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 процесс компенсации индуктивного влияния гармонических составляющих тягового тока осуществляют последовательно, в два этапа: первоначально компенсируют влияние гармонических составляющих, не оказывающих мешающего воздействия, до уровней, безопасных для дальнейшего осуществления способа компенсации, затем компенсируют индуктивное влияние гармонических составляющих, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие, причем процесс компенсации последних осуществляют после выполнения условия соответствия величин гармоник, оставшихся в канале компенсирующего воздействия после первого этапа процесса компенсации, минимально допустимым величинам, по условию безопасности осуществления способа компенсации электромагнитных помех в смежных с тяговой сетью коммуникациях связи.

Описание изобретения к патенту

Известен способ 1 уменьшения индуктивного влияния электротяговых сетей переменного тока на линии связи. Защитное действие при осуществлении указанного способа-аналога заключается в том, что на соседних участках тяговой сети устанавливают отсасывающие трансформаторы с разными коэффициентами трансформации. При осуществлении способа-аналога, в обратный провод отсасывается ток, спектр которого эквивалентен влияющему току тяговой сети. Одним из недостатков, определяющих недостаточную эффективность способа-аналога в отношении снижения мешающих влияний, является то, что фазы гармоник, оказывающие наибольшее псофометрическое воздействие и составляющие спектр тока компенсации обратного провода, сдвинуты по отношению к гармоникам влияющего тока тяговой сети на углы, отличные от 180 эл. град. Это связано с тем, что контуры нагрузки отсасывающих трансформаторов, как и сами трансформаторы, обладают активно-реактивным импедансом. По этим же причинам, амплитуды гармоник, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие, не равны амплитудам соответствующих гармоник тягового тока. Таким образом, о каком-либо значительном снижении мешающих влияний говорить не приходится. Кроме того, вместе с гармониками, оказывающими мешающее влияние, в обратный провод отсасываются гармоники 1, 3, 5, коэффициент псофометрического воздействия которых ничтожно мал, но которые несут основную мощность сигнала. За счет этого мощность отсасывающих трансформаторов имеет значительную величину.

Известно устройство 2, в котором с помощью канала обратной связи, путем измерения фактического значения помехи в смежной линии связи, формируют компенсирующий ток, посредством которого снижают электромагнитные помехи, в условиях подвижной тяговой нагрузки. Положительный эффект известного устройства заключается в повышении защитного действия, при любом расположении нагрузок на фидерной зоне. Способ компенсации электромагнитной помехи, на основе которого реализовано указанное устройство, наиболее близок к заявляемому, и поэтому принят в качестве прототипа. Способ-прототип обладает недостатком, заключающимся в недостаточной эффективности, обусловленной недостаточной надежностью при его осуществлении. Недостаточная надежность при осуществлении способа-прототипа является результатом того, что наведенные в обратном проводе гармоники, не оказывающие мешающего воздействия на смежные с тяговой сетью линии связи, но несущие основную мощность сигнала тягового тока и являющиеся частью его спектра, оказывают динамическое разрушающее воздействие на источник компенсирующего тока со стороны канала компенсации и в значительной степени снижают надежность способа компенсации. Величина указанных наведенных гармоник (1, 3, 5) может достигать сотен вольт.

Задача, решаемая изобретением, - повышение защитного действия на смежные с тяговой сетью линии связи, путем повышения надежности при осуществлении способа компенсации, посредством исключения динамических воздействий на процесс компенсации напряжений и токов гармоник, наведенных в обратном проводе, несущих основную мощность сигнала тягового тока, являющихся частью его спектра и не оказывающих мешающего влияния на сигнал в смежных коммуникациях связи.

Это достигается тем, что процесс компенсации осуществляют последовательно, в два этапа. Первоначально компенсируют гармоники, не оказывающие мешающего влияния до уровней, безопасных для дальнейшего осуществления способа компенсации, затем компенсируют гармонические составляющие, оказывающие наибольшее псофометрическое воздействие, причем процесс компенсации последних осуществляют после сравнения величин гармоник, оставшихся в канале компенсирующего воздействия, после первого этапа процесса компенсации - с минимально допустимыми.

Как было уже сказано выше, гармоники, не участвующие в процессе компенсации электромагнитной помехи, имеют малый коэффициент псофометрического воздействия. В связи с этим необходимо снизить их величину лишь до значений, безопасных для осуществления способа компенсации гармонических составляющих, оказывающих наибольшее псофометрическое воздействие, мощность которых значительно меньше мощности гармоник, не участвующих в процессе компенсации. Техническая реализация компенсации опасных гармоник (1, 3, 5), при такой постановке задачи значительно упрощается. Как известно, в качестве требований, предъявляемых к качеству гармоник, оказывающих мешающее влияние и подлежащих компенсации, относительно их присутствия в токе компенсации, является (в идеальном случае) равенство амплитуд и соответствие состоянию противофазы по отношению к соответствующим гармоникам спектра тягового тока. В отличие от этого критерием допустимости присутствия в канале компенсирующего воздействия гармоник, не участвующих в процессе компенсации, является только их величина. Таким образом, даже обычный согласующий трансформатор, нагруженный на ряд фильтров, настроенных на опасные гармоники, уже в значительной степени снизит их динамическое воздействие на процесс компенсации мешающих влияний.

На чертеже представлен пример реализации заявляемого способа, поясняющий его сущность.

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 - блок компенсации гармоник, не участвующих в процессе компенсации электромагнитной помехи;

10 - блок селекции и контроля величины гармоник, не участвующих в процессе компенсации электромагнитной помехи.

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. Параллельно, блоком 10, из сигнала, наведенного влияющим тяговым током в обратном проводе 5, выделяют 1, 3, 5 гармоники, не влияющие на процесс возникновения помехи в смежных линиях связи и оказывающие опасное динамическое воздействие на блок 4. К функциям блока 10 относятся также функции определения уровня выделенных гармоник, формирование из них суммарного сигнала, а также блокировка блока 4, если уровень указанных гармоник выше уровня, безопасного для функционирования всей системы компенсации электромагнитной помехи. Таким образом, после суммирования гармоник 1, 3, 5 и проверки уровня сформированного таким образом сигнала относительно его безопасного для осуществления способа компенсации помехи, в случае соблюдения последнего условия, сигнал поступает в блок 9, где происходит его инверсия. При этом возможны два варианта обработки сигнала в блоке 9. При первом варианте - сигнал только инвертируется и подается в канал компенсирующего воздействия, без усиления мощности. В этом случае мощность сигнала незначительно ослабляется. Во втором варианте, сигнал отбирается от сумматора, как на представленном чертеже, и после усиления подается в канал компенсации. Следует заметить, что в обоих вариантах мощности сигнала достаточно для компенсации гармонических составляющих, компенсируемых с целью обезопасить в целом работу системы. В случае если величина сформированного в блоке 10 сигнала не соответствует критерию минимальности, система блокируется посредством блокировки блока 4. Таким образом, при осуществлении способа компенсации электромагнитной помехи в смежной линии связи, в канале компенсирующего воздействия поддерживается минимальный уровень гармоник, не подлежащих компенсации и оказывающих, при превышении их величины допустимой, опасное динамическое воздействие на систему компенсации. Следует также отметить, что сигнал в блок 10 может отбираться, как указано на чертеже, от канала компенсирующего воздействия, или же от тяговой сети.

Использование предлагаемого способа (по сравнению с известными) существенно повышает защитное действие на смежные с тяговой сетью линии связи, путем повышения надежности при осуществлении способа компенсации, посредством исключения динамических воздействий, на процесс компенсации напряжений и токов гармоник, наведенных в обратном проводе, несущих основную мощность сигнала тягового тока, являющихся частью его спектра и не оказывающих мешающего влияния на сигнал в смежных коммуникациях связи.