СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАКТА, МЕСТА И КОЛИЧЕСТВА КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ КОНТАКТНОЙ СЕТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO DEFINE PLACE AND NUMBER OF SHORT CIRCUITS IN CONTACT CIRCUIT AND RELATED DEVICE

Группа изобретений относится к электрифицированному транспорту и может быть использована в системах электроснабжения тяги для определения места короткого замыкания контактной сети.
Известен способ определения места короткого замыкания в контактной сети. Он состоит в измерении тока и напряжения на конце линии контактной сети в момент замыкания, делении измеренной величины напряжения на измеренную величину тока, регистрации результата деления, по которому и судят об удаленности места замыкания.
Известно устройство для определения места короткого замыкания в контактной сети. Оно содержит датчик тока, датчик напряжения, блок деления и блок регистрации. При коротком замыкании датчик тока фиксирует ток, датчик напряжения фиксирует напряжение сети, блок деления осуществляет операцию деления напряжения на ток, а блок регистрации фиксирует результат деления, по величине которого судят об удаленности места замыкания (см. авт.св. СССР №161410, Кл G01r; В61m, опубл. 19.03.64 г., Б.И. №7).
Недостатком известного способа и устройства является низкая точность определения места замыкания из-за влияния нестабильных параметров дуги. Ошибка составляет 4 км и более.
Известен способ, основанный на определении места короткого замыкания по параметрам аварийного режима с двух сторон линии контактной сети. Способ заключается в том, что измеряют ток и напряжение на двух концах контактной сети, суммируют, делят и регистрируют результаты, по которым судят об удаленности места повреждения контактной сети.
Известно устройство определения места повреждения контактной сети, содержащее датчик тока и датчик напряжения на первой подстанции, датчик тока и датчик напряжения на второй подстанции, а также блоки суммирования, деления и регистрации. По результатам измерений определяют расстояние до места короткого замыкания контактной сети. (см. авт.св. СССР №740555, кл. В60М 1/00, опубл. 15.06.80 г., Б.И. №22).
Недостатком известного способа и устройства является низкая точность, т.к. полученная зависимость результатов вычисления от расстояния места замыкания не линейна и зависит от параметров дуги при замыкании. Погрешность определения места замыкания может достичь 2 км и более (см. Бочев А.С., Кузнецов В.В., Тупченко М.Ю. Возможный способ определения места короткого замыкания в тяговой сети 3Х25 кВ. В кн. «Режимы работы, диагностика и контроль устройств электроснабжения железных дорог», Труды РИИЖТ, Ростов н/Д, 1979 г., с.43-47; Тупченко М.Ю. Определение мест повреждения в электротяговых сетях 2Х25 кВ с автотрансформаторами. Кандидатская диссертация. - М.: МИИТ, 1984 г.).
Наиболее близким к предлагаемому способу в группе изобретений является способ определения факта и места короткого замыкания контактной сети по факту срабатывания защитного искрового промежутка путем принудительного замыкания контактной сети в конкретном месте района срабатывания защитного искрового промежутка, формирования при этом сигнала в рельсовой цепи, передачи сигнала по рельсовой цепи, приема сигнала из рельсовой цепи, его обработки и определения по результатам обработки места замыкания.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений является устройство определения факта и места короткого замыкания контактной сети. Оно содержит опоры с арматурой, дополнительный провод, соединяющий арматуры опор в группу, искровой промежуток, включенный между дополнительным проводом и цепью управления короткозамыкателем, который включен между контактным проводом и центральной точкой дроссель-трансформатора, который включен в рельсовую цепь. Дроссель-трансформатор формирует в момент замыкания короткозамыкателя в рельсовую цепь сигнал, который принимается приемником на конце рельсовой цепи, регистрируется и обрабатывается. По результатам обработки и судят об удаленности места замыкания (см. Михеев В.П. Контактные сети и линии электропередачи. М.: Маршрут, 2003 г., с.246-252) - принято за прототипы.
Недостатком данного способа и устройства является невысокая точность определения места замыкания, составляющая 500-700 м, и высокая стоимость реализации устройства - необходима дополнительная установка дорогостоящих короткозамыкателей и дроссель-трансформаторов через каждые примерно 10 опор контактной сети.
Единая задача, на которую направлена группа изобретений, состоит в разработке способа и устройства достоверного определения факта и максимально точного определения места короткого замыкания контактной сети, а также надежного и недорогого устройства для реализации способа.
Единый технический результат при осуществлении группы изобретений достигается тем, что при подключении к арматуре каждой опоры контактной сети регистратора короткого замыкания с приемопередатчиком, имеющих информационную привязку к месторасположению каждой конкретной опоры, локализация места короткого замыкания станет максимальной, то есть с указанием конкретной опоры, на арматуру которой произошло замыкание контактной сети. В результате повышается точность и надежность определения места короткого замыкания.
Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по способу достигается тем, что в известном способе определения места короткого замыкания контактной сети измеряют электрофизические параметры арматуры каждой опоры, осуществляет привязку измеренных параметров к месторасположению каждой опоры, сравнивают результаты измерений со значением короткого замыкания, фиксируют превышение результатов измерений над значением короткого замыкания, определяют на этом основании факт и место короткого замыкания, передают информацию о факте и месте короткого замыкания по дистанционно ограниченным радиоканалам, объединенным в информационную сеть - от опоры к опоре - на приемник конечного пункта, где принятую информацию обрабатывают, запоминают и индицируют.
Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по устройству достигается тем, что в известном устройстве для осуществления способа, содержащем опоры контактной сети электрифицированного транспорта с арматурой, рельс, защитные искровые промежутки, включенные между арматурой опор и рельсом и пункт приема информации, с арматурой каждой опоры электрически или электромагнитно, или электромеханически соединен вход энергонезависимого регистратора, который измеряет электрофизические параметры арматуры опоры, осуществляет привязку измеренных параметров к месторасположению каждой опоры, сравнивает результаты измерений со значением короткого замыкания, фиксирует превышение результата измерений над значением короткого замыкания, определяет на этом основании факт короткого замыкания, при этом выход энергонезависимого регистратора соединен с входом энергонезависимого приемопередатчика с ограниченной зоной приемопередачи, причем приемопередатчики соединены друг с другом локальными радиоканалами в информационную сеть, по которой информация о факте и месте короткого замыкания передается приемопередатчиками друг другу - от опоры к опоре - на приемник конечного пункта, где принятую информацию обрабатывают, запоминают и индицируют.
Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа равнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявляемых объектов группы - устройство определения места короткого замыкания контактной сети, предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы - способа определения места короткого замыкания контактной сети, при этом оба объекта заявленной группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, содержащим сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта-устройства, так для объекта-способа, позволил установить, что заявителем не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам как способа, так и устройства заявленной группы изобретений, а определение из перечня выявленных аналогов прототипов, как наиболее близких по совокупности признаков аналогов, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.
Для проверки соответствия каждого из объектов заявленной группы изобретений требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, результаты которого показывают, что каждый из объектов заявленной группы изобретений не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку не выявлены решения, в которых для повышения точности определения места короткого замыкания были бы осуществлены следующие действия: измерение электрофизических параметров арматуры каждой опоры контактной сети, привязка измеренных параметров к месторасположению каждой опоры, сравнение результатов измерений со значением при коротком замыкании, фиксирование превышения результатов измерений над значением при коротком замыкании, определение на этом основании факта и места короткого замыкания, передачи информации о факте и месте короткого замыкания по дистанционно ограниченным радиоканалам, объединенным в информационную сеть - от опоры к опоре - на приемник конечного пункта, где бы принятую информацию обрабатывали, запоминали и индицировали, а устройство по заявленному способу имело бы соединенные с арматурой каждой опоры электрически, или электромагнитно, или электромеханически входы энергонезависимых регистраторов, выходы которых были бы соединены с входами энергонезависимых приемопередатчиков с ограниченной зоной приемопередачи, а приемопередатчики были бы соединены друг с другом локальными радиоканалами, по которым информация о факте и месте короткого замыкания передавалась бы приемопередатчиками друг другу - от опоры к опоре - на приемник конечного пункта, где бы эту информацию обрабатывали, запоминали и индицировали.
Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует требованию «изобретательский уровень» по действующему законодательству.
На чертеже показана схема реализации способа и устройства.
Приводим сведения, подтверждающие возможность осуществления каждого из объектов заявленной группы изобретений.
Способ определения места замыкания контактной сети заключается в следующем: измеряют электрофизические параметры арматуры каждой опоры, осуществляют привязку измеренных параметров к месторасположению каждой опоры, сравнивают результаты измерений параметров со значением при коротком замыкании, фиксируют превышение этих параметров над значением при коротком замыкании, определяют на этом основании факт и место короткого замыкания, передают информацию о факте и месте короткого замыкания по дистанционно ограниченным радиоканалам, объединенным в информационную сеть - от опоры к опоре - на приемник конечного пункта, где принятую информацию обрабатывают, запоминают и индицируют.
Устройство для осуществления способа содержит опоры 1 с арматурой 2, изолятором 3 с контактным проводом 4, рельс 5, защитные искровые промежутки 6, включенные между арматурой 2 каждой опоры 1 и рельсом 5, энергонезависимые регистраторы 7, входы которых электрически, или электромагнитно, или электромеханически соединены с арматурой 2 каждой опоры 1, а выходы соединены с входами энергонезависимых приемопередатчиков 8, при этом приемопередатчики 8 соединены друг с другом локальными радиоканалами 9 в информационную сеть, по которой информация о факте и месте короткого замыкания передается приемопередатчиками 8 друг другу - от опоры к опоре - на приемник конечного пункта 10.
Устройство работает следующим образом.
Энергонезависимый регистратор 7 измеряет электрофизические параметры арматуры 2, осуществляет привязку измеренных параметров к месторасположению каждой конкретной опоры 1, сравнивает результаты измерений со значением при коротком замыкании, фиксирует превышение результатов измерений над значением при коротком замыкании и определяет на этом основании факт короткого замыкания. При этом на выходе регистратора 7 формируется информационный сигнал о факте короткого замыкания и информационный сигнал привязки этого факта к месторасположению данной опоры 1 (это может быть, например, номер регистратора или номер опоры). Информация о факте и месте короткого замыкания поступает с выхода регистратора 7 на вход приемопередатчика 8. Данная информация передается приемопередатчиками 8 друг другу - от опоры к опоре - по локальным дистанционно-ограниченным радиоканалам 9 в направлении приемника конечного пункта 10. Приемник конечного пункта 10 информацию о факте и месте короткого замыкания принимает, запоминает, обрабатывает и индицирует.
Использование электрического, или электромагнитного, или электромеханического соединения арматуры опор контактной сети с энергонезависимыми регистраторами, измеряющими электрофизические параметры арматуры, позволяет по изменению этих параметров надежно и достоверно фиксировать факт короткого замыкания контактной сети на арматуру опоры, при этом привязка измеряемых параметров к месторасположению каждой опоры позволяет достоверно установить место замыкания контактной сети с точностью - «до конкретной опоры».
Использование энергонезависимых приемопередатчиков, объединенных по локальным дистанционно ограниченным радиоканалам в информационную сеть, использующих различные методы кодирования и информационную избыточность, позволяет быстро, надежно, достоверно передать информацию, полученную от регистраторов, до приемника конечного пункта в условиях сильных индустриальных помех.
Предлагаемый способ и устройство для его осуществления позволяет определять место замыкания контактной сети с высокой точностью - с точностью до конкретной опоры контактной сети - то есть до 30-70 метров.
Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует требованию «промышленная применимость» по действующему законодательству.