система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети
Классы МПК: | H04B3/54 системы передачи информации по линиям энергоснабжения |
Автор(ы): | Гутин К.И., Цагарейшвили С.А., Старостин А.С., Новиков В.А., Цагарейшвили Н.С., Цагарейшвили А.С., Литвин Ю.А., Бородченко В.О. |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью Научно- коммерческая фирма "СЕВКО" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-03-31 публикация патента:
27.12.2000 |
Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при организации каналов связи с использованием линий без обработки ее высокочастотными заградителями. Достигаемый технический результат - повышение скорости передачи сигналов. В системе передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети используется синхронное детектирование сигналов с фазовой обработкой. Система содержит передатчик, два фильтра напряжения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей, три узкополосных фильтра, два умножителя, фильтр нижних частот. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Система передачи и приема сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи, содержащая передатчик, соединенный через фазные провода АВС линии электропередачи с приемником, включающим фильтр напряжения симметричных составляющих (ФСС) прямой последовательности и ФСС обратной последовательности, входные клеммы каждого из которых соответственно подключены к фазным проводам АСВ и АВС линии электропередачи, первый узкополосный фильтр (УПФ), отличающаяся тем, что в приемник введены второй и третий УПФ, первый и второй умножители, фильтр нижних частот (ФНЧ), при этом выходы ФСС прямой и обратной последовательностей соответственно подключены к входам первого и второго УПФ, выходы которых подключены к входам первого умножителя, выход которого подключен к входу третьего УПФ, выход которого подключен к объединенным входам второго умножителя, выход которого подключен к входу ФНЧ.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием трехфазной электрической сети (0,38-10-35) кВ без ее обработки высокочастотными заградителями, при этом передачу и прием сигналов производят на стороне 0,38 кВ. Известно устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети а. с. SU 1737481, 1992 г. Недостатками известного устройства являются низкая помехозащитность при приеме сигналов и низкая, не более 10 Бод, скорость передачи сигналов. Наиболее близким, к заявленной системе, является устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент на изобретение N 2061256, 1996 г. (прототип). Данному устройству присущи те же недостатки. Заявленная система решает задачу повышения скорости передачи сигналов. Система (фиг. 1), реализующая заявленный способ, содержит в пункте передачи передатчик 1, соединенный через фазные провода АВС линии электропередачи 2 с приемником 3, включающим фильтр напряжения симметричных составляющих (ФСС) прямой последовательности 4 и ФСС обратной последовательности 5, входные клеммы, каждого из которых, соответственно подключены к фазным проводам АСВ и АВС линии электропередачи 2, при этом выходы ФСС прямой 4 и обратной 5 последовательностей соответственно подключены к входам первого 6 и второго 7 узкополосных фильтров (УПФ), выходы которых подключены к входам первого умножителя 8, выход которого подключен к входу третьего УПФ-9, выход которого подключен к объединенным входам второго умножителя 10, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот 11 (ФНЧ). Система работает следующим образом. При работе передатчика пассивно-активного типа 1 в его фазных проводах A, B, C образуют следующие трехфазные токи сигнала:![система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161371](/images/patents/310/2161371/2161371-2t.gif)
![система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161371](/images/patents/310/2161371/2161371-3t.gif)
iA(t) = Im cos W1t - cos (W2t + 180o)
iB(t) = Im cos (W1t + 120) - cos (W2t + 60o)...........(1)
iC(t) = Im (cos W1 t + 240) - cos (W2t - 60o)
где Im - амплитудное значение тока. W1 = (Wc + Л); W2 = (Wc + Л);
Wc = 2Пfc; Л = 2ПF; f1 = fc - F; f2 = fc + F; fc = f1 + f2/2; П==
![система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161371](/images/patents/310/2161076/960.gif)
F - частота напряжения сети. Эти токи образуют на входах ФСС 5 и ФСС 4 напряжения:
![система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161371](/images/patents/310/2161371/2161371-4t.gif)
![система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, патент № 2161371](/images/patents/310/2161371/2161371-5t.gif)
UA(t) = Um cos W1t - cos (W2t + 180o)
UB(t) = Um cos (W1t + 120) - cos (W2t + 60o)..........(2)
UC(t) - Um cos (W1t + 240) - cos (W2t - 60o)
где Um - амплитуда напряжения. На выходе ФСС 5 обратной последовательности, который реагирует только на первые члены (2), имеют обратное чередование фаз АСВ:
U1(t) = Um1 cos W1t...........(3)
где Um1 - амплитуда напряжения. На выходе ФСС 4 прямой последовательности, который реагирует только на вторые члены (2), имеют прямое чередование фаз АВС:
U2(t) = Um2 cos W2t............ (4)
где Um2 - амплитуда напряжения. Напряжения U2(t) и U1(t) подают соответственно на выходы первого 6 и второго 7 - УПФ. Назначение УПФ - улучшить отношение сигнал/помеха на его выходе, по сравнению с его входом. Напряжения с выходов УПФ -6, 7 подают на входы первого умножителя 8. Считаем, что коэффициенты передачи УПФ - 6, 7 равны единице. Известно, что при подаче на вход умножителя двух напряжений с разными частотами W1 и W2 на его выходе имеют:
U8(t) = K1Um1 cos (W2-W1)t + K2Um2cos(W2+W1)t.........(5)
где K1 и K2 - коэффициенты преобразования умножителя 8. УПФ - 9 выделяет второй член напряжения (5) с суммарной частотой W0. U0(t) = U9(t) = Umo cos W0t........(6)
Где W0 = W2 + W1;
Umo - амплитуда напряжения. Напряжение U0(t) подают на объединенные входы второго умножителя 10, т. е. перемножают U0(t) на U0(t). Выходное напряжение умножителя 10 по аналогии с (5) будет иметь вид:
U10(t) = K3Um1cos(W0-W0)t + K4Um2cos(W0+W0)t = K3Um1 + K4Um2cos2W0t. ...........(7)
где К3 и К4 - коэффициенты преобразования умножителя 10. Первый член (7) является напряжением постоянной составляющей Un, т.к. cos(W0-W0)t = cos0 = 1. ФНЧ - 11 выделяет напряжение:
Un = K3Um1.............(8)
При передаче сигналов, которые являются последовательностью радиоимпульсов, напряжение Un будет являться огибающей информационных радиоимпульсов. Из описания работы заявленной системы следует:
1. Все элементы приемника 3 являются линейными элементами. 2. Обработку сигналов осуществляют фазовым способом. 3. Опорным сигналом для второго умножителя 10 является передаваемый сигнал. В Можайских электрических сетях Мосэнерго в феврале-марте 1999 были проведены линейные испытания макета системы выполненного согласно схемы (фиг. 1) Передачу сигналов производили по кабельным электрическим линиям 10 кВ. Технические характеристики системы:
1. Частота запуска передатчика 1 равна 1125 Гц. 2. Частота обратной и прямой последовательностей равны:
f1 = 1075 Гц; f2 = 1175 Гц
3. Токи, вводимые в линию 2 в месте передачи, равны:
I1(f1) = I1(f2) = 7 A
4. Полосы пропускания УПФ - 6,7,9 равны 50 Гц. 5. Полоса среза ФНЧ - 11 равна 50 Гц. 6. Отношение сигнал/помеха на выходе УПФ - 6,7 равно трем. 7. На выходе ФНЧ - 11 - принимали последовательность видеосигналов типа "меандр". 8. Скорость передачи равна 50 Бод. Таким образом, мы доказали, что цель, поставленная изобретением, - повышение скорости передачи достигнута.
Класс H04B3/54 системы передачи информации по линиям энергоснабжения