RU2264017C2 - Method for protecting railway signaling and communication equipment - Google Patents

Method for protecting railway signaling and communication equipment Download PDF

Info

Publication number
RU2264017C2
RU2264017C2 RU2003105119/28A RU2003105119A RU2264017C2 RU 2264017 C2 RU2264017 C2 RU 2264017C2 RU 2003105119/28 A RU2003105119/28 A RU 2003105119/28A RU 2003105119 A RU2003105119 A RU 2003105119A RU 2264017 C2 RU2264017 C2 RU 2264017C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protection
limiters
inductive
equipment
levels
Prior art date
Application number
RU2003105119/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003105119A (en
Inventor
А.И. Каменев (RU)
А.И. Каменев
Е.Н. Розенберг (RU)
Е.Н. Розенберг
А.Я. Калиниченко (RU)
А.Я. Калиниченко
Г.А. Новиков (RU)
Г.А. Новиков
Д.Ю. Кисленко (RU)
Д.Ю. Кисленко
А.Н. Грачев (RU)
А.Н. Грачев
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи (ВНИИАС МПС России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи (ВНИИАС МПС России) filed Critical Государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи (ВНИИАС МПС России)
Priority to RU2003105119/28A priority Critical patent/RU2264017C2/en
Publication of RU2003105119A publication Critical patent/RU2003105119A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2264017C2 publication Critical patent/RU2264017C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electronics; protection of railway signaling and communication equipment built around semiconductor and microprocessor parts and traditional relay circuits.
SUBSTANCE: proposed method includes sequential cascaded reduction of peak overvoltage without interfering with operating frequency signals and their levels. During first protective step rate of rise of peak active pulse is reduced by means of inductive limiters made in the form of transformers. Overcurrent protection of mentioned inductive limiters is effected by means of dischargers inserted in their secondary windings.
EFFECT: enlarged protection range of equipment, including microelectronic devices, without interfering with operating frequency signals and their levels.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к системам защиты аппаратуры железнодорожной автоматики, построенным, как на полупроводниковых и микропроцессорных элементах, так и на традиционной релейной схемотехнике.The invention relates to protection systems for railway automation equipment, built both on semiconductor and microprocessor elements, and on traditional relay circuitry.

Железнодорожные средства автоматики, обеспечивающие безопасность движения поездов, работающие на частотах от 25 Гц до 780 Гц и на частотах 4545 Гц до 5555 Гц, использующие в качестве информационных цепей рельсы, должны обладать возможностью защищать аппаратуру, в том числе микроэлектронную, от опасных воздействий грозовых разрядов, имеющих значения 20-40 кВ и 10-30 кА, не оказывая мешающее воздействие на полезные сигналы, поступающие по рельсам, как по частоте, так и по уровню сигналов.Railway automation equipment that ensures the safety of trains, operating at frequencies from 25 Hz to 780 Hz and at frequencies of 4545 Hz to 5555 Hz, using rails as information circuits, must be able to protect equipment, including microelectronic, from the dangerous effects of lightning discharges having values of 20-40 kV and 10-30 kA, without interfering with the useful signals arriving along the rails, both in frequency and in signal level.

Для защиты аппаратуры от воздействия грозовых разрядов используют пороговый принцип построения защиты, при котором остающееся напряжение существенно превышает величину опасного напряжения для полупроводниковой структуры микроэлектронной аппаратуры. Причем применение пороговых элементов, таких как разрядники, варисторы не обеспечивает селективность защиты по указанным выше принципам.To protect the equipment from the effects of lightning discharges, the threshold principle of building protection is used, at which the remaining voltage significantly exceeds the dangerous voltage for the semiconductor structure of microelectronic equipment. Moreover, the use of threshold elements, such as arresters, varistors does not provide protection selectivity according to the above principles.

Существующие методы защиты железнодорожной автоматики предполагают использование пороговых элементов с применением тиристорно-транзисторных и оптоэлектронных устройств. Однако это не обеспечивает абсолютной безопасности движения поездов, т.е. исключение ложных срабатываний, искажение параметров полезных сигналов в устройствах защиты, а также надежности в устройствах защиты, приводящие к нарушению работоспособности защищаемой аппаратуры ЖАТ.Existing methods for protecting railway automation involve the use of threshold elements using thyristor-transistor and optoelectronic devices. However, this does not ensure the absolute safety of train traffic, i.e. elimination of false alarms, distortion of the parameters of useful signals in the protection devices, as well as reliability in the protection devices, leading to a disruption in the operability of the protected ZhAT equipment.

Цель изобретения - повышение эффективности защиты аппаратуры ж.д. автоматики путем расширения зоны защищаемости оборудования, включая микроэлектронные устройства, не оказывая мешающее влияние на рабочие частотные сигналы и на их уровни.The purpose of the invention is to increase the efficiency of protection of railway equipment automation by expanding the protection zone of equipment, including microelectronic devices, without interfering with the working frequency signals and their levels.

Поставленная цель достигается тем, что осуществляют снижение скорости нарастания амплитуды воздействующего импульса с помощью индуктивных ограничителей, представляющих собой трансформаторы, включенные на первой ступени защиты и осуществляют защиту от увеличения тока через указанные индуктивные ограничители с помощью разрядников, включенных в их вторичные обмотки (фиг.1).This goal is achieved in that they reduce the slew rate of the amplitude of the acting pulse using inductive limiters, which are transformers included in the first stage of protection and protect against increasing current through these inductive limiters with the help of arresters included in their secondary windings (Fig. 1 )

Как показали исследования, разрушение аппаратуры, в частности обмоток путевых трансформаторов при поступлении грозового или коммутационного перенапряжения, происходит от динамического воздействия амплитуды грозовых и коммутационных перенапряжения при срабатывании варисторов и разрядников штатной аппаратуры защиты, установленной непосредственно на выводах обмоток трансформаторов.As studies have shown, the destruction of equipment, in particular windings of traveling transformers upon receipt of a lightning or switching overvoltage, occurs from the dynamic influence of the amplitude of lightning and switching overvoltages when the varistors and surge arresters of standard protection equipment installed directly on the terminals of the transformer windings are activated.

Предлагаемый способ защиты является способом «мягкого» снижения пикового воздействия амплитуд грозовых и коммутационных перенапряжений, поступающих на входе устройства для защиты, чем обеспечивается не только снижение уровня помехи на защищаемой аппаратуре, но и снижение динамического воздействия на аппаратуру (трансформаторы), находящуюся до защиты.The proposed protection method is a method of “soft” reducing the peak effect of the amplitudes of lightning and switching overvoltages at the input of the protection device, which ensures not only a decrease in the level of interference on the protected equipment, but also a decrease in the dynamic effect on the equipment (transformers) located before the protection.

На фиг.2 представлена блок-схема многокаскадного устройства защиты, реализующего предложенный способ, на котором представлены величины выходного напряжения 1, 2, 3, на выходах ступени защиты (I, II, III).Figure 2 presents a block diagram of a multi-stage protection device that implements the proposed method, which presents the magnitude of the output voltage 1, 2, 3, at the outputs of the protection stage (I, II, III).

Устройство для защиты, реализующее предлагаемый способ, состоит из трех ступеней защиты (фиг.3):A device for protection that implements the proposed method consists of three levels of protection (figure 3):

- первая ступень - трансформаторы 1, 2 с включенными во вторичную обмотку газонаполненными трехэлектродными разрядниками 3, 4 с заземленными средними выводами 5, 6; варистор 7; конденсатор 8;- the first stage - transformers 1, 2 with gas-filled three-electrode arresters 3, 4 included in the secondary winding with grounded middle terminals 5, 6; varistor 7; capacitor 8;

- вторая ступень - ограничительные резисторы 9, 10; варистор 11; конденсатор 12;- second stage - limiting resistors 9, 10; varistor 11; capacitor 12;

- третья ступень - ограничительные резисторы 13, 14; конденсатор 15 и ограничитель напряжения 16.- the third stage - limiting resistors 13, 14; capacitor 15 and voltage limiter 16.

Работа устройства заключается в следующем.The operation of the device is as follows.

При воздействии высоковольтного импульса на вход устройства в начальный момент нарастания фронта возникает ток через конденсаторы 8, 12, 15, установленные в каждой ступени и первичные обмотки трансформаторов 1 и 2, выполняющих роль индуктивных ограничителей. Наличие индуктивности снижает скорость нарастания амплитуды воздействующего импульса (фиг.1). Дальнейшее нарастание амплитуды вызывает срабатывание варистора 7 первой ступени. При этом резко увеличивается ток через индуктивные ограничители 1 и 2, что вызывает срабатывание газонаполненных трехэлектродных разрядников 3 и 4. По цепи заземления 5, 6 средних выводов разрядников 3, 4 в момент разряда протекает импульсный ток порядка 50-100 А, чем снижается часть энергии входной импульсной помехи. Схема включения разрядников 3, 4 во вторичной обмотке трансформаторов 1, 2 вызвана необходимостью гальванической развязки цепей заземления от линейных проводов Л1-Л2. Гальваническое разделение указанной схемы необходимо по причине особого требования по изоляции линейных проводов в устройствах, обеспечивающих безопасность движения в системах железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно в схемах рельсовых цепей с тональными частотами 420-5555 Гц.When a high-voltage pulse acts on the input of the device at the initial moment of the front rise, a current arises through capacitors 8, 12, 15 installed in each stage and the primary windings of transformers 1 and 2, which act as inductive limiters. The presence of inductance reduces the slew rate of the amplitude of the acting pulse (figure 1). A further increase in the amplitude causes the operation of the varistor 7 of the first stage. In this case, the current sharply increases through inductive limiters 1 and 2, which causes the operation of gas-filled three-electrode arresters 3 and 4. A ground current of about 50-100 A flows through the ground circuit 5, 6 of the middle terminals of the arresters 3, 4 at the time of discharge, which reduces part of the energy input impulse noise. The circuit for the inclusion of arresters 3, 4 in the secondary winding of transformers 1, 2 is caused by the need for galvanic isolation of the ground circuits from the linear wires L1-L2. The galvanic separation of this circuit is necessary because of the special requirement for the isolation of linear wires in devices that ensure traffic safety in railway automation and telemechanics systems, namely, in rail circuits with tonal frequencies of 420-5555 Hz.

Дальнейшее нарастание амплитуды импульса (скачкообразного характера при разряде в цепи разрядников) вызывает включение варистора 11 второй ступени с ограничением амплитуды на резисторах 9, 10. Окончательное снижение уровня высоковольтных помех происходит на третьей ступени ограничителем напряжения 16 до требуемого уровня с выделением энергии на резисторах 1, 3, 10, 14. Селективность срабатывания варисторов 7, 11 и ограничителя напряжения 16 по ступеням обеспечивается резисторами 9, 10, 13, 14.A further increase in the amplitude of the pulse (jump-like in the discharge in the circuit of the arresters) causes the inclusion of the second-stage varistor 11 with the amplitude limited on the resistors 9, 10. The final decrease in the level of high-voltage interference occurs at the third stage by the voltage limiter 16 to the required level with the release of energy on the resistors 1, 3, 10, 14. The selectivity of the operation of the varistors 7, 11 and the voltage limiter 16 in steps is provided by resistors 9, 10, 13, 14.

Как показали исследования, разрушение аппаратуры, в частности обмоток путевых трансформаторов при поступлении грозового или коммутационного перенапряжения, происходит от динамического воздействия амплитуды грозовых и коммутационных перенапряжений при срабатывании варисторов и разрядников штатной аппаратуры защиты, установленной непосредственно на выводах обмоток трансформаторов.As studies have shown, the destruction of equipment, in particular windings of track transformers upon receipt of a lightning or switching overvoltage, occurs from the dynamic influence of the amplitude of lightning and switching overvoltages upon operation of varistors and surge arresters of standard protection equipment installed directly on the terminals of the transformer windings.

Предлагаемый способ защиты является способом "мягкого" снижения пикового воздействия амплитуд грозовых и коммутационных перенапряжений, поступающих на входе устройства для защиты, чем обеспечивается не только снижение уровня помехи на защищаемой аппаратуре, но и снижение динамического воздействия на аппаратуру (трансформаторы), находящуюся до защиты.The proposed protection method is a method of "soft" reducing the peak effect of the amplitudes of lightning and switching overvoltages coming at the input of the protection device, which ensures not only a decrease in the level of interference on the protected equipment, but also a decrease in the dynamic effect on the equipment (transformers) located before the protection.

Claims (1)

Способ защиты средств железнодорожной автоматики, при котором в случае воздействия импульсной помехи осуществляют последовательное каскадное снижение опасного внешнего перенапряжения по амплитуде до порогового, не оказывающего мешающее влияние на рабочие частотные сигналы и на их уровни, отличающийся тем, что осуществляют снижение скорости нарастания амплитуды воздействующего импульса с помощью индуктивных ограничителей, представляющих собой трансформаторы, включенные на первой ступени защиты, и осуществляют защиту от увеличения тока через указанные индуктивные ограничители с помощью разрядников, включенных в их вторичные обмотки.The method of protection of railway automation, in which, in the event of an impulse noise, a sequential cascade reduction of the dangerous external overvoltage in amplitude to a threshold is performed, which does not interfere with the working frequency signals and their levels, characterized in that they reduce the rate of increase in the amplitude of the acting pulse with using inductive limiters, which are transformers included in the first stage of protection, and protect against increase current through these inductive limiters with the help of arresters included in their secondary windings.
RU2003105119/28A 2003-02-21 2003-02-21 Method for protecting railway signaling and communication equipment RU2264017C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003105119/28A RU2264017C2 (en) 2003-02-21 2003-02-21 Method for protecting railway signaling and communication equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003105119/28A RU2264017C2 (en) 2003-02-21 2003-02-21 Method for protecting railway signaling and communication equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003105119A RU2003105119A (en) 2004-08-27
RU2264017C2 true RU2264017C2 (en) 2005-11-10

Family

ID=35865581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003105119/28A RU2264017C2 (en) 2003-02-21 2003-02-21 Method for protecting railway signaling and communication equipment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2264017C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2760952C1 (en) * 2020-08-11 2021-12-01 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Method for checking relay protection and automation during cascade exposure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2760952C1 (en) * 2020-08-11 2021-12-01 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Method for checking relay protection and automation during cascade exposure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6195245B1 (en) Low capacitance surge protector for high speed data transmission
EP3335287B1 (en) Fault current managing branch for surge-less current interruption in dc system
AU648596B2 (en) Circuit protection device
KR101171228B1 (en) Protection devices for power line against high altitude electromagnetic pulse
US7755873B2 (en) Device for protection against voltage surges with parallel simultaneously triggered spark-gaps
US6778375B1 (en) Hybrid MOV/gas-tube AC surge protector for building entrance
US3848156A (en) Surge arrestor for high voltage electric power applications
RU2264017C2 (en) Method for protecting railway signaling and communication equipment
US8295024B2 (en) Surge energy transfer circuit
RU2247459C2 (en) Device for protecting railway signaling means against lightning and switching surges
US20160322810A1 (en) System and method for providing surge protection
KR100783056B1 (en) surge protect device
US4625255A (en) Interactive overvoltage protection device
JP2005237157A (en) Safety device
RU30036U1 (en) Device for protecting railway automation against lightning and switching overvoltages
KR100862980B1 (en) Lightning Bolt Protection Device for Traffic System
RU2352045C2 (en) Device for transformer protection against overload
SU516146A1 (en) Device to protect a wired communication line from overvoltage
RU141505U1 (en) WATERPROOF DEVICE FOR PARK SYSTEM OF SPEAKER NOTIFICATION
US7058173B2 (en) Multi-stage isolation barrier circuitry and method for connection of a telephony device to a telephone line
KR20030035518A (en) Surge protective circuit and AC-DC power supply apparatus having this circuit
KR101473740B1 (en) Apparatus for high frequency signal reduction
KR102345726B1 (en) Multiple Ground Type Surge Protective Device
JPH07302674A (en) Arrester provided with switch
RU2231885C1 (en) High-frequency rejecter (variants)

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20070119

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100222

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120222