивости, увеличения быстродействия (обработка фазы и амплитуды в блоках 6 и 4 осуществляется параллельно) и упрощения реализуемости при осуществлении процесса компенсации.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.С. СССР SU 1289712 A1, Бюл. №6, 15.02.1987. В60М 3/00, Н02J 3/18.

2. Патент РФ №2248281, Бюл. №8, 20.03.2005. В60М 3/00, Н02J 3/20.

3. Карякин Р.Н. Тяговые сети переменного тока. - М.: Транспорт. - 279 с.

Устройство для снижения индуктивного влияния тяговой сети на смежные коммуникации связи, содержащее датчик гармонических составляющих наведенной помехи, расположенный в зоне линии связи, подверженной электромагнитному влиянию, n-звенный селектор помехи и n-звенный блок измерения амплитуд гармонических составляющих помехи и выявления их отклонений от заданных, первый из которых подключен своим входом к выходу упомянутого датчика помехи, а второй одной группой информационных входов подключен к выходу первого, n-звенный блок фазосдвигающих элементов и n-звенный блок масштабных усилителей, которые одновременно группами своих информационных входов подключены соответственно к выходам упомянутого n-звенного селектора помехи, а группами управляемых входов подключены к соответствующим управляющим выходам n-звенного блока измерения амплитуд гармонических составляющих помехи и выявления их отклонений от заданных, а также соединенный последовательно смеситель, две группы входов которого подключены к группам выходов n-звенного блока фазосдвигающих элементов и n-звенного блока масштабных усилителей, и регулируемый источник тока, подключенный к одному из концов экранирующего провода, второй конец которого заземлен, отличающееся тем, что оно снабжено блоком формирования управляющего сигнала и допустимых или заданных минимальных амплитуд гармоник, подлежащих компенсации, подключенным группой своих выходов ко второй группе информационных входов n-звенного блока измерения амплитуд гармонических составляющих помехи и выявления их отклонений от заданных.