УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ЛИНИЯМ ЭЛЕКТРОСЕТИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1999 года по МПК H04B3/54 

Изобретение относится к системам передачи информации, использующих в качестве линии связи провода электросети.

Известно устройство телесигнализации по электрическим сетям (авт. свид. СССР N 871343, H 03 B 3/54, опубл. 07.10.81), содержащее передатчик, приемник, подключенный к обмотке первого однообмоточного трансформатора, а также второй однообмоточный трансформатор, либо первый и второй индукторы.

Недостатком этого устройства является то, что потребители электроэнергии, подключенные к этим проводам, шунтируют канал передачи информации, что приводит к увеличению энергетических затрат и создает высокочастотные помехи. По этой причине такие устройства не нашли широкого применения в распределительных и низковольтных (220/380 В) воздушных и кабельных линиях электропередачи, где подключено большое количество потребителей электроэнергии, одновременно являющихся источниками высокочастотных помех.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Технический результат заключается в повышении помехозащищенности и уменьшении энергетических затрат при передаче информации по электросетям, в том числе, кабельным и воздушным линиям электросети.

Этот технический результат достигается тем, что в устройстве передачи информации по линиям электросети, содержащем передатчик, приемник, подключенный к обмотке первого однообмоточного трансформатора, а также второй однообмоточный трансформатор, в кабельных линиях электросети с незаземленными проводами передатчик подключен к обмотке второго однообмоточного трансформатора, а также введены два высокочастотных конденсатора, одна из обкладок которых подключена к одному из проводов линий электросети, причем между точками подключения высокочастотных конденсаторов расположены магнитопроводы первого и второго однообмоточных трансформаторов и охватывают все провода линий электросети, а другая обкладка высокочастотных конденсаторов заземлена.

В устройстве передачи информации по линиям электросети, содержащем передатчик, приемник, подключенный к первому однообмоточному трансформатору, и второй однообмоточный трансформатор в кабельных линиях электросети с заземленным проводом, нейтральный провод имеет промежуточное заземление между передатчиком и приемником, передатчик подключен ко второму однообмоточному трансформатору, передатчик и приемник размещены между двумя крайними точками заземления нейтрального провода кабельной линии электросети, а перед промежуточным заземлением и после него установлены первый и второй дополнительные однообмоточные трансформаторы, при этом магнитопроводы первого и второго однообмоточных трансформаторов и первого и второго дополнительных однообмоточных трансформаторов охватывают все провода кабельной линии электросети, а обмотки первого и второго дополнительных однообмоточных трансформаторов соединены между собой.

В устройстве передачи информации по линиям электросети, содержащем передатчик, приемник, подключенный к первому индуктору, и второй индуктор, в воздушных линиях электросети передатчик подключен ко второму индуктору, причем первый и второй индукторы выполнены идентично в виде однообмоточных трансформаторов по числу проводов воздушной линии электросети, магнитопровод каждого из которых охватывает один из проводов воздушной линии электросети, а обмотки всех однообмоточных трансформаторов соединены последовательно, а также введены два высокочастотных конденсатора, одна из обкладок которых заземлена, а другая подключена к одному из проводов воздушной линии электросети, причем между точками подключения высокочастотных конденсаторов к одному из проводов воздушной линии электросети расположены первый и второй индукторы.

Такое выполнение позволяет повысить качество передачи информации по кабельным линиям электросети с незаземленными проводами, с заземленным нейтральным проводом кабельной электросети и по воздушным линиям электросети.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного устройства с кабельной линией электросети с незаземленными проводами, на фиг. 2 - то же с заземленным нейтральным проводом кабельной электросети, на фиг. 3 - функциональная схема устройства с воздушной линией электросети.

На фиг. 1 один провод 1 с помощью высокочастотных заземлений-конденсаторов 2 и 3 заземлен перед передатчиком 4 и после приемника 5. Индукторы 6 и 7, представляющие собой однообмоточные трансформаторы, подключены соответственно к передатчику 4 и приемнику 5, а их магнитопроводы охватывают все провода электросети, которые образуют с проводом 1 цепи протекания токов нагрузки 8 электросети до передатчика 4, нагрузки 9 между передатчиком 4 и приемником 5 и нагрузки 10 после приемника 5. Нагрузки 8, 9 и 10 произвольным образом подключены к проводам электросети. Индуктор 6, подключенный к передатчику 4 и индуктор 7, подключенный к приемнику 5, связаны между собой замкнутым витком, состоящим из отрезка провода 1, заземления по высокой частоте 2 с импедансом Z1 и заземления 3 с импедансом Z2.

В электрических сетях с глухо-заземленным нейтральным проводом, где один конец уже имеет качественное заземление в трансформаторной подстанции, требуется только одно высокочастотное заземление на другом конце нейтрального провода, для организации передачи информации с помощью предлагаемого устройства по линии связи "нейтраль - земля".

Промежуточное заземление нейтрального провода кабельной линии электросети, выполненное между передатчиком и приемником, шунтирует канал передачи полезного сигнала. В этом случае перед промежуточным заземлением и после него устанавливают индукторы в виде однообмоточных трансформаторов, обмотки которых соединены между собой (фиг.2). Здесь кроме индуктора 6, подключенного к передатчику 4, и индуктора 7, подключенного к приемнику 5, установлены два дополнительных однообмоточных трансформатора 11 и 12 соответственно перед промежуточным заземлением 13 и после него. Обмотки этих трансформаторов соединены между собой.

При использовании воздушных линий электропередачи индуктор выполнен из однообмоточных трансформаторов по числу проводов электросети, образующих с заземленным по высокой частоте проводом цепи протекания токов нагрузок. При этом магнитопровод каждого трансформатора охватывает один провод электросети, а обмотки всех трансформаторов соединены последовательно. Функциональная схема индуктора представлена на фиг. 3. Схема подключения индуктора к передатчику и приемнику (см. фиг. 1): индуктор 7, подключенный к приемнику 5 сигналов, выполнен из однообмоточных трансформаторов 14, 15 и 16. Количество трансформаторов определяется числом проводов электросети, по которым протекает ток нагрузки 10 электросети.

Устройство передачи информации по линиям электросети работает следующим образом. Передатчик 4 (фиг. 1) вырабатывает сигнал в виде радиоимпульса тока, поступающего на индуктор 6, который выполнен в виде однообмоточного трансформатора. Нагрузкой однообмоточного трансформатора индуктора 6 является замкнутый виток, состоящий из отрезка провода 1, заземления 2 по высокой частоте с импедансом Z2 и физический землей. Ток, протекающий в замкнутом витке, вызывает появление сигнала на выходе индуктора 7, который также выполнен в виде однообмоточного трансформатора. Анализ передачи по данной схеме показывает, что коэффициент передачи сигнала определяется качеством заземления (импеданса Z1 и Z2) в полосе частот, занимаемой сигналом, параметрами индукторов (числом витков, типом магнитопровода однообмоточных трансформаторов) и, в отличие от прототипа, не зависит от параметров потребителей электроэнергии, подключенных к электросети.

Поскольку магнитопровод однообмоточного трансформатора индуктора 7 охватывает все провода электросети, которые образуют с проводом 1 цепи протекания токов нагрузок 8, 9, 10 электросети, то помехи, создаваемые потребителями электроэнергии, компенсируются в магнитопроводе однообмоточного трансформатора индуктора 7 и не влияют на качество передачи полезного сигнала.

В кабельных линиях электросети с глухо-заземленным нейтральным проводом 1 возможные промежуточные заземления шунтируют канал передачи полезного сигнала (фиг. 1). Для того, чтобы ток, текущий внутри кольца магнитопровода индуктора 6 (контур передатчика 4), протекал внутри кольца магнитопровода индуктора 7 (контур приемника 5) установлены индукторы 11 и 12 в виде однообмоточных трансформаторов. Ток, протекающий в контуре передатчика 4, вызывает появление сигнала на обмотке однообмоточного трансформатора индуктора 11. Так как обмотки однообмоточных трансформаторов индукторов 11 и 12 соединены, в контуре приемника 5 наводятся сигнальные токи. Индукторы 11 и 12 являются ретрансляторами сигналов. При необходимости между их обмотками включается усилитель сигналов.

В воздушных линиях электросети (фиг. 3) конструктивно невозможно исполнение индуктора 7 в виде однообмоточного трансформатора, поэтому их число равно числу проводов, образующих с проводом 1 цепи протекания токов нагрузки 10 электросети. Работа данного устройства полностью эквивалентна работе устройства в кабельных линиях электросети.

Предложенное устройство может найти применение в системах телеконтроля и телеуправления, системах охранной и пожарной сигнализации жилых массивов, промышленных предприятий, электрифицированных садовых и гаражных кооперативов и фермерских хозяйств. Это устройство можно использовать для построения сетей обмена информацией между ЭВМ и в системах диспетчерской связи.

Изобретение относится к системам передачи информации по линиям электросети. Разработаны устройства передачи информации по кабельным линиям электросети с незаземленными проводами, с заземленным нейтральным проводом и для воздушных линий электросети. Устройства содержат передатчик, приемник, подключенный к обмотке первого однообмоточного трансформатора, второй однообмоточный трансформатор - для первых двух вариантов, и первый и второй индукторы - для третьего варианта. Каждое из устройств позволяет повысить качество передачи информации, характеризуется повышенной помехозащищенностью, снижением энергетических затрат при передаче информации. 3 с.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство передачи информации по линиям электросети, содержащее передатчик, приемник, подключенный к обмотке первого однообмоточного трансформатора, а также второй однообмоточный трансформатор, отличающееся тем, что передатчик подключен к обмотке второго однообмоточного трансформатора, а также введены два высокочастотных конденсатора, одна из обкладок которых подключена к одному из проводов линии электросети, причем между точками подключения высокочастотных конденсаторов расположены магнитопроводы первого и второго однообмоточных трансформаторов и охватывают все провода линии электросети, а другая обкладка высокочастотных конденсаторов заземлена. 2. Устройство передачи информации по кабельным линиям электросети, содержащее передатчик, приемник, подключенный к первому однообмоточному трансформатору, и второй однообмоточный трансформатор, отличающееся тем, что нейтральный провод кабельной линии электросети имеет промежуточное заземление между передатчиком и приемником, передатчик подключен к второму однообмоточному трансформатору, передатчик и приемник размещены между двумя крайними точками заземления нейтрального провода кабельной линии электросети, а перед промежуточным заземлением и после него установлены первый и второй дополнительные однообмоточные трансформаторы, при этом магнитопроводы первого и второго однообмоточных трансформаторов и первого и второго дополнительных однообмоточных трансформаторов охватывают все провода кабельной линии электросети, а обмотки первого и второго дополнительных однообмоточных трансформаторов соединены между собой. 3. Устройство передачи информации по воздушным линиям электросети, содержащее передатчик, приемник, подключенный к первому индуктору, и второй индуктор, отличающееся тем, что передатчик подключен к второму индуктору, причем первый и второй индукторы выполнены идентично в виде однообмоточных трансформаторов по числу проводов воздушной линии электросети, магнитопровод каждого из которых охватывает один из проводов воздушной линии электросети, а обмотки всех однообмоточных трансформаторов соединены последовательно, а также введены два высокочастотных конденсатора, одна из обкладок которых заземлена, а другая подключена к одному из проводов воздушной линии электросети, причем между точками подключения высокочастотных конденсаторов к одному из проводов воздушной линии электросети расположены первый и второй индукторы.