4. Стойки питания устройств сцб

Большинство исследований параметров электрического тока происходит на вводных панелях, они бывают нескольких типов.

Унифицированная электропитающая установка применяется для питания устройств батарейной (Б) и безбатарейной (ББ) систем электрической централизации, диспетчерской и горочной централизации. В данной установке применены выпрямители в блочном оформлении, что при наличии резерва от аккумуляторных батарей позволяет не устанавливать резервных выпрямителей на панелях; введены в устройство мощные и совершенные выпрямители; использованы штепсельные реле; в различных панелях установлены одинаковые конструктивные узлы; применены блочные конструкции, что позволило исключить из панелей резервную аппаратуру, создать комбинированные панели выпрямителей 24 и 220 В и сократить этим количество панелей в щитовых установках.

С начала 80-х годов по настоящее время производятся следующие унифицированные панели питания:

– панели вводные (ПВ-ЭЦК, ПВ1-ЭЦК, ПВ1-ЭЦ, ПВ2-ЭЦ, ПВ3-ЭЦ);

– панели распределительные (ПР-ЭЦК, ПР1-ЭЦК, ПР-ЭЦ, ПР2-ЭЦ, ПР3-ЭЦ);

– панели распределительно-преобразовательные ПРП-ЭЦ;

– панели выпрямительно-преобразовательные (ПВП-ЭЦК, ПВП1-ЭЦК);

– панели преобразовательные (ПП25-ЭЦК, ПП25-ЭЦ, ПП50-ЭЦ, ПП75-ЭЦ, ПП-ЦАБ, ППТ3-ЭЦ);

– панели стрелочные (ПСТ-ЭЦК, ПСП-ЭЦК, ПСТН1-ЭЦК1, ПСТН1-ЭЦК2, ПСТН1-ЭЦК3).

Для освоения производства вышеуказанных панелей питания на железные дороги поставлялись унифицированные электропитающие установки, состоящие из следующих панелей:

– вводной типа ПВ-60;

– релейной электрической централизации безбатарейной системы типа ПРБ;

– релейной электрической централизации безбатарейной системы типа ПРББ;

– релейной горочной централизации типа ПРГ;

– выпрямителей батарейной системы типа ПВ-24;

– выпрямителей безбатарейной системы типа ПВ-24/220 ББ;

– выпрямителей батарейной системы типа ПВ-24/220 Б;

– выпрямителей диспетчерской и станционной кодовой централизации типа ПДЦ;

– преобразователей частоты типа ПП3-50/25А;

– панелей конденсаторов типа ПК01.

На панелях устанавливаются электрические измерительные приборы класса точности не ниже 1,5.

Панель вводная ПВ-ЭЦК. Панель вводная ПВ-ЭЦК предназначена для ввода, распределения, контроля и измерения переменного тока в устройствах электропитания электрической централизации крупных станций до 200 стрелок. Панель рассчитана на эксплуатацию в условиях умеренного и холодного климата.

Панель рассчитана на питание:

– от источников трехфазного переменного тока с нулем и номинальным фазным напряжением от 202 до 242В и частотой от 49 до 51ГЦ;

– от источника переменного тока номинального напряжения 24В с допустимыми изменениями в пределах от 21,6 до 31В.

При уменьшении напряжения ниже 183В или выключения напряжения в любой фазе фидера 1 или фидера 2 электропитание нагрузки от неисправного фидера отключается. Минимальное фазное напряжение, при котором происходит выключение фидера, – 198±4 В. При отключении обоих фидеров электропитание нагрузки осуществляется от резервной электростанции. Переключение нагрузки с фидера 2 или с резервной на фидер 1 после его включения происходит с выдержкой времени 1-2 минуты.

Панель обеспечивает возможность запуска резервной электростанции при выключении фидера 1 и включенном фидере2. При неисправности пускателя фидера 1 электропитание нагрузки переключается на фидер 2 или резервную электростанцию.

Панель ПВ-ЭЦК обеспечивает:

– контроль исправности всех источников;

– контроль включения нагрузки на один из источников;

– контроль числа выключений каждого фидера;

– возможность включения любого источника и резервной электростанции;

– напряжение источников питания на нагрузках: связь, маневровые посты, гарантированное освещение и силовая нагрузка, негарантированное освещение и силовая нагрузка, нагрузка СЦБ.

Панель ПВ-ЭЦК обеспечивает возможность автоматического выключения питания негабаритных нагрузок при включении резервной электростанции или отключении резервного фидера [9].

Энергоемкость панели не превышает 300 Вт.

Максимально допустимые токи нагрузок:

– панели питания – 90А;

– негарантированное освещение и силовая нагрузка – 30А;

– гарантированное освещение и силовая нагрузка – 15А;

– маневровые посты – 15А;

– связь – 30А.

Панель распределительная ПР-ЭЦК. Панель распределительная ПР-ЭЦК предназначена для управления режимами питания ламп светофоров и табло, обеспечивает сигнализацию заземления основных нагрузок ЭЦ, получающих от нее питание. В панели формируется импульсное питание различных нагрузок ЭЦ.

Питание осуществляется от источника трехфазного переменного тока 380/220 В и источника постоянного тока 24В.

Ток, потребляемый панелью от сети трехфазного переменного тока при наибольших нагрузках, - не более 15А.

Распределительная панель выполнена в виде металлического шкафа с двухсторонним обслуживанием. С передней и задней стороны панель закрывается двухстворчатыми дверями. Ввод внешнего монтажа осуществляется сверху.

Внутри панели размещаются трансформаторы, реле, предохранители и другие приборы питания, коммутации и защиты [9].

Панели стрелочные ПСП-ЭЦК. Панели ПСП-ЭЦК предназначены для питания рабочих цепей стрелочных электродвигателей постоянного тока и входят в состав устройств электропитания электрической централизации крупных станций до 200 стрелок.

Панели рассчитаны на питание:

– от сети трехфазного переменного тока номинального напряжения 380/220 В с допустимыми изменениями фазного напряжения от 198 до 248 В частотой 49-51 Гц;

– от аккумуляторных батарей номинального напряжения 24В с допустимыми изменениями в пределах от 21,6 до 31В при наличии сети переменного тока.

Суммарный максимальный ток для питания обеих групп рабочих цепей стрелок – 30А.

Панели ПСП-ЭЦК обеспечивают:

– автоматическое взаимное резервирование выпрямителей для питания рабочих цепей стрелок и контроль их работы;

– контроль сообщения с землей цепей питания рабочих цепей стрелок;

– измерение напряжения постоянного тока в цепях питания рабочих цепей стрелок;

– выключение двигателя, работающего на фрикцию через 10-20 с после нажатия кнопки на пульте управления;

– подключение амперметра пульта управления для контроля рабочего тока двигателя постоянного тока;

– контроль перегорания предохранителей;

– двухстороннее обслуживание, позволяющее осуществлять свободный доступ ко всем приборам.

Панели релейные ПРБ, ПРББ и ПРГ.

Релейная панель предназначена для распределения питания сиг­налов, рельсовых цепей, табло и контрольных цепей стрелок во всех необходимых режимах [9].

Панель выполняют в трех вариантах:

– электрической централизации батарейной системы типа ПРБ;

– электрической централизации безбатарейной системы типа ПРББ;

– горочной централизации типа ПРГ.

Релейные панели электрической централизации ПРБ и ПРББ. Питание ламп светофоров и маршрутных указателей. Релейная па­нель рассчитана на питание от нее установок до 140 стрелок, что со­ответствует питанию 150—160 светофоров. Питание рельсовых цепей производится переменным током на­пряжением 220 В через изолирующий трансформатор. Возможно пи­тание рельсовых цепей непосредственно от питающих фидеров, если напряжение, подаваемое на релейную панель, и источник перемен­ного тока не имеют заземления нулевого провода (последнее необхо­димо по условиям безопасности обслуживающего персонала).

При автономной тяге и при электрической тяге поездов постоян­ного тока рельсовые цепи питаются, как правило, от одной фазы. Из расчета питания всех рельсовых цепей от одной фазы производится и выбор типа трансформатора ТС. Питание рельсовых цепей от од­ной фазы дает возможность защищать рельсовые цепи от схода изо­лирующих стыков.

На станциях с количеством стрелок до 50 с автономной тягой по­ездов в качестве изолирующего трансформатора для питания рельсо­вых цепей используется трансформатор 2Т, не используемый для пи­тания сигналов. Для постов ЭЦ, в которые включено свыше 50 стре­лок, устанавливают специальный трансформатор вне релейной пане­ли. Тип и мощность трансформатора определяют расчетом и указы­вают на скелетных схемах питающих устройств.

Питание рельсовых цепей частотой 25 Гц производится от специ­альных панелей, напряжение на которые поступает непосредственно от вводной панели.

Трансмиттерные реле для кодируемых рельсовых цепей при на­личии трансформатора ТС получают питание с клемм релейной па­нели. При отсутствии трансформатора ТС трансмит­терные реле питаются от отдельного трансформатора 3Т [9].

Питание контрольных цепей стрелок. Релейные панели в зависи­мости от их типа позволяют осуществлять питание контрольных це­пей стрелок как при батарейной, так и при безбатарейной системах. При блочной системе централизации со стрелочным пусковым блоком стрелочные контрольные реле типа КМ-3000 питаются от отдельных трансформаторов типа СКТ-1, расположенных в стрелочных пусковых блоках, и потребляют мощность 9,5 Вт при напряже­нии 127 В или 7 Вт при напряжении 220 В.

При батарейной схеме питания и аварии переменного тока стре­лочные контрольные реле получают переменный ток напряжением 125 В от преобразователей типа ПО-550 АФ, работающих от рабочей батареи напряжением 220 В [9]. Питание ламп табло. Лампы табло питаются через понижающий трансформатор 1Т напряжением 24 В (220/24 В, 50 А). Для уменьше­ния яркости горения ламп табло в ночное время предусмотрено сни­жение напряжения до 19,5 В.

Релейная панель горочной централизации ПРГ. В горочной электрической централизации от релейной панели осуществляется питание ламп индикации, светофоров, маршрутных указателей и рельсовых цепей. От трансформатора 1Т лампы табло из шести пучков потребляют ток до 21 А.

Кроме ламп табло от трансформатора 1Т питаются лампочки блоков АРС током 35 А. Для уменьшения перегрузки трансформато­ра табло цепи питания ламп блоков АРС разделяются на две части [9].

Панель выпрямителей ПВ-24. Панель выпрямителей ПВ-24 предназначена для питания устройств электрической и горочной централизации средних и больших станций при батарейной системе питания.

Панель ПВ-24 укомплектована двумя зарядно-буферными вы­прямителями типа ЗБВ-24/30, предназначенными для работы:

– при включении выпрямителей на параллельную работу с одной аккумуляторной батареей 24 В с соответственно увеличенной мощностью токов нагрузки и заряда;

– при включении выпрямителей раздельно с двумя аккумуляторными батареями по 24 В каждая.

Выпрямители могут питаться от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 380 или 220 В. Панель обеспечивает как ручную регулировку заряда аккумуля­торной батареи, так и автоматическую.

Зарядно-буферный выпрямитель ЗБВ-24/30 рассчитан на работу в режиме импульсного подзаряда совместно с кислотной аккумуля­торной батареей, состоящей из 12 аккумуляторов, и может быть ис­пользован для заряда этой батареи. При работе в режиме импульсно­го подзаряда выпрямитель осуществляет автоматическое регулирова­ние напряжения аккумуляторной батареи от 25,8 до 27,6.

Питание выпрямителей осуществляется от трехфазной сети пере­менного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 380 или 220 В. Максимальный потребляемый из сети ток каждым выпрями­телем 24 В, 30 А и 220 В, 3 А.

Панель преобразователей ППЗ-50/25А. Панель преобразователей ППЗ-50/25 А пред­назначена для питания переменным током частотой 25 Гц станцион­ных рельсовых цепей с путевым реле типа ДСШ-13. Панель может питать до 100 рельсовых цепей из расчета 18 ВА в среднем на одну рельсовую цепь и 6 ВА на местную обмотку реле ДСШ-13. На панели установлены восемь параметрических преобразовате­лей типа ПЧ-50/25 Гц – 300 ВА: два из них предназначены для пи­тания местных обмоток реле ДСШ-13, остальные – для питания ре­льсовых цепей. Преобразователи получают питание от сети перемен­ного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. Допускается колеба­ние напряжения сети от 198 до 250 В. Выходные обмотки трансформаторов преобразователей попарно запараллелены и составляют три луча питания рельсовых цепей и один луч для питания местных обмоток реле ДСШ-13.

Местные обмотки путевых реле получают питание напряжением 110 В, 25 Гц с выходов местных преобразователей, включенных па­раллельно. В контурах этих преобразователей последовательно с конденсаторами включены резисторы для уменьшения до допусти­мой величины, составляющей 50 Гц (второй гармоники 25 Гц). Напря­жение на выходах местных преобразователей должно быть 107+7 В. Принцип работы преобразователей основан на использовании параметрических колебаний, возникающих в цепи с переменной ин­дуктивностью. Сущность этого явления заключается в том, что при принудительном изменении величины индуктивности с частотой, вдвое большей собственной частоты контура, в нем возникают и поддерживаются незатухающие колебания, частота которых близка к его собственной частоте и равна половине частоты питающего тока. Напряжение 220 В, 50 Гц подается на входы преобразователей, в первичные обмотки которых включены диоды. Благодаря этому в первичных обмотках протекает пульсирующий однополупериодный ток, который вызывает изменение магнитного потока в магнитопроводах 50 раз в секунду. Так же будет изменяться магнитная проница­емость сердечников и, следовательно, индуктивность катушек. Ин­дуктивность вторичных обмоток (среднее значение) с емкостью кон­денсаторов образует контуры, настроенные на частоту 25 Гц, в кото­рых возникает переменный ток частотой 25 Гц.

Напряжение на выходах двух преобразователей, питающих мест­ные обмотки реле ДСШ-13, должно всегда опережать на 90° по фазе напряжение на выходах преобразователей, питающих рельсовые це­пи. Это достигается встречным включением диодов в первичных об­мотках преобразователей. Питание местных преобразователей осуществляется одной полуволной, а путевых – другой. Такое включение преобразователей обеспечивает сдвиг фаз по напряжению между ними на ±90°. Работа реле ДСШ-13 обеспечивается только при сдвиге фаз одного знака это достигается релейной схемой, которая осуществляет последовательный запуск преобразователей [9].

Панель выпрямителей диспетчерской и станционной кодовой централизации ПДЦ. Панель выпрямителей ПДЦ предназначена для электропитания постовых устройств диспетчерской и станционно-кодовой централизации, рассчитана на один круг до 1200 поездоперегонов.

На панели размещены:

– два стабилизированных выпрямителя типа ВСП-12/10х2, каж­дый из которых имеет два выхода, позволяющих подключать нагрузку до 10 А при напряжении 12 В. Эти выпрямители используются для безбатарейного питания бесконтактных постовых устройств ста­билизированным напряжением;

– два зарядно-буферных выпрямителя типа ЗБВ-12/20 на номи­нальное напряжение 12 В при максимальном токе до 20 А, используемых для питания релейной аппаратуры совместно с аккумуляторной батареей в режиме импульсного подзаряда;

– трансформатор для питания ламп табло 220/24 В на 50 А;

– два датчика импульсов (трансмиттер полупроводниковый ТП-24), используемых для импульсного питания ламп табло;

– приборы защиты, измерений, коммутаций.

Панель выпрямителей получает переменный трехфазный ток на­пряжением 380/220 В частотой 50 Гц от вводной панели. Стабилизированные выпрямители, питающие бесконтактную ап­паратуру, рассчитаны на круглосуточное питание устройств по без­батарейному варианту.

Потребителями электроэнергии на посту диспетчерской централи­зации являются: каналообразующая аппаратура, кодовые реле общего статива, указательные и контрольные реле станционных стативов, лампы табло диспетчера, поездограф с ячейкой и испытательный пульт.

В аварийном режиме все эти выше перечисленные устройства питаются от аккумуляторной батареи 24 В, которая должна обеспечить резерв­ное питание потребителей в течение 6 ч.

В послеаварийном режиме зарядно-буферные выпрямители должны обеспечивать питание постовых устройств, а также скорей­ший заряд аккумуляторной батареи. С учетом того, что в нормаль­ном режиме лампы табло питаются переменным током, а бесконтак­тные устройства – от стабилизированных выпрямителей.

Панель конденсаторов ПК-1. Панель ПК-1 предназначена для довода стрелочных электропри­водов на механизированных горках и в маневровых районах при ава­рийном выключении основного и резервного источников энерго­снабжения. Панель имеет два исполнения: ПК-1-1 и ПК-1-2.

Емкость конденсаторов панели ПК-1-1 составляет 36000 мкФ и рассчитана для довода трех стрелок. Панель ПК-1-2 рассчитана для довода одной стрелки и емкость ее конденсаторов составляет 18000 мкФ. Заряд конденсаторов осуществляется от выпрямителя постоянного тока напряжением 220 В.

Приборы и устройства коммутации панели конденсаторов обес­печивают:

– автоматическое переключение нагрузки с основного на резерв­ный выпрямитель при снижении напряжения на основном выпрямителе до (185±5) В и обратное переключение при повышении на­пряжения до (210±5) В;

– разряд конденсаторной батареи на резистор сопротивлением 28 Ом до напряжения 5 В должен обеспечиваться за время не более 5 с;

– оптический контроль включенного положения обоих выпрямителей и конденсаторной батареи при напряжении на них 210 В и более;

– оптический и акустический контроль выключенного положе­ния обоих выпрямителей и конденсаторной батареи при напряжении на них 190 В и менее.

Панель выпрямителей безбатарейной системы. Панель выпрямителей 24 В, 30 А и 220 В, 30 А предназначена для питания устройств электрической централизации. Панель укомплектована одним зарядно-буферным выпрямителем ЗБВ-24/30 и двумя выпрямителями 220 В 30 А безбатарейного питания. Зарядно-буферный выпрямитель ЗБВ-24/30 предназначен для ра­боты с аккумуляторной батареей 24 В (контрольный). Выпрямители 220 В, 30 А предназначены для безбатарейного пи­тания электродвигателей стрелочных электроприводов. Напряжение на выходе выпрямителя в режиме холостого хода не бо­лее 245 В. Максимальный ток нагрузки не должен превышать 25 А на каждый выпрямитель. Панель выпрямителей ПВ-24/220 ББ дает возможность контролировать наличие напряжений и токов выпрямителей, батареи подмагничивания дросселя насыщения с помощью вольтамперметровых переключателей.

Панель выпрямителей батарейной системы ПВ-24/220Б. Панель выпрямителей батарейной системы 24 В, 30 А и 220 В, 3 А предназначена для устройств электрической и горочной центра­лизации. Панель укомплектована одним зарядно-буферным выпрямителем ЗБВ-24/30 и одним зарядно-буферным выпрямителем ЗБВ-220/3, предназначенными для работы с аккумуляторными батареями соот­ветственно 24 (контрольная) и 220 В (рабочая). Зарядно-буферный выпрямитель ЗБВ-220/3 предназначен для ис­пользования в устройствах электропитания диспетчерской, горочной и электрической централизации. Выпрямитель рассчитан на работу в режиме импульсного подзаряда совместно с кислотной аккумуляторной батареей, состоящей из ПО аккумуляторов, и может быть использован для заряда этой бата­реи.

4.1 Типы стоек питания и оборудование распределения питания применяемое на посту ЭЦ станции Кулунда

Панель вводная ПВ-60. Панель вводная ПВ-60 предназначена для питания переменным током 50 Гц 220/380 В устройств электрической, диспетчерской и го­рочной централизации.

Она обеспечивает:

– подключение двух фидеров переменного тока от внешних ис­точников и одного фидера от резервной электростанции; контроль напряжения в фидерах;

– автоматическое переключение нагрузки с одного фидера на другой при исчезновении напряжения в одной или трех фазах рабо­тающего фидера;

– ручное переключение нагрузки с одного фидера на другой;

– оптическую и акустическую сигнализацию отсутствия напря­жения в фидерах;

– распределение переменного тока по нагрузкам (панели выпрямителей, релейная панель, мастерские, освещение и устройства связи);

– автоматическое переключение нагрузки на фидер резервной электростанции при нарушении питания от обоих фидеров внешних источников;

– возможность снятия с помощью пакетных выключателей на­пряжения с контактов контакторов для их регулировки и ремонта;

– измерение напряжений и токов фидеров;

– оптическую и акустическую сигнализацию перегорания предохранителей, установленных на вводной панели, и акустическую сигнализацию перегорания предохранителей, установленных на всех панелях питающей установки;

– счет числа отключений напряжения на фидере.

Коммутационная мощность панели определяется величиной до­пустимого тока контактора типа КТ-6023 с номинальным током главных контактов в продолжительном режиме 100 А. Таким обра­зом, нагрузка на вводную панель не должна превышать 60 кВА. Ток на фазу не должен превышать 100 А. Такой мощности соответствует нагрузка поста электрической централизации до 200 стрелок на уча­стке с электрической тягой постоянного тока. Установки электриче­ской централизации в 200 стрелок при других видах тяги имеют ме­ньшее потребление мощности переменного тока. Мощность вводной панели в устройствах диспетчерской центра­лизации может обеспечивать питанием более 5 диспетчерских кругов. При этом мощность освещения не должна превышать 16 кВА. Контроль напряжения на фидерах осуществляется реле контроля фаз и их повторителями. Фазы каждого фидера контролируются реле типа РН-53/400. При напряжении питания 380 В реле контроля фаз фидера регулируется на притяжение от 340 В, при напряжении 220 В - от 200 В. Когда в фидере или в одной из фаз фидера пропадает напряжение, обесточивается соот­ветствующее реле контроля фазы, которое в свою очередь отключаются соответствующий фидер. Состояние питающих фидеров контролируется горением лампо­чек на вводной панели и табло. Если фидеры будут без напряжения, то на панели и табло будут гореть красные лампочки. При включе­нии фидера на нагрузку будут гореть белые лампочки одного или другого фидера.

Кроме того, нарушение подачи напряжения или переключение фидера сопровождается акустическим сигналом на пульте управле­ния. Автоматический пуск резервной электростанции осуществляется при отсутствии напряжения в обоих фидерах. Осу­ществляется включение контактора на щите дизель-электростанции и нагрузка подключается к ней.

Панели релейные ПРБ, ПРББ и ПРГ. Релейная панель предназначена для распределения питания сиг­налов, рельсовых цепей, табло и контрольных цепей стрелок во всех необходимых режимах.

Панель выполняют в трех вариантах:

– электрической централизации батарейной системы типа ПРБ;

– электрической централизации безбатарейной системы типа ПРББ;

– горочной централизации типа ПРГ.

4.2 Приборы, применяемые для диагностирования качества ЭЭ

Измерительные приборы, применяемые при обслуживании устройств СЦБ. В соответствии с инструкцией ЦШ-720 от 20.12.99 г. принят перечень основных измерительных приборов, необходимых для обслуживания устройств СЦБ.

Ампервольтомметр ЭК2346.

Назначение – измерение напряжения, тока в рельсовых цепях, сопротивления среднеквадратичного значения напряжения амплитудно-модулированного тока в диапазоне частот от 25 до 10000 Гц, напряжения амплитудно-модулированного тока сигналов кодовых рельсовых цепей на частотах 25, 50 или 75 Гц, сопротивления постоянному току.

Комбинированный прибор Ц-4380.

Назначение прибора тоже самое, что и ЭК2346, есть электрическая защита от перегрузок. Предел измерения 15А автоматической защиты.

Мультиметр цифровой типа В7-63.

Назначение – измерение напряжения тока в кодовых рельсовых цепях и в рельсовых цепях тональной частоты, в широкополосном и селективном режимах, сопротивления, температуры.

Прибор цифровой типа ЦПП-АЛСН.

Назначение – измерение временных параметров кодовых сигналов АЛСН в рельсовых цепях частотой 50 Гц на рабочих и свободных контактах ТР, ТШ и ДТ. Эксплуатация при температуре от -10С до 50С. Питание измерителя от семи аккумуляторов типа Д-0,55 или от сети  напряжение 220В частотой 50 Гц через источник питания – зарядное устройство КЕУЮЗ.508.001.

Преобразователь тока селективный типа А9-1.

Назначение – измерение сигнального тока в кодовых рельсовых цепях и в рельсовых цепях тональной частоты в селективном режиме.

При измерениях выбирают пределы измерений напряжения и силы тока таким образом, чтобы результаты измерений отсчитывались в последней трети шкалы измерений. При выбранных таким образом пределах измерений погрешность определения уменьшается.

4.3 МПИ-СЦБ (рисунок 4.1)

Данный прибор входит в список приборов, разрешенных для использования на железнодорожном транспорте. МПИ-СЦБ является многофункциональным диагностическим средством, предназначенным для электрических измерений на железнодорожном транспорте.

Рисунок 4.1 – Прибор измерительный МПИ-СЦБ.

Производители прибора постарались объединить в нем привычность обычных приборов с удобством пользования компьютером (рисунок 28). Программное обеспечение постоянно совершенствуется, в нем появляются новые функции и возможности. Можно бесплатно получать более новые и совершенные версии программ.

МПИ-СЦБ обеспечивает измерение (рисунки 4.2, 4.3):

– напряжения постоянного тока положительной и отрицательной полярности;

– среднеквадратического и амплитудного значения напряжения переменного тока сложной формы в диапазоне частот от 8 Гц до 10 кГц;

– напряжения импульсных сигналов положительной и отрицательной полярности;

– среднеквадратического значения напряжения переменного тока сигналов кодовых рельсовых цепей с возможностью селекции по частоте;

– постоянного тока;

– среднеквадратического и амплитудного значения переменного тока в диапазоне частот от 8 до 100 Гц;

– длительности импульсов и интервалов времени между импульсами постоянного и переменного тока в диапазоне от 10^-3 до 10 с;

– частоты переменного тока в диапазоне от 0,1 Гц до 10 кГц;

– фазовых сдвигов между двумя гармоническими сигналами в диапазоне частот от 25 до 100 Гц с возможностью селекции по частоте, при условии, что измеряемые сигналы не имеют гальванической связи;

– разность или сумму напряжений постоянного (переменного) тока двух источников (от -500 до +500В, амплитудное значение);

– временную задержку между сигналами двух источников (в диапазоне от 10^-3 до 10с).

При этом имеется возможность:

– обработать сигналы (рисунки 4.2, 4.3) при помощи множества разнообразных фильтров, встроенных в программное обеспечение;

– записать информацию на жёсткий диск ПК (возможна автоматическая запись на диск);

– распечатать информацию о сигнале на принтере (включая график сигнала).

Программа предназначена для измерения сигналов в кодовых рельсовых цепях, она производит автоматическое определение:

– длительности кодовой последовательности;

– количества и длительности импульсов и пауз;

– несущей частоты импульсов (частоты заполнения).

Программа предназначена для проведения общих и селективных измерений электрических сигналов. Возможности программы позволяют рассматривать ее в комплекте с устройством как электронный осциллограф.

Рисунок 4.2 – Пример отображения сигнала, снимаемого МПИ-СЦБ

Рисунок 4.3 – Пример отображения данных и графиков сигналов (ТРЦ), снимаемых МПИ-СЦБ

4.4 ИВК «Омск-М»

В 1987 г. Омским государственным техническим университетом (Розенов В. И., Ощепков В. А. и др.) для целей контроля и анализа качества электроэнергии был разработан измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) "Омск-М" (рисунок 4.4), нашедший применение в практике деятельности около 30 энергоснабжающих организаций и значительного числа потребителей электроэнергии. Каждый экземпляр прибора проходил метрологическую аттестацию. Прибор предназначен для определения ПКЭ, установленных в [3].

Рисунок 4.4 – внешний вид ИВК "Омск"

ИВК «Омск-М» – комплекс, состоящий из блока сопряжения с исследуемой сетью и персонального компьютера, оснащенного стандартным интерфейсом RS-232. Шестнадцатиканальный измерительно-вычислительный комплекс ИВК “ОМСК-М” предназначен для измерения параметров электрической энергии в однофазных и трехфазных сетях, включая показатели качества электроэнергии по [3] и оценки их соответствия нормально и предельно допускаемым значениям.

ИВК «Омск-М» представляет собой переносное устройство (рисунок 4.4), обеспечивающее регистрацию, оцифровывание, и запоминание мгновенных значений сигналов напряжения и тока электрической сети одновременно по всем каналам. Работает автономно, либо в локальной компьютерной сети под управлением внешнего компьютера. Накопленная информация обрабатывается программами, входящим в комплект ИВК “Омск-М”. Первый канал предназначен только для подключения напряжения, а каналы со 2 по 9 являются универсальными (можно подавать или напряжение, или ток), каналы с 10 по 16 предназначены для подключения только тока.

ИВК “Омск-М”допускает непрерывную работу в рабочих условиях не менее 7 суток. Масса измерительного блока не превышает 11 кг.

Шестнадцатиканальный ИВК "ОМСК-М" предназначен для измерения следующих величин:

a) показатели качества электрической энергии (ПКЭ) по [3]:

– отклонение dU(1) у напряжения основной частоты сети;

– отклонение Df частоты;

– коэффициент KU (KUф, KUмф) искажения синусоидальности кривой фазного Uф (междуфазного Uмф) напряжения;

– коэффициент KU(n) (KU(n)ф, KU(n)мф) n-ой (здесь и далее n – от 2 до 40) гармонической составляющей напряжения;

– коэффициент K2U несимметрии напряжений по обратной последовательности;

– коэффициент K0U несимметрии напряжений по нулевой последовательности;

– глубина dUп провала напряжения;

– длительность Dtп провала напряжения;

б) другие характеристики напряжения U и тока I:

– действующее значение междуфазного U1мфу (фазного U1фу) напряжения прямой последовательности основной частоты;

– действующее значение Iф(1) тока основной частоты;

– активная P(1), реактивная Q(1) и полная S(1) мощности трехфазной (однофазной) системы напряжений;

– фазовый угол jUIф(1) между фазным напряжением Uф(1) и фазным током Iф(1) основной частоты;

– фазовый угол jUI(n)ф между фазным напряжением Uф(n) и током Iф(n) n-ой гармонической составляющей.

Принятые обозначения.

dU(1)у – установившееся отклонение напряжения основной частоты сети;

Df – отклонение частоты;

Uф (Uмф)- фазное (междуфазное) напряжение;

KU (KUф, KUмф) – коэффициент искажения синусоидальности кривой фазного (междуфазного) напряжения;

KU(n) (KU(n)ф, KU(n)мф) – коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения;

K2U – коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;

K0U – коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности;

dUп – глубина провала напряжения;

Dtп – длительность провала напряжения;

U1фу (U1мфу ) - действующее значение фазного (междуфазного) напряжения прямой последовательности основной частоты;

Iф(1) – действующее значение тока основной частоты;

S(1) – полная мощность трехфазной (однофазной) системы напряжений U(1) и токов I(1) основной частоты;

P(1) – активная мощность трехфазной (однофазной) системы напряжений U(1) и токов I(1) основной частоты;

Q(1)– реактивная мощность трехфазной (однофазной) системы напряжений U(1) и токов I(1) основной частоты;

jUIф(1)– фазовый угол между фазным напряжением Uф(1) и фазным током Iф(1) основной частоты;

jUI(n)ф–фазовый угол между фазным напряжением Uф(n) и током Iф(n)

n-ой гармонической составляющей.

U2, U0 – напряжения обратной и нулевой последовательностям соответственно.

Программная оболочка ИВК "ОМСК - М" имеет удобное представление данных (рисунки 4.5, 4.6). Страница "Действующие значения" содержит характеристики напряжений отдельных фаз и значения мощностей отходящих фидеров (рисунок 4.5).

Рисунок 4.5 – Пример отображения параметров системы напряжения

Рисунок 4.6 – Пример отображения данных, снятых с помощью ИВК "ОМСК - М"

При использовании прибора следует учитывать, что начальная фаза первой гармоники первого канала принимается равной нулю, а все остальные начальные фазы токов и напряжений измеряются относительно начальной фазы. ИВК "ОМСК - М"имеет удобное представление диаграммы спектра гармонического состава кривых напряжений и токов. По оси ординат откладывается величина n-ой гармонической составляющей в процентах от первой гармоники. По оси абсцисс откладывается номер гармоники (рисунок 4.7).

Рисунок 4.7 – Диаграммы спектра гармонического состава кривых напряжений и токов

Удобное представление амплитудного значения напряжений и токов, углов сдвига начальных фаз напряжений и токов с помощью векторной диаграммы напряжений и токов (рисунки 4.8, 4.9).

С помощью ИВК "ОМСК - М" были произведены измерения параметров электрического тока на посту ЭЦ станции Сыропятское (рисунок 4.8), из графиков можно увидеть характер изменения напряжения в зависимости от изменения мощностей (активная, реактивная, полная). Также были зафиксированы показания амплитуды и угла сдвига фаз на фидерах 1, 2 (рисунки 4.9, 4.10).

Рисунок 4.8 – измерения параметров электрического тока на посту ЭЦ станции Сыропятское

Рисунок 4.9 – Векторная диаграмма напряжений и токов на посту ЭЦ станции Сыропятское, фидер №1

Рисунок 4.10 – Векторная диаграмма напряжений и токов на посту ЭЦ станции Сыропятское, фидер №2

Диаграмма параметров электрического тока на посту ЭЦ станции Сыропятское при приближении грузового поезда рисунок 4.11, 4.12.

Конструкция и программное обеспечение ИВК "Омск" таково, что позволяют получать в удобной для пользователя форме статистические характеристики ПКЭ, графические представления осциллограмм, спектрограмм, гистограмм, графиков нагрузки и т.д., а также позволяет представить протоколы измерений ПКЭ за сутки с данными о времени выхода за допустимые пределы для каждого из ПКЭ. Дополнительное программное обеспечение к ИВК "Омск" позволяет представить результаты измерений ПКЭ и в форме, предписанной новой редакцией стандарта, т.е. в виде наибольших, наименьших, верхних и нижних значений 95 % интервала ПКЭ, в том числе для установившегося отклонения напряжения - в режимах наибольших и наименьших суточных нагрузок.

К недостаткам прибора следует отнести:

– необходимость работы на исследуемом объекте с компьютером;

– ограниченный рабочий диапазон температур;

– ограниченная длительность непрерывной работы комплекса;

– отсутствие данных по устойчивости комплекса к электромагнитным помехам.

В настоящее время подготовлена новая модификация комплекса, в которой предусмотрено 16 входных каналов и учтены перечисленные выше недостатки. Разработано новое программное обеспечение IWK-1000, позволяющее проводить тщательный анализ результатов измерений и получать протоколы заданной формы.

Рисунок 4.11 – Диаграмма параметров электрического тока на посту ЭЦ станции Сыропятское при приближении грузового поезда

Рисунок 4.12 – Диаграмма параметров электрического тока на посту ЭЦ станции Сыропятское при приближении грузового поезда

Средства измерений должны обеспечивать выявление кратковременных перенапряжений, провалов и отключений измеряемых напряжений длительностью более 0,01 с. Средства измерений должны обеспечивать накопление измерительной информации за время не менее 7 суток и хранение этой информации при отключенном питании не менее 15 суток. Средства измерений должны обеспечивать регистрацию и отображение суммарной длительности измеряемых событий, в течение каждых календарных суток. При этом должно учитываться время выхода прибора на нормальный режим работы после восстановления питания. Средства измерений должны выдерживать на зажимах входных цепей и цепей сетевого питания длительное (не менее 24 ч) воздействие напряжения не менее удвоенного номинального значения. Средства измерений должны выдерживать на зажимах входных цепей и цепей сетевого питания воздействие грозовых импульсов напряжения до 6 кВ [5].

Анализаторы качества электроэнергии.

Анализаторы качества электроэнергии – приборы использующиеся для определения параметров, необходимых для обеспечения качества электроэнергии на различных объектах и удовлетворяющих параметрам ГОСТа по нормам качества электроэнергии. В их задачи входит: регистрация изменения параметров качества электроэнергии на участках цепи, возникающих от пуска мощных потребителей, постоянный мониторинг изменения реактивной мощности.

Микропроцессорные приборы, обладающие свойствами анализатора.

Новые трёхфазные регистраторы-анализаторы для электриков и технического персонала являются идеальным инструментом для записи показателей и оценки качества электроэнергии, изучения свойств электрических нагрузок, измерения мощности и энергии.

Приборы могут применяться для решения задач, перечисленных ниже.

Изучение нагрузок – проверка состояния и возможностей системы электроснабжения перед включением дополнительных нагрузок

Оценка энергии – количественная оценка потребления энергии до и после усовершенствования систем для определения эффективности устройств энергосбережения и устройств КРМ.

Измерение гармоник – обнаружение проблем, связанных с гармониками, которые могут стать причиной неполадок в работе или повреждения чувствительной аппаратуры.

Регистрация аномалий напряжения – контроль кратковременных понижений и повышений напряжения, приводящих к ложным сбросам в аппаратуре и нежелательному срабатыванию автоматических выключателей.

Ограниченный перечень анализаторов (полный список приведен в приложении А) ЭЭ и их свойств приведен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Сравнительная характеристика анализаторов.

Наименование прибора

Измеряемый параметр

Примечание

возможность передачи данных через сеть интернет

возможность автономной работы

трехфазный

функция печати данных

встроенная память

максимально измеряемый ток, А

максимально измеряемое напряжение, В

переносной

наличие ЖК дисплея

наличие релейного выхода

интерфейсы

CVM

–

–

–

–

100

300

–

+

+

RS485

производитель Circutor, Испания

AR5

+

+

–

+

+

+

RS232

производитель Circutor, Испания, цена 99 000 рублей

QNA-412

+

+

+

–

+

+

+

RS232, RS485

производитель Circutor, Испания

С-80

–

+

+

–

+

20000

+

+

–

CAVA

–

+

–

520

+

+

RS485

CVM -ВС

–

+

–

–

+

+

RS485

производитель Circutor, Испания

CVM -BD

–

+

–

+

–

+

+

RS485

производитель Circutor, Испания

Продолжение таблицы 4.1 – Сравнительная характеристика анализаторов

CVM-NRG 96

–

+

–

–

+

+

RS485

производитель Circutor, Испания

CVM-Q

–

–

+

–

+

500

–

+

+

RS485, RS232

производитель Circutor, Испания

CVM 96

+

–

+

–

–

+

+

RS485

производитель Circutor, Испания

CVM 144

+

+

–

–

+

+

RS485

Поддержка протоколов MODBUS или PROFIBUS

QNA

+

+

–

+

+

RS232 / 485

производитель Circutor, Испания

АКЭ

+

+

–

+

+

+

+

+

Metrel MI-2092

+

+

–

+

1000

550

+

+

–

RS232

производитель «Camax UK Ltd»

MI-2392

+

–

–

+

1000

550

+

+

–

RS232

производитель «Camax UK Ltd», цена 68 990 рублей

MT 1010

–

–

–

–

–

+

+

–

RS232

Измеритель мощности 3194

–

+

+

+

+

+

–

цена 300854 рублей

Окончание таблицы 4.1 – Сравнительная характеристика анализаторов

Измеритель мощности 3193

+

+

+

+

+

GP-IB/RS-232C

цена 186477 рублей

Анализатор качества электроэнергии 3196

+

+

+

–

+

5000

+

+

RS232

встроенный дисковод для PCMCIA карт

FLUKE

+

+

+

–

+

+

+

–

+

проверка качества электроэнергии на соответствие требований ГОСТ 13109-97

МПИ-СЦБ

+

+

+

–

+

25

500

+

+

–

LPT, RS-232

Фирма ООО "Приборы для Научных Целей И Производства", цена 398500рублей

ИВК-Омск

+

+

+

+

–

+

–

RS232

Изобретен в 1987г. Омским государственным техническим университетом

Проведенные исследования показывают, что рынок насыщен различными приборами для фиксирования большого количества параметров ЭЭ.

Классификация приборов по типам:

а) для непрерывного контроля и записи параметров ЭЭ. Данный тип применяется в большинстве случаев в электрощитовых на питающих кабелях производственных помещений, жилых массивах, в точках постоянного контроля качества ЭЭ. Хранение информации осуществляется при помощи встроенной памяти прибора, возможна передача данных через сеть интернет.

б) для претензионных испытаний, проверок на соответствие нормам качества, поиска неисправностей. Данный тип приборов главным образом характеризуется компактностью, способностью к автономной работе, точностью измерений и возможностью обработки данных программными приложениями.

Из проведенного анализа следует, что наиболее подходящим прибором для диагностических целей является прибор Fluke. Прибор Fluke помогает не только отслеживать качество электропитания, но и делать выводы, так как информативность и наглядность полученных данных дает возможность быстро и с высокой точностью оценить качество электропитания устройств, найти причину отказа устройства и сделать прогноз на техническое состояние устройств и работоспособность системы в целом. Прибор «Fluke» повышает производительность труда и многократно сокращает время поиска отказа, что является основополагающим фактором в железнодорожной отрасли.

Компания Fluke является мировым лидером в области измерительного оборудования и измерительных технологий. С 1948 году деятельность компании Fluke была направлена на создание и усовершенствование измерительных приборов и технологий, ставших неотъемлемой частью развития производства и сферы обслуживания. Одним из важнейших преимуществ компании Fluke является широкий спектр выбора надежных электоризмерительных приборов, что позволит выбрать наиболее подходящую модель. Fluke является мультинациональной корпорацией с головным офисом в г. Эверетт, США. Производство размещено в США, Великобритании, Азии и Нидерландах. Центры продаж и обслуживания расположены в Европе, Северной и Южной Америке, Азии и Австралии. В более чем 100 странах работают авторизованные дистрибьюторы Fluke.

С помощью прибора Fluke был проведен анализ параметров электрической сети в административном здании ШЧ-13, протокол об исследовании представлен в приложении Б. Замечаний по качеству ЭЭ не выявлено. Данным прибором были произведены исследования параметров ЭЭ на вводной панели. По результатам исследования были выявлены нарушения по превышению предельно допустимых норм в установившимся отклонении напряжения и расхождение фаз. Можно сделать вывод, что требуется сертифицированное диагностическое оборудование для постоянного контроля качества питания устройств СЦБ.