СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ИНДУКТИВНОГО ВЛИЯНИЯ ТЯГОВОЙ СЕТИ НА СМЕЖНЫЕ КОММУНИКАЦИИ СВЯЗИ Российский патент 2007 года по МПК B60M1/06 

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

Известен (1) усилитель с обратной связью для активной защиты линий связи от мешающих влияний силовых полей, в котором предусматривается компенсация амплитудно-фазовых искажений, вносимых сопротивлениями линий и потерями в согласующем трансформаторе с помощью отбора части компенсирующего сигнала в обратную связь. Таким образом, искажения в сигнале компенсации должны подаваться в противофазе на вход усилителя и таким образом компенсироваться. Однако, данный способ компенсации электромагнитных помех, принятый в качестве аналога имеет следующие недостатки.

1. По описанию, в данном изобретении на вход усилителя подается напряжение шума (сигнал в целом), наведенное в линии и подлежащее компенсации, используемой в качестве датчика напряжения помехи. Известно, однако, что напряжение взаимоиндукции пропорционально производной влияющего тока, поэтому в общем случае при наличии ряда гармоник форма кривой влияющего тока и форма наведенного напряжения не совпадают друг с другом. Поэтому в первичной обмотке согласующего трансформатора будет протекать ток, пропорциональный напряжению помехи, а не влияющему току. Поле этого тока в общем случае не может полностью скомпенсировать поле влияющего тока, так как они совершенно различны по форме. В данном патенте отсутствуют сведения о датчике, в котором сигнал был бы пропорционален влияющему току, а не напряжению (как в данном патенте), и с которого сигнал бы подавался на вход усилителя (являлся бы источником для компенсирующего тока).

2. В данном патенте сигнал помехи, в целом, корректируется по фазе и амплитуде. В обратную связь, с целью такой коррекции, отбирается часть сигнала, содержащего сумму гармоник, наведенных в коммуникациях связи. В этом случае такая корректировка «фазы» и амплитуды теряет смысл, поскольку каждая гармоника при работе устройства на активно-реактивную нагрузку сдвигается на свой угол. Необходимо также отметить, что стабилизацию работы устройства с помощью обратной связи, при работе устройства на активно реактивную нагрузку можно достигнуть, вводя отрицательную обратную связь по каждой гармонике в отдельности, в силу приведенных выше обстоятельств. Сведения об этом, как и сведения о каких-либо селективных фильтрах в данном патенте, отсутствуют.

3. В данном патенте в составе сигнала компенсации, протекающего в первичной обмотке согласующего трансформатора, присутствуют все наведенные гармоники. Однако известно, что гармонические составляющие в зависимости от частоты обладают разным коэффициентом псофометрического воздействия. Так, например, гармоника с частотой 50 Гц, не оказывает заметного влияния на смежные коммуникации связи, т.е. нет необходимости ее компенсировать. В условиях, если линия, подверженная влиянию, имеет сближение с тяговой сетью, первая гармоника несет основную мощность сигнала, и чтобы ее скомпенсировать, потребовался бы источник, сравнимый по мощности с тяговым. Сведения о компенсации гармонических составляющих, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействия, в данном патенте отсутствуют.

4. Из вышесказанного понятно, что при работе устройства на активно-реактивную нагрузку невозможно достигнуть одновременно удовлетворительной компенсации электромагнитных помех и устойчивости в работе усилителя, подавая в петлю обратной связи искаженный сигнал в целом, так как неустойчивость проявляется на конкретных, отдельно взятых гармониках. Сведения об избирательной подачи в петлю обратной связи отдельных гармонических составляющих в данном патенте отсутствуют.

5. Способ используемый в данном изобретении обладает малой устойчивостью, так как стабилизация работы устройства при его осуществлении производится по параметрам компенсирующего сигнала (параметрическая стабилизация). Таким образом, при отсутствии сигнала помехи, возможно нарушение устойчивости устройства компенсации.

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 обработке 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, заключающиеся в его малой эффективности. Малая эффективность при осуществлении способа-прототипа обусловлена следующим. Как уже было показано выше, процесс компенсации стабилизируется по параметрам компенсирующего поля (параметрическая стабилизация), и, следовательно, при отсутствии сигнала помехи система находится на границе устойчивости. Способ компенсации помех, принятый в качестве прототипа, обладает также малым быстродействием, обусловленным последовательной обработкой амплитуды и фазы компенсирующего сигнала.

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

Это достигается тем, при осуществлении способа компенсации, амплитуды и фазы гармоник, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие, составляющих компенсирующий ток и подлежащих компенсации, настраивают одновременно, по двум независимым каналам, с помощью поисковых сигналов амплитуды и фазы, по минимальной разности между соответствующими амплитудами гармоник, которые выделяют из сигнала помехи, и гармоник с заданными минимальными амплитудами, причем последние формируют дополнительно. Таким образом, устойчивость при осуществлении способа компенсации, при отсутствии тягового и, следовательно, компенсирующего тока обеспечивается параметрами гармонических составляющих, которые формируют дополнительно и имеющими минимально допустимые - заданные по критерию качества компенсации - амплитуды, и которые эквивалентны гармоническим составляющим сигнала помехи, тягового и компенсирующего токов.

На чертеже представлен пример реализации заявляемого способа, поясняющий его сущность, где:

1 - контактная сеть;

2 - блок селекции тягового тока;

3 - блок обработки амплитуд и фаз гармоник тягового тока, подлежащих компенсации;

4 - смеситель гармоник компенсирующего тока;

5 - источник компенсирующего тока;

6 - блок селекции помехи;

7 - сумматор;

8 - блок гармонических составляющих, имеющих минимально допустимые по критерию качества компенсации - амплитуды, эквивалентных гармоникам компенсирующего тока;

9 - блок оптимизаторов экстремального регулирования амплитуд и фаз гармоник компенсирующего тока;

10 - линия связи;

11 - экранирующий провод.

Способ осуществляется следующим образом. В блоке селекции тягового тока 2 из сигнала, пропорционального тяговому току контактной сети 1, выделяют ряд высших гармонических составляющих, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие, которые затем настраивают в блоке 3 обработки амплитуд и фаз гармоник тягового тока по минимальной разности между соответствующими амплитудами гармоник, которые выделяют из сигнала помехи в блоке 6 селекции помехи и гармоник заданных минимальных амплитуд, которые формируют дополнительно в блоке 8. Для поддержания канала управления настройкой в режиме наилучшей компенсации электромагнитной помехи, обеспечивающей последней минимально допустимый уровень, а также обеспечивающей высокое быстродействие при осуществлении способа компенсации, управление регулированием фазами и амплитудами компенсируемых гармоник производят по двум параллельным независимым каналам экстремального регулирования с помощью блока 9 оптимизаторов экстремального регулирования амплитуд и фаз гармоник компенсирующего тока, причем одна группа каналов используется для управления амплитудными, а другая фазовыми регуляторами блока 3. В каждом из групп каналов устанавливают различную частоту поисковых сигналов, что позволяет производить одновременный (параллельный) поиск необходимых амплитуд и фаз сигналов регулирования для всех компенсируемых гармоник в компенсирующем токе.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент GB №2053625 А. Опубликовано «Kabel - und Metalwerke Gutehoffhungshutte», 24.06.1980.

2. Патент РФ №2248281, Бюл. №8, 20.03.2005, В 60 М 3/00, H 02 J 3/20.

Изобретение относится к области электрифицированных железных дорог. В предложенном способе амплитуды и фазы гармоник, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие, составляющих компенсирующий ток и подлежащих компенсации настраивают одновременно по двум независимым каналам. Настройку производят с помощью поисковых сигналов амплитуды и фазы по минимальной разности между соответствующими гармониками, которые формируют из сигнала помехи и сигнала эталонных минимальных амплитуд, причем последние формируют дополнительно. Устойчивость при осуществлении компенсации в условиях отсутствия тягового и, следовательно, компенсирующего тока обеспечивается присутствием дополнительно сформированных гармонических составляющих. Эти составляющие имеют минимально допустимые по критерию качества компенсации амплитуды и эквивалентны гармоническим составляющим сигнала помехи, тягового и компенсирующего токов. За счет повышения устойчивости и быстродействия системы компенсации помехи возрастает эффективность процесса компенсации гармоник тягового тока, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие на смежные с тяговой сетью коммуникации связи, достигается путем при осуществлении способа компенсации. 1 ил.

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, с целью повышения эффективности процесса компенсации гармоник тягового тока, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие на смежные с тяговой сетью коммуникации связи, управление фазами и амплитудами компенсируемых гармоник производят по двум параллельным независимым каналам экстремального регулирования с помощью поисковых сигналов, причем одну группу каналов используют для управления уровнями амплитуд, а другую фазами, и частоту поисковых сигналов в каждой из групп каналов устанавливают различной, а поисковые сигналы формируют по минимальной разности между амплитудами соответствующих гармоник в сигнале помехи и гармоник с заданными минимальными амплитудами, которые формируют дополнительно.