TW211067B - - Google Patents

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2ll〇67 Λ 6 B 6 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 五、發明説明（Ο 本發明是用來测曇短路，以及找出那一條線路為短路 ,本發明適合使用於霣化雄輅中之接觸導鎳β 本發明有钃於一種線路短路澜試及罄找的方法及裝置 。本發明可以使用於傳翰線及接鼸嫌，即電化雄路或電 車的架空線或是導霣鐵軌0 本發明的目標為，雷霣鎳短路而導致霄灝中斷後，此 短路澜試裝置將通知控制站何處出現暫時性短路（所謂 的”暫時錯誤"），或是何處出現持鑛的短路（所諝的 "持鑛的短路η) β當霣氣鐵路的接觸導嫌上出現持鑛的 短路時，希望能夠限制鐵路的结構軌距（Structure gauge),而使得鐵道上出現阻礙》 因此，希望能有一種短路定位裝置，它可以很快及很 精確的傅送資訊給控制站，並告知短路的位置，以及何 處可能會對列車迪成傷害》同時，必須能鑑定出那一條 接觸鎳段為短路，使得逭一嫌段輿其餘的隔雄，而其餘 的霣源供應E!域仍然可以接通導霣》 於傅統的短路澜試裝置中，直接将糸統電瀝接上。将 糸統霣瀝重新接上，可能會産生新的短路而發生危險， 而且無法將短路定位》 而且，為了澜轼接《導線之短路，通常使用一敵姆霄 阻來達接糸統霣源；而由此串聯霣阻上的電性變數，可 以推斷短路是否繼鑛存在〇但是逋翻方法通常不會産生 令人滿意的結果，因為霣氣雄路的接鼸導鎳網路發生短 (請先閲讀背面之注意事項再蜞寫本頁) 裝- 訂- 線. 本紙張尺度遑用中BB家櫺準(CNS)肀4規格(210X297公*> 經濟部中央楳準局员工消費合作社印t 2110^ Λ 6 __η_β 五、發明説明（> ) 路的地方，通常具有接_霣阻，待別是當樹枝接鼸到接 謳導線時。 另外，為了找出短路的位置，特別是在交流霣氣鐵路 中，必須沿著接_導線設置電流變鸶器（變流器）或電 壓變量器（變壓器），特別是位於繼霣器附近；於某一 特定的s流密度或電壓時，繼電器将動作或跳明。谊些 變量器的輪出變數，或是繼電器的位置，可以讓我們大 略知道短路匾域》埴些變量器、繼電器以及傅送裝置其 技術上較禊雜。由於無法保護霣流變量器，因此霣流變 覺器可能處於"連鑛短路' 所以有時將無法由工作霣流 密度中分辨出可靠的短路霣流，因為短路霣流常受接觸 轚阻的彩響。而且無法準確的找出短路的位置，因為_ 換器僅位於接腾導線網路的幾偁工作黏上，而於長距離 鐵路糸統中，工作點之間的拒離遒常為數公里之長。 因此，通常用以下的方法來澜量短路：使用一瞰姆電 阻串聯接通到条統電壓，網路控制者再一步一步的分段 隔離接觸導線，直到霣性變數突然改變。最後一镲鼷掉 的電氣站邸為短路的部分。此方法走否能成功的因素極 賴於：逋蟵控制用的設備、網路控制者的反應，以及檐 遇。此一程序可能會花上嫌分鐘，對於鏃遒可能會發生 危險。因此無法準確的將短路定位，因為接鼸導線網路 的两鼸設置的距離隔得相當逋，邸開矚僅設置於火車站 或是其它的工作站上，而站舆站之間的距離通常是數公 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂- 線· 本紙張尺度遑用中BB家楳準(CNS)肀4規格（210X29/公救） 211067 Λ 6 Β6 經濟部中央櫺準局貝工消費合作杜印¾. 五、發明説明) 里（待別是在長钜離鐵道中）〇 於雄道条統的霣騸輔肋網路控制黏中，使用程式來控 制接鼸導嫌纜路的逐步中斷》道種方式於軟讎上的花费 很大β但是，由《動馬達騣動的两Β其工作時鬨仍然不 變，斯時鐵路上仍然可能在危險中。而且比起逐步將接 觸導線的兩鵪開鼸遽接起來的方法，由霣腸_助法並不 能更精確的将短路的位置找出；两鬭輿閭鼸之間的炬離 通常為數公里，特別是在畏距雄鐵路的情況中》 本發明的目的在完成導線的短路澜試及定位，利用最 簡單的方法，以最佳迅速且精確的將霣氣鐵路的短路找 出〇 依據申請専利範園第1項的方法及申請專利範園第6 項的装置，可以完成本發明的目的《本發明乃基於電性 共振霣輅原理及一些電性定律。本發明的較佳實施例是 在申誚専利範圃2至5項及7至17項中描述。 酋發生短路時，受短路彬鬱的導線，會將共振霣路去 HMdetuned)。*測去諧量，可以知道短路位.置輿共振 霣路裝設位置之間的距離β本發明的優贴有：此短路拥I 試法不會産生新的短路；而且經由適當設計的共振《路 ，發生短路處的接觴霣阻，不會影響澜試的结果；而且 短路區域以外的導線的單位長度電容值，也不會影礬短 路澜試的结果•本發明另外的優黏有：於接觸導嫌钃路 ，特別是交流鐵路中，主要的放窠以霣流變董器及電is (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度边用中困鷓家樣準(CUS) «Ρ 4規格(210x297公釐） 211067 Λ 6 η 6 經濟部中央櫺準局员工消費合作杜印製 五、發明説明（斗） 變麗器來作短路定位；網路定位舆網路控制者大部分無 鼷；於電腦輔肋網路控制黏，短路定位程式的費用可以 降低；該共振霣路之逋當設備，其短路定位的結果將不 受短路位置的接《電阻的影響；該適笛的設備（例如， 申講專利範圍第4項所述），其餺試結果可以分別出金 屬性短路（例如，架空導線掉到鐵軌上）或具接籣霣阻 的短路（例如，樹枝接觸到架空導線）；所澜得之結果 將此工作站間的距離更精確。而且，即使尚未出現由短 路所引起的交通中斷，也可以進行短路測試；例如，當 天候不良時，短路測試可以先定位出掉下的樹枝《本發 明也可以避免火車於限制結構軌距處發生危險，特別是 對於高速火車。而旦，對於不受短路影響的導線段，可 以很快的重新供給糸統霄壓。 為了要能最快且最精確的得到测試及定位操作的结果 ，且以最方便的方式處理這些結果，本發明的一偏較佳 實施例以其裝置所澜得的霣壓及電流強度值自動输入霣 腦（申請專利範圍第15項）β而且，對於使用於接觸導 線網路的鬣流變量器或電壓變量器的输出變數，或是位 於該變量器下游的雄電路，其結果均可以用爾腦處理ο 藉由儲存於電腦内的有鼷於接«導線的資料，以及上述 的输入值，電腦可输出相鼷資料，邸初步的短路定位資 料，而後鑛的切變操作，将可得到更精確的短路定位》 這些資訊可以經由電腦送到接觭導線網路的控制Μ,或 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 線· 本紙張尺度逍用中國a家櫺準（CNS)中4規格（210X297公龙） 2li〇67 Λ 6 η 6 五、發明説明) 是交通流量管理員，或是自動送到切變程式及列車安全 糸統及列車控制条統。為了使短路定位的结果不受接觸 導線網路的霣路狀態改變的影礬，必須考盧溫度改變蔚 導線所造成的等效霣阻、由摩擦導致剖面積滅小所造成 的等效《阻、溫度及其它因素所導致的每單位長度的霄 氣參數的變化、申讅専利範園第16項所述的接》導線段 之切離及再連接、接觸導線及其它導體的周鼷溫度及霉 氣負載、接觸導線的周期性磨損值、氣象資料（待別是 空氣濕度及大地湄度），造些資料均由人工输入或自動 輸入電腦，而形成各内部修正因子。電腦内的資料可由 沿導線的取樣澜》來修正，因此，可以修正局部單位長 度值與平均值的差異。 藉下列較佳實施例之描述以及結合附圏與申鯖專利範 圍，可以了解本發明的其它優點及細節。 圖1為本發明的一倕較佳實施例，它具有一靜戆轉換 器及一鏟串聯共振電路；此靜態轉換器可用來産生具有 可變頻率的正弦電K或是正弦霣流， 圖2為圈1之較佳實施例的第一自動階段， 圃3為團1之較佳資施例的第二自動階段， _4為圈1之較佳實施例的第三自動階段。 也可能有別種形式的貢施例，例如使用鹎動霣檐來當 作電壓源或電流源，或是使用平行的共振電路。本發明 裝置之聯接方式可以是固定的或可移動的。 -7 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫木頁) 裝- 訂- 線· 本紙張尺度遑用中B國家樣準(CNS)甲4規格(210X297公*) 21106^ Λ 6 13 6 五、發明説明（b ) 於鼸1之實施例中，使用等效單ft ( s i n g 1 e ρ ο 1 e )電 路圏來表示要被澜量的受短路影響的導線。使用毎單位 長度的«阻R '及每單位長度的霣戚L、來標明某一導線 。於第一港近似中，可以忽略寄生電容及瀝電阻，以及 共振霣路霣容及霣戚的損耗«阻。 園1之靜態轉換器1 ,可産生一籲具有可變頻率f的 交流霣壓U或是交流霣流Ιβ霣壓或霣流為單相β於轉 換器1的下游建接有霣流變量器2及霣壓變悬器3 »達 接到上述變量器的第2蹺捲的有一安培計4 、電壓計5 、相角計6 、及頻率計7 。位於變量器下游有一串聯共 振霣路，它是由具霣越值L〇的電戚9及霣容值C0的霣 容10所構成。當我們使用恒霣壓源時，為了要避免由短 路所造成的高共振霣流，可以於共振霣路旁插入一《具 霣阻值Ro的歃姆電阻8。 當導狳典開鼸架11斷接後，可以經由醑_11,而將待 檢査的導線連接至上述装置β長折線係表示一籲裝置可 以連接到許多條不同的導線。若鲼霣Hi (開鼸11)與短 路位置16之間的長度為lk，則受短路彩響的霣路可以 用一傾正比於長度的串《«阻13(其值為R’*U), 舆正比於長度的串聯電戚14 (其值為L · lk)來表之 。零件15表示短路位置的接觸霣阻Rke位於短路位置 下游處之串聯電阻輿電戚，可以用標轚1 7及1 8的等效電 路圔表示。 -8 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遏用中國《家標準(CNS)甲4規格(210x297公*) 21106? Λ 6 13 6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（7) 1之實施例其搡作方式如下：此串聯共振《路之自 然頻率為 f _ 1 ^ 0 " 2irVT7^ 當此串_共振《路連接到一值受短路影響的導線時（ 其《性參數為R'· 及L·· 1κ> ,則此共撅電路將去 諧。其自然頻率變成 .. f _ 1 ·k _ 2irV(L〇+u.ik).c〇_ · 其優黏在於此鼷你式不受歃姆《阻的也就是説， 此鼯傜式不受串聯共振電路的特性歃姆霣阻Ro、霣性 轉換器的電阻、鐵軌的電阻、地霣粗的彩響；通度、濕 度、頻率對霣阻所造成的影礬，均不會改變此鼷俱式； 更待別的是，短路位置的接觴《阻Rk也不會彩瓣此一 两你式。故可得下式 Xk = 17 * ((^* ' 1} 此為短路導線的共振頻率fk、以及饑m黏11及短路位 置16之間的距_ik之鼸换式。 可以用以下的方法來進行短路拥試及定位：將待澜導 線缠接到本裝置，將此澜置裝置切變至一特定起始頻率 f 1 ,使得 -9- 本紙張尺度边用中两B家楳準(CNS)甲4規格(210X297公Λ) (請先閲讀背面之注意事項再塡寫木页) 裝. 訂 線· 2il〇G? Λ 6 li 6 五、發明説明（？） 1|η ax 測量是否有電流流通，即可判斷有沒有短路。若有短路 ,則使用以下的方式將短路定位· ··改變頻率f ,直到其 相角為0 ,且霣流變壓器及霣壓變鼷器之输出變數逵到 極值，也就是說，電流強度變成最大或電壓變成最小。 由以上的藺偽式lk =g(fk )及fk ,可以求得短輅位置 1 κ ^由歃姆定律 U = I · (R〇 + R· * lk + Rk) (請先閲讀背面之注意事項再填寫木頁) 裝· 可以求得

Rk = I

(R Ο ♦ R'· LT* [(^)* - l]) 由Rk可以判斷短路的性霣是否為金羼性（《etallic)。 網路控制負可以以傅统的方式改變頻率、觀査及記錄相 角及«流強度及霣6、讀出共振頻率、找出短路位置、 以及計算接觸«阻β但是，逭些程序&可以某種程度的 自動化，如以下所述。為了逢到自動化，各組件之闔必 須加上轉換器（如繼《器），但是於以下的_中，將不 畫出轉換器.及傳送數據的路徑及裝置》 於圈2的第1自動陏段中，霣豳19控制轉換器1 ;相 皤19可以根據來自變置器2及3的输出倍狭，以判甌尹 -10- 本紙5艮尺度逍用中Β «家標準(CNS)甲4規格（210x297公*) 訂- 線- 經濟部中央櫺準局员工消赀合作社印製 五、發明説明（9 ) 振的種類，而且由以上的鼷僳式計算1κ及Rk，且输出 Rk。霣腰19之翰入裝置為20。程式設計時須考盧參數 R0、L0、C0、R·及I·'與頻率的颶傜。於電氣鐵路的 情況，必須輪入火車站、工作站及站輿站之間的長度 lk的資料，使得霣臞能釀出以及願示相鼸資料。於本 地控制或中央網路控制興的使用慵況中·逭些資料至少 要顯示於顯示器21上；但是，逭些資料也可以顔示於鐵 路蓮輪管理經理的顏示器22» 為使结果更正確，必須考盧導線周園的環境變化對毎 單位長度的霣威L1所进成的《«，於鼸3中，參數的變 化將輸入霣腦且由電腰來處理。逭些參數主要有：導線 的溫度，導線的湛度可以由熱霣視罌（t h e r 〇 v i s i ο η)直 接測得，或是用開两架的霣流變置器23來連鑛澜置導嫌 的工作«流強度，以間接拥（得導線通度，至於空氣湛度 ，太明轘射及風速之值可由位於導線附近的氣象站24來 提供。這些資料將由人工翰入或自動輸入給電腦，β腦 再根據餘存的導線資料以作出修正。為了使結果更精確 ，必須考盧到接觸導線的剖面積將随着使用時間的增加 而減少，故網路控制站必須經常經由電腦输入端20以修 正剖面稹。對於某一些參數，若沒有適當的自動偵澜器 可以渕量，則必須使用類似於修正剖面積的方法β於《 氣鐵路中》使用大地當回路，因此每單位長度的爾烕L’ ，將受大地的性質的影響，所以必須输入大地的欐度以 -1 1 - (請先閲讀背面之注意事項畀填寫木頁) 裝. 訂· 線- 本紙張尺度遑用中酿國家標準(CNS)甲4規格(210x297公釐） Λ 6 13 6 2U067 五、發明説明（β) 作為修正用，應度也可以由氣象站提供·而判斷接He 阻Rk時，必須考嫌熱度、氣候、及大地的特性鼙每$ 位長度霣阻IT的彩馨，其處理方式輿修正L1的方式相_ 〇 於_4的更進一步的自動化限段中，霣腦不僅将資# 送到霣氣緬路控制貝的願示器21及蓮粬業務控制負的顧 示器22,而且送到適當的接觸導嫌網路的控制条统25及 鐵道安全条统26:鐵路安全条统可以自動發出開鼸動作 指令給接觸導線两鬭27,以及發出停止命令2 8绐火車。 於最离隈段的自動化中，由霣臞整合控制所有的命令 以及霣氣網路的控制糸統》 (請先閲讀背面之注意事項再填寫木頁) -裝. 訂· 線- -12 L 卩 本紙張尺度遑用中B Η家搮準(CNS)甲4規格(210x297公#)

Claims (1)

1. 211067

   A7 B7 C7 D7 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 六、申請專利範圍 第81105349號「短路的量測方法及其装置」專利案 (82年3月修正） 1. 一種短路測試及定位的方法，使用於霄線，如霣氣鏃 路的接觴導線之事件中，包括： a) 産生一個饋霄倍號（U，I),其頻率（f)為可改變者， b) 該餵電倍號，將經由霄氣共振霣路（9, 10),而傳 至導線U3-18), c>一霄氣倍號在速到極值，且相角（if)為零，該饋霣 信號的頻率改變時，就是短路發生之判別準則， 及 d)依躲自然頻率（f。）與霣氣信號連到極值且相角為 零之倍號頻率（f k )間之去諧程度，可以得到關於 短路位置（lk )之通知。 2. 如申請專利範園第1項之方法，其中當«氣倍號逹到 極值且相角為零時，將産生一個代表短路發生的另一 顯示倍號。 3. 如申請專利範圔第1項之方法，其 中在逹到極值且相角為零時，可以由饋電倍號、共振 霉路及導線的«氣參數（U、I、R。、R’、L。、L'、 fw 、fD ),而»得短路的種類（1U )之結論。 4. 如申諳専利範圍第3項之方法，其中産生一傾代表短 -1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -I I I - I---」成 I ! -* 1 -I I 1 ( I — 1 - II ( --人— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印敗 A7 B7 '_S_ 六、申請專利範園 路種類的顯示信號。 5. —種短路測試及定位的裝置，使用於霣線，如電氣鐵 路的接«導線之事件中，具有： a)— «源⑴，其産生一値饋《信號（U, I),其頻率 (f)為可改變者，及 b ) —霣氣共振電路（9 , 1 0 ),將該饑霣信號，經由此 霄路而傳至導線（13-18),其中 c) 一霄氣信號達到極值且相角（f)為零，該饋電倍號 的頻率改變時，就是短路發生之判別準則。 d) 依賴自然頻率（f。）與鬣氣倍號達到極值且相角為 零時之倍號頻率（f <« )間之去諧程度，可以得到鼷於 短路位置（1 k )之通知。 6. 如申誚專利範園第5項的裝置，其中當電氣信號逋到 極值且相角為零時，將産生代表短路的另外一個顯示 信號。 7. 如申諳專利範匾第5項之装置，其中 在達到極值且相角為零時，可以由饋霣倍號、共振《 路及導線的霄氣參數（IK I、R。 、R ’、L。、L ’、f χ 、f。），而»得短路的種類（Rk )之结諭。 8. 如申誚專利範圍第7項的裝置，其中産生一掴代表短 路種類的顯示倍號。 9. 如申誚專利範圍第5項之裝置，其中該鋇《倍號為正 -2- (請先閱讀背面之注意聿項再填蒋本頁) 本纸張尺度適用中國1家標準（CNS)T4規格（210x297公釐） 經漪部屮央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 C7 1067_ D7_ 六、申請專利範a 弦交流霣壓。 10. 如申請専利範画第5項之装置，其中該嫌霄信號為 正弦交流霣流。 11. 如申誚專利範画第5項之装置，其中該«氣共振霣 路為串聯共振霣路。 12. 如申誚專利範圍第5項之装置，其中有一歃姆霣阻 Θ連接到電氣共振霣路。 13. 如申誚専利範匾第5項之裝置，其中具有一霄腦 (19),此電腦將被輸入餓霣倍號之重要參數，正確霣 壓（U)及霣流強度（I),以作®氣技術評估，進而達成 鐵路操作或網路操作之目的。 14. 如申誚專利範圍第13項的装置，其中為了形成修正 參數值，必須將接》導線網路的霣路狀態、導《的負 載值、接觴導體的磨損值、氣象資料等，以人工或自 動输入霣腦中。 15. 如申謫專利範園第13項的裝置，其中可將 該電腦之全部或部份功能整合於其它保護、儀錶配備 及控制条統之内。 本纸張尺度適用中國躕家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) .¾. ................緣：…,