Способ и устройство контроля исправности жил кабеля рельсовых цепей

Техническое решение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики для контроля рельсовых цепей. Способ основан на создании замкнутого через потенциал «Земля» электрического контура постоянного тока, в который включены пары жил кабеля рельсовых цепей, в контуре формируют постоянный ток определенной величины и осуществляют контроль за уменьшением величины тока, протекающего через элементы, соединяющие пары жил кабеля или пару жил кабеля и потенциал «Земля» ниже допустимого значения. Причем нарушение изоляции в кабеле выявляют путем сравнения величин токов на входах пар жил кабеля с токами на их выходах, сопротивление изоляции между парами жил кабеля или парой жил кабеля и потенциалом «Земля» определяют по току утечки, разница величины тока на входе и выходе пары жил кабеля, и суммарному сопротивлению элементов контура, расположенных между парами жил кабеля с поврежденной изоляцией. Устройство, реализующее способ, включает в себя схему контроля, узел формирования контрольного тока, узел имитации тока утечки и блок сравнения. Достигается непрерывность контроля исправности жил кабеля рельсовых цепей на начальном этапе нарушения изоляции проводов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано в системах интервального регулирования движения поездов на железнодорожном транспорте и линиях метрополитена.

Наиболее близким способом контроля является способ, описанный в разделе «Контроль неисправности кабельных цепей» (Дмитриев B.C., Минин В.А. «Системы автоблокировки с рельсовыми цепями тональной частоты». - М.: Транспорт, 1992. - Стр. 39-44).

Данный способ контроля основан на том, что контролируемые пары жил кабеля рельсовых цепей последовательно соединяются между собой с подключением между ними контрольных реле. К данной последовательной цепочке подключается источник постоянного тока, подборочные сопротивления и потенциал «Земля». Учитывая, что нагрузками пар жил кабеля являются путевые трансформаторы, создается замкнутый через потенциал «Земля» электрический контур постоянного тока.

С помощью подборочных сопротивлений схема настраивается таким образом, что падение напряжения на контрольных реле в режиме контроля устанавливается выше, чем напряжение отпускания якоря. При уменьшении сопротивления изоляции проводов возникают токи утечки в кабеле. В этом случае постоянный ток, проходящий через входящие в область повреждения контрольные реле, уменьшается и при падении напряжения на реле ниже порогового значения контрольное реле отпускает якорь, и своими контактами сигнализируют о неисправности.

Недостатками данного способа контроля является:

- отсутствует информации о состоянии изоляции проводов до момента срабатывания сигнализации;

- отсутствует информация, в каких рельсовых цепях произошел пробой изоляции и какой характер неисправности, а именно замыкание между жилами кабеля разных рельсовых цепей или между рельсовой цепью и «Землей»;

- низкая чувствительность, которая определяется величиной омического сопротивления обмотки контрольного реле. Сигнализация срабатывает при понижении сопротивления изоляции проводов до единиц кОм.

Наиболее близким устройством к заявленному изобретению, в котором используется вышеуказанный способ, является Схема контроля жил кабеля представленная в типовых материалах для проектирования (410306 ТМП «Автоблокировка с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением оборудования АБТЦ-03», альбом 1, лист 13-14; альбом 4, лист 2. www.scbist.com/ΤΜΠ АБТЦ-03).

Схема служит для выявления неисправностей кабельных сетей тональных рельсовых цепей ТРЦ, которые могут возникнуть при непосредственном сообщении между жилами кабеля или через обмотку, при понижении сопротивления изоляции по отношению к «Земле» или обрыве кабеля. При неисправности, вследствие шунтирующего действия повреждения, выключается одно или несколько контрольных реле. Учитывая, что величина сопротивления обмотки применяемого реле типа АНШ2-1213 составляет 1230 Ом, а схема настроена таким образом, что напряжение на обмотках каждого контрольного реле в режиме контроля составляет от 3,7 до 4,3 В, что на 40% больше напряжения отпускания якоря, то при уменьшении сопротивления изоляции жил кабеля ниже 3 кОм реле отпустит свой якорь и сработает сигнализация.

Недостатками данного устройства являются:

- количество контролируемых рельсовых цепей ограничено 10 шт.,

- отсутствует проверка исправности работы самой схемы контроля.

Настоящее изобретение направлено на:

- осуществление непрерывного контроля за состоянием исправности жил кабеля рельсовых цепей;

- повышение чувствительности, определение нарушения изоляции на начальном этапе повреждения кабеля;

- определение, в каких жилах кабеля рельсовых цепей уменьшилась изоляция и какой характер неисправности;

- применение функции диагностики исправности устройства контроля;

- увеличение количества контролируемых рельсовых цепей.

Схема способа и устройства контроля исправности жил кабеля рельсовых цепей представлена на ил. 1.

Решение поставленных задач достигается тем, что создается замкнутый, через потенциал «Земля», электрический контур постоянного тока, в который включены контролируемые пары жил кабеля 5 и источник постоянного тока 8. Последовательное соединение пар жил кабеля 5, нагрузками которых являются путевые трансформаторы 6, осуществляется через сопротивление активное R, индуктивность L и датчик постоянного тока 7. Одна свободная жила через сопротивление ограничительное Rогр., индуктивность L и датчик тока 7 соединяется с источником постоянного тока 8, вторая свободная жила через цепочку, состоящую из сопротивления R, индуктивность L и датчик тока 7, соединяется с потенциалом «Земля». Другой потенциал источника постоянного тока 8 также подключается к потенциалу «Земля». Индуктивность L предотвращает попадания сигналов переменного тока с одной рельсовой цепи на другую. Сопротивление Rогр. ограничивает максимальный ток в контуре в случае замыкания первой по схеме жилы кабеля на «Землю». Сопротивление активное R является измерительным резистором, величина которого служит мерой для определения сопротивления изоляции между парами жил кабеля 5 или парой жил кабеля 5 и потенциалом «Земля». Чем больше величина сопротивления R, тем чувствительнее устройство контроля.

Принцип контроля исправности жил кабеля заключается в том, что в замкнутом контуре проходит постоянный ток, определяемый напряжением источника постоянного тока 8 и сопротивлением контура. При исправном кабеле величина тока в каждой точке контура одинаковая. В случае нарушения изоляции жил кабеля появляются так называемые токи утечки и величины токов на входах поврежденных пар жил кабеля 5 и на их выходах будут отличаться друг от друга, сопротивление контура уменьшается, а ток в контуре увеличивается.

Сравнение величины тока на входе пары жил кабеля 5 с величиной тока на их выходе, а так же сравнение величины тока на входе последовательной цепочки пар жил кабеля с величиной тока на ее выходе позволяет выявлять токи утечки.

Сравнения величин токов можно осуществлять как непосредственно сравнивая показания датчиков тока 7 между собой, так и в сравнении с величиной тока, протекающего в контуре при условии исправности кабеля Iконтр.

Формирование контрольного тока Iконтр. осуществляется путем подключения к источнику постоянного тока 8 сопротивления Rэкв., величина которого равна сумме сопротивлений всех элементов, входящих в электрический контур, включая жилы кабеля.

Если токи на входе и на выходе пары жил кабеля 5 отличаются друг от друга, то в жилах кабеля этой пары нарушена изоляция. Если токи на входе и выходе последовательной цепочки пар жил кабеля 5 равны, но больше тока Iконтр., то нарушена изоляция между жилами кабеля. Если величина тока на входе последовательной цепочки жил кабеля больше, чем величина тока на ее выходе, то произошло замыкание на «Землю». Если величина тока на входе и выходе последовательной цепочки жил кабеля меньше тока Iконтр., то это означает, что уменьшилась проводимость элементов, входящих в контур, или появился плохой контакт в их соединениях.

Ток, протекающий в электрическом контуре Iконтура, определяется датчиком тока 7, подключенным к источнику постоянного тока 8, и по своей сути является током потребления источника питания 8. Учитывая, что токи Iконтура и Iконтр. вырабатываются одним и тем же источником питания 8, отношение их величин не зависит от напряжения питания.

отсюда сопротивление контура

Из приведенной формулы видно, что с помощью сравнения величин токов Iконтура и Iконтр. можно осуществлять контроль за изменением сопротивления контура и тем самым определять характер повреждения в рельсовых цепях.

Для определения степени нарушения изоляции принимаются такие понятия, как «Зона повреждения кабеля» и сопротивление утечки Rутеч. Под зоной повреждения кабеля принимается участок электрического контура, расположенный между двумя поврежденными парами жил кабеля 5 или между поврежденной парой жил кабеля 5 и «Землей», а под сопротивлением Rутеч. - обратное значение проводимости изоляции.

Сопротивление утечки рассчитывается по формуле:

, где

I1 - ток на входе пары жил кабеля 5,

I2 - ток на ее выходе,

I утеч. = I1 - I2 - ток утечки,

N - количество активных сопротивлений R, входящих в зону повреждения кабеля,

R - сопротивление активное, т.к. величина сопротивления R значительно превосходит общее сопротивление пары жил кабеля 5 рельсовой цепи и обмотки путевого трансформатора 6, то при расчете Rутеч. их значениями можно пренебречь.

Rутеч. можно также рассчитать через отношение тока на выходе пары жил кабеля 5 к величине тока на ее входе:

где

Из этой формулы видно, что для определения сопротивления утечки Rутеч. не надо проводить измерения токов, а достаточно только сравнивать их значения между собой.

Сопротивление утечки Rутеч. можно также определять путем сравнения величины тока на выходе пары жил кабеля 5 и на ее входе выраженных в относительных величинах к контрольному току Iконтр.

Устройство контроля исправности жил кабеля состоит из схемы контроля 1, блока сравнения 2, узла формирования контрольного тока 3 и узла имитации тока утечки 4.

Схема контроля 1 представляет собой замкнутый через потенциал «Земля» электрический контур постоянного тока, состоящий из последовательно соединенных пар жил кабеля 5 рельсовых цепей, источника постоянного тока 8 и потенциала «Земля».

Для защиты от попадания рабочих сигналов переменного тока с одной рельсовой цепи на другую соединение пар жил кабеля и элементов контура осуществляется через индуктивность L. Емкость С служит для предотвращения попадания постоянного тока в аппаратуру автоблокировки.

Сопротивление активное R и чувствительность датчика тока 7 определяют минимальную контролируемую величину тока утечки. С учетом того, что сопротивление R, при повреждении кабеля, шунтируется сопротивлением утечки Rутеч., а сопротивление изоляции исправного кабеля составляет десятки МОм, то чем больше величина сопротивления R, тем чувствительнее Устройство контроля на малые токи утечки.

Величина напряжения источника питания 8 выставляется с учетом количества пар жил кабеля 5, подключенных в контур.

Формирование контрольного тока Iконтр. осуществляется путем подключения к источнику питания 8 сопротивления, эквивалентного сопротивлению электрического контура Rэкв. и последовательно соединенного с ним датчика тока 7.

В устройстве контроля предусмотрена функция диагностики, которая реализуется с помощью имитации тока утечки Iимит. заданного значения. Для этой цели потенциал «Земля» через сопротивление определенного номинала Rимит. и датчик тока 7 периодически подключается к первой по электрической схеме 1 жиле кабеля. Подключение потенциала «Земля» осуществляется через электронный ключ 9, на который подается сигнал управления Uупр. с блока сравнения 2.

Блок сравнения 2 представляет собой микропроцессор, в память которого заложены характеристики элементов контура, включая сопротивления проводов. Гальванически развязанные выходы датчиков тока 7 подключаются к блоку сравнения 2, в котором осуществляется анализ уровней токов с учетом местоположения датчиков тока 7 в контуре и производится расчет сопротивлений изоляции.

1. Способ контроля исправности жил кабеля рельсовых цепей, основанный на создании замкнутого через потенциал «Земля» электрического контура постоянного тока, в который включены пары жил кабеля рельсовых цепей, в контуре формируют постоянный ток определенной величины и осуществляют контроль за уменьшением величины тока, протекающего через элементы соединяющие пары жил кабеля или пару жил кабеля и потенциал «Земля» ниже допустимого значения, отличающийся тем, что нарушение изоляции в кабеле выявляют путем сравнения величин токов на входах пар жил кабеля с токами на их выходах, сопротивление изоляции между парами жил кабеля или парой жил кабеля и потенциалом «Земля» определяют по току утечки, разница величины тока на входе и выходе пары жил кабеля, и суммарному сопротивлению элементов контура, расположенных между парами жил кабеля с поврежденной изоляцией.

2. Способ контроля исправности жил кабеля рельсовых цепей по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно формируют контрольный ток, величина которого эквивалентна току в контуре при условии исправности кабеля и величины токов, протекающих в точках контура, определяют методом сравнения с контрольным током в относительных величинах.

3. Устройство, предназначенное для контроля исправности жил кабеля рельсовых цепей, состоящее из схемы контроля, узла формирования контрольного тока, узла имитации тока утечки и блока сравнения, схема контроля представляет собой замкнутый через потенциал «Земля» электрический контур постоянного тока, в который включают пары жил кабеля, одну из клемм источника постоянного тока соединяют со свободной жилой последовательно соединенных между собой пар жил кабеля, другую клемму источника питания и вторую свободную жилу подключают к потенциалу «Земля», нагрузками пар жил кабеля являются обмотки путевых трансформаторов, соединение пар жил кабеля между собой и их подключение к потенциалу «Земля» осуществляется через активное сопротивление, являющееся измерительным резистором, датчик постоянного тока и индуктивность, гальванически развязанные выходы датчиков тока подключаются к блоку сравнения, в котором осуществляется сравнение показаний датчиков тока между собой и с уровнем тока, протекающего в контуре при заведомо исправном кабеле, и производится расчет сопротивлений изоляции, формирование контрольного тока осуществляют с помощью подключения к источнику питания сопротивления, эквивалентного сопротивлению электрического контура, и последовательно соединенного с ним датчика тока, имитацию тока утечки осуществляют путем периодического подключения потенциала «Земля» к жиле кабеля, соединенной с источником питания, через сопротивление определенного номинала, датчик тока и электронный ключ, управляемый блоком сравнения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерениям в электротехнике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на длинных многоцепных воздушных линиях электропередачи с распределенными параметрами напряжением 220 кВ и выше.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение автоматической локализации неисправных светильников без их отключения и сокращение времени на проведение диагностики.

Изобретение относится к измерениям в электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на длинных воздушных линиях электропередачи с распределенными параметрами напряжением 220 кВ и выше на основе измерения параметров аварийного режима с двух концов линии.

Группа изобретение относится к линиям электроснабжения транспортных средств на электротяге. Способ определения удаленности короткого замыкания контактной сети заключается в том, что в момент короткого замыкания измеряют на смежных подстанциях значение токов (), напряжений () и фазовых углов () между ними.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на длинных многоцепных воздушных линиях электропередачи с распределенными параметрами напряжения 110 кВ и выше с грозозащитными тросами, заземленными на анкерных опорах, на основе измерения параметров аварийного режима с двух концов линии.

Использование – в области электротехники. Технический результат – расширение арсенала технических средств.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Технический результат: обнаружение начала гололедообразования с учетом температуры, ветровых нагрузок и атмосферных осадков на распределенных участках неразветвленных и разветвленных воздушных линий.

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения угла между напряжениями и токами по концам линии при несинхронизированных замерах с двух ее концов и для уточнения места короткого замыкания на линиях электропередачи за счет выполнения расчетной синхронизации замеров с двух ее концов.

Изобретение относится к электрифицированному транспорту и может использоваться в системах электроснабжения тяги переменного тока на многопутных участках для определения удаленности короткого замыкания в контактной сети при двухстороннем питании.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для контроля технологических параметров в производственных процессах. Передатчик (12) температуры процесса выполнен по меньшей мере с одним датчиком (32) температуры, имеющим множество проводов.

Изобретение относится к устройствам определения короткого замыкания и защитного отключения воздушных линий электропередач. Сущность: устройство содержит разъединитель (1), установленный на опоре (2) воздушной линии электропередачи, датчик тока (3), установленный на питающем шлейфе воздушной линии электропередачи (4), модуль фиксации (5), установленный на опоре рядом с двигательным приводом (6) на высоте не выше 2 метров, модуль фиксации, оснащенный светодиодным дисплеем и кнопками настройки, двигательный привод, связанный с разъединителем с помощью тяги, модуль управления (9), электрически связанный с двигательным приводом разъединителя.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании устройств контроля и измерения сопротивления изоляции сетей переменного тока с изолированной нейтралью.

Использование: для тестирования в финальной стадии изготовления радиоэлектронной аппаратуры, элементы которой покрыты защитным диэлектриком. Сущность изобретения заключается в том, что способ содержит сканирование элементов радиоэлектронной аппаратуры контролируемого объекта плазменной струей при разности потенциалов между плазмой и объектом ниже уровня напряжений, опасных для объекта контроля, с одновременной регистрацией электрического тока из объекта в плазму, предварительно контролируемый объект полностью погружается в плазму, выявляя на этой стадии наличие дефекта сплошности диэлектрического покрытия на объекте, и при необходимости выполняется дальнейшее сканирование элементов объекта плазменной струей с сечением, обеспечивающим точность локализации дефекта.

Использование – в области электротехники. Технический результат – расширение арсенала технических средств.

Группа изобретений относится к средствам диагностики целостности корпуса оборудования. Технический результат – повышение точности определения потерь целостности корпуса оборудования.

Изобретение относится к диагностике дефектности электроэнергетического (ЭЭ) оборудования, находящегося под напряжением. Сущность: измеряют в эквивалентных условиях энергетические спектры токов контрольных ответвлений одинаковых вводов напряжений контролируемого и однотипного с ним эталонного оборудования на частотах совместного действия фликкерных шумов, белых шумов и квазигармонических составляющих с частотами промышленной сети, ее верхних гармоник и с резонансными частотами добротных колебательных цепей тестируемого ЭЭ оборудования.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании устройств контроля изоляции сетей постоянного оперативного тока. В сети постоянного тока периодически осуществляют тестовое воздействие путем подключения к полюсам высокоточного резистора, при этом измеряют величины напряжений на полюсах и дифференциальные токи присоединений сети до и после каждого тестового воздействия.

Изобретение относится к устройствам, используемым для тестирования, например, в производственных условиях, сенсорных панелей, в частности, матричных прозрачных взаимно-емкостных сенсорных панелей.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к диагностике механической прочности электротехнического устройства. Сущность: способ заключается в том, что создают вибрационные процессы путем механических воздействий на устройство, измеряют напряжение, наведенное в обмотках устройства в результате механического воздействия, определяют частотные характеристики G(f) отклика на эти воздействия.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике для использования в рельсовых цепях устройств сигнализации, централизации и блокировки. Сдвоенный дроссель-трансформатор включает установленные в одном корпусе два дроссель-трансформатора, крайние выводы основных обмоток выведены на наружные клеммы для подключения к рельсам смежных рельсовых цепей, средние выводы основных обмоток соединены, наружу выведена клемма для подключения заземляющих устройств.

Техническое решение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики для контроля рельсовых цепей. Способ основан на создании замкнутого через потенциал «Земля» электрического контура постоянного тока, в который включены пары жил кабеля рельсовых цепей, в контуре формируют постоянный ток определенной величины и осуществляют контроль за уменьшением величины тока, протекающего через элементы, соединяющие пары жил кабеля или пару жил кабеля и потенциал «Земля» ниже допустимого значения. Причем нарушение изоляции в кабеле выявляют путем сравнения величин токов на входах пар жил кабеля с токами на их выходах, сопротивление изоляции между парами жил кабеля или парой жил кабеля и потенциалом «Земля» определяют по току утечки, разница величины тока на входе и выходе пары жил кабеля, и суммарному сопротивлению элементов контура, расположенных между парами жил кабеля с поврежденной изоляцией. Устройство, реализующее способ, включает в себя схему контроля, узел формирования контрольного тока, узел имитации тока утечки и блок сравнения. Достигается непрерывность контроля исправности жил кабеля рельсовых цепей на начальном этапе нарушения изоляции проводов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх