способ снижения индуктивного влияния тяговой сети на смежные коммуникации связи

Формула изобретения

Способ снижения индуктивного влияния тяговой сети на смежные коммуникации связи, заключающийся в том, что в обратном проводе формируют ток, образующий вторичное компенсирующее электромагнитное поле, находящееся в противофазе к электромагнитному полю тягового тока контактной сети, отличающийся тем, что величину компенсирующего тока в защитном проводе изменяют до возникновения устойчивых стохастических колебаний.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к области электрифицированных железных дорог и может быть использован для снижения электромагнитного влияния электрифицированных железных дорог на смежные коммуникации связи.

Известен способ снижения индуктивного влияния электротяговых сетей переменного тока на каналы проводной связи [1], при котором в дополнительном проводе, расположенном над каналом проводной связи и заземленном с одной стороны, с помощью дополнительного генератора компенсирующего напряжения формируют пространственно сдвинутый компенсирующий ток, причем компенсирующее напряжение сдвигают с помощью инвертора на 180 эл. градусов. Таким образом, по замыслу авторов, ток в тяговой сети компенсируют сформированным в дополнительном проводе компенсирующим током, что позволяет уменьшить мешающее влияние тяговой сети на указанные каналы проводной связи. Указанный способ обладает недостатком, заключающимся в том, что система компенсации при осуществлении способа компенсации является разомкнутой и, следовательно, под воздействием ряда факторов может потерять устойчивость. В связи с этим уровень компенсации электромагнитной помехи ограничен.

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 в блоке, преобразуют в сигнал компенсирующего воздействия в блоке, который усиливают усилителем мощности, и подают в защитный провод. Мощность компенсирующего сигнала в обратном проводе определяют в зависимости от фактического уровня сигнала помехи, который выделяют и измеряют в блоке обработки помехи. С помощью блока обработки сигнала компенсации стабилизируют процесс компенсации электромагнитной помехи при различных сбоях в работе системы при осуществлении способа.

Используемый в данном изобретении способ наиболее близок к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, поэтому он выбран в качестве прототипа.

Способ компенсации помех, принятый в качестве прототипа, имеет недостаток, заключающийся в том, что эффективность компенсации при его осуществлении ограничена тем, что система компенсации, включающая объекты и цепи обратной связи, находится на границе устойчивости, и дальнейшее уменьшение уровней наведенной помехи в связи с этим невозможно.

Задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности процесса компенсации гармоник тягового тока, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие на смежные с тяговой сетью коммуникации связи, за счет распределения энергии влияющего электромагнитного поля с дискретных частот по более широкому частотному диапазону.

Это достигается тем, что компенсирующий ток в канале компенсирующего воздействия изменяют до возникновения устойчивых стохастических колебаний, которые характеризуются сплошным частотным спектром.

На фиг.2 изображена спектральная плотность гармонического воздействия, передаваемая электромагнитным путем на объект, подверженный влиянию. Физически процесс преобразования спектра компенсирующего воздействия из дискретного в сплошной означает, что энергия электромагнитных колебаний, сосредоточенная в узком частотном диапазоне, а именно по частотам 1- 3, распределяется по более широкому частотному диапазону, ограниченному частотами 5 и 6. Так как общая энергия системы при переходе из дискретного спектра в сплошной изменяется мало, то уровень влияющего воздействия на объект влияния существенно снижается.

На фиг.1. представлена схема, поясняющая сущность заявляемого способа.

На схеме введены следующие обозначения.

1 - контактная сеть;

2 - блок обработки тягового тока;

3 - смеситель;

4 - усилитель мощности компенсирующего тока;

5 - обратный провод;

6 - блок обработки сигнала компенсации;

7 - линия связи;

8 - блок обработки сигнала помехи;

9 - нелинейный усилитель мощности компенсирующего тока;

10 - блок регулировки коэффициента усиления усилителя мощности.

Способ осуществляется следующим образом. В блоке обработки тягового тока 2 из сигнала, пропорционального тяговому току контактной сети 1, 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 в блоке 2, преобразуют в сигнал компенсирующего воздействия в блоке 3, который через усилитель мощности 4 и нелинейный усилитель 9 подают в защитный провод 5. Мощность компенсирующего сигнала в обратном проводе, предварительно, определяют в зависимости от фактического уровня сигнала помехи, который выделяют и измеряют в блоке обработки сигнала помехи 8. С помощью блока обработки сигнала компенсации 6 стабилизируют процесс компенсации электромагнитной помехи при различных сбоях в работе системы при осуществлении способа. Компенсирующий ток в проводе 5 с помощью изменения коэффициента усиления дополнительным блоком 10 изменяют до тех пор, пока система, состоящая из канала компенсации, смежной коммуникации связи и обратной связи между ними, потеряет устойчивость. До момента потери устойчивости система совершает малые колебания и работает в линейном режиме. Для этого характеристика нелинейного усилителя 9 выбирается таким образом, чтобы при малых изменениях величины компенсирующего сигнала не искажать характеристику усилителя 4, т.е. коэффициент усиления усилителя 9 при малых изменениях величины компенсирующего сигнала должен быть примерно равен единице. Если, например, спектр возмущающего воздействия содержит три гармонических составляющих, то в смежной линии связи посредством электромагнитной связи возбуждается помеха, спектр которой дискретен (кривые 1, 2 и 3 на фиг.2), а уровень наведенных гармоник определится незаштрихованной (верхней) частью кривых 1, 2 и 3. На фиг.2 заштрихованы предельные при работе в линейном режиме оставшиеся уровни дискретных составляющих помехи. Дальнейшее уменьшение уровней наведенной помехи невозможно, так как система находится на границе устойчивости. В соответствии с заявляемым способом компенсирующий сигнал в обратном проводе изменяется до тех пор, пока система, состоящая из влияющей тяговой сети 1, компенсирующего канала, образованного обратным проводом 5, и цепи обратной связи, образованной посредством блока 6, потеряет устойчивость. Для этого блоком 10 увеличивают коэффициент усиления в усилителе 4 до тех пор, пока система не станет самовозбуждаться. При этом резко возрастают амплитуды гармонических составляющих, присутствующих в сигнале обратной связи, и усилитель 9 начинает работать в нелинейном режиме. В системе, состоящей из канала компенсирующего воздействия, объекта влияния и обратной связи между ними, устанавливаются стохастические колебания, которые характеризуются сплошным спектром (кривая 4 на фиг.2). Физически процесс преобразования дискретного спектра гармонических составляющих компенсирующего воздействия, - в сплошной, означает, что энергия электромагнитных колебаний, сосредоточенная в узких частотных диапазонах, распределенная по частотам 1, 2 и 3, распределяется по более широкому частотному диапазону, ограниченному частотами 5 и 6 (фиг.2). Так как общая энергия системы при переходе от дискретного спектра к сплошному изменяется мало, то уровень помехи в смежной линии связи снижается существенно.

Таким образом, использование предлагаемого способа (по сравнению с известными) существенно повышает эффективность компенсации электромагнитной помехи в смежных с тяговой сетью коммуникациях связи за счет распределения энергии влияющего электромагнитного поля с дискретных частот по более широкому частотному диапазону.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ № 1289712, 4 В60М 3/00, Н02J 3/18.

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