PT2181907E - Points diagnosis system - Google Patents

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PT2181907E
PT2181907E PT09171617T PT09171617T PT2181907E PT 2181907 E PT2181907 E PT 2181907E PT 09171617 T PT09171617 T PT 09171617T PT 09171617 T PT09171617 T PT 09171617T PT 2181907 E PT2181907 E PT 2181907E
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Harald Walter
Bernhard Bollrath
Stefan Burgass
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Siemens Ag
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Abstract

The system has a measuring value recording device connected with drive cables of points for recording electrical measured variables. A measuring module (21) is attached to the drive cable of each point and comprises a measuring value recording unit, evaluation unit, display and interface (20) for connecting peripheral devices such as data collecting computer, remote control device and software update device. The measuring module has a current measuring device (4) with a hall sensor (5), and a voltage measuring device (7) with a converter (9).

Description

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DESCRIÇÃO "SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE APARELHOS MUDANÇA DE VIA" A presente invenção diz respeito a um sistema de diagnóstico de aparelhos de mudança de via que dispõe de um dispositivo de registo do valor medido que está ligado à cablagem de acionamento do aparelho de mudança de via e que foi concebido com vista à determinação de grandezas de medição elétricas, sendo que à cablagem de acionamento de cada aparelho de mudança de via está ligado um módulo de medição que está equipado não só com os meios para a determinação, a avaliação e a apresentação do valor medido, mas também como os meios de interface para a ligação de aparelhos periféricos e, de modo especial, de um computador de recolha de dados, de um dispositivo de comando à distância e de um dispositivo de atualização do software. Um sistema de diagnóstico de aparelhos de mudança de via deste tipo já é conhecido da patente europeia EP 1 541 441 AI. A fim de aumentar a disponibilidade de sistemas elétricos de regulação de aparelhos de mudança de via dos caminhos de ferro, o diagnóstico dos aparelhos de mudança de via, entendido como um reconhecimento atempado de dificuldades de movimentação, de estados de manutenção ou de danos provavelmente ocorridos, reveste-se de uma importância decisiva. Através da determinação, da avaliação e da análise de grandezas de medição elétricas e, de preferência, da corrente e da tensão, pode ser emitido um parecer sobre o estado do sistema de regulação de aparelhos de mudança de via. Regra geral, é feita a avaliação da potência ativa, que é obtida como o produto das grandezas 2 de medição corrente e tensão, tomando em consideração o desfasamento das fases.DESCRIPTION " TROUBLESHOOTING SYSTEM DIAGNOSTIC SYSTEM " The present invention relates to a system for the diagnosis of switchgear apparatus having a measured value recording device which is connected to the drive wiring of the switchgear and which has been designed for the determination of quantities of the metering module which is equipped not only with the means for determining, evaluating and displaying the measured value, but also as the interface means, is connected to the drive wiring of each switching apparatus, for the connection of peripheral devices and, in particular, a data collection computer, a remote control device and a software updating device. A diagnostic system for turning switches of this type is already known from EP 1 541 441 AI. In order to increase the availability of electrical systems for the regulation of switchgear of railways, the diagnosis of switchgear devices, understood as a timely recognition of handling difficulties, maintenance conditions or damage likely to occur , is of decisive importance. By determining, evaluating and analyzing electrical measurement quantities and preferably current and voltage, an opinion can be given on the state of the shift control system. As a general rule, the active power rating is obtained, which is obtained as the product of the current and voltage measurement quantities 2, taking into account the phase lag.

Da patente europeia EP 864 099 BI é já conhecido um dispositivo de monitorização de elementos elétricos de controlo da regulação da potência para acionamentos dos mais diversos tipos. No âmbito da divulgação da dita patente, a corrente e a tensão são medidas numa unidade de medida, os sinais de sarda são avaliados - condicionados -e são transmitidos para uma unidade superior, para cálculo da potência, sendo que está igualmente previsto um controlador equipado com memórias intermédias para o armazenamento de dados temporalmente diferentes. Em seguida, os dados são transmitidos para um sistema de processamento de dados superior, como informações previamente comprimidas, onde são comparados com valores de referência ou de alarme. Os dados de diagnóstico obtidos desta forma, de modo especial no que diz respeito a estados de alarme que tenham sido determinados, são transmitidos a um nível de comando. Este dispositivo de monitorização já conhecido processa sinais com marcas de identificação específicas do acionamento, com vista a tornar possível atribuir estados de erro ao acionamento do qual o sinal proveio. Para o processamento de dados a um nível superior está previsto, pelo menos, um módulo separado. A invenção tem por propósito a conceção de um sistema de diagnóstico de aparelhos de mudança de via do tipo do que é descrito na presente e que, com um esforço mínimo, seja passível de ser adaptado a diferentes requisitos. Deverá ser ambicionada, de forma particular, a realização não só de um sistema de medida autónomo, sem qualquer ligação a unidades de avaliação de nível superior, mas também de um 3 sistema de medida altamente complexo, com seguimento do histórico no que diz respeito a alterações do comportamento dos acionamentos dos aparelhos de mudança de via, com armazenamento de dados e com distribuição das informações a diversos níveis de comando e de serviço.From the European patent EP 864 099 BI, there is already known a device for monitoring electrical elements controlling the power regulation for drives of various types. In the scope of the disclosure of said patent, current and voltage are measured in a unit of measurement, the mackerel signals are evaluated - conditioned - and are transmitted to an upper unit, for power calculation, with buffers for temporarily different data storage. Thereafter, the data is transmitted to a higher data processing system, such as pre-compressed information, where it is compared with reference or alarm values. Diagnostic data obtained in this way, in particular with respect to determined alarm states, are transmitted at a command level. This known monitoring device processes signals with drive-specific identification marks in order to make it possible to assign error states to the drive from which the signal originated. For the processing of data at a higher level at least one separate module is provided. The invention has for its object the design of a diagnostic system for changing switches of the type described herein and which, with a minimum effort, can be adapted to different requirements. Particular attention should be given not only to an autonomous measurement system with no connection to higher-level assessment units, but also to a highly complex measurement system, following the history with regard to changes in the drive behavior of shift switches, data storage and distribution of information at various levels of command and service.

Trata-se de um propósito que é alcançado através de um sistema de diagnóstico de aparelhos de mudança de via em que, no módulo de medição, estão integrados os seguintes componentes de hardware: transformador de corrente em cada um dos fios da cablagem de acionamento, com sensor de efeito de Hall, para a sua utilização na gama de frequências de CC - 0 Hz - até cerca de 100 Hz de corrente alterna/corrente trifásica, dispositivo de medição da tensão instalado entre cada um dos fios e o fio de neutro com um conversor de separação de potencial, circuitos de ajuste para a ativação dos canais de medição da corrente e da tensão de cada fio no conversor A/D de um controlador, o controlador equipado com o conversor A/D e com uma memória, - os meios de interface que permitem a comunicação com uma unidade de processamento de dados superior, e elementos de visualização e de comando.This is a purpose which is achieved by means of a diagnostic system for switchgear apparatus in which the following hardware components are integrated in the measuring module: current transformer in each of the wires of the drive wiring, with Hall effect sensor, for use in the DC - 0 Hz frequency range - up to about 100 Hz of alternating current / three - phase current, voltage measuring device installed between each of the wires and the neutral wire with a potential separation converter, adjustment circuits for activating the current and voltage measuring channels of each wire in the A / D converter of a controller, the controller equipped with the A / D converter and a memory, - the interface means enabling communication with a higher data processing unit, and display and control elements.

Desta forma, o módulo de medição foi concebido para a realização das seguintes funções: medição da corrente e da tensão de um acionamento de um aparelho de mudança de via, ajuste dos sinais ao hardware do controlador, cálculo da potência ativa do acionamento do aparelho de mudança de via a ser monitorizado em tempo real, ou 4 seja, sem um armazenamento intermédio de valores relativos à corrente e à tensão, armazenamento dos últimos resultados da medição, - armazenamento de valores de referência e de valores de alarme, comparação dos últimos resultados da medição com os valores de referência e os valores de alarme, apresentação dos resultados da comparação numa unidade de visualização, e organização dos telegramas em caso de acoplamento à interface. 0 módulo de medição reúne todas as funcionalidades de um sistema de diagnóstico e de monitorização numa unidade estrutural extremamente compacta.In this way, the measuring module is designed to perform the following functions: measuring the current and voltage of a switchgear drive, adjusting the signals to the controller hardware, calculating the active power of the switchgear change of track to be monitored in real time, or 4, without intermediate storage of current and voltage values, storage of the last measurement results, - storage of reference values and alarm values, comparison of the latest results of the measurement with the reference values and the alarm values, presentation of the results of the comparison in a display unit, and organization of telegrams in case of coupling to the interface. The measuring module brings together all the functionalities of a diagnostic and monitoring system in an extremely compact structural unit.

Numa primeira configuração, o módulo de medição compacto pode ser utilizado como um sistema de diagnóstico de aparelhos de mudança de via que trabalha de forma autónoma, na medida em que todas as medições, informações, comparações e mensagens são diretamente produzidas no módulo de medição, e ainda na medida em que os resultados também são apresentados nesse módulo. Nestas circunstâncias, cada módulo de medição presta informações sobre o estado de funcionamento do aparelho de mudança de via a que está atribuído.In a first configuration, the compact metering module can be used as a stand-alone switchgear diagnostics system, as all measurements, information, comparisons and messages are directly produced in the metering module, and also to the extent that the results are also presented in this module. In these circumstances, each measuring module provides information on the operating state of the switchgear to which it is assigned.

Numa segunda configuração, diversos módulos de medição do tipo acima descrito estão ligados em série com um computador para a compilação de dados por meio dos meios de interface. Através da interface, o computador para a compilação de dados acede às informações que estão disponíveis nos módulos de medição, gere-as, armazena sequências, elabora histogramas e produz visualizações 5 confortáveis sobre os estados dos acionamentos. Além disso, esta interface permite não só proceder a uma atualização do firmware que está instalado nos módulos de medição, permitindo também um comando à distância. A quantidade de módulos de medição que pode ser ligada a um computador para a compilação de dados pode ser selecionada com toda a flexibilidade, em função da necessidade, podendo ser alterada com toda a facilidade. Uma monitorização da interface torna possível a adição e a remoção de módulos de medição, sem que seja necessário interromper a ligação ao computador para a compilação de dados.In a second configuration, a plurality of measurement modules of the type described above are connected in series with a computer for data compilation by means of the interface means. Through the interface, the computer for compiling data accesses the information that is available in the measurement modules, manages it, stores sequences, compiles histograms, and produces comfortable visualizations 5 on the states of the drives. In addition, this interface allows not only to carry out an update of the firmware that is installed in the measurement modules, also allowing a remote control. The number of measuring modules that can be connected to a computer for data compilation can be selected with all the flexibility, depending on the need, and can be changed with ease. An interface monitoring makes it possible to add and remove measuring modules without interrupting the connection to the computer for data compilation.

Os módulos de medição da primeira configuração e, eventualmente, o processador de dados superior da segunda configuração, estão alojados do lado do posto de manobra do aparelho de mudança de via, constituindo, dessa forma, um sistema de diagnóstico à distância. Neste caso, os módulos de medição foram estruturalmente concebidos como "bornes de ligação inteligentes", isto é, os módulos de medição são encaixados em caixas de bornes de unidades de ligação de cabos do posto de manobra do aparelho de mudança de via e são ligados como um borne de ligação. Não se torna necessária qualquer cablagem ou criação de um circuito adicional do cabo do acionamento do aparelho de mudança de via.The metering modules of the first configuration and optionally the upper data processor of the second configuration are housed on the side of the switchgear of the switchgear apparatus, thereby constituting a remote diagnostic system. In this case, the measuring modules have been structurally designed as " intelligent connection terminals ", i.e., the measuring modules are embedded in terminal boxes of cable connection units of the switchgear switching station and are connected as a terminal. No wiring or creation of an additional circuit of the switchgear drive cable is required.

Para a utilização de acordo com a configuração 1 obtém-se uma solução muito simples e económica. Por outro lado, também se torna vantajoso o facto de, a partir da configuração 1, só se tornar necessário complementar essa configuração com um computador para a compilação de dados normal, como, por exemplo, um PC, um IPC ou uma unidade de controlo, e com um cabo de transmissão de dados através da 6 interface série normalizada, para, dessa forma, se obter um sistema de diagnóstico e de monitorização muitíssimo confortável. A inteligência do diagnóstico e da monitorização está concentrada no módulo de medição. 0 computador para a compilação de dados já só se limita a assumir funções de gestão. Finalmente, e devido à estrutura compacta do módulo de medição, torna-se desnecessário proceder a uma distribuição das funcionalidades por diversas unidades com vista a um condicionamento de sinais, a um armazenamento intermédio, ao processamento, ao cálculo e à transmissão para unidades de processamento de dados superiores. 0 cálculo da potência ativa tem lugar em tempo real, pelo que não se colocam problemas relacionados seja com um armazenamento intermédio, seja com uma sincronização.For the use according to configuration 1 a very simple and economical solution is obtained. On the other hand, it also becomes advantageous that, from the configuration 1, it is only necessary to complement this configuration with a computer for normal data compilation, such as a PC, an IPC or a control unit , and with a data transmission cable through the standard serial interface, in order to obtain a very comfortable diagnostic and monitoring system. The intelligence of diagnosis and monitoring is concentrated in the measuring module. The computer for the compilation of data is already only limited to assuming management functions. Finally, due to the compact structure of the measuring module, it is unnecessary to distribute the functionalities by several units for signal conditioning, intermediate storage, processing, calculation and transmission to processing units of superior data. The calculation of the active power takes place in real time, so there are no problems related to either an intermediate storage or a synchronization.

Segue-se uma descrição mais detalhada da presente invenção com base em representações por meio de figuras. Assim: a Figura 1 mostra uma arquitetura do hardware de um módulo de medição, a Figura 2 mostra uma primeira configuração para utilização dos módulos de medição, e a Figura 3 mostra uma segunda configuração para utilização dos módulos de medição. A figura 1 reproduz os componentes de hardware mais importantes de um módulo de medição 21 enquanto elemento nuclear funcional autónomo de um sistema de diagnóstico de aparelhos de mudança de via. Os três fios 1, 2 e 3 para alimentação de energia a um acionamento de um aparelho de 7 mudança de via 23 (figuras 2/3) estão sempre, cada um deles, interligados com um dispositivo de medição da corrente 4 equipado com um sensor de efeito Hall 5 e com um conversor de corrente 6. Por outro lado, cada um dos fios 1, 2 e 3 está ligado a um dispositivo de medição da tensão 7, sendo que a tensão é medida em relação a um fio de neutro 8 e é transmitida através de um conversor de separação de potencial 9. Um canal de medição da corrente 10 e um canal de medição da tensão 11 de cada um dos fios 1, 2 e 3 está sempre ligado a um conversor A/D 14 de um controlador 15 por meio de um ajuste do canal de medição 12 ou 13. O controlador 15 determina a potência ativa com base nos valores da tensão e da corrente, e compara-a com os valores nominais que estão armazenados numa memória 16. Além disso, o controlador 15 também está ligado a elementos de comando 17 e a elementos de visualização 18. Através de uma ligação bus 19, os resultados do diagnóstico podem ser recolhidos através de uma interface 20 do módulo de medição 21. A figura 2 mostra módulos de medição 21 numa primeira configuração, para uma operação autónoma. Para esse efeito, o módulo de medição 21 está inserido no circuito da cablagem de acionamento 22 de um acionamento de um aparelho de mudança de via 23, sendo que está previsto um mesmo dispositivo de alimentação de corrente 24 comum para todos os módulos de medição 21. O módulo de medição 21 procede à medição de parâmetros elétricos que são previamente definidos por um órgão de comando 25 acionado do lado do posto de manobra do aparelho de mudança de via e que continuam a ser processados pelo acionamento do aparelho de mudança de via 23 de acordo com o seu estado funcional. 8A more detailed description of the present invention will follow based on representations by means of figures. Thus: Figure 1 shows a hardware architecture of a metering module, Figure 2 shows a first configuration for using the metering modules, and Figure 3 shows a second configuration for using the metering modules. Figure 1 reproduces the major hardware components of a metering module 21 as a stand-alone functional nuclear element of a switchgear diagnostics system. The three wires 1, 2 and 3 for powering a drive of a switch 7 (Figures 2/3) are each always interconnected with a current measuring device 4 equipped with a sensor of Hall effect 5 and with a current converter 6. On the other hand, each of the wires 1, 2 and 3 is connected to a voltage measuring device 7, the voltage being measured in relation to a neutral wire 8 and is transmitted through a potential separation converter 9. A current measuring channel 10 and a voltage measuring channel 11 of each of the wires 1, 2 and 3 are always connected to an A / D converter 14 of a controller 15 by means of a setting of the measuring channel 12 or 13. The controller 15 determines the active power based on the voltage and current values and compares it with the nominal values which are stored in a memory 16. In addition, the controller 15 is also connected to control elements 17 and the element the display 18. By a bus connection 19, the diagnostic results can be collected through an interface 20 of the metering module 21. Figure 2 shows metering modules 21 in a first configuration for an autonomous operation. For this purpose, the metering module 21 is inserted in the drive wiring circuit 22 of a drive of a track changing apparatus 23, a common power supply 24 being provided for all measuring modules 21 The metering module 21 proceeds to the measurement of electrical parameters which are predefined by a control member 25 actuated on the side of the switching position of the switching device and which are further processed by the actuation of the switching device 23 according to their functional status. 8

Numa segunda configuração, que está representada na figura 3, são adicionalmente utilizadas as interfaces 20 periféricas dos módulos de medição 21 para ligação de um computador para a compilação de dados 26. Esse computador para a compilação de dados 26 dispõe de diversas funcionalidades que se destinam, de modo particular, a uma avaliação automática dos resultados do diagnóstico. Para esse efeito, o computador para a compilação de dados 26 está equipado com um armazenamento em massa 27 para a gestão e para o arquivo de dados. Para ligação aos dispositivos de nivel superior dos níveis de comando e de serviço podem estar previstas diversas interfaces, como, por exemplo, ISDN 28, Funk 29 ou Ethernet 30. Opcionalmente, o computador para a compilação de dados 26 pode estar equipado com um monitor 31 para visualização das relações avaliadas.In a second configuration, which is shown in figure 3, the peripheral interfaces 20 of the metering modules 21 for connecting a computer to the data compilation 26 are further used. Such a computer for data compilation 26 has a number of functionalities which are intended , in particular, to an automatic evaluation of the results of the diagnosis. To this end, the computer for the data compilation 26 is equipped with a mass storage 27 for the management and for the data file. Various interfaces may be provided for connection to the upper level devices of the command and service levels, for example ISDN 28, Funk 29 or Ethernet 30. Optionally, the computer for data compilation 26 may be equipped with a monitor 31 to visualize the relations evaluated.

Lisboa, 23 de Abril de 2012Lisbon, April 23, 2012

Claims (1)

1 REIVINDICAÇÕES DE PATENTES Sistema de diagnóstico de aparelhos de mudança de via equipado com um dispositivo de registo do valor medido que está ligado à cablagem de acionamento dos aparelhos de mudança de via, tendo o referido sistema sido concebido para a determinação de grandezas de medição elétricas, sendo que à cablagem de acionamento de cada aparelho de mudança de via está ligado um módulo de medição (21), que está equipado não só com os meios para a determinação, a avaliação e a apresentação do valor medido, mas também como os meios de interface (20) para a ligação de aparelhos periféricos e, de modo especial, de um computador para a compilação de dados (26), de um dispositivo de comando à distância e de um dispositivo de atualização do software, caracterizado por o módulo de medição (21) dispor de um dispositivo de medição da corrente (4) equipado com um sensor de efeito Hall (5) em cada um dos fios (1, 2 e 3) da cablagem de acionamento, dispor de um dispositivo de medição da tensão (7) com um conversor (9) de separação do potencial instalado entre cada um dos fios (1, 2 e 3) e um fio de neutro (8), dispor de ajustes do canal de medição (12 ou 13) instalados a montante de um conversor A/D (14) para cada canal de medição de corrente (10) e para cada canal de medição da tensão (11) de cada fio (1, 2, 3), dispor de um controlador (15) equipado com um conversor A/D (14) e com uma memória (16), controlador esse que dispõe de meios de interface (20) e também de elementos de visualização e de comando (17 e 18). Lisboa, 23 de Abril de 2012A device for diagnosing a switchgear equipped with a measured value recording device which is connected to the drive wiring of the switchgear apparatus, said system having been designed for the determination of electrical measurement quantities , wherein a metering module (21) is connected to the drive wiring of each switching apparatus, which is equipped not only with the means for determining, evaluating and displaying the measured value, but also how the means (20) for connecting peripheral devices and, in particular, a computer for data collection (26), a remote control device and a software updating device, characterized in that the communication module (21) has a current measuring device (4) equipped with a Hall effect sensor (5) on each of the wires (1, 2 and 3) of the drive wiring (9) with a potential separation converter (9) installed between each of the wires (1, 2 and 3) and a neutral wire (8), has channel settings (12 or 13) installed upstream of an A / D converter (14) for each current measuring channel (10) and for each voltage measuring channel (11) of each wire (1,2,3) , has a controller (15) equipped with an A / D converter (14) and a memory (16), which controller has interface means (20) as well as display and control elements (17 and 18 ). Lisbon, April 23, 2012
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