устройство для снижения индуктивного влияния тяговой сети на смежные коммуникации связи

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.