Система передачи и приема сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи

 

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение для образования канала связи на тональных частотах по линиям 0,38-10 - 35 кВ без их высокочастотной обработки. Изобретение решает задачу передачи информации по синхронному каналу связи при наличии конденсаторных батарей в сети 0,38 кВ. Устройство содержит на диспетчерском и контролируемых пунктах трансформаторы 6 - 10/0,4 кВ, первый и второй фильтры, блок телеуправления, телесигнализации, телеизмерения, передатчик, первый и второй балансные фазовые детекторы, гетеродин, фазовращатель, трансформатор тока, шунтирующий элемент. 1 ил.

Изобретение относится к телемеханике и может быть использовано для передачи и приема телесигналов по проводам трехфазной линии электропередачи.

Известна система телемеханики ТМРС-10 для распределительных сетей 6 - 10 кВ. Т.Е. Георгиевская, Р.А. Гожанский, К.И. Митюшкин. Телеинформационные системы реального времени для диспетчерского управления энергосистемами.

Сборник научных трудов ВНИЭ, 1985, стр. 120 - 124.

К недостаткам данной системы следует отнести отсутствие возможности передачи информации телеизмерения с контролируемых пунктов. Наиболее близкой по технической сущности к заявленной системе является система передачи и приема сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи, а.с. SU 1377481, H 04 B 3/54, 1992 г.

К недостаткам данной системы следует отнести потерю ее работоспособности при наличии в сети 0,38 кВ конденсаторных батарей, служащих для увеличения cosϕ. .

Заявленная система решает техническую задачу по устранению этого недостатка.

Система передачи и приема сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи (Система) (см. чертеж) 1 содержит на диспетчерском пункте (ДП) 1 линию электропередачи 2, питающий трансформатор 3, линию среднего напряжения 4, трансформатор 5, конденсаторную батарею 6, первый 7, второй 8 фильтры, блок телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС), телеизмерения (ТИ) 9, передатчик 10, первый 11, второй 12 балансные фазовые детекторы, гетеродин 13, фазовращатель 14, трансформатор тока 15, шунтирующий элемент 16 на контролируемом пункте 17 (КП), трансформатор 18, первый 19, второй 20 фильтры, блок ТУ, ТС, ТИ 21, передатчик 22, первый 23, второй 24 балансные фазовые детекторы, гетеродин 25, фазовращатель 26, конденсаторную батарею 27, трансформатор тока 28, шунтирующий элемент 29.

Работает система следующим образом.

При передаче сигналов с ДП 1 на КП 17 с блока ТУ, ТС, ТИ 9 на вход передатчика пассивно-активного типа 10 поступают запускающие импульсы. На выходе передатчика 10 образуют токи сигналов: , где I_m - амплитудное значение токов сигналов; ω₁= 2πf₁ - верхняя частота; ω₂= 2πf₂ - нижняя частота, при этом выполняются условия: f₁ - f₂ = 2F, где F - частота промышленного напряжения.

Токи сигналов (1) протекают по цепи:
"земля" - выход передатчика 10 - фаза А 0,38 кВ - обмотка трансформатора 5 - "земля".

Эти токи трансформируют через трансформатор 5 в линию среднего напряжения 4 и создают в ней линейные напряжения сигналов. Напряжения сигналов на КП 17 снимают с шунтирующего элемента 29 трансформатора тока 28. Пусть на выходах первого 19 и второго 20 фильтров имеем напряжения сигналов:
,
где
U_m1 и U_m2 - амплитудные значения напряжений сигналов;
ϕ₁ и ϕ₂ - начальные фазы.

Напряжение на выходе первого балансного фазового детектора 23 равно:
,
где
K₁ - коэффициент передачи первого балансного фазового детектора 23.

При работе передатчика 10 пассивно-активного типа выполняют условия:

С учетом (2) и (4) выражение (3) примет вид:
U_вых.23= U_m23cosΩt (5) ,
где
- амплитудное значение напряжения сигнала на выходе первого балансного фазового детектора 23.

Ω = 2π(2F)
Гетеродин 25 преобразует напряжение промышленной частоты F в напряжение частоты 2F.

Напряжение на выходе гетеродина 25 равно:
U_вых.25= U_mгcos(Ωt+ϕ_г) (6) ,
где U_mr - амплитудное значение напряжения гетеродина 25,
ϕ_г - начальная фаза.

С помощью фазовращателя 26 выполняют условие ϕ_г= 0, , тогда напряжение на выходе фазовращателя 26 будет равно:
U_вых.26= U_mгcosΩt (7) .

Считаем, что коэффициент передачи фазовращателя 26 равен 1.

Сравнивая выражения (5) и (7),видим, что частота и фаза напряжений, поступающих на входы второго балансного фазового детектора 24 равны между собой. Выходное напряжение второго балансного фазового детектора 24 (3) равно:
(8)
где
K₂ - коэффициент передачи второго фазового детектора 22.

На выходе второго балансного фазового детектора 24 имеем постоянное напряжение сигнала, которое подается в блок ТУ, ТС, ТИ 21 для дальнейшей обработки. В заявленной системе осуществлен синхронный прием сигналов, что соответствует его оптимальной обработке. Работа системы при передаче сигналов с КП 17 на ДП 1 аналогична рассмотренной выше.

Заявленная система решает техническую задачу по устранению недостатков системы по а.с. 1737481.

Система теряет работоспособность при наличии конденсаторных батарей, которые служат для увеличения коэффициента мощности cosϕ. . Это связано с тем, что токи сигналов передатчика вводят и принимают между фазами 0,38 кВ и до обмоток трансформаторов 5 и 18 они не доходят, т.к. их шунтируют емкости конденсаторных батарей 6 и 27.

В заявленной системе этот недостаток устранен, т.к. токи сигналов передатчиков 10 и 22 вводят между фазой А и "землей", а принимают с шунтирующих элементов 16 и 29 трансформаторов токов 15 и 28, которые установлены на вводах фазы А трансформаторов 5 и 18, поэтому емкости конденсаторных батарей их не шунтируют, т.к. конденсаторы непосредственно не соединены с "земляной" шиной.

Большой динамический диапазон изменения напряжения сигналов на выходе приемных устройств, что не позволяет выбрать оптимальный порог в приемнике. Это связано с тем, что в течение суток нагрузки 0,38 кВ трансформаторов 5 и 18 изменяются в широких пределах.

В заявленной системе этот недостаток устранен, т.к. выбирают заданное значение напряжения гетеродина. Так, при
U_mr << U_m23
выражение (8) примет вид:
U_вых.24 = 2K₂U_mr.

Из (9) следует, что напряжение сигнала на выходе второго балансного фазового детектора 24 всегда остается постоянным и не зависит от изменения амплитуд напряжений сигналов на входах приемников 19, 20 и 7,8 в большом динамическом диапазоне.

Формула изобретения

Система передачи и приема сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи, содержащая на диспетчерском пункте трансформатор, первый и второй фильтры, передатчик и блок телеуправления, телесигнализации и телеизмерения, а на контролируемом пункте - трансформатор, первый и второй фильтры и блок телеуправления телесигнализации и телеизмерения, отличающаяся тем, что на диспетчерском пункте введены трансформатор тока, шунтирующий элемент, первый и второй балансные фазовые детекторы, гетеродин, фазовращатель и конденсаторная батарея, причем первичная обмотка трансформатора тока включена последовательно в фазу А 0,38 кв, которая вместе с фазами В и С через трансформатор соединена с трехфазной линией электропередачи, первый вывод вторичной обмотки трансформатора тока соединен с первым выводом шунтирующего элемента и первыми входами первого и второго фильтров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого балансного фазового детектора, выход которого соединен с первым входом второго балансного фазового детектора, выход которого через блок телеуправления, телесигнализации и телеизмерения соединен с входом передатчика, первый выход которого соединен с фазой А 0,38 кв, в второй выход соединен с "земляной" шиной, первый вход гетеродина соединен с фазой А 0,38 кв, а второй вход - с "земляной" шиной, выход гетеродина соединен через фазовращатель с вторым входом второго балансного фазового детектора, конденсаторная батарея состоит из трех одинаковых конденсаторов, соединенных в треугольник, вершины которого подключены к фазам A, B, C 0,38 кв обмотки трансформатора, второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока соединен с вторым выводом шунтирующего элемента, "земляной" шиной и вторыми входами первого и второго фильтров, а на контролируемом пункте введены трансформатор тока, шунтирующий элемент, первый и второй балансные фазовые детекторы, гетеродин, фазовращатель и конденсаторная батарея, первичная обмотка трансформатора тока включена последовательно в фазу A 0,38 кв, которая вместе с фазами B и C через трансформатор соединен с трехфазной линией электропередачи, первый вывод вторичной обмотки трансформатора тока соединен с первым выводом шунтирующего элемента и первыми входами первого и второго фильтров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого балансного фазового детектора, выход которого соединен с первым входом второго балансного фазового детектора, выход которого через блок телеуправления, телесигнализации соединен с входом передатчика, первый выход которого соединен с фазой A 0,38 кв, а второй - с "земляной" шиной, первый вход гетеродина соединен с фазой A 0,38 кв, а второй вход - с "земляной" шиной, выход гетеродина соединен через фазовращатель с вторым входом второго балансного фазового детектора, конденсаторная батарея состоит из трех одинаковых конденсаторов, соединенных в треугольник, вершины которого подключены к фазам A, B и C 0,38 кв обмотки трансформатора, второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока соединен с вторым выводом шунтирующего элемента, "земляной" шиной и вторыми входами первого и второго фильтров.

РИСУНКИ

Рисунок 1