Устройство обнаружения неисправности для установки контроля железнодорожного транспортного средства, соответствующие установка и способ

Авторы патента:

ЛОЖЕР Реми (FR)

ОРИОН Жак (FR)

G01R31/08 - определение местоположения повреждений в кабелях, линиях передачи энергии или в сетях (схемы защиты электрических линий, машин и приборов H02H)

Владельцы патента RU 2509317:

АЛЬСТОМ ТРАНСПОРТ СА (FR)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Сущность: устройство (12) обнаружения неисправности вдоль кабеля (10) связи, соединяющего кодирующий блок (3) и маяк (5) наземного оборудования установки контроля железнодорожного транспортного средства, содержит: средства (14, 16, 34, 42) измерения полного сопротивления, выполненные с возможностью измерения на заранее определенной частоте (F6) фазы и модуля полного сопротивления кабеля (10) во время передачи электрического сигнала связи, генерируемого кодирующим блоком, в направлении маяка; и средства определения состояния кабеля, выполненные с возможностью сравнения измеренных фазы и модуля с контрольными значениями фазы и модуля полного сопротивления кабеля таким образом, чтобы определить одно из следующих состояний кабеля: состояние нормальной работы, состояние короткого замыкания и состояние разрыва цепи. Технический результат: возможность обнаружения неисправности практически в момент ее появления, указания ее местоположения и уточнение характера неисправности. 3 н. и 12 з. п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Настоящее изобретение относится к устройствам обнаружения неисправности, предназначенным для наземного оборудования установок контроля железнодорожного транспортного средства, такого как железнодорожный поезд или поезд метро.

Различные участники европейского железнодорожного сообщества определили норму ERTMS/ETCS (в ее спецификациях 036 и 085), что является сокращением от английского выражения "European Rail Traffic Management / European Train Control System", для разработки системы контроля поезда. Целью ERTMS/ETCS является контроль за управлением поезда в течение всего его пути. Для этого поезд получает информацию о системе сигнализации и/или топологии участка пути, по которому он движется, для обеспечения возможности в каждый момент оптимизировать его скорость. Регулирование скорости поезда происходит автоматически путем отслеживания действий машиниста и подмены его в некоторых ситуациях.

Для применения этих принципов норма ERTMS/ETCS предусматривает бортовое оборудование, установленное на поезде, и наземное оборудование.

Бортовое оборудование содержит антенну, выполненную с возможностью приема радиосигналов небольшого радиуса действия, передаваемых наземным оборудованием, и блок вычисления и управления, связанный с антенной, выполненный с возможностью обработки принятого радиосигнала и соответствующего приведения в действие различных органов поезда и, в частности, его системы торможения.

Наземное оборудование содержит кодирующий блок или LEU, сокращенно от английского выражения "Line Side Electronic Unit", то есть «боковой электронный блок», выполненный с возможностью управления с удаленной станции контроля, и, по меньшей мере, один маяк, установленный на пути, например, напротив устройства сигнализации или в начале участка пути, и связанный с выходом LEU через кабель связи. С одним LEU могут быть связаны до четырех маяков при помощи четырех кабелей связи.

В программу отдельного LEU вводят топологические параметры участка пути, на котором должны установить связанный с ним маяк. Эти топологические параметры содержат, например, данные о наклоне участка пути, наличии поворота, максимальной безопасной скорости и т.д. Он выполнен с возможностью формирования сообщения, содержащего эти топологические параметры, и передачи его на соответствующий маяк согласно протоколу, определенному нормой ERTMS/ETCS. Маяк, связанный с LEU, передает радиосигнал, содержащий принятую телеграмму.

Кабель связи между LEU и маяком может достигать 5000 м. Такой кабель прокладывают вблизи железнодорожного пути, часто укладывая его в землю в закрытый желоб вдоль железнодорожного пути. На правильную работу кабеля связи могут влиять плохая прокладка, большие температурные перепады, вибрации во время прохождения поезда, повреждение, например, во время проведения работ на пути, плохое обслуживание, неправильное соединение двух сегментов кабеля и т.д.

Поэтому настоящее изобретение направлено на создание устройства, позволяющего обнаруживать неисправность вдоль кабеля связи, соединяющего LEU и маяк и, в частности, неисправность типа разрыва цепи или короткого замыкания.

Объектом настоящего изобретения является устройство обнаружения неисправности вдоль кабеля связи, соединяющего кодирующий блок и маяк наземного оборудования установки контроля железнодорожного транспортного средства, содержащее: средства измерения полного сопротивления, выполненные с возможностью измерения на заранее определенной частоте фазы и модуля полного сопротивления во время передачи электрического сигнала связи, генерируемого кодирующим блоком, в направлении маяка; и средства определения состояния кабеля, выполненные с возможностью сравнения измеренных фазы и модуля с контрольными значениями фазы и модуля полного сопротивления кабеля таким образом, чтобы определять состояния кабеля: состояние нормальной работы, состояние короткого замыкания и состояние разрыва цепи.

Согласно частным вариантам изобретения устройство содержит один или несколько следующих признаков, взятых отдельно или в любых технически возможных комбинациях:

- средства измерения полного сопротивления выполнены с возможностью измерения моментального значения фазы и модуля полного сопротивления кабеля, и средства определения состояния кабеля выполнены с возможностью определения моментального состояния кабеля для обнаружения появления неисправности в режиме реального времени,

- средства измерения полного сопротивления содержат средства измерения напряжения и средства измерения силы тока в точке кабеля; и средства фильтрации, выполненные с возможностью фильтрования на заранее определенной частоте сигналов измерения напряжения и силы тока, соответственно выдаваемых средствами измерения напряжения и силы тока, для получения фильтрованных сигналов измерения напряжения и силы тока,

- средство измерения напряжения содержит изолирующий трансформатор с высоким полным сопротивлением, первичная обмотка которого последовательно подключена на входе кабеля, и средство измерения силы тока содержит трансформатор тока с низким сопротивлением, первичная обмотка которого последовательно подключена на входе кабеля,

- заранее определенная частота соответствует частоте сигнала «С6» электрического сигнала связи между кодирующим блоком и маяком согласно норме ERTMS/ETCS,

- указанные контрольные значения фазы и модуля полного сопротивления кабеля ограничивают области в комплексной плоскости полного сопротивления кабеля таким образом, чтобы определить калибровочную картографию, и средства определения состояния кабеля выполнены с возможностью введения измеренных фазы и модуля в отдельную область картографии и привязки к состоянию кабеля, связанного с отдельной областью,

- когда средства определения состояния кабеля определяют состояние кабеля среди состояний короткого замыкания и разрыва цепи, средства определения могут вычислить местоположение соответствующей неисправности вдоль кабеля,

- калибровочная картография содержит кривую, связанную с одним из состояний кабеля, то есть состоянием короткого замыкания или состоянием разрыва цепи, при этом положение на кривой показывает местоположение соответствующей неисправности вдоль кабеля, и средства определения состояния кабеля выполнены с возможностью позиционирования измеренных фазы и модуля на кривой во время обнаружения неисправности и вычисления местоположения неисправности вдоль кабеля,

- устройство содержит средство электрического разъединения, позволяющее замкнуть накоротко выход кодирующего блока, с которым соединен кабель связи, в ответ на определение того, что кабель находится в состоянии короткого замыкания или разрыва цепи,

- устройство содержит средства индикации состояния кабеля,

- устройство содержит средства запоминания, выполненные с возможностью сохранения данных, связанных с последовательными состояниями кабеля, и интерфейс вход/выход, обеспечивающий связь с терминалом пользователя для передачи данных.

Объектом настоящего изобретения является также наземное оборудование установки контроля железнодорожного транспортного средства, содержащее кодирующий блок, маяк, установленный на железнодорожном пути, и кабель связи, соединяющий кодирующий блок и маяк. Оборудование содержит описанное выше средство обнаружения неисправности.

Предпочтительно устройство (12) обнаружения неисправности находится на интерфейсе между кодирующим блоком (3) и кабелем (10) связи.

Объектом настоящего изобретения является также способ обнаружения неисправности типа короткого замыкания или разрыва цепи вдоль кабеля связи, соединяющего кодирующий блок и маяк наземного оборудования установки контроля железнодорожного транспортного средства, применяющий описанное выше устройство обнаружения неисправности. Способ содержит этапы, на которых на заранее определенной частоте измеряют фазу и модуль полного сопротивления кабеля во время передачи электрического сигнала связи, генерируемого кодирующим блоком, на маяк; и сравнивают измеренные фазу и модуль с контрольными значениями фазы и модуля полного сопротивления кабеля с тем, чтобы определить состояние кабеля среди следующих состояний: нормальная работа, короткое замыкание и разрыв цепи.

Предпочтительно после определения того, что кабель находится в состоянии короткого замыкания или разрыва цепи, способ содержит этап, на котором вычисляют местоположение неисправности вдоль кабеля.

Настоящее изобретение и его преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - блок-схема устройства обнаружения в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 - электронная схема средства устройства, показанного на фиг.1, позволяющего измерять напряжение, подаваемое на вход кабеля;

фиг.3 - электронная схема средства устройства, показанного на фиг.1, позволяющего измерять силу тока, подаваемого на вход кабеля;

фиг.4 - картография, ограничивающая в комплексной плоскости полного сопротивления кабеля связи различные области, при этом каждая область соответствует одному состоянию кабеля;

фиг.5 - электронная схема средства устройства, показанного на фиг.1, позволяющего отключать кабель от LEU в ответ на обнаружение неисправности.

Наземное оборудование 1 установки, соответствующей норме ERTMS/ETCS, для контроля поезда, движущегося по железнодорожному пути, содержит кодирующий блок или LEU 3, по меньшей мере, один маяк 5, установленный между двумя рельсами пути, и кабель 10 связи, соединяющий LEU 3 и маяк 5. Как показано на фиг.1 и как это обычно бывает, один LEU 3 соединен с четырьмя маяками 5-8 при помощи такого же количества кабелей 10-13 связи.

Кабель 10 обеспечивает связь для передачи от LEU 3 к маяку 5.

Норма ERTMS/ETCS определяет одновременно протокол связи на уровне физического слоя и протокол связи на уровне обмена данными. Протокол связи на уровне физического слоя определен, в частности, в спецификациях 036 и 085 нормы ERTMS/ETCS.

Следует отметить, что некоторые установки контроля железнодорожного транспортного средства используют протокол связи на уровне физического слоя, определенный нормой ERTMS/ETCS, не применяя протокола обмена данными согласно этой норме. Они применяют другой протокол обмена данными. Это, в частности, относится к установкам контроля метро, для которых протоколы пока еще не установлены нормами. Таким образом, специалисту понятно, что все изложенное выше относительно физического слоя по норме ERTMS/ETCS для контроля поезда можно также применять в аналогичных установках.

Согласно норме ERTMS/ETCS, при односторонней передаче LEU 3 генерирует следующие электрические сигналы:

- так называемый сигнал «С1», соответствующий передаче в непрерывном режиме сообщений данных. Сигнал С1 имеет частоту F1 на 654 кбит/с и передается в двухфазном дифференциальном режиме кодирования Manchester; и

- так называемый сигнал «С6» электрического питания маяка 5. Сигнал С6 является синусоидальным сигналом с амплитудой 22 В и частотой F6 8,82 кГц.

Наземное оборудование 1 содержит также устройство 12 обнаружения, выполненное с возможностью обнаружения в режиме реального времени наличия и местоположения неисправности вдоль кабеля 10 связи. Устройство 12 обнаружения измеряет полное сопротивление кабеля 10, когда он соединен с маяком 5, затем обнаруживает неисправность в зависимости от измеренного полного сопротивления. Такая неисправность может быть неисправностью типа короткого замыкания или разрыва цепи.

В рассматриваемом варианте выполнения, показанном на фиг.1, устройство 12 выполнено в виде электронной платы. Устройство 12 расположено наподобие интерфейса между LEU 3 с одной стороны и кабелем 10 связи и маяком 5 с другой стороны. Вход устройства 12 подключен к выходу LEU 3, а вход кабеля 10 подключен к выходу устройства 12. Чтобы устройство 12 могло работать с блоками LEU, изготовленными разными производителями, вход устройства 12 соответствует схеме соединения кабеля связи, определенной нормой ERTMS/ETCS, а выход устройства 12 соответствует схеме выходного соединения LEU 3 согласно спецификации нормы ERTMS/ETCS.

Устройство 12 содержит средства измерения полного сопротивления и средства определения состояния кабеля на основании измерения полного сопротивления, произведенного средствами измерения полного сопротивления.

Устройство 12 выполнено с возможностью измерения полного сопротивления кабеля, но не за счет рефлектометрии импульсного электрического сигнала, подаваемого на вход кабеля, а на основании электрических сигналов связи, подаваемых блоком LEU 3 на вход кабеля 10 во время нормальной работы оборудования 1. Таким образом, измерение полного сопротивления является полностью прозрачным по отношению к связи между LEU 3 и маяком 5, при этом измерение практически никак не влияет на характеристики связи между LEU 3 и маяком 5.

Средства измерения полного сопротивления выполнены с возможностью измерения моментального полного сопротивления кабеля 10, когда электрический сигнал, соответствующий наложению сигналов С1 и С6, проходит через кабель 10. Для этого средства измерения полного сопротивления измеряют в каждый момент на частоте F6 фазу и амплитуду полного сопротивления кабеля 10.

В частности, средства измерения полного сопротивления содержат средства 14 измерения напряжения и средства 16 измерения силы тока. Для измерения напряжения тока, проходящего в кабеле 10 (фиг.2), используют изолирующий трансформатор 20 с высоким полным сопротивлением. Измерение напряжения не влияет на сигнал, передаваемый блоком LEU 3 вдоль кабеля 10, при условии выбора резистора 22 нагрузки, подключенного к вторичной обмотке изолирующего трансформатора 20, таким образом, чтобы его сопротивление было очень высоким. Изолирующий трансформатор 20 имеет коэффициент трансформации 1 на первичной обмотке при 1 на вторичной обмотке. Предпочтительно, при установке конденсатора 24 на вторичной обмотке изолирующего трансформатора сигнал измерения напряжения на выходе средства 16 проходит через первое фильтрование. Сигнал измерения напряжения имеет уровень 5 Vppmax на выходе средства 14 измерения напряжения.

Для измерения силы тока, проходящего в кабеле 10 (фиг.3), используют входной трансформатор 30 тока с низким полным сопротивлением. Первичная обмотка этого трансформатора 30 тока образована кабелем 10. Трансформатор 30 тока имеет коэффициент трансформации 1 на первичной обмотке при 10 на вторичной обмотке. Он имеет эквивалентное входное сопротивление 65 мОм. Со стороны LEU 3 он соответствует простому удлинению кабеля 10 на несколько метров, что никоим образом не мешает связи между LEU 3 и маяком 5. Установив сопротивление 32 примерно на 200 Ом на вторичной обмотке трансформатора 30 тока, на выходе средства 30 получают сигнал измерения силы тока, который является сигналом по напряжению, амплитуда которого составляет, например, 20 мВ на мА на первичной обмотке, когда снимают цифровые значения электрических компонентов, указанных на фиг.3.

Необходимо измерить полное сопротивление кабеля 10 для заранее определенной частоты, соответствующей частоте F6 сигнала С6, определенного в норме ERTMS/ETCS. Сигнал С6 имеет частоту F6, равную 8,82 кГц, при минимальном напряжении между пиками, по существу равном 19 Vppmin.

Таким образом, средства измерения полного сопротивления содержат средства 34 фильтрации, выполненные с возможностью фильтрования сигналов измерения напряжения и силы тока таким образом, чтобы отделять составляющие, возмущающие составляющую, связанную с сигналом С5, и, в частности, составляющую, связанную с сигналом С1. Поскольку сигнал С1 характеризуется спектром мощности от ½.F1 до 2/F1, граничную частоту средств 34 фильтрации следует выбирать меньше ½.F1, то есть меньше 282 кГц. Эту граничную частоту выбирают на три октавы ниже частоты ½.F1, чтобы наиболее эффективно устранять составляющую, связанную с сигналом С1. Таким образом, граничная частота средств 34 составляет 35 кГц.

Для фильтрования сигнала измерения напряжения используют первый фильтрующий каскад на уровне вышеупомянутого изолирующего трансформатора 20. Затем сигнал измерения напряжения проходит через второй фильтрующий каскад, содержащий фильтр второго порядка, для получения фильтрованного сигала измерения напряжения.

Фильтрование сигнала измерения силы тока осуществляют при помощи двух фильтров второго порядка, установленных последовательно по отношению друг к другу. Первый фильтр приводит сигнал измерения силы тока к уровню 5 Vppmax, а второй фильтр является эквивалентом второго каскада средств фильтрации сигнала измерения напряжения. Фильтрованный сигнал измерения силы тока получают на выходе средств 34.

Фильтрованные сигналы измерения поступают на вход микроконтроллера 40 через средство 42 адаптации, которое будет описано ниже. Микроконтроллер 40 вычисляет модуль и фазу полного сопротивления кабеля 10.

Отношение максимального значения фильтрованного сигнала измерения напряжения к максимальному значению фильтрованного сигнала измерения силы тока позволяет определить модуль полного сопротивления кабеля 10 связи.

Сравнение временного смещения между фильтрованными сигналам измерения напряжения и силы тока позволяет измерить фазу полного сопротивления кабеля 10 связи. В частности, каждый вход микроконтроллера связан со счетчиком числа периодов датчика времени. Когда фильтрованный сигнал измерения напряжения нейтрализуется, происходит повторная инициализация соответствующего счетчика напряжения. Затем, в момент, когда нейтрализуется фильтрованный сигнал измерения силы тока, что приводит к повторной инициализации счетчика тока, значение счетчика напряжения дает измерение сдвига фазы между двумя сигналами измерения и, следовательно, фазы полного сопротивления кабеля 10.

Чтобы еще больше повысить чувствительность средств измерения полного сопротивления к переходу в нулевое значение фильтрованных сигналов измерения напряжения и силы тока, их усиливают при помощи средств 42 адаптации. Предпочтительно их усиливают до насыщения, чтобы получить сигналы с большой крутизной фронта. Этот этап адаптации осуществляют путем пропускания фильтрованных сигналов измерения через компараторы. Выходные данные этих компараторов подают на различные входы микроконтроллера 40.

Измерения модуля и фазы полного сопротивления усредняют по нескольким последовательным периодам для получения более точного измерения комплексного полного сопротивления. Это позволяет избежать резких, но обратимых изменений полного сопротивления кабеля 10 и маяка 5, например, во время прохождения поезда над маяком 5. Действительно, во время прохождения поезда над маяком 5, полное сопротивление падает, хотя и в течение очень короткого времени от 150 до 350 мс. Устройство 12 обнаружит это изменение полного сопротивления, но не будет его учитывать при определении состояния кабеля 10, так как оно длится недостаточно долго.

Далее следует описание средств, позволяющих определять состояние кабеля.

Микроконтроллер 40 содержит постоянное запоминающее устройство, в котором записана калибровочная картография 50, ограничивающая различные области в комплексной плоскости значений полного сопротивления кабеля 10.

Такая картография 50 показана на фиг.4. Ее получают после этапа калибровки контрольного кабеля связи того же типа, что и кабель 10.

Во время этой калибровки измеряют значение полного сопротивления контрольного кабеля в состоянии нормальной работы. Измеренное значение полного сопротивления вносится в картографию 50.

Затем измеряют значение полного сопротивления контрольного кабеля в состоянии короткого замыкания. Значение полного сопротивления измеряют для разных местоположений короткого замыкания вдоль контрольного кабеля, например для местоположений, отстоящих друг от друга через промежутки в 500 м. Последовательность измеренных таким образом значений полного сопротивления вносят в картографию 50. Кривую А получают путем экстраполяции кривой, проходящей через различные точки калибровки по короткому замыканию.

Аналогично измеряют значение полного сопротивления контрольного кабеля в состоянии разрыва цепи. Значение полного сопротивления измеряют для разных местоположений разрыва цепи вдоль контрольного кабеля, например для местоположений, отстоящих друг от друга через промежутки в 500 м. Последовательность значений полного сопротивления при разрыве цепи вносят в картографию 50. Кривую В получают путем экстраполяции кривой, проходящей через различные точки калибровки по разрыву цепи.

Следует отметить, что кривые А и В не пересекаются. Они отстоят друг от друга, а также от значений полного сопротивления кабеля, соединенного с маяком, в состоянии нормальной работы.

На основании этих калибровочных точек разных типов комплексную плоскость подразделяют на разные области. Каждая область соответствует одному состоянию кабеля: состоянию нормальной работы, состоянию короткого замыкания и состоянию разрыва цепи.

Кроме того, положение значения полного сопротивления на кривой А или на кривой В позволяет определить местоположение соответствующей неисправности вдоль кабеля.

Во время работы микроконтроллер 40 путем сравнения с картографией 50 привязывает измеренное полное сопротивление к отдельной области и привязывает моментальное состояние кабеля к состоянию, соответствующему этой области. На практике микроконтроллер 40 присваивает датированному параметру состояния значение +1, когда состояние кабеля соответствует короткому замыканию, значение 0, когда состояние кабеля соответствует нормальной работе, и значение -1, когда состояние кабеля соответствует разрыву цепи.

Предпочтительно при обнаружении неисправности микроконтроллер 40 определяет положение неисправности вдоль кабеля. Для этого он отмечает измеренное значение полного сопротивления на кривой А или на кривой В и, например, при помощи барицентрического метода между наиболее близкими калибровочными точками вычисляет местоположение неисправности вдоль кабеля 10. Положение можно вычислять с достаточно высокой точностью, порядка 250 м. Вычисленное положение неисправности сохраняется в параметре расстояния, связанном с параметром состояния.

Устройство 12 содержит также средство 60 электрического разъединения. Как показано на фиг.5, средство 60 разъединения содержит светодиод LED 62, соединенный с выходным контактом микроконтроллера 40 и управляемый при помощи значения параметра состояния. В ответ на значение параметра состояния, отличного от нулевого значения, LED 62 замыкает МОП-транзисторный переключатель 64, что приводит к замыканию накоротко соответствующего выхода LEU 3. Поскольку LEU 3 защищен от короткого замыкания одного из своих выходов, он прекращает передачу электрического сигнала связи на короткозамкнутом выходе и одновременно направляет сообщение в направлении удаленной станции контроля с указанием прерывания связи с маяком, соединенным с рассматриваемым выходом. Параллельно, поскольку маяк 5 больше не соединен с LEU 3, он передает радиосигнал, содержащий сообщение по умолчанию, определенное нормой ERTMS/ETCS. Поезд, походящий над маяком и получивший такое сообщение по умолчанию, снижает свою скорость.

Предпочтительно, параллельно с МОП-транзисторным переключателем 64 средство 60 разъединения содержит делитель 66 напряжения, чтобы защищать LEU 3 от возможных скачков напряжения.

Устройство 12 содержит также средства 70 индикации, позволяющие сигнализировать, кроме всего прочего, о состоянии различных кабелей 10-13. Речь идет, например, о панели, содержащей ряд из четырех зеленых LED и ряд из четырех красных LED. Состояние различных LED позволяет оператору получать информацию о состоянии четырех кабелей 10-13 в соответствии с нижеследующей таблицей.

Таблица 1
Состояние	Красные LED	Зеленые LED
Отсутствие электрического питания	Все потушены	Все потушены
1-й маяк подключен	1-й LED горит	1-й LED горит
Разрыв цепи на 1-м кабеле	1-й LED горит	1-й LED потушен
Короткое замыкание на 1-м кабеле	1-й LED потушен	1-й LED горит
1-й вход не подключен к LEU	1-й LED мигает	1-й LED мигает по фазе
1-й выход LEU заблокирован	1-й LED мигает	1-й LED мигает со сдвигом фазы на 180°
1-й выход устройства обнаружения заблокирован	1-й LED быстро мигает	1-й LED быстро мигает

Специалисту известно, каким образом использовать измеренные значения тока и напряжения для определения других возможных состояний, указанных в таблице 1.

Кроме того, микроконтроллер 40 выполнен с возможностью сохранения данных, соответствующих состояниям кабеля 10 и соответствующих параметрам расстояния, каждый раз, когда обнаруживается неисправность. Устройство 12 содержит интерфейс вход/выход 80, например, типа RS232, обеспечивающий связь между терминалом пользователя 82 и микроконтроллером 40 таким образом, чтобы передавать данные в виде хронологического отчета с целью нелинейного анализа или анализа в режиме реального времени для дистанционного управления тревожной сигнализацией. Программный анализ этих данных в реальном времени позволяет обходиться, в случае необходимости, без устройства 60 электрического разъединения.

Наконец, устройство 12 содержит источник 90 электрического питания, обеспечивающий питание электронной платы постоянным напряжением 5 В.

Из функционального описания устройства со ссылками на фиг.1 специалисту понятно, каким образом осуществляются этапы способа обнаружения неисправности типа короткого замыкания или разрыва цепи вдоль кабеля 10, соединяющего кодирующий блок 3 с маяком 5, с применением устройства 12 обнаружения неисправности.

Специалист может констатировать, что настоящее устройство обнаружения неисправности обеспечивает обнаружение неисправности практически в момент ее появления, уточняет ее характер и дает ее местоположение вдоль соответствующего кабеля. Таким образом, влияние этой неисправности на движение поездов по железнодорожному пути можно учитывать незамедлительно, и на указанное место может быстро выехать ремонтная бригада для восстановления нормальной работы связи между кодирующим блоком и маяком.

Такое устройство можно также использовать во время развертывания установки ERTMS/ETCS и, в частности, во время испытания этой установки.

Наконец, такое устройство может найти применение не только на уровне 1 нормы ETCS, но также на уровне 2 этой нормы, при этом маяки, установленные на железнодорожном пути, используются только как аварийные средства в случае прекращения связи GPS.

1. Устройство (12) обнаружения неисправности вдоль кабеля (10) связи, соединяющего кодирующий блок (3) и маяк (5) наземного оборудования установки контроля железнодорожного транспортного средства, содержащее:
средства (14, 16, 34, 42) измерения полного сопротивления, выполненные с возможностью измерения на заранее определенной частоте (F6) фазы и модуля полного сопротивления кабеля (10) во время передачи электрического сигнала (C1, C6) связи, генерируемого кодирующим блоком, в направлении маяка; и
средства определения состояния кабеля, выполненные с возможностью сравнения измеренных фазы и модуля с контрольными значениями фазы и модуля полного сопротивления кабеля таким образом, чтобы определить одно из состояний кабеля:
состояние нормальной работы, состояние короткого замыкания или состояние разрыва цепи.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что средства измерения полного сопротивления выполнены с возможностью измерения мгновенного значения фазы и модуля полного сопротивления кабеля (10), при этом средства определения состояния кабеля выполнены с возможностью определения мгновенного состояния кабеля для обнаружения появления неисправности в режиме реального времени.

3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что средства измерения полного сопротивления содержат:
средства (14) измерения напряжения и средства (16) измерения силы тока в точке кабеля; и
средства (34) фильтрации, выполненные с возможностью фильтрования на заранее определенной частоте (F6) сигналов измерения напряжения и силы тока, соответственно выдаваемых средствами измерения напряжения и силы тока, для получения фильтрованных сигналов измерения напряжения и силы тока.

4. Устройство по п.3, характеризующееся тем, что средство (14) измерения напряжения содержит изолирующий трансформатор (20) с высоким полным сопротивлением, первичная обмотка которого последовательно подключена на входе кабеля (10), при этом средство (16) измерения силы тока содержит трансформатор (30) тока с низким сопротивлением, первичная обмотка которого последовательно подключена на входе кабеля (10).

5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что заранее определенная частота соответствует частоте сигнала «C6» электрического сигнала связи между кодирующим блоком (3) и маяком (5) согласно норме ERTMS/ETCS.

6. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что указанные контрольные значения фазы и модуля полного сопротивления кабеля (10) ограничивают области в комплексной плоскости полного сопротивления кабеля таким образом, чтобы определить калибровочную картографию (50), при этом средства определения состояния кабеля выполнены с возможностью введения измеренных фазы и модуля в отдельную область картографии и привязки к состоянию кабеля, связанного с указанной отдельной областью.

7. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что средства определения состояния кабеля выполнены с возможностью вычисления положения соответствующей неисправности вдоль кабеля (10) в случае определения состояния кабеля как состояния короткого замыкания или состояния разрыва цепи.

8. Устройство по п.6 или 7, характеризующееся тем, что калибровочная картография (50) содержит кривую (А, В), связанную с состоянием короткого замыкания кабеля или состоянием разрыва цепи кабеля, при этом положение на кривой показывает местоположение соответствующей неисправности вдоль кабеля, причем средства определения состояния кабеля выполнены с возможностью позиционирования измеренных фазы и модуля на кривой во время обнаружения неисправности и вычисления местоположения неисправности вдоль кабеля (10).

9. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что содержит средство (60) электрического разъединения, позволяющее замкнуть накоротко выход кодирующего блока (3), с которым соединен кабель (10) связи, в ответ на определение того, что указанный кабель находится в состоянии короткого замыкания или состоянии разрыва цепи.

10. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что содержит средства (70) индикации состояния кабеля (10).

11. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что содержит средства запоминания, выполненные с возможностью сохранения данных, связанных с последовательными состояниями кабеля (10), и интерфейс вход/выход (80), обеспечивающий связь с терминалом пользователя (82) для передачи данных.

12. Наземное оборудование (1) установки контроля железнодорожного транспортного средства, содержащее кодирующий блок (3), маяк (5), установленный на железнодорожном пути, и кабель (10) связи, соединяющий кодирующий блок и маяк, отличающееся тем, что содержит устройство обнаружения неисправности по любому из пп.1-11.

13. Оборудование по п.12, отличающееся тем, что указанное устройство (12) обнаружения неисправности размещено на интерфейсе между кодирующим блоком (3) и кабелем (10) связи.

14. Способ обнаружения неисправности типа короткого замыкания или разрыва цепи вдоль кабеля (10) связи, соединяющего кодирующий блок (3) и маяк (5) наземного оборудования (1) установки контроля железнодорожного транспортного средства, содержащего устройство (12) обнаружения неисправности по любому из пп.1-10, содержащий этапы, на которых:
на заранее определенной частоте (F6) измеряют фазу и модуль полного сопротивления кабеля во время передачи электрического сигнала (C1, C6) связи, генерируемого кодирующим блоком, в направлении маяка; и
сравнивают измеренные фазу и модуль с контрольными значениями фазы и модуля полного сопротивления кабеля с тем, чтобы определить состояние кабеля из следующих состояний: состояние нормальной работы, состояние короткого замыкания и состояние разрыва цепи.

15. Способ по п.14, характеризующийся тем, что дополнительно содержит этап, на котором вычисляют местоположение неисправности вдоль кабеля после определения того, что кабель (10) находится в состоянии короткого замыкания или состоянии разрыва цепи.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на линиях электропередачи по несинхронизированным замерам с двух концов линии мгновенных значений токов и напряжений.

Способ контроля и ремонта изоляции проводов // 2506602

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в кабельной промышленности для контроля и ремонта эмалевой изоляции проводов. Сущность: провод протягивают через датчик дефектов и датчик скорости.

Способ контроля и ремонта изоляции проводов // 2506601

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в кабельной промышленности для контроля и ремонта эмалевой изоляции проводов. Цель изобретения - увеличение точности контроля и протяженности дефектных участков в изоляции провода, а также создание возможности ремонта дефектных участков эмалевой изоляции проводов путем несения эмали на место обнаруженного дефекта при непрерывно перемещающемся проводе.

Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты) // 2505827

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по несинхронизированным замерам с двух ее концов.

Способ определения места и характера повреждения многопроводной электрической сети // 2505826

Изобретение относится к электроэнергетике, конкретнее - к релейной защите и автоматике электрических систем. Сущность: определение места повреждения выполняется в два этапа.

Способ определения мест двойного замыкания многопроводной электрической сети // 2505825

Изобретение относится к релейной защите и автоматике электрических систем. Сущность: контролируемая сеть наблюдается на обеих сторонах.

Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по массивам мгновенных значений токов и напряжений // 2504792

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи. Сущность: измеряют массивы мгновенных значений сигналов напряжений и токов трех фаз в начале и в конце линии для одних и тех же моментов времени.

Способ определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи // 2499998

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в устройствах защиты для определения дальности до места однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в трехфазных распределительных сетях среднего класса напряжений с изолированной, компенсированной или заземленной через резистор нейтралью.

Способ определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи // 2498331

Способ определения места повреждения при коротких замыканиях на линии электропередачи переменного тока // 2498330

Использование: в электроэнергетике для определения места короткого замыкания на линии электропередачи переменного тока. Технический результат: повышение достоверности определения расстояния до места повреждения в линии электропередачи.

Способ определения расстояния до места однофазного замыкания на линии электропередачи // 2510515

Изобретение относится к электроэнергетическим системам и может быть использовано для определения расстояния до места однофазного замыкания на землю линии электропередачи в сети переменного тока с изолированной нейтралью. Технический результат: расширение функциональных возможностей и повышение точности способа. Сущность: перед испытанием отключают поврежденную линию от рабочего источника и соединяют между собой фазы поврежденной линии на приемном конце. Затем подают испытательное напряжение U относительно земли на поврежденную линию и измеряют значения испытательных токов I1 и I2 в целой и поврежденной фазах линии. Находят величину сопротивления R2 от питающего конца линии до места повреждения R 2 = R 1 − U ( I 2 − I 1 ) 2 ⋅ I 2 ⋅ I 1 . Определяют расстояние l от точки приложения испытательного напряжения до места однофазного замыкания по формуле l = R 2 R 1 ⋅ L , где R1 - сопротивление целой фазы линии, L - длина линии. Точность замеров повышается, если перед началом испытаний измерить фактическое значение сопротивления целой фазы линии электропередачи из зависимости R1=0,5 U/I. Для этого подключают испытательный источник к двум фазам поврежденной линии и измеряют испытательный ток I. Точность повышается также, если использовать постоянное испытательное напряжение. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ контроля эмалевой изоляции проводов // 2511229

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в кабельной промышленности для контроля и ремонта эмалевой изоляции проводов. Способ заключается в протягивании провода через датчик точечных повреждений и датчик скорости. В контролируемом проводе индуцируют при помощи индуктора периодически изменяющуюся ЭДС. Перед контролем осуществляют калибровку измерений, для чего через датчик скорости протягивают участок провода фиксированной длины lф и подсчитывают количество периодов n наведенной ЭДС за время прохождения этого участка через датчик скорости. По результатам измерений определяют элементарную протяженность провода l э = l ф n и ее величину принимают за единицу счета протяженности. Далее определяют систематическую погрешность, вносимую в измерение протяженности дефектного участка изоляции провода конечными размерами датчика точечных повреждений. Для этого наносят два дефекта на эмаль-изоляцию провода с протяженностями l1 и l2 на расстоянии друг от друга, превышающем протяженность контакта датчика точечных повреждений с поверхностью контролируемого провода. Протягивают участок провода с нанесенными на него дефектами через датчик точечных повреждений. При прохождении каждого дефектного участка регистрируют количество n1 и n2 периодов наведенной в проводе ЭДС. По результатам этих измерений определяют систематическую погрешность. Затем производят контроль дефектности эмаль-изоляции провода с формированием импульса дефекта. Подсчитывают количество импульсов дефектов и регистрируют количество периодов наведенной ЭДС за время каждого импульса дефекта. Определяют истинную протяженность каждого дефекта, суммарную протяженность всех дефектов. Регистрируют количество периодов наведенной ЭДС за время контроля провода и определяют длину проконтролированного провода. Качество изоляции провода оценивают по количеству дефектов, приходящихся на единицу длины, и по среднестатистической протяженности дефектов, приходящихся на единицу длины провода. Технический результат: повышение точности, информативности и достоверности, упрощение реализации. 3 ил.

Способ определения места повреждения линий электропередачи с древовидной структурой // 2511640

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для дистанционного определения места повреждения (ОМП) высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) с разветвленной древовидной структурой. Способ включает определение расстояния до места повреждения с помощью метода импульсного зондирования и снятие неоднозначности результатов зондирования разветвленных сетей путем определения трассы с возросшим коэффициентом битовых ошибок между PLC-модемами. В начале линии устанавливается центральное устройство, которое сочетает в себе функции рефлектометра и PLC-модема. На концах электролинии устанавливаются удаленные устройства, выполняющие функции PLC-модемов. При этом не требуется установки специального оборудования присоединения, т. к. информационный сигнал проходит через уже, как правило, имеющийся силовой трансформатор. Центральное устройство при помощи зондирования линии электропередачи определяет расстояние до места повреждения. Удаленные устройства за счет информационной PLC-связи определяют коэффициент битовых ошибок в пакетах. По возросшей величине данного параметра снимают неоднозначность определения поврежденного участка ЛЭП. Технический результат: возможность определения места повреждения электролинии со сколь угодно сложной древовидной структурой с надежным снятием неоднозначности определения поврежденного участка линии. 1 ил.

Детектор повреждения линии // 2516299

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе обнаружения повреждения для обнаружения повреждений линии на электродной линии в системе HVDC. Техническим результатом является повышение надежности системы обнаружения повреждения. Электродная линия содержит первое и второе ответвления, соединенные параллельно. Система обнаружения повреждения содержит первую и вторую схемы генерации импульсов, выполненные с возможностью генерации электрических импульсов в первое и второе ответвления соответственно, а также первое и второе устройства измерения тока, выполненные с возможностью генерации сигналов, указывающих электрические сигналы, имеющие место в первой и второй линиях ввода соответственно. Возможность независимой генерации электрических импульсов в первое и второе ответвления соответственно, а также независимой регистрации первой и второй структур сигнала, представляющих электрические сигналы на первой и второй линиях ввода соответственно, повышает информационное наполнение в собранных данных, что позволяет более надежно анализировать, присутствует ли повреждение на электродной линии. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

Способ определения поврежденного фидера при замыкании на землю в распределительной сети // 2516371

Изобретение относится к области релейной защиты и автоматики. Сущность: фиксируют с заданной частотой дискретизации отсчеты напряжения нулевой последовательности на общих шинах и отсчеты токов нулевой последовательности в каждом фидере распределительной сети. Осуществляют цифро-аналоговое преобразование отсчетов напряжения нулевой последовательности и подают преобразованное напряжение на вход модели каждого фидера по нулевой последовательности, причем модели составляют для нормального состояния фидеров. Выполняют аналого-цифровое преобразование тока нулевой последовательности модели каждого фидера с заданной частотой дискретизации. Определяют расхождение между отсчетами тока нулевой последовательности каждого реального фидера и отсчетами тока его модели. По величине расхождения выявляют поврежденный фидер. Технический результат: повышение селективности. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ оптической дистанционной диагностики изолирующей конструкции // 2517776

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для выявления дефектной изолирующей конструкции, например гирлянды изоляторов высоковольтной линии электропередачи, при осуществлении диагностики с подвижных носителей автоматизированными системами контроля. Способ включает подключение к участку изолирующей конструкции электрического светового излучателя, яркость свечения которого зависит от падения напряжения на его контактах, регистрацию светового излучения, определение дефекта по интенсивности свечения излучателя, дополнительно параллельно световому излучателю подключают разрядник, а сам излучатель устанавливают в месте, доступном для наблюдения, при этом один из контактов излучателя заземляют, а второй контакт закрепляют на изолирующем участке конструкции. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности дистанционной оптической диагностики изолирующих конструкций при осуществлении мониторинга с движущихся транспортных средств, а также упрощение алгоритмов автоматизации их контроля. 3 ил.

Способ автоматической диагностики нагрузок в сети электроснабжения // 2517988

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к способу автоматического определения неисправных ламп. Способ автоматической диагностики нагрузок в сети электроснабжения заключается в том, что в начале линии размещают центр управления нагрузками, как минимум состоящий из микропроцессорного блока, передатчика команд и датчика тока, потребляемого линией, команды управления передаются по каналу связи передатчиком команд, каждая команда, как минимум, состоит из полей адреса и кода команды, список возможных кодов команд, как минимум, включает коды команд подключения и отключения нагрузки к линии электроснабжения, каждая нагрузка подключается к линии электроснабжения через выключатель, управляемый приемником команд. При этом каждый приемник команд имеет уникальный и групповой адреса, принимает и выполняет команды, направленные в его адрес. Процесс локализации неисправных нагрузок предполагает передачу команды подключения всех нагрузок к линии электроснабжения, после чего измеряют потребляемый линией ток, передают команду отключения очередной нагрузки, затем вновь измеряют потребляемый линией ток. Если ток в линии не уменьшился на заданную величину, нагрузку считают неисправной, далее процесс повторяют для следующей нагрузки до тех пор, пока все нагрузки не будут проверены. Технический результат - сокращение времени диагностики, уменьшение энергопотребления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ выявления участка повреждения при коротких замыканиях на кабельно-воздушной линии электропередачи постоянного тока // 2518050

Использование - в области электротехники. Технический результат - повышение надежности работы ППТ. Способ заключается в регистрации формы кривой напряжения поврежденного полюса передачи, определении временного интервала снижения напряжения полюса ниже уставки Uyст до 0, сравнении этого временного интервала с заданной уставкой tкл, при превышении которой происходит формирование выходного сигнала первого канала защиты о выявлении повреждения на воздушном участке, а при значении временного интервала, меньше либо равного tкл, - формирование выходного сигнала первого канала защиты о выявлении повреждения на кабельном участке линии постоянного тока; вычислении частотной составляющей изменения напряжения с наибольшей амплитудой по первым точкам перехода кривой напряжения через 0, сравнении этой частотной составляющей с заданной уставкой fminКЛ, при превышении которой формируется сигнал второго канала защиты о выявлении повреждения на кабельном участке, при значениях частотной составляющей, меньшей либо равной fminКЛ, но большей, чем fminВЛ, происходит формирование сигнала второго канала защиты о выявлении повреждения на воздушном участке линии постоянного тока. Формирование выходного сигнала защиты на отключение соответствующей полуцепи без АПВ производится при одновременном появлении сигналов первого и второго каналов, фиксирующих выявление повреждений на кабельном участке линии. Формирование сигнала на отключение полуцепи с АПВ происходит при одновременном появлении сигналов первого и второго каналов, фиксирующих повреждение на воздушном участке линии. 5 ил.

Защита параллельных линий электрической сети энергоснабжения // 2525841

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты электрической сети энергоснабжения. Технический результат - повышение надежности и избирательности решений о рабочих состояниях параллельных линий многофазной электрической сети энергоснабжения. При защите параллельных линий электрической сети энергоснабжения первый защитный прибор (13а) соединен с первой линией (11а) сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние первой линии (11а). Первый защитный прибор (13а) через коммуникационное соединение (15) соединен с расположенным по соседству вторым защитным прибором (13b). Для того чтобы повысить надежность и избирательность при контроле параллельных линий, предложен способ, при котором второй защитный прибор (13b) соединен с проходящей параллельно первой линии (11а) второй линией (11b) сети энергоснабжения. Оба защитных прибора (13а, 13b) обмениваются измеренными значениями, зарегистрированными ими относительно соответствующей им линии (11а, 11b), и/или выведенными из этих измеренных значений сигналами. Каждый защитный прибор (13а, 13b) выполнен с возможностью выполнения защитной функции для своей соответствующей линии (11а, 11b) при выполнении главного алгоритма (25) защит. Каждый защитный прибор для выполнения своего главного алгоритма (25) защиты привлекает зарегистрированные на собственной линии (11а) измеренные значения, а также принятые от другого защитного прибора (13b) измеренные значения и/или сигналы. 3 н.п. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи (варианты) // 2526095

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Технический результат: повышение точности определения места повреждения при передаче с одного конца линии на другой минимального количества данных (только векторов фазных токов) без использования итерационного процесса. Сущность: проводят измерение в момент короткого замыкания фазных токов и напряжений основной гармоники в начале и в конце линии, тока прямой последовательности нормального режима, предшествующего замыканию, в начале линии и конце линии. Передают информацию о фазных токах начала линии от начала линии к концу линии. Передают информацию о фазных токах конца линии от конца линии к началу линии посредством каналов связи. Определяют симметричные составляющие фазных токов прямой, обратной и нулевой последовательностей на каждом из концов линии. Определяют симметричные составляющие фазных напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей в начале линии и в конце линии. По таблице в зависимости от вида короткого замыкания определяют ток в месте короткого замыкания I · K , I . K значения расчетных токов и напряжений U . ' , I . ' , U ' . ' , I . ' ' . По полученным значениям рассчитывают расстояние от начала линии до места повреждения (для устройства в начале линии) расстояние от конца линии до места повреждения (для устройства в конце линии). 3 табл. 2 ил.