способ передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети
Классы МПК: | H04B3/54 системы передачи информации по линиям энергоснабжения |
Автор(ы): | Цагарейшвили С.А., Гутин К.И., Литвин Ю.А., Новиков В.А., Козин Н.К., Цагарейшвили А.С., Цагарейшвили Н.С. |
Патентообладатель(и): | Гутин Клавдий Иосифович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-10-19 публикация патента:
10.10.2003 |
Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении отношения сигнал/помеха, что позволяет снизить мощность передатчика. Изобретение решает задачу приема сигналов в пункте приема при передаче сигналов из пункта передачи. На приемном пункте осуществляют прием сигналов по току, т.е. на фильтры токов симметричных составляющих прямой и обратной последовательности. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Способ передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, в соответствии с которым в пункте передачи преобразуют питающее напряжение U(t) промышленной частоты F при помощи передатчика пассивно-активного типа в трехфазные токи сигнала обратной последовательности на частоте f1 и прямой последовательности на частоте f2, передают эти токи по трехфазной электрической сети в пункт приема, отличающийся тем, что токи, которые имеют значения в пункте приема и ,где K - коэффициент передачи токов и из пункта передачи в пункт приема, поступают через конденсаторы на три входа фильтра тока симметричных составляющих обратной последовательности (ФТССОП) и три входа фильтра тока симметричных составляющих прямой последовательности (ФТССПП) соответственно, напряжение с выхода ФТССПП подают на вход первого узкополосного фильтра, который настроен на частоту f2, с выхода которого имеют напряжение сигнала на частоте f2
U1(t) = Um1cos2t,
где U1(t) - напряжение с выхода первого узкополосного фильтра;
Um1 - амплитуда напряжения,
напряжение с выхода ФТССОП подают на вход второго узкополосного фильтра, который настроен на частоту f1, с выхода которого имеют напряжение сигнала на частоте f1
U2(t) = Um2cos1t,
где U2(t) - напряжение с выхода второго узкополосного фильтра;
Um2 - амплитуда напряжения;
1 =2f1, 2 = 2f2,
напряжения U1(t) и U2(t) являются информационными, эти напряжения используют для дальнейшей обработки сигналов одним из известных способов.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при организации каналов связи с использованием линий без обработки их высокочастотными заградителями. Известно "Устройство для передачи сигналов по трехфазной линии электропередачи низкого напряжения", которое реализует известный способ (патент 2122285, Н 04 В 3/54 1998 г.). Недостатком данного устройства является его ограниченная применяемость, которая заключается в том, что сигналы передают только от питающего трансформатора к нагрузке, где установлены приемные устройства. Известен "Способ передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети", который принят за прототип (патент 2161370, Н 04 В 3/54, 1999 г.). Недостатками системы, реализующей известный способ, являются:1. Малые входные сопротивления приемных фильтров напряжения симметричных составляющих прямой последовательности (ФНССПП) и фильтров напряжения симметричных составляющих обратной последовательности (ФНССОП). В связи с тем, что входные цепи ФНССПП и ФНССОП подключают на линейные напряжения 380 В, элементы этих фильтров должны быть высоковольтными, т.е. рассчитаны на высокие напряжения. 2. Выходы ФНССПП и ФНССОП подключены к входам узкополосных фильтров (УПФ), входы которых выполнены из низковольтных элементов, поэтому, между выходами ФНССПП, ФНССОП и входами УПФ подключены заграждающие фильтры, настроенные на частоту 50 Гц, элементы которых так же являются высоковольтными, т.е. громоздкими и дорогостоящими. 3. Основным недостатком является используемый способ приема сигналов по напряжению. В ЭНИНе доказали, что прием сигналов по току дает более высокое отношение сигнал/помеха, чем прием сигналов по напряжению (Пономарев А.М. О возможности использования контроля тока сигнала в циркулярном управлении. -Минск, Известия ВУЗов, Энергетика, 1978 г., 8, стр.18-23). Заявленное изобретение устраняет перечисленные недостатки. Способ передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, в соответствии с которым в пункте передачи преобразуют питающее напряжение U(t) промышленной частоты F в трехфазные токи сигнала обратной последовательности на частоте f1 и прямой последовательности на частоте f2, передают эти токи по электрической сети в пункт приема, где преобразуют токи в токи и , где К - коэффициент передачи токов из пункта передачи в пункт приема, преобразуют токи путем фильтрации и соответственно в напряжения U1(t) = Um1cos1t и U2(t) = Um2cos2t, где Um1 и Um2 - амплитуды напряжения, 1 = 2f1, 2 = 2f2. Блок-схема системы, реализующей заявленный способ, приведена на фиг.1, где:
1 - передатчик пассивно-активного типа,
2 - трехфазная электрическая сеть,
3 - приемник,
4 - 9 - конденсаторы,
10 - фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности (ФТССПП),
11 - фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности (ФТССОП),
12, 13 - первый и второй узкополосные фильтры (УПФ), соответственно настроены на частоты f2 и f1. Система работает следующим образом:
При работе передатчика пассивно-активного типа 1 в его фазных проводах А, В, С образуются следующие трехфазные токи сигнала: или в другой форме записи:
где Im - амплитудное значение тока. 1 = (0-), 2 = (0+);
0 = 2f0; = 2F;
f1=f0-F; f2=f0+F;
1 = 2f1; 2 = 2f2;
f0 - частота запуска передатчика 1, F - частота напряжения электрической сети. Векторные диаграммы токов обратной последовательности на частоте f1 и прямой последовательности на частоте f2 приведены на фиг.2. Токи согласно (1) поступают на первые обкладки соответственно конденсаторов 4 - 9. Со вторых обкладок конденсаторов 4 - 6 токи обратной последовательности поступают на входы ФТССОП 11 соответственно в точки T1, T2, Т3. Эти токи, с учетом затухания в тракте передачи сигналов между передающим и приемным пунктами, имеют вид:
где К - коэффициент передачи токов. Со вторичных обкладок конденсаторов 7, 8, 9 токи прямой последовательности поступают на входы ФТССПП 10 соответственно в точки Т4, Т5, Т6. Эти токи, с учетом затухания в тракте передачи между передающим и приемным пунктами имеют вид:
На выходе ФТССПП 10 имеют напряжение только при наличии на его входах токов прямой последовательности. Это напряжение подают на вход первого УПФ 12 и с его выхода получают напряжение сигнала на частоте f2
U1(t) = Um1cos2t (4)
На выходе ФТССОП имеют напряжение только при наличии на его входах токов обратной последовательности. Это напряжение подают на вход второго УПФ 13 и с его выхода получают напряжение сигнала на частоте f1
U2(t) = Um2cos1t (5)
Напряжения U2(t) и U1(t) являются информационными. Эти напряжения используют для дальнейшей обработки сигналов одним из известных способов. Примечание:
1. Элементами ФТССОП 11 являются элементы R и С, а именно: 111, 112, 113, 114. Трансформатор 115 является развязывающей цепочкой. 2. Элементами ФТССПП 10 являются элементы R и С, а именно: 101, 102, 103, 104. Трансформатор 105 является развязывающей цепочкой (Фабрикант В.Л., Глухов В. П. , Паперно Л.Б. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование. - М.: Высшая школа, 1968 г., стр.163). Таким образом, доказано, что в заявленном техническом решении устранены недостатки прототипа, что и является целью изобретения, а именно:
1. Устранен заграждающий фильтр (ЗФ), имеющий элементы, которые должны работать с большими напряжениями. В прототипе был включен между выходами ФНССПП, ФНССОП и входами первого и второго УПФ 12 и 13. (На схеме в прототипе не показан, т.к. он входит составной частью в ФНССПП и ФНССОП, что очевидно, т.к. в его отсутствие УПФ 12 и 13 сгорели бы). Изъятие ЗФ стало возможным в связи с установкой последовательно ФТССОП, ФТССПП конденсаторов 4-9, которые для высокой частоты сигнала имеют малые сопротивления, а для частоты 50 Гц большое сопротивление. 2. За счет применения способа приема сигналов по току, повышено отношение сигнал/помеха, что дает возможность, при прочих равных условиях, снизить мощность передатчика.
Класс H04B3/54 системы передачи информации по линиям энергоснабжения