Система контроля срабатывания каскадной защиты

Авторы патента:

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для контроля безопасной эксплуатации оборудования автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте.

Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности контроля оборудования автоматики и телемеханики в рельсовых цепях и на посту электрической централизации за счет оперативного обнаружения срабатывания защиты устройств автоматики и своевременного реагирования с помощью устройств защиты.

Система контроля срабатывания каскадной защиты содержит на посту электрической централизации датчики тока и напряжения, установленные на входных цепях элементов оборудования, подверженного перегрузкам, коммутационным и атмосферным перенапряжениям, выходы датчиков тока и напряжения через многоканальные аналого-цифровые преобразователи соединены с соответствующими микроконтроллерами, выходы которых соединены с информационными входами блока сбора данных, к которому подключены интерфейс связи и блок индикации, элементы отображения информации которого размещены на табло пульта управления поста электрической централизации, на перегоне защитный трансформатор соединен с рельсовой цепью, к одной из вторичных обмоток защитного трансформатора подключен датчик импульсов напряжения, который через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу микроконтроллера, соединенного с вычислительной сетью аппаратно-программного комплекса диспетчерского контроля, в релейном шкафу установлен датчик контроля атмосферных электрических зарядов, который через второй аналого-цифровой преобразователь подключен ко второму входу микроконтроллера, к вычислительному блоку аппаратно-программного комплекса диспетчерского контроля подключен блок контроля атмосферных перенапряжений на перегоне, а к соответствующим входам/выходам подключены блок контроля напряжения в рельсовой цепи, блок памяти, блок ввода/вывода информации и канал связи, с которым соединен интерфейс связи.

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к системам тревожной сигнализации, и может быть использована для контроля безопасной эксплуатации оборудования автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте.

Известно устройство грозозащиты поста централизации с устройством сигнализации срабатывания грозозащиты на посту централизации, которое используется для безопасного мониторинга и оповещения работающих на станции железнодорожного транспорта. Система сигнализации устройства включает в себя корпус, печатную плату, монтажный терминал со средствами защиты от всплесков напряжения и болт заземления от ударов молнии. Печатная плата снабжена направляющей и жестко установлена в средней части корпуса, средства срабатывания защиты от перенапряжений также устанавливаются на направляющих, подводящие и выходные концы устройства сигнализации защиты от перенапряжений связаны с клеммами, установленными на задней части панели корпуса через сигнальные линии и провода освещения, защитное заземление соединено с устройством грозозащиты болтом, расположенным на задней части корпуса после объединения печатных плат на стативе (CN 201518494, H02H 9/04, 30.06.2010).

В известном устройстве отсутствуют технические средства по оперативному представлению информации о срабатывании защиты и передаче командной информации о защите оборудования поста централизации.

Наиболее близким аналогом является микропроцессорная система автоблокировки с децентрализованным размещением аппаратуры и специализированной сетью передачи данных (RU 40284, B61L 23/00, 10/09/2004), в которую входят последовательно соединенные первый станционный компьютер, первый станционный приемопередатчик, приемопередатчики сигнальных точек, второй станционный приемопередатчик и второй станционный компьютер, каждому компоненту сети назначен сетевой адрес, информация передается по сети в виде запросов от станционного приемопередатчика и сообщений от приемопередатчиков сигнальных точек, первый станционный приемопередатчик передает по сети запросы на передачу, последовательно перебирая адреса всех компонентов специализированной сети, второй станционный приемопередатчик соединен с первым станционным приемопередатчиком, транслирует данные по сети в первый станционный приемопередатчик, первый и второй станционные приемопередатчики получают по сети сообщения от приемопередатчиков сигнальных точек на перегоне и передают их соответственно в первый и второй станционные компьютеры, которые сохраняют информацию на жестком диске и выводят ее на экран в графическом и символьном виде, приемопередатчики сигнальных точек получают по сети запросы на передачу, в которых указан их сетевой адрес, и в ответ передают сообщения, в которых закодированы данные о поездной ситуации на перегоне, уровни сигналов контроля состояния рельсовой линии (КРЛ), принимаемые кодовые комбинации сигналов КРЛ, передаваемые кодовые комбинации сигналов КРЛ автоматической локомотивной сигнализации АЛСН, АЛС-ЕН, показания светофора и диагностическая информация, приемопередатчик сигнальной точки через первое устройство защиты и согласования подключен к рельсовой цепи в середине блок - участка при бесстыковых рельсовых цепях или на выходном конце блок - участка при рельсовых цепях с изолирующими стыками, приемопередатчик формирует и передает в рельсовую цепь сигналы КРЛ, АЛСН и АЛС-ЕН, приемопередатчик сигнальной точки через второе устройство защиты и согласования подключен к рельсовой цепи на входном конце блок - участка, приемопередатчик принимает из рельсовой цепи сигналы КРЛ и управляет показаниями светофора, в приемопередатчике сигнальной точки имеются два канала, один из каналов является основным, второй работает в горячем резерве, первый и второй каналы приемопередатчика подключены к модему, через который принимают и передают сообщения по специализированной сети, при отказе в основном канале управление переключается на резервный канал, неисправный канал в течение заданного интервала времени не перезапускается, а остается подключенным к специализированной сети, за это время он передает сообщение об отказе, а затем отключается от сети и перезапускается.

Известная система на основании данных показаний устройств контроля рельсовых цепей позволяет получать сигналы о состоянии поездной ситуации на перегоне, в том числе и при отказе аппаратуры сигнализации и автоблокировки. Однако, данная система не предназначена для контроля возникновения нестандартных ситуаций, в том числе предгрозовой обстановки на перегоне и посту электрической централизации, выработки управляющим лицом оптимального решения для предупреждения опасных отказов системы СЦБ.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании системы мониторинга безопасной эксплуатации элементов оборудования железнодорожной автоматики и телемеханики, позволяющей своевременно реагировать обслуживающему персоналу на возникновение атмосферных и коммутационных перенапряжений в рельсовых цепях эксплуатируемых средств.

Технический результат достигается тем, что в системе контроля срабатывания каскадной защиты, содержащей на посту электрической централизации датчики тока и напряжения, установленные на входных цепях элементов оборудования, подверженного перегрузкам, коммутационным и атмосферным перенапряжениям, выходы датчиков тока и напряжения через многоканальные аналого-цифровые преобразователи соединены с соответствующими микроконтроллерами, выходы которых соединены с информационными входами блока сбора данных, к которому подключены интерфейс связи и блок индикации, элементы отображения информации которого размещены на табло пульта управления поста электрической централизации, на перегоне, защитный трансформатор, соединен с рельсовой цепью, согласно предложению к одной из вторичных обмоток защитного трансформатора подключен датчик импульсов напряжения, который через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу микроконтроллера, соединенного с вычислительной сетью аппаратно-программного комплекса диспетчерского контроля, в релейном шкафу установлен датчик контроля атмосферных электрических зарядов, который через второй аналого-цифровой преобразователь подключен ко второму входу микроконтроллера, к вычислительному блоку аппаратно-программного комплекса диспетчерского контроля подключен блок контроля атмосферных перенапряжений на перегоне, а к соответствующим входам/выходам подключены блок контроля напряжения в рельсовой цепи, блок памяти, блок ввода/вывода информации и канал связи, с которым соединен интерфейс связи.

На чертеже представлена структурная схема системы контроля срабатывания каскадной защиты.

Система контроля срабатывания каскадной защиты содержит на посту 1 электрической централизации датчики тока 2 и напряжения 3, установленные на входных цепях элементов оборудования (на чертеже не показано), подверженного перегрузкам, коммутационным и атмосферным перенапряжениям, выходы датчиков тока 2 и напряжения 3 через многоканальные аналого-цифровые преобразователи 4 и 5 соединены с соответствующими микроконтроллерами 6 и 7, выходы которых соединены с информационными входами блока 8 сбора данных, к которому подключены интерфейс 9 связи и блок 10 индикации, элементы отображения информации которого размещены на табло пульта управления поста 1 электрической централизации. На перегоне защитный трансформатор 11 соединен с рельсовой цепью 12, к одной из вторичных обмоток защитного трансформатора 11 подключен датчик 13 импульсов напряжения, который через аналого-цифровой преобразователь 14 подключен к первому входу микроконтроллера 15, соединенного с вычислительной сетью 16 аппаратно-программного комплекса диспетчерского контроля, в релейном шкафу 26 установлен датчик 17 контроля атмосферных электрических зарядов, который через второй аналого-цифровой преобразователь 18 подключен ко второму входу микроконтроллера 15, к вычислительному блоку 19 аппаратно-программного комплекса 20 диспетчерского контроля подключен блок 21 контроля атмосферных перенапряжений на перегоне, а к соответствующим входам/выходам подключены блок 22 контроля напряжения в рельсовой цепи, блок 23 памяти, блок 24 ввода/вывода информации и канал 25 связи, с которым соединен интерфейс 9 связи.

Система контроля срабатывания каскадной защиты работает следующим образом.

Релейная аппаратура и аппаратура контроля сигнальной точки находится в релейном шкафу 26, расположенном на перегоне рельсового участка. Для контроля возникающих в рельсовой цепи 12 коммутационных или атмосферных перенапряжений к вторичной обмотке защитного трансформатора 11, соединенного с рельсовой цепью 12, подключается датчик импульсов 13 напряжения, выход которого через аналого-цифровой преобразователь 14 соединен с микроконтроллером 15, подключенным к расположенной вдоль рельсовых цепей перегонов аппаратно-программного комплекса 20 диспетчерского контроля. Расположенные на перегонах сигнальные точки могут находиться далеко от диспетчерских центров управления системой сигнализации, централизации и блокировки. Для контроля приближающейся грозы на таких участках в релейные шкафы 26 устанавливают датчики 17 контроля атмосферных электрических зарядов, которые через второй аналого-цифровой преобразователь 18 подключены ко второму входу микроконтроллера 15. При приближении грозы, сопровождающейся изменением величины электростатического поля, на датчике появляются электрические заряды. При разряде молнии на датчике 17 контроля количество зарядов увеличивается, во втором аналого-цифровом преобразователе 18 осуществляется преобразование в цифровой сигнал, который поступает в вычислительную сеть 16 аппаратно-программного комплекса 20 диспетчерского контроля, который включает блок 22 контроля напряжения, принудительно оповещающий диспетчера о величине, месте и времени появления импульсов напряжения на обмотке защитного трансформатора. На блоке 21 контроля атмосферных перенапряжений фиксируются разряды молнии на удаленных перегонах с указанием времени разряда и места расположения релейного шкафа на перегоне. В блоке 23 памяти запоминается информация об импульсах напряжения, с разделением на коммутационные и атмосферные. С помощью блока 24 ввода/вывода информации диспетчер может вводить дополнительную информацию и отображать информацию о состоянии аппаратуры релейных шкафов, а также записывать ее в блок 23 памяти. Таким образом, диспетчер контролирует состояние электрооборудования на перегоне.

Установленные на посту 1 электрической централизации датчики тока 2, установленные на входных цепях элементов оборудования, подверженного перегрузкам, коммутационным и атмосферным перенапряжениям, контролируют токовую нагрузку. Их выходные сигналы через многоканальный аналого-цифровой преобразователь 4 поступают в микроконтроллер 6, последовательно осуществляющий опрос датчиков тока 2. По данным измерений микроконтроллер 6 фиксирует обрыв или короткое замыкание датчика 2 и формирует сигнал «авария датчика» с данными идентификационного номера неисправного датчика 2 и передает его в блок 8 сбора данных, сравнивает результаты измерений каждого датчика 2 с предельно допустимыми значениями, заложенными в его оперативной памяти.

Установленные на вводных цепях датчики 3 напряжения контролируют оборудование, наиболее подверженное в процессе эксплуатации колебаниям и всплескам напряжения. Выходные сигналы датчиков 3 через многоканальный аналого-цифровой преобразователь 5 поступают в микроконтроллер 7. По данным измерений микроконтроллер 7 фиксирует обрыв или короткое замыкание датчика 3 и формирует сигнал «авария датчика» с данными идентификационного номера неисправного датчика 3 и передает его в блок 8 сбора данных, сравнивает результаты измерений каждого датчика 3 с предельно допустимыми значениями, заложенными в его оперативной памяти. Блок 8 сбора данных осуществляет сбор данных со всех микроконтроллеров 6 и 7.

На табло пульта управления поста 1 электрической централизации элементы отображения информации информируют о состояния контролируемого оборудования. Например, красным цветом сигнализируют о предаварийном состоянии элемента оборудования, непосредственно над которым измеряется ток в датчиках 2 или напряжение в датчиках 3, зеленым - о его рабочем состоянии. При этом на табло высвечивается также идентификационный номер датчика, характеризующий его местонахождение на соответствующем стативе.

На пульте управления устанавливается также (на чертеже не показано) блок звуковой и световой сигнализации, информирующий сотрудников поста о появлении аварийных режимов на посту электрической централизации.

Для повышения эффективности контроля эксплуатации элементов оборудования автоматики и телемеханики при получении сигнала «авария оборудования» блок 8 сбора данных через интерфейс 9 связи передает по каналу 25 связи в аппаратно-программный комплекс 20 диспетчерского контроля информацию о сверхнормативном нагреве элементов оборудования автоматики и телемеханики, перегрузках и сверхнормативных всплесках напряжения на контролируемом оборудовании поста 1 электрической централизации. Таким образом, диспетчер контролирует состояние электрооборудования на посту электрической централизации, анализирует ситуацию и принимает необходимые решения для устранения выявленной предаварийной ситуации.

Система контроля срабатывания каскадной защиты, содержащая на посту электрической централизации датчики тока и напряжения, установленные на входных цепях элементов оборудования, подверженного перегрузкам, коммутационным и атмосферным перенапряжениям, выходы датчиков тока и напряжения через многоканальные аналого-цифровые преобразователи соединены с соответствующими микроконтроллерами, выходы которых соединены с информационными входами блока сбора данных, к которому подключены интерфейс связи и блок индикации, элементы отображения информации которого размещены на табло пульта управления поста электрической централизации, на перегоне защитный трансформатор соединен с рельсовой цепью, отличающаяся тем, что к одной из вторичных обмоток защитного трансформатора подключен датчик импульсов напряжения, который через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу микроконтроллера, соединенного с вычислительной сетью аппаратно-программного комплекса диспетчерского контроля, в релейном шкафу установлен датчик контроля атмосферных электрических зарядов, который через второй аналого-цифровой преобразователь подключен ко второму входу микроконтроллера, к вычислительному блоку аппаратно-программного комплекса диспетчерского контроля подключен блок контроля атмосферных перенапряжений на перегоне, а к соответствующим входам/выходам подключены блок контроля напряжения в рельсовой цепи, блок памяти, блок ввода/вывода информации и канал связи, с которым соединен интерфейс связи.