устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети
Классы МПК: | G08C19/12 в которых передаваемый сигнал характеризуется частотой или фазой переменного тока H04B3/54 системы передачи информации по линиям энергоснабжения |
Автор(ы): | Гутин К.И., Цагарейшвили С.А., Новиков В.А., Цагарейшвили Н.С., Цагарейшвили А.С., Литвин Ю.А., Бородченко В.О. |
Патентообладатель(и): | Цагарейшвили Северьян Александрович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-10-12 публикация патента:
27.12.2000 |
Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием линий (0,38-10-35-110) кВ без обработки ее высокочастотными заградителями. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости и расширение частотного диапазона с 1 до 3 кГц. В предложенном устройстве используют синхронное детектирование сигналов с применением интегрирования, начало и конец которого определяют характерными точками, которыми являются единые моменты времени перехода общего питающего напряжения через ноль одной из фаз сети в пунктах передачи и приема. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, в котором в пункте передачи одна из фаз сети подключена к входам первого синхронизатора, выход которого подключен к входу передатчика пассивно-активного типа, выход которого подключен к трем фазам сети, в пункте приема вход второго синхронизатора подключен к одной из фаз сети, к трем фазам сети подключены соответственно входы фильтра напряжения, преобразованного из тока сигнала обратной последовательности, и фильтра напряжения, преобразованного из тока сигнала прямой последовательности, выходы каждого из которых подключены соответственно к входам первого и второго узкополосных фильтров, выходы каждого из которых соответственно подключены к первому и второму входам первого умножителя, выход второго синхронизатора подключен к входу фазовращателя, выход которого подключен ко второму входу интегратора, третий узкополосный фильтр, второй умножитель, фильтр нижних частот, отличающееся тем, что в него введены n преобразователей частоты, выход первого умножителя подключен к входу третьего узкополосного фильтра, выход которого подключен к входу первого преобразователя частоты, выход n-го преобразователя частоты подключен к объединенным входам второго умножителя, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот, выход которого подключен к первому входу интегратора, а каждый последующий преобразователь частоты соединен с предыдущим преобразователем частоты, а преобразователи частоты выполнены с возможностью умножения и фильтрации напряжения суммарной частоты U![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/960.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием линий /0,38 - 10 - 35 - 110/ кВ без обработки их высокочастотными заградителями. Новым техническим результатом является расширение частотного диапазона с 1000 до 3000 Гц при скорости передачи сигналов 50 и 100 Бод, а также повышение помехозащищенности приема сигналов. В преложенном устройстве используют синхронное детектирование сигналов с применением интегрирования, начало и конец которого определяют характерными точками, которыми являются единые моменты времени перехода через ноль общего питающего напряжения U(t) в пунктах передачи и приема. При этом в качестве гетеродинного напряжения используют кварцованную частоту напряжения сигнала. Известно устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, который реализован в устройстве по а.с. СССР 1819025, кл. C 08 C 19/12, 1988 г. Недостатком известного устройства является низкая помехозащищенность при приеме сигналов и низкая, не более 10 Бод, скорость передачи сигналов. Наиболее близким к заявленному устройству является устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, которое реализовано в патенте на изобретение N 2121759, кл. 6 H 04 B 3/54, БИ N 31, 10.11.98 г., принят за прототип. В известном устройстве напряжение гетеродина образуют из гармоник частоты питающего напряжения F. В связи с тем, что частота F![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161078/8800.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-2t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-3t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-4t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161021/8776.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-5t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-6t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-7t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-8t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161121/8594.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161326/8734.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-9t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-10t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-11t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-12t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-13t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-14t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/960.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/960.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-15t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/960.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-16t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-17t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-18t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-19t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-20t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-21t.gif)
где Im - амплитудное значение токов на частотах
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/937.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/937.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/960.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/937.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/960.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-22t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-23t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-24t.gif)
где UA, UB, UC - фазные напряжения сигнала,
Из выражения /2/ следует, что на частоте
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-25t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-26t.gif)
В связи с тем, что в качестве напряжения гетеродина используют напряжение сигнала кварцованной частоты, фазовые сдвиги опускаем. Эти напряжения получены в широкой полосе ФСС 4 и ФСС 5, их соответственно подают на УПФ 6 и УПФ 7. На выходе УПФ 6 имеют напряжение U1(t), на выходе УПФ 7 - U2(t).
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-27t.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-28t.gif)
В умножителе 8 перемножают U1(t) и U2(t), в результате получают напряжения разностной и суммарной частот
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-29t.gif)
В прототипе выделяют разностную частоту, в заявленном устройстве выделяют суммарную частоту с помощью УПФ 9.
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-30t.gif)
где
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/960.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
Напряжение U
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-31t.gif)
Выделяют с помощью узкополосного фильтра 102 напряжение суммарной частоты, которое будет выходным для преобразователя 10 и входным для второго преобразователя 11.
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-32t.gif)
По аналогии с /10/ напряжение на выходе второго преобразователя 11 будет равно:
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-33t.gif)
Напряжение на выходе n-го преобразователя будет равно:
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-34t.gif)
Таким образом каждый последующий преобразователь дает напряжение с двойной частотой. Путем n-кратного умножения и n-кратной фильтрации получают нужное значение частоты 2n
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161034/183.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161122/969.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161076/931.gif)
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-35t.gif)
С помощью ФНЧ 14 выделяют напряжения разностной частоты, т.е. напряжение постоянной составляющей Uc.
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-36t.gif)
Uc будет являться амплитудой /огибающей/ сигнала. Uc подают на первый вход интегратора 15, на второй вход которого подают импульсы синхронизатора 16 через фазовращатель 17, с помощью которого совмещают единые моменты времени начала и конца интервала интегрирования Т с началом и концом передачи сигнала. Выход интегратора 15 является информационным. Таким образом мы доказали, что в заявленном устройстве имеют:
1. Диапазон рабочих частот в тональном диапазоне увеличен с 1 до 3 кГц и выбор частоты запуска передатчика f0 не зависит от нестабильности частоты F питающего напряжения U(t). 2. Помехозащищенность в заявленном устройстве повышена за счет выполнения более "жесткого" неравенства
![устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161334](/images/patents/310/2161334/2161334-37t.gif)
Класс G08C19/12 в которых передаваемый сигнал характеризуется частотой или фазой переменного тока
Класс H04B3/54 системы передачи информации по линиям энергоснабжения