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動態(tài)電壓輸出受電網(wǎng)干擾的解決辦法

2013-08-15 00:45:07
鐵道通信信號 2013年1期
關(guān)鍵詞:信號

江 力

江 力:中冶賽迪電氣技術(shù)有限公司 高級工程師 400013 重慶

在鐵路信號由繼電聯(lián)鎖(電氣集中)邁向軟件化、電子化的過程中,部分聯(lián)鎖系統(tǒng)采用了輸出“動態(tài)”電壓控制繼電器的方式,即由電子電路輸出周期性脈沖電壓到“動態(tài)驅(qū)動單元”,變?yōu)榉€(wěn)定的輸出電壓后,再控制繼電器、信號設(shè)備。其流程為:電子電路→動態(tài)驅(qū)動單元→繼電器→信號設(shè)備。與由電子電路直接輸出“穩(wěn)態(tài)”電壓(持續(xù)數(shù)秒的高電平)控制繼電器相比,該電路中增加了“動態(tài)驅(qū)動單元”環(huán)節(jié)。

對于串聯(lián)系統(tǒng),其總體可靠性取決于每個環(huán)節(jié)的可靠性,即:q=q1×q2×…qn,每個環(huán)節(jié)的可靠性值qi<1,當(dāng)環(huán)節(jié)增多時n增大,整體可靠性q值趨于降低。提高可靠性的正確方法是:減少環(huán)節(jié)數(shù)n。

1 干擾造成的危害

以某個信號聯(lián)鎖系統(tǒng)為例,在投運5年后,偶爾出現(xiàn)個別道岔意外轉(zhuǎn)換,通過分析和測試,確定為因干擾引起個別信號設(shè)備的響應(yīng);受干擾后,動態(tài)驅(qū)動單元的可靠性值qi減小,總體可靠性q對應(yīng)減小。錯誤輸出可能引發(fā)下列情況。

1.發(fā)生在電動轉(zhuǎn)轍機電路,道岔尖軌錯誤轉(zhuǎn)換。如果機車司機未能(或不能)觀測到信號變化(如白燈變藍燈),機車由道岔的正向通過,則會開錯進路;背向通過,會發(fā)生擠岔。

2.發(fā)生在信號機電路,允許信號瞬間錯誤開放后關(guān)閉。如果機車司機正好看到信號開放(如白燈),誤啟動車,易發(fā)生事故。

2 原因分析

動態(tài)驅(qū)動單元觸發(fā)頻率的非惟一性,是導(dǎo)致干擾產(chǎn)生輸出的原因。在調(diào)試時,反復(fù)接通和斷開(抖動)動態(tài)驅(qū)動單元輸入與DC 24V電源端,即人工產(chǎn)生脈沖電壓,也能使相應(yīng)的繼電器吸起。由此可見,實際的動態(tài)驅(qū)動單元輸入觸發(fā)頻率有一個較寬的范圍,一旦干擾的頻率和幅值都在此范圍內(nèi),就能引起錯誤輸出。出現(xiàn)以上錯誤的原因,推斷是由于“動態(tài)驅(qū)動單元”內(nèi)部的元件參數(shù),隨時間發(fā)生了變化(老化),導(dǎo)致其抗干擾性能下降。由于各單元的情況有差異,因此錯誤是局部的。電源屏不能有效抑制電網(wǎng)干擾,是導(dǎo)致錯誤輸出的另一個原因。

在工礦企業(yè)內(nèi),大功率電機的啟動,造成電網(wǎng)電壓的波動(或諧波),傳導(dǎo)到電源屏,由于屏內(nèi)濾波不徹底,引起直流24V電源波動。其中的交流成份通過“動態(tài)驅(qū)動單元”的直流隔離電容,與有動態(tài)輸入脈沖時產(chǎn)生的效果相同,導(dǎo)致“動態(tài)驅(qū)動單元”錯誤輸出。

由于電機啟動的時間短、次數(shù)少,電壓波動對信號聯(lián)鎖系統(tǒng)的影響是短時的(幾秒鐘),雖能人為回避(接到電機啟動通知后,正在運行的機車要停下,避開啟動峰值時間),卻會給運輸帶來很大的不便。

3 現(xiàn)場處理

方案一:增強直流24V電源的濾波功能,減輕干擾強度,消除錯誤輸出。在接口柜內(nèi)的直流24V端子排上,增加了2個電容,分別為4700 μF和0.01 μF。由于大容量的電解電容一般具有一定的電感,對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除,故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.01 μF的電容,以濾除高頻及脈沖干擾。按此方法處理至今兩年多時間,未再出現(xiàn)道岔誤動或信號機誤亮的現(xiàn)象;與改換“動態(tài)驅(qū)動單元”相比,該方法更為經(jīng)濟、方便、快捷。

方案二:將直流24 V電源與電網(wǎng)電壓隔離。當(dāng)方案一的方法不能有效抑制干擾時,采用“單獨”的直流24V電源供給“動態(tài)驅(qū)動單元”,例如由UPS(不間斷電源)提供一個獨立的交流220 V電源,就能使“動態(tài)驅(qū)動單元”不再受電網(wǎng)干擾的影響。

4 對產(chǎn)品的建議

由于干擾具有動態(tài)性、突發(fā)性,要徹底預(yù)防并不容易,上述由電網(wǎng)造成的干擾,只是其中一類。提高產(chǎn)品的抗干擾能力,比增加設(shè)備、改善工作環(huán)境等防干擾措施,更為經(jīng)濟、合理、可行。

首先,從產(chǎn)品的電路原理上,應(yīng)能經(jīng)受住干擾;其次,受強干擾后,即使不能正常工作,也應(yīng)導(dǎo)向安全。電子元器件數(shù)量越多,其可靠性問題就越嚴(yán)重;結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,維護就越困難。簡化結(jié)構(gòu)、精選元件是保證產(chǎn)品可靠性的正確方法。

由繼電器輸出驅(qū)動信號設(shè)備,是鐵路信號聯(lián)鎖技術(shù)的一個發(fā)展階段,如何提高電子產(chǎn)品的可靠性(抗干擾能力),對保證運輸安全有重要的作用。

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