Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети

 

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.

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: и или в другой форме записи: i_A(t) = I_m cos W₁t - cos (W₂t + 180^o) i_B(t) = I_m cos (W₁t + 120) - cos (W₂t + 60^o)...........(1) i_C(t) = I_m (cos W₁ t + 240) - cos (W₂t - 60^o) где I_m - амплитудное значение тока.

W₁ = (W_c + Л); W₂ = (W_c + Л); W_c = 2Пf_c; Л = 2ПF; f₁ = f_c - F; f₂ = f_c + F; f_c = f₁ + f₂/2; П== π = 3,14.

W_c - частота запуска передатчика 1; F - частота напряжения сети.

Эти токи образуют на входах ФСС 5 и ФСС 4 напряжения: и или в другой форме записи: U_A(t) = U_m cos W₁t - cos (W₂t + 180^o) U_B(t) = U_m cos (W₁t + 120) - cos (W₂t + 60^o)..........(2) U_C(t) - U_m cos (W₁t + 240) - cos (W₂t - 60^o)
где U_m - амплитуда напряжения.

На выходе ФСС 5 обратной последовательности, который реагирует только на первые члены (2), имеют обратное чередование фаз АСВ:
U₁(t) = U_m1 cos W₁t...........(3)
где U_m1 - амплитуда напряжения.

На выходе ФСС 4 прямой последовательности, который реагирует только на вторые члены (2), имеют прямое чередование фаз АВС:
U₂(t) = U_m2 cos W₂t............ (4)
где U_m2 - 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) = K₁U_m1 cos (W₂-W₁)t + K₂U_m2cos(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) = U_mo cos W₀t........(6)
Где W₀ = W₂ + W₁;
U_mo - 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) = K₃U_m1cos(W₀-W₀)t + K₄U_m2cos(W₀+W₀)t = K₃U_m1 + K₄U_m2cos2W₀t. ...........(7)
где К₃ и К₄ - коэффициенты преобразования умножителя 10. Первый член (7) является напряжением постоянной составляющей U_n, т.к. cos(W₀-W₀)t = cos0 = 1.

ФНЧ - 11 выделяет напряжение:
U_n = K₃U_m1.............(8)
При передаче сигналов, которые являются последовательностью радиоимпульсов, напряжение U_n 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.

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1