RS58832B1 - Sistem za monitoring i kontrolu i postupak za monitoring i kontrolu - Google Patents

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak tiče se sistema za monitoring i kontrolu za monitoring i kontrolu većeg broja sigurnosnih kritičnih opterećenja. Dalje, ovaj pronalazak tiče se sistema saobraćajne svetlosne signalizacije, posebno za vozove, koji obuhvata gornji sistem za monitoring. Konačno, ovaj pronalazak tiče se postupka za monitoring i kontrolu većeg broja sigurnosnih kritičnih opterećenja.

[0002] US 5,327,123 tiče se monitoringa kvarova sistema za kontrolu saobraćaja. Taj sistem za kontrolu saobraćaja koristi se na putnoj raskrsnici, pri čemu taj sistem uključuje kontrolne saobraćajne semafore, konstrukciju trepćućeg semafora, i veći broj naponskih prekidača električno povezanih sa semaforima preko relejne strukture sa kojom je povezana trepćuća struktura, gde naponski prekidači imaju ulaze, i kontroler povezan sa naponskim prekidačima za kontrolu normalnog rada semafora i treptanje jednog ili više semafora pomoću trepćuće strukture u slučaju kvara sistema koji obuhvata mikroprocesor operativno povezan sa naponskim prekidačima, treptač, i relejnu strukturu za monitoring sistema za detekciju kvara, za beleženje detektovanog kvara, i za transmitovanje detekcije kvara ka drugoj lokaciji; i verifikacionu strukturu na drugim lokacijama za i) prijem transmitovane detekcije kvara, ii) potvrđivanje događaja, i iii) iniciranje korekcije kvara; pri čemu korekcija u sistemu može biti inicirana bez uklanjanja kontrole od strane kontrolera rada kontrolnih saobraćajnih semafora na raskrsnici.

[0003] Sistemi za monitoring i kontrolu za signalne semafore za pruge obuhvataju generalno glavni prekidač. Ulazna strana glavnog prekidača je povezana na napajanje, na primer na mrežu odgovarajuće struje. Veći broj signalnih semafora su povezani paralelno sa izlaznom stranom glavnog prekidača. Dalje, veći broj naponskih prekidača, gde je svaki pridružen određenom signalnom semaforu, gde je električno povezano između izlazna glavnog prekidača i odgovarajućeg signalnog semafora. Time, naponski prekidači mogu da kontrolišu stanje (uključeno ili isključeno) pridruženog signalnog semafora. Naponski prekidači i glavni prekidač kontrolišu se kontrolerom. U slučaju kvara, kontroler je izveden tako da oslobodi glavni prekidač.

[0004] Za svaki signalni semafor potrebna je kontrola napona na izlazu iz svakog naponskog prekidača, tako da kvar može biti detektovan. Za tu svrhu, izlazni terminali svakog izlaza naponskih prekidača su odgovarajuće povezani za voltmetrom. Svaki voltmetar uključuje analogno digitalni konverter.

[0005] Voltmetri, prekidači i kontroler postavljeni su na štampanu ploču, koja obuhvata visoko naponski deo i nisko naponski deo, koji su razdvojeni izolacionom barijerom. Kontroler je postavljen na nisko naponskom delu, dok su prekidači i voltmetri postavljeni u visoko naponskom delu.

[0006] Voltmetru je obično potrebno odvojeno napajanje, koje je obezbeđeno izolovanim napajanjem, koje zaobilazi izolacionu barijeru. Svakom voltmetru je potrebno odvojeno napajanje. Time, na primer, za osam signalnih semafora, ovom sistemu za monitoring i kontrolu potrebno je osam izolovanih transformatora i osam voltmetara, koji su izolovani električno od kontrolera. U drugim rešenjima, izlazni napon se meri upotrebom opto-izolatora. Opto-izolatori imaju visoku potrošnju energije. Dalje, ulazni prag je fiksiran i nema načina da se izmeri RMS (root mean square) napon

[0007] Međutim, takvom rasporedu potrebno je dosta mesta, a troškovi su relativno visoki.

[0008] Predmet ovog pronalaska je da obezbedi sistem za monitoring i kontrolu koji je pouzdaniji pri nižim troškovima. U svetlu gore rečenog, obezbeđen je sistem za monitoring i kontrolu za monitoring i kontrolu većeg broja sigurnosnih kritičnih opterećenja prema nezavisnim zahtevima 1 i 3.

[0009] Zavisni zahtevi opisuju određene primere izvođenja ovog pronalaska.

[0010] Dalje, ovaj pronalazak odnosi se na sistem saobraćajne svetlosne signalizacije, posebno za vozove, koji obuhvata sistem za monitoring prema jednom primeru izvođenja opisanom ovde.

[0011] Konačno, ovaj pronalazak odnosi se na postupak za monitoring i kontrolu većeg broj sigurnosnih kritičnih opterećenja prema zahtevu 11.

[0012] Prema primerima izvođenja, postupak može da obuhvati jednu ili više sledećih karakteristika:

● merenje treće vrednosti napona koja zavisi od napona između prvog voda i drugog voda;

● izračunavanje izlaznog napona (Vout) obezbeđenog sigurnosnom krtičnom opterećenju baziranom na najmanje prvoj vrednosti napona i drugoj vrednosti napona, i, posebno trećoj vrednosti napona; i /ili

● prvi izlazni terminal i drugi izlazni terminal su odabrani najmanje jednim multiplekserom.

[0013] Kako bi način na koji gore navedene karakteristike ovog pronalaska mogle detaljnije da se razumeju, određeniji opis ovog pronalaska, koji ukratko sumira gornji, može biti pročitan u referentnim primerima izvođenja. Prateći crteži odnose se na primer izvođenja ovog pronalaska i opisani su kao što sledi:

● Fig.1 šematski prikazuje sistem za monitoring i kontrolu prema ovom pronalasku;

● Fig.2 šematski prikazuje električno kolo dva naponska prekidača i električnu vezu virtuelnih voltmetara prema prvom primeru izvođenja ovog pronalaska;

● Fig.3 šematski prikazuje fizičke voltmetre i njihovu vezu sa kontrolerom prema prvom primeru izvođenja;

● Fig.4 šematski prikazuje deo elektronskog kola uključujući fizički voltmetar prema ovom pronalasku;

● Fig.5 prikazuje dijagram postupka za monitoring i kontrolu sigurnosno kritičnog opterećenja; ● Fig.6 šematski prikazuje izračunavanje izlaznog napona i naponski prekidač;

● Fig.7 šematski prikazuje električno kolo naponskog prekidača električnu vezu sa virtuelnim voltmetrima prema drugom primeru izvođenja ovog pronalaska; i

● Fig.8 šematski prikazuje deo elektronskog kola uključujući fizički voltmetar za primer izvođenja prikazan na Fig.7.

[0014] Fig.1 prikazuje sistem 1 za monitoring i kontrolu prema jednom primeru izvođenja ovog pronalaska. Ovaj sistem 1 za monitoring i kontrolu obezbeđen je za kontrolu sigurnosnih kritičnih opterećenja 3, na primer za signalne semafore ili saobraćajne semafore, posebno za železnicu. U takvom sistemu, mora da se kontroliše da li ima kvara u prekidaču ili u sigurnosnom kritičnom opterećenju. Ovaj sistem 1 za monitoring i kontrolu detektuje da li je prisutno opterećenje, da li je prekidač isključen ili uključen ili ima kvar, da li prekidač ima kvar i, posebno koliko energije troši. Na primer, takav sistem 1 za kontrolu i monitoring može da detektuje da li postoji semafor 3, da li taj semafor uključen ili isključen, da li on ima kvar, ili da li prekidač ima kvar koji aktivira semafor čak i ako je prekidač isključen. To je postignuto, prema ovom pronalasku, permanentnim monitoringom izlaznih napona prekidača.

[0015] U primeru izvođenja prikazanom na Fig.1, ovaj sistem 1 za monitoring i kontrolu obuhvata glavni prekidač 5 koji ima ulaznu stranu sa prvim i drugim terminalom 7a, 7b i izlaznu stranu sa prvim i drugim izlaznim terminalom 9a, 9b. Prvi ulazni terminal 7a glavnog prekidača 5 je povezan na prvi ulazni naponski vod 11a, a drugi ulazni terminal 7b je povezan na drugi ulazni naponski vod 11b, na primer iz električne mreže.

[0016] Prvi i drugi ulazni naponski vodovi 11a, 11b obezbeđuju struju od više od 20 volti, na primer 110 V jednosmerne struje (DC), ili 230 volti naizmenične struje (AC) glavnom prekidaču 5, jer je sigurnosnom kritičnom opterećenju 3 potrebna takva struja. U jednom primeru izvođenja, naponski vodovi obezbeđuju napon između 20V naizmenične struje i 250V naizmenične struje.

[0017] Izlazni terminali 9a, 9b su odgovarajuće povezani sa prvim vodom 13a i drugim vodom 13b za veći broj naponskih prekidača 100, 200, ... , i 800. Prvi vod 13a i drugi vod 13b čine napajanje za naponske prekidače. U ovom primeru izvođenja, ovaj sistem 1 za monitoring i kontrolu uključuje osam naponskih prekidača. Međutim, u drugim primerima izvođenja, ovaj sistem za monitoring i kontrolu može da obuhvata više ili manje naponskih prekidača.

[0018] Veći broj naponskih prekidača 100, 200, ... , 800 povezani su električno paralelno preko prvog voda 13a i drugog voda 13b sa izlaznom stranom 9 glavnog prekidača 5.

[0019] Svaki naponski prekidač 100, 200, ... , 800 je pridružen odgovarajućem sigurnosnom krtičnom opterećenju 3, na primer signalnom semaforu. U drugom primeru izvođenja, jedno sigurnosno krtično opterećenje može da obuhvata više od jednog signalnog semafora.

[0020] U daljim primerima izvođenja, naponski prekidači 100, 200, ... , 800 mogu biti zamenjeni drugim regulacionim uređajem za regulisanje izlazne struje i/ ili izlaznog napona, na primer potenciometrom ili prekidačem kombinovanim sa induktorom radi ublažavanja pulsne širine modulacionog signala. U tom slučaju, sigurnosno krtično opterećenje 3 može biti prigušeno. U nastavku, detaljan opis odnosiće se na naponske prekidače. Međutim, takođe se može primeniti isti princip za merenje izlaznog napona na drugi regulacioni uređaj za regulisanje izlazne struje i/ ili napona.

[0021] Svaki od naponskif prekidača 100, 200, ... , 800 obuhvata dva ulazna terminala, naime prvi ulazni terminal 102a, 202a, ... , 802a i drugi ulazni terminal 102b, 202b, ... , 802b. Prvi ulazni terminali 102a, 202a, ... , 802a povezani su sa prvim vodom 13a i drugi ulazni terminali 102b, 202b, ... , 802b su povezani sa drugim vodom 13b. Time, ulazni napon naponskih prekidača 100, 200, ... , 800 odgovara izlaznom naponu između prvog i drugog izlaznog terminala 9a, 9b glavnog prekidača 5. Naponski prekidači 100, 200, ... , 800 imaju izlaznu stranu sa odgovarajućim prvim izlaznim terminalom 104a, 204a, ... , 804a i drugim izlaznim terminalom 104b, 204b, ... , 804b. Izlazni terminali su povezani odgovarajuće sa sigurnosnim kritičnim opterećenjima 3.

[0022] Dalje, ovaj sistem 1 za monitoring i kontrolu uključuje kontroler 900 koji je povezan sa glavnim prekidačem 5 i svakim od naponskih prekidača 100, 200, ... , 800 za pojedinačni monitoring stanja svakog sigurnosnog kritičnog opterećenja 3, i radi kontrole naponskih prekidača 100, 200, ... , 800 i glavnog prekidača 5.

[0023] Svaki naponski prekidač 100, 200, ..., 800 obuhvata prvi prekidač 106a, 206a, ..., 806a za prekidanje prve električne veze između prvog ulaznog terminala 102a, 202a, ... , 802a i prvog izlaznog terminala 104a, 204a, ..., 802a odgovarajućeg prekidača. Dalje, svaki naponski prekidač 100, 200 , ..., 800 obuhvata drugi prekidač 106b, 206b, ..., 806b za prekidanje druge električne veze između drugog ulaznog terminala 102b, 202b, ..., 802b i drugog izlaznog terminala 104b, 204b, ..., 804b odgovarajućeg prekidača.

[0024] Kada su oba prekidača 106a, 106b, 206a, 206b, ..., 806a, 806b naponskog prekidača 100, 200, ..., 800 u zatvorenom položaju, odgovarajuće sigurnosno krtično opterećenje 3 obezbeđeno je strujom. U slučaju da su samo jedan ili oba od prekidača 106a, 106b, 206a, 206b, ..., 806a, 806b otvoreni, struja nije obezbeđena sigurnosnim krtičnim opterećenjem 3, tako da je sigurnosno krtično opterećenje isključeno.

[0025] U jednom primeru izvođenja, prvi prekidač 106a, 206a, ..., 806a je polu-provodnik prekidač, na primer MOSFET prekidač. Polu-provodnički prekidač dozvoljava visoko frekventno prekidanje, na primer za trepćuće svetlo. U jednom primeru izvođenja, koji može biti kombinovan sa drugim primerima izvođenja koji su ovde opisani, drugi prekidač 106b, 206b, ..., 806b je relejni prekidač. Relejni prekidač dopušta prekidanje visokih opterećenja. U drugim primerima izvođenja, oba prekidača, prvi i drugi prekidači 106a, 106b, 206a, 206b, ..., 806a, 806b, su relejni prekidači.

[0026] Fig.2 detaljnije šematski prikazuje dva naponska prekidača 100, 200, posebno prvi naponski prekidač 100 i drugi naponski prekidač 200. Određenije, Fig.2 prikazuje električno kolo naponskih prekidača 100, 200 i električnu vezu voltmetara u ovom kolu prema prvom primeru izvođenja ovog pronalaska. Drugi naponski prekidači povezani paralelno sa glavnim prekidačem 5 nisu prikazani na Fig. 2. Međutim, oni imaju suštinski isti električni raspored kao prvi i drugi naponski prekidači 100, 200. Iste pozivne oznake na Fig.2 odnose se na iste karakteristike kao na Fig.1.

[0027] Fig.2 šematski prikazuje raspored prvog voltmetra 902, drugih voltmetara 108a, 208a i trećih voltmetara 108b, 208b za utvrđivanje izlaznog napona između prvog izlaznog terminala 102a, 202a i drugog izlaznog terminala 104b, 204b svakog naponskog prekidača 100, 200. Drugi i treći voltmetri 108a, 208a, 108b, 208b prikazani na Fig.2 prikazani su samo za svrhu objašnjenja za izračunavanje izlaznog napona i veze voltmetara, jer su drugi voltmetri 108a, 108b naponskih prekidača 100, 200, ...

800 formirani od jednog konvertera analogno u digitalno (ADC) i multipleksera, a takođe treći voltmetri 108b, 208b naponskih prekidača 100, 200, ...800 formirani su od jednog konvertera analogno u digitalno (ADC) i multipleksera, kao što će kasnije biti objašnjeno. Time, drugi i treći voltmetri 108a, 108b, 208a, 208b prikazani na Fig.2 su virtuelni voltmetri. Fizički voltmetri za utvrđivanje napona su prikazani na Fig.3 i 4.

[0028] Prvi voltmetar 902 je povezan između prvog voda 13a i drugog voda 13b i prilagođen da meri naponsku razliku VMS između prvog voda 13a i drugog voda 13b. Ovo takođe odgovara ulaznom naponu svakog od naponskog prekidača 100, 200, ...800, posebno između njihovih prvih ulaznih terminala 102a, 202a, ..., 802a i njihovog drugog ulaznog terminala 102b, 202b, ..., 802b.

[0029] Drugi voltmetar 108a, 208a svakog prekidača 100, 200, ...800 je obezbeđen da meri napon V1a, V2a između prvog izlaznog terminala 104a, 204a, ...804a i drugog ulaznog terminala 102b, 202b, ... 802b odgovarajućeg prekidača.

[0030] Treći voltmetar 108b, 208b svakog prekidača 100, 200, ...800 je obezbeđen da meri napon V1b, V2b između drugog izlaznog terminala 104b, 204b, ...804b i prvog ulaznog terminala 102a, 202a, ..., 802a odgovarajućeg prekidača.

[0031] U jednom primeru izvođenja, voltmetri 108a, 108b, 208a, 208b, 902 mere napon između 20 volti i 300 volti naizmenične struje ili jednosmerne struje, posebno između 100 volti i 250 volti naizmenične ili jednosmerne struje. Fig.3 šematski prikazuje fizičke voltmetre i njihovu vezu sa kontrolerom 900 prema jednom primeru izvođenja.

[0032] Prvi voltmetar 902 uključuje prvi ulazni terminal 904, drugi ulazni terminal 905, digitalni izlazni terminal 906, naponski delilac 908 povezan sa ulaznim terminalom 904, u analogno digitalnom konverteru 910 koji je serijski povezan sa naponskim deliocem 908. Analogno digitalni konverter 910 obezbeđuje konvertovan signal digitalnom izlaznom terminalu 906. U drugim primerima izvođenja, analogno digitalni konverter 910 je direktno povezan sa ulaznim terminalom 904, bez naponskog delioca 908. Naponski delilac je obezbeđen da prilagodi ulazni napon na ulaznom terminalu 904 na napon koji se može biti obraditi analogno digitalnim konverterom 910.

[0033] Prvi voltmetar 902 meri napon između prvog ulaznog terminala 904 povezanog sa prvim vodom 13a i drugim ulaznim terminalom 905 povezanim sa drugim vodom 13b, koji služi kao referentna vrednost napona za analogno digitalni konverter 910 i naponski delilac 908.

[0034] Digitalna izlazna vrednost obezbeđena digitalnom izlaznom terminalu 906 prvog voltmetra 902 zavisi od naponske razlike između napona između prvog voda 13a i drugog voda 13b i , posebno, od naponskog delioca 908.

[0035] Prvi voltmetar 902 je izveden da obezbedi digitalnu izlaznu vrednost preko digitalne veze 912, prvog izolatora 914 i digitalne veze 916 kontroleru 900. Prvi voltmetar 902 je napaja se prvim izolovanim napajanjem 918.

[0036] Dalje, Fig.3 prikazuje drugi, fizički voltmetar 920 koji odgovara ili koji izvodi merenja drugih voltmetara 108a, 208a naponskih prekidača 100, 200, ... , 800. Drugi voltmetar 920 uključuje osam prvih ulaznih terminala 922a, 922b, 922c, 922d, 922e, 922f, 922g, 922h, od kojih je svaki povezan odgovarajuće sa prvim izlaznim terminalom 104a, 204a, ..., 804a naponskih prekidača 100, 200, ... , 800. Dalje, drugi voltmetar 920 uključuje drugi ulazni terminal 924 povezan sa referentnim, ovde drugim ulaznim terminalom 102b, 202b, ..., 802b naponskih prekidača 100, 200, ... , 800 koji odgovaraju naponu drugog voda 13b.

[0037] Drugi voltmetar 920 ima digitalni izlazni terminal 926. Digitalna izlazna vrednost obezbeđena digitalnom izlaznom terminalu 926 zavisi od napona između odabranog prvog ulaznog terminala 922a -922h i drugog ulaznog terminala 924 obezbeđenog referentnim naponom. Drugim rečima, digitalna izlazna vrednost zavisi od napona između odabranog prvog izlaznog terminala 104a, 204a, ..., 804a i drugog ulaznog terminala 102b, 202b, ..., 802b koji odgovara naponu drugog voda 13b.

[0038] Digitalni izlazni terminal je povezan preko digitalne veze 928 sa drugim izolatorom 930 i daljom digitalnom vezom 932 sa kontrolerom 900, radi obezbe]ivanja digitalne izlazne vrednosti drugog voltmetra 920 kontroleru 900. Prvo izolovano napajanje 918 takođe obezbeđuje napajanje drugom voltmetru 920.

[0039] Dodatno, Fig.3 dalje prikazuje treći, fizički voltmetar 934 koji odgovara ili koji izvodi naponska merenja za treće voltmetre 108b, 208b naponskih prekidača 100, 200, ... , 800. Treći voltmetar 934 uključuje osam prvih ulaznih terminala 936a, 936b, 936c, 936d, 936e, 936f, 936g, 936h, svaki povezan odgovarajuće sa drugim izlaznim terminalima 104b, 204b, ..., 804b naponskih prekidača 100, 200, ... , 800. Dalje, treći voltmetar 934 uključuje drugi ulazni terminal 938 povezan sa referentnim, ovde prvim ulaznim terminalom 102a, 202a, ..., 802a naponskih prekidača 100, 200, ... , 800 koji odgovaraju naponu prvog voda 13a.

[0040] Treći voltmetar 934 ima dalje digitalni izlazni terminal 940. Digitalna izlazna vrednost obezbeđena digitalnom izlaznom terminalu 940 zavisi od napona između odabranog prvog ulaznog terminala 936a - 936h i drugog ulaznog terminala 938, obezbeđenog referentnim naponom. Drugim rečima, digitalna izlazna vrednost zavisi od napona između odabranog drugog izlaznog terminala 104b, 204b, ..., 804b i prvog ulaznog terminala 102a, 202a, ..., 802a koji odgovara naponu prvog voda 13a.

[0041] Digitalni izlazni terminal 940 je povezan preko digitalne veze 942 sa trećim izolatorom 944 i daljom digitalnom vezom 946 sa kontrolerom 900, radi obezbeđivanja digitalne izlazne vrednosti trećeg voltmetra 934 sa kontrolerom 900. Drugo izolovano napajanje 948 obezbeđuje napajanje trećem voltmetru 934.

[0042] Ovaj sistem 1 za monitoring i kontrolu obuhvata generalno visoko naponski deo 950 i nisko naponski deo 952 koji su električno razdvojeni jedan od drugog izolacionom barijerom 954.

[0043] Izolatori 914, 930, 944 dozvoljavaju komunikaciju preko izolacione barijere 954 bez fizičke veze između ulaznog i izlaznog konektora izolatora. Prvo izolovano napajanje 918 je izvedeno da obezbedi napajanje prvom voltmetru 902, drugom voltmetru 920 i delovima prvog i drugog izolatora 914, 930 obezbeđenih na visoko naponskoj strani izolacione barijere 954. Drugo izolovano napajanje 948 obezbeđuje napajanje trećem voltmetru 934 i visoko naponskoj strani trećeg izolatora 944 obezbeđenog na visoko naponskoj strani izolacione barijere 954. Obično je, za svaki referentni napon voltmetra, potrebno odvojeno izolovano napajanje. U ovom primeru izvođenja, ta tri voltmetra traže samo dva različita referentna napona, tako da su potrebna samo dva izolovani napajanja. Umesto prvog i drugog izolatora 914, 930, može se koristiti samo jedan zajednički izolator. Time, prema jednom primeru izvođenja ovog pronalaska, potrebna su samo tri fizička voltmetra 902, 920, 934 i dva izolovana napajanja 918, 948 i dva digitalna izolatora, za razliku od rešenja iz stanja tehnike, u kojem je za svaki naponski prekidač bilo potrebno izolovano napajanje, izolator i voltmetar. Prema ovom primeru izvođenja, broj komponenti postavljenih na visoko naponsku stranu 950 izolacione barijere 954 je smanjen, tako da broj izlaza koje treba da ima štampana ploča može biti uvećan, jer je dužina izolacione barijere 945 ograničena veličinom štampane ploče.

[0044] Fig.4 šematski prikazuje deo elektronskog kola drugog, fizičkog voltmetra 920 prema ovom pronalasku. Svi drugi voltmetri 108a, 208a realizovani su upotrebom jednog analogno digitalnog konvertera multipleksovanjem njegovog ulaza.

[0045] Voltmetar 920 uključuje grupu koju čine naponski delilac 956, multiplekser 958 i analogno digitalni konverter 960. Prvo napajanje 918 obezbeđuje napajanje multiplekseru 958 i analogno digitalnom konverteru 960.

[0046] Napon svakog prvog ulaznog terminala 922a do 922h primenjen je na odgovarajuće ulaze 962a, 962b, 962c, 962d, 962e, 962f, 962g, 962h multipleksera 958 preko odgovarajućeg naponskog delioca formiranog otpornicima R1 do R16. Time, na primer naponski delilac za napon primenjen na prvom ulaznom terminalu 922a je realizovan otpornicima R1 i R9. Drugim rečima, prvi naponski delilac je obezbeđen između prvog ulaznog terminala 922a voltmetra i prvog ulaza 962a multipleksera, a drugi naponski delilac je obezbeđen između drugog ulaznog terminala 922b voltmetra i drugog ulaza 962b multipleksera i tako dalje.

[0047] Referentni napon svakog od naponskih delilaca grupe 956 je napon primenjen na drugi ulazni terminal 924 voltmetra 920, drugim rečima, na drugi ulazni terminal 102b, 202b, ..., 802b naponskih prekidača 100, 200, ..., 800, koji odgovara naponu drugog voda 13b.

[0048] Naponski delioci grupe 956 naponskih delilaca 956 su prilagođeni da obezbede samo ograničen napon analogno digitalnom konverteru 640, jer ulaz analogno digitalnog konvertera 640 i/ ili multipleksera 958 može samo biti prilagođen za obradu samo određenog naponskog opsega. Time, grupa naponskih delilaca osigurava kompatibilnost između napona koji se meri i ulaza analogno digitalnog konvertera 640. U drugim primerima izvođenja, gde su analogno digitalni konverter 640 i multiplekser prilagođeni da obrađuju celokupan ulazni napon, nije potrebno da obezbedi grupa naponskih delilaca 956.

[0049] U ovom primeru izvođenja, multiplekser 602 je izveden da odabere, zavisno od komande koja dolazi od kontrolera 900, jedan od svih ulaza 962a - 962h, i da obezbedi signal odabranog ulaza za ulazni terminal 964 analogno digitalnog konvertera 960.

[0050] Analogno digitalni konverter 960 konvertuje ulazni napon primenjen na njegovom ulaznom terminalu 964 u odnosu na referentni napon primenjen na referentni ulazni napon 966, u digitalnu vrednost. Referentni ulazni napon 966 povezan je sa drugim ulaznim terminalom 924 voltmetra 920. Time, u ovom slučaju, referentni napon na referentnom ulazu napona odgovara naponu drugih ulaznih terminala 102b, 202b, ..., 802b naponskih prekidača 100, 200, ..., 800 ili drugom vodu 13b.

[0051] U jenom primeru izvođenja, koji može biti kombinovan sa drugi primerima izvođenja ovde opisanim, multiplekser 602 i električni konverter 604 su obezbeđeni u istom integrisanom kolu.

[0052] U drugom primeru izvođenja, multiplekser pridružen analogno digitalnom konverteru 960 ili voltmetru 920 može biti postavljen pre jednog naponskog delioca, posebno izvan voltmetra.

[0053] Interna kola trećeg voltmetra 934 odgovaraju internim kolima drugog voltmetar 920. Drugim rečima, treći voltmetar uključuje grupu naponskih delilaca, multiplekser i analogno digitalni konverter.

[0054] Prema primeru izvođenja prikazanom na Fig.3 i 4, moguće je koristiti samo jedan analogno digitalni konverter i multiplekser radi utvrđivanja napona između prvog izlaznog terminala i drugog ulaznog terminala svakog od naponskih prekidača 100, 200, ..., 800, jer oni dele isti referentni napon. Isto se odnosi na utvrđivanje napona između drugog izlaznog terminala i prvog ulaznog terminala svakog od naponskih prekidača 100, 200, ..., 800.

[0055] U nastavku, biće objašnjeno kako ovaj sistem 1 za monitoring i kontrolu radi, posebno sa pozivanjem na Fig.5 i 6.

[0056] Posebno, u slučajevima kada se naponski prekidači 100, 200, ..., 800 koriste za kontrolu da li sigurnosno krtično opterećenje 3 ili semafor radi ili svetli, napon između prvog i drugih izlaznih terminala 104a, 104b, 204a, 204b, ... , 804a, 804b mora biti utvrđen.

[0057] U prvoj fazi 1000, napon između prvog voda 13a i drugog voda 13b meri se prvim voltmetrom 902, koji odgovara naponskoj razlici između odgovarajućih prvih ulaznih terminala 102a, 202a, ..., 802a i drugih ulaznih terminala 102b, 202b, ..., 802b naponskih prekidača 100, 200, ...800. Voltmetar 902 transmituje vrednost zavisno od naponske razlike VMS između prvog i drugog voda 13a, 13b preko izolatora 914 kontroleru 900.

[0058] U daljoj fazi 1010, koja može biti pre, posle ili istovremno sa fazom 1000, kontroler 900 odabira naponski prekidač 100, 200, ..., 800, za koji treba da bude izračunat izlazni napon, i emituje kontrolni signal multiplekserima 958 drugog i trećeg voltmetara 920, 934.

[0059] Zatim, u fazi 1020, multiplekseri 958 drugog i trećeg voltmetra 920, 934 odaberu odgovarajuće ulazne terminale 962a do 962b koji odgovaraju prvom izlaznom terminalu 104a, 204a, ..., 804a, i drugi izlazni terminal 104b, 204b, ..., 804b odabranog jednog od naponskih prekidača 100, 200, ..., 800.

[0060] Na primer, u slučaju da izlazni napon prvog naponskog prekidača 100 treba da se meri, multiplekser 958 drugog voltmetra 920 odabere svoj prvi ulaz 962a koji je povezan preko naponskog delioca sa prvim izlaznim terminalom 102a prvog naponskog prekidača 100, i multiplekser drugog voltmetra 934 odabere prvi ulazni terminal 936a drugog voltmetra koji je povezan sa drugim izlaznim terminalom 104b prvog naponskog prekidača 100.

[0061] U daljoj fazi 1030, analogno digitalni konverter 960 vrši konverziju signala primenjenog na njegov ulazni terminal 964 u digitalnu vrednost.

[0062] Zatim, u fazi 1040, odgovarajuće digitalne vrednosti zavisno od napona V1a, V1b su prenešene preko izolatora 930, 944 do kontrolera 900.

[0063] Kontroler 900 vrši u daljoj fazi 1050 izračunavanje izlaznog napona, na primer sledećom jednačinom: Vout = V1a - V1b - VMS, gde Via odgovara naponskoj razlici između prvog izlaznog terminala 104a i drugog ulaznog terminala 102b, V1b odgovara naponskoj razlici između drugog izlaznog terminala 104b i prvog ulaznog terminala 102a, i VMS odgovara naponskoj razlici između prvog ulaznog terminala 102a i drugog ulaznog terminala 102b. Digitalna izlazna vrednost prvog voltmetra 902 je proporcionalna sa VMS, digitalna izlazna vrednost drugog voltmetra 920 je proporcionalna sa V1a, i digitalna izlazna vrednost trećeg voltmetra 934 je proporcionalna sa V1b. Odgovarajuća konstanta proporcionalnosti zavisi od otpornika odabranih za naponske delioce.

[0064] U kontroleru, izračunavanje izlaznog napona VOUT prvog naponskog prekidača 100 je ostvareno šemom prikazanom na Fig.7. Posle oduzimanja rezultata koj dolazi od prvih voltmetara 108a i drugih voltmetara 108b, koeficijent ispravke COEF je pomnožen sa rezultatom, koj zavisi od konstante proporcionalnosti ili odnosa korišćenog u naponskim deliocima 908, 956 u voltmetrima 902, 920, 934 i/

1

ili opsega konvertera analogno u digitalno 910, 960. Na primer, ako su naponski delioci prvog i drugog ili trećeg voltmetra koji su korišćeni različiti, koeficijent ispravke mora biti primenjen na izračunavanje ispravnog rezultata. Posle ispravke oduzete vrednosti koja dolazi od drugih i trećih voltmetara 920, 934, razlika između ovih rezultata i vrednosti utvrđene prvim voltmetrom 902 se računa radi utvrđivanja izlaznog napona naponskog prekidača. U drugom primeru izvođenja, dalje množenje sa drugim koeficijentom ispravke se vrši radi utvrđivanja izlaznog napona naponskog prekidača.

[0065] Fig.7 prikazuje drugi primer izvođenja naponskog prekidača 1100, posebno električnog kola naponskog prekidača 1100 i električne veze sa voltmetrima. U jednom primeru izvođenja, dva ili više naponskih prekidača 1100 su korišćeni da isključuju sigurnosno kritično opterećenje.

[0066] Koji primeri izvođenja naponskih prekidača prema primerima izvođenja sa Fig.2 ili Fig.7 su korišćeni, zavisi od konkretne primene i broja sigurnosnih kritičnih opterećenja ka prekidaču povezanom sa jednim napajanjem.

[0067] Na primer, u jednom primeru izvođenja, ovaj sistem za monitoring i kontrolu može da obuhvata jedan ili više naponskih prekidača 1100 povezanih sa prvim napajanjem koji ima prvi napon i jedan ili više naponskih prekidača 100, 200, ..., 800 povezanih sa drugim napajanjem koje ima drugi napon. Prvi napon može biti 230V naizmenične struje a drugi napon može biti 110V jednosmerne struje, ili obrnuto. Na primer, primer izvođenja može da obuhvata dva naponska prekidača 1100 i šest naponskih prekidača 100, 200, ..., 800 prema Fig.2.

[0068] Na Fig.7, iste karakteristike su označene sa istim referentnim brojevima kao na Fig.2 sa dodatih 1000. Prvi ulazni terminal 1102a povezan je sa prvim vodom 13a i drugi ulazni terminal je 1102b povezan je sa drugim vodom 13b.

[0069] Fig.7 šematski prikazuje raspored prvog voltmetra 1902, drugog voltmetra 1108a i trećeg voltmetra 1108b za utvrđivanje izlaznog napona između prvog izlaznog terminala 1102a i drugog izlaznog terminala 1104b.

[0070] Prvi, drugi i treći voltmetri 902, 1108a, 1108b prikazani na Fig.2 su samo prikazani u svrhu objašnjenja za izračunavanje izlaznog napona i veze voltmetrara, jer su prvi, drugi i treći voltmetri 902, 1108a, 1108b naponskih prekidača formirani jednim fizičkim voltmetrom koji je formiran analogno digitalnim konverterom (ADC) i multiplekserom, kao što će biti objašnjeno kasnije. Time, voltmetri prikazani na Fig.2 su virtuelni voltmetri. Fizički voltmetar za utvrđivanje odgovarajućih napona je prikazan na Fig.8.

[0071] Prvi voltmetar 1902 je povezan između prvog ulaznog terminala 1102a i drugog ulaznog terminala 1102b. Drugi voltmetar 1108a je električno povezan između prvog izlaznog terminala 1104a i drugog ulaznog terminala 1102b. Treći voltmetar 1108b je postavljen da meri naponsku razliku između drugog izlaznog terminala 1104b i drugog ulaznog terminala 1102b.

[0072] Izlazni napon između prvog i drugog izlaznog terminala 1104a, 1104b može biti izračunat razlikom između naponske razlike Vxa između prvog izlaznog terminala 1104a i drugog ulaznog terminala 802b, i naponske razlike Vxb između drugog izlaznog terminala 1140b i drugog ulaznog terminala 1102b. Napon VMSx između prvog ulaznog terminala 1102a i drugog ulaznog terminala 1102b izmeren prvim voltmetrom 1902 može biti korišćen za druge svrhe.

[0073] Fig.8 šematski prikazuje deo kola ovog sistema za monitoring i kontrolu koji obuhvata fizički voltmetar 1920. Ovaj fizički voltmetar 1920 ostvaruje prvi, drugi i treći voltmetar 1108a, 1108b i 1902 u jednom uređaju preko multipleksera 1958 i jednog analogno digitalnog konvertera 1960. Iste pozivne oznake odgovaraju istim karakteristikama kao na Fig.4 uvećanim za 1000.

[0074] Voltmetar 1920 uključuje grupu naponskih delilaca 1956, multiplekser 1958 i analogno digitalni konverter 1960.

[0075] Prvi izlazni terminal 1104a, drugi izlazni terminal 1104b i prvi ulazni terminal 1102a prvog naponskog prekidača 1100 su povezani sa ulaznim terminalima 1922a, 1922b, 1922c voltmetra 1920. Dalje, prvi izlazni terminal 1204a, drugi izlazni terminal 1204b drugog naponskog prekidača, koji nisu prikazani, su povezani sa ulaznim terminalima 1922d, 1922e voltmetra 1920. Oba naponska prekidača su povezani i paralelni su sa prekidačem za napajanje, tako da prvi ulazni terminali 1102a, 1202a i drugi ulazni terminali 1102b, 1202b imaju odgovarajuće isti napon.

[0076] Referentni napon za grupu naponskih delilaca 1956 i analogni digitalni konverter 1960 su obezbeđeni drugom ulaznom terminalu 1924 voltmetra 1920, što odgovara naponu na drugom ulaznom terminalu naponskih prekidača 1102b ili drugom vodu 13b.

[0077] Multiplekser 1958 je prilagođen da odabere jedan od svojih ulaznih terminala 1962a - 1962h zavisno od komande koju obezbeđuje kontroler 900. Analogno digitalni konverter 1960 obezbeđuje na svom izlazu digitalnu vrednost vrednosti koji odgovara naponu ulaza odabranog multiplekserom 1958. Izlazni analogno digitalni konverter 1960 je obezbeđen preko prve digitalne veze 1928 i digitalnog izolatora 1930 i druge digitalne veze voda 1932 ka kontroleru 900. Izolovano napajanje 1918 obezbeđuje napajanje analogno digitalnom konverteru 1960 i multiplekseru 1958.

[0078] U radu, kada izlazni napon između prvog i drugog izlaznog terminala 1104a, 1104b naponskog prekidača 1100 treba da bude utvrđen, kontroler 900 da naredbu multiplekseru 1958 da odabere prvo ulaz 1962a, zatim ulaz 1962b i opciono ulaz 1962c. U međuvremenu, analogno digitalni konverter 1960 vrši konverziju napona primenjenog na svom ulaznom terminalu 1964.

[0079] Zatim, kontroler 900 može da izračuna iz konvertovanih vrednosti izlazni napon između prvog izlaznog terminala 1104a i drugog izlaznog terminala 1104b. Ovo može biti urađeno oduzimanjem konvertovane vrednosti drugog ulaza 1962b od konvertovane vrednosti prvog ulaza 1962a i množenjem tog rezultata sa koeficijentom korekcije koji zavisno od vrednosti otpornosti grupe naponskih delilaca

[0080] Takođe u ovom slučaju, broj analogno digitalnog konvertera, izolovanih napajanja i izolatora se smanjuje u odnosu na stanje tehnike.

[0081] U jednom primeru izvođenja, koj može biti kombinovan sa ovde opisanim drugim primerima izvođenja, umesto analogno digitalnog konvertera drugi tip mernog transformatora može biti korišćen. Takav merni transformator može na primer da konvertuje ulazni napon u normirani električni signal, na primer saglasno IEC 60381, koji je predstavnik ulaznog napona u odnosu na referentni napon.

[0082] U jednom primeru izvođenja, otpornici se koriste u naponskim prekidačima i/ ili voltmetrima nisu namotani otpornici, određeno je saglasno evropskoj normi EN50129.

1

Claims (14)

Patentni zahtevi

1. Sistem (1) za monitoring i kontrolu za monitoring i kontrolu većeg broja sigurnosnih kritičnih opterećenja (3) koji obuhvata:

napajanje (13a, 13b), u kome to napajanje obuhvata prvi vod (13a) i drugi vod (13b);

i veći broj regulacionih uređaja (100, 200, 800; 1100) za regulisanje izlazne struje i/ ili napona, u kome je svaki regulacioni uređaj izveden da bude povezan sa sigurnosnim krtičnim opterećenjem preko prvog izlaznog terminala (104a, 204a, 804a; 1204a) i drugog izlaznog terminala (104b, 204b, 804b; 1204b), u kome je taj veći broj regulacionih uređaja povezan paralelno sa napajanjem (13a, 13b); naznačen time, što ovaj sistem za monitoring i kontrolu dalje obuhvata:

prvi merni transformator (902) koji ima ulazni terminal, u kome taj merni transformator konvertuje, u odnosu na prvi referentni ulazni napon (905), napon primenjen na ulazni terminal u prvi izlazni signal, u kome je prvi referentni ulazni napon povezan sa jednim od prvim vodom (13a) i drugim vodom (13b), a napon obezbeđen ulaznom terminalu zavisi od napona drugog od prvog voda (13a) i drugog voda (13b), drugi merni transformator (960) koji ima ulazni terminal (964), u kome merni transformator konvertuje, u odnosu na drugi referentni naponski ulaz (966), napon primenjen ulaznom terminalu za drugi izlazni signal, u kome drugi referentni naponski ulaz je povezan sa drugim vodom (13b), treći merni transformator koji ima ulazni terminal, u kome merni transformator konvertuje, u odnosu na treći referentni naponski ulaz, napon primenjen ulaznom terminalu na treći izlazni signal, u kome treći referentni naponski ulaz je povezan sa prvim vodom (13a);

najmanje jedan prvi multiplekser (958) pridružen drugom mernom transformatoru (960) za odabir jednog od prvog izlaznog terminala (104a, 204a, 804a), u kome je odabrani prvi izlazni terminal povezan sa ulaznim terminalom (964) drugog mernog transformatora, i

najmanje jedan drugi multiplekser pridružen trećem mernom transformatoru za odabir jednog od drugog izlaznog terminala (104b, 204b, 804b), u kome odabrani drugi izlazni terminal je povezan sa ulaznim terminalom trećeg mernog transformatora.

2. Sistem za monitoring i kontrolu prema zahtevu 1, koji dalje koji obuhvata: kontroler (900) povezan sa prvim, drugim i trećim mernim transformatorom (902, 960), u kome je kontroler prilagođen da izdvoji iz prvog, drugog i trećeg izlaznog signala koje obezbeđuju prvi, drugi i treći merni transformatori, vrednost koja predstavlja napon između prvog izlaznog terminala (104a, 204a, 804a) i drugog izlaznog terminala (104b, 204b, 804b) za najmanje jedan, određenije svaki, od regulacionih uređaja (100, 200, 800).

3. Sistem (1) za monitoring i kontrolu za monitoring i kontrolu većeg broja sigurnosnih kritičnih opterećenja (3) koji obuhvata:

napajanje (13a, 13b), u kome to napajanje obuhvata prvi vod (13a) i drugi vod (13b); i veći broj regulacionih uređaja (100, 200, 800; 1100) za regulaciju izlazne struje i/ ili napona, u kome je svaki regulacioni uređaj izveden da bude povezan sa sigurnosnim krtičnim opterećenjem preko prvog izlaznog terminala (104a, 204a, 804a; 1204a) i drugog izlaznog terminala (104b, 204b, 804b; 1204b), u kome je veći broj regulacionih uređaja paralelno povezan sa napajanjem (13a, 13b); naznačen time, što ovaj sistem za monitoring i kontrolu dalje obuhvata:

merni transformator (1960) koji ima ulazni terminal (1964), u kome ovaj merni transformator konvertuje, u odnosu na referentni naponski ulaz (1966), napon primenjen na ulaznom terminalu na izlazni signal, u kome je referentni naponski ulaz povezan sa jednim od prvim vodom (13a) i drugim vodom (13b),

multiplekser (1958) koji je pridružen mernom transformatoru (1960), u kome je taj multiplekser prilagođen da odabere jedan od prvog i drugog izlaznog terminala (104a, 104b, 204a, 204b, 804a, 804b; 1204a, 1204b), u kome je odabrani prvi ili drugi izlazni terminal povezan je sa ulaznim terminalom (1964) mernog transformatora i

kontroler (900), u kome je izlazn mernog transformatora (1960) povezan sa jednim ulazom kontrolera, u kome je kontroler prilagođen da izdvoji iz najmanje dva izlazna signala obezbeđena mernim transformatorom, vrednost koja predstavlja napon između prvog izlaznog terminala (104a, 204a, 804a; 1204a) i drugog izlaznog terminala (104b, 204b, 804b; 1204b) za najmanje jedan, određenije svaki, od regulacionih uređaja (100, 200, 800; 1100).

4. Sistem za monitoring i kontrolu prema zahtevima 2 ili 3, koji dalje obuhvata prvi deo (950) koji je električno izolovan od drugog dela (952) izolacionom barijerom (954), u kome su regulacioni uređaji (100, 200, 800; 1100), multiplekser (908, 958; 1958) i najmanje jedan merni transformator (960, 1960) postavljeni na prvi deo kontrolera (900) koji je postavljen na drugi deo.

5. Sistem za monitoring i kontrolu prema zahtevu 4, koji dalje obuhvata najmanje jedan izolatorski uređaj (914, 930, 944; 1930) povezan je serijski između najmanje jednog merog transformatora (910, 960; 1960) i kontrolera (900), u kome izolatorski uređaj električno izoluje merne transformatore od kontrolera, u kome je, određeno, broj izolatorskih uređaja jednak ili manji od broja mernih transformatora.

6. Sistem za monitoring i kontrolu prema zahtevu 4 ili 5, koji dalje obuhvata najmanje jedno izolovano napajanje (918, 948; 1930) za obezbeđivanje napona multiplekseru i/ ili najmanje jednom mernom transformatoru (910, 960; 1960), u kome naročito je broj izolovanih napajanja jednak ili manji od broja

1

mernih transformatora.

7. Sistem za monitoring i kontrolu prema bilo kom od prethodnih zahteva, u kojem je napon između prvog voda (13a) i drugog voda (13b) između 20Volt i 250V, određenije između 100V i 230V.

8. Sistem za monitoring i kontrolu prema jednom od prethodnih zahteva, u kojem je najmanje jedan, određenije, svaki merni transformator analogno digitalni konverter (910, 960; 1960) za konvertovanje napona primenjenog na ulaznom terminalu u digitalnu vrednost u odnosu na respektivni referentni naponski ulaz i/ ili u kome su regulacioni uređaji (100, 200, 800; 1100) prekidači.

9. Sistem za monitoring i kontrolu prema jednom od prethodnih zahteva, u kome su sigurnosna kritična opterećenja (3) signalni semafori i/ ili saobraćajni semafori, naročito na železnici.

10. Sistem saobraćajne svetlosne signalizacije, posebno za vozove, koji obuhvata sistem za monitoring i kontrolu prema jednom od prethodnih zahteva.

11. Postupak za monitoring i kontrolu većeg broja sigurnosnih kritičnih opterećenja (3) sistemom za monitoring i kontrolu prema jednom od zahteva 1 do 9, u kome taj postupak obuhvata:

odabir regulacionih uređaja (100, 200, 800; 1100) iz većeg broja regulacionih uređaja;

merenje prve vrednosti napona zavisno od napona (V1a, V2a, Vxa) između prvog izlaznog terminala (104a, 204a, 804a, 1204a) odabranih regulacionih uređaja i drugog voda (13b),

merenje druge vrednosti napona (V1b, V2b, Vxb) zavisno od napona između drugog izlaznog terminala (104b, 204b, 804b; 1204b) odabranih regulacionih uređaja i jednog od prvog voda i drugog voda.

12. Postupak prema zahtevu 11, koji dalje koji obuhvata:

merenje treće vrednosti napona (VMS) zavisno od napona između prvog voda (13a) i drugog voda (13b).

13. Postupak prema zahtevu 11 ili 12, koji dalje obuhvata:

izračunavanje izlaznog napona (Vout) obezbeđenog sigurnosnom krtičnom opterećenju bazirano na najmanje prvoj vrednosti napona i drugoj vrednost napona i , narčito trećoj vrednosti napona.

14. Postupak prema jednom od zahteva 11 do 13, u kome se prvi izlazni terminal (104a, 204a, 804a, 1204a) i drugi izlazni terminal (104b, 204b, 804b; 1204b) odabra najmanje jednim multiplekserom (958; 1958).

1