СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Российский патент 2000 года по МПК H04B3/54 

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием трехфазной электрической сети (0,38-10-35-110) кВ без ее обработки высокочастотными заградителями, при этом передачу и прием сигналов производят на стороне 0,38 кВ.

Известен способ передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, который реализован в устройстве по а.с. СССР N 1737481, 1992 г. Недостатками известного способа является низкая помехозащитность при приеме сигналов и низкая, не более 10 Бод, скорость передачи сигналов.

Наиболее близким к заявленному способу является способ передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, который реализован в патенте на изобретение N 2061256 1996 г. (прототип). Данному способу присущи те же недостатки.

Заявленный способ решает задачу повышения скорости передачи сигналов.

В заявленном способе в пункте передачи преобразуют питающее напряжение U(t) промышленной частоты F соответственно в трехфазные токи обратной последовательности на частоте f₁ и прямой последовательности на частоте f₂, передают эти токи по сети в пункт приема, где преобразуют их соответственно в трехфазные напряжения обратной последовательности на частоте f₁ и прямой последовательности на частоте f₂, преобразуют и соответственно в напряжения U₁(t)=U_m1cos W₁t и U₂(t)=U_m2cos W₂t, перемножают U₁(t) и U₂(t), выделяют путем фильтрации напряжение U₀(t)= U_m0cos W₀t, W₀=2П(f₁+f₂); f₂-f₁=2F; перемножают напряжения U₀(t) на U₀(t), выделяют путем фильтрации постоянную составляющую U_n, где U_m1, U_m2, U_m0 - амплитуды напряжений, П= π=3,14. Которая является огибающей информационных радиосигналов.

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 А, В, С образуют следующие трехфазные токи сигнала: I₂(f₁) и I₁(f₂) или в другой форме записи:
i_A(t) = I_m cos W₁t - cos (W₂t + 180)
i_B(t) = I_m cos (W₁t + 120) - cos (W₂t+60) (1)
i_C(t) = I_m (cos W₁t + 240) - cos (W₂t - 60),
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. W₁ = 2 π f₁, W₂ = 2 π f₂.

V_c - частота запуска передатчика 1. F - частота напряжения сети.

Эти токи образуют на входах ФСС 5 и ФСС 4 напряжения: U₂(f₁) и U₁(f₂) или в другой форме записи:
U_A(t) = U_m cos W₁(t) - cos(W₂t + 180)
U_B(t) = U_m cos (W₁t + 120) - cos (W₂t+60) (2)
U_C(t) = U_m cos (W₁t + 240) - cos(W₂t - 60),
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-W₁t + K₂U_m2 cos (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_m0 cos W₀t, (6)
где W₀=W₂+W₁, U_m0 - 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_m1 cos (W₀-W₀)t + K₄U_m2cos(W₀+W₀)t = K₃U_m1 + K₄U_m2cos2W₀t, (7)
где K₃ и K₄ - 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 были проведены линейные испытания макета системы, выполненного согласно схеме (см. чертеж). Передачу сигналов производили по кабельным электрическим линиям 10 кВ.

Технические характеристики системы:
1. Частота запуска передатчика 1 равна 1125 Гц.

2. Частоты обратной и прямой последовательностей равны:
f₁ = 1075 Гц; f₂ = 1175 Гц.

3. Токи, вводимые в линию 2 в месте передачи, равны:
I₁(f₁) = I₁f₂ = 7 А.

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 изобретения - повышение скорости передачи - достигнута.

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 предложенном способе передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети используется синхронное детектирование сигналов с фазовой обработкой, что позволяет повысить скорость передачи сигналов. 1 ил.

Способ передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, в соответствии с которым в пункте передачи преобразуют питающее напряжение U(t) промышленной частоты F в трехфазные токи сигнала обратной последовательности на частоте f₁ и токи сигнала прямой последовательности на частоте f₂, передают эти токи по сети в пункт приема, где преобразуют их соответственно в трехфазные напряжения обратной последовательности на частоте f₁ и прямой последовательности на частоте f₂, отличающийся тем, что преобразуют и соответственно в напряжения U₁(t) = U_m1cosW₁t и U₂(t) = U_m2cosW₂t, перемножают U₁(t) и U₂(t), выделяют путем фильтрации напряжение U₀(t) = U_m0cosW₀t, W₀ = 2П(f₁+f₂); f₂-f₁ = 2F; перемножают напряжения U₀(t) на U₀(t), выделяют путем фильтрации постоянную составляющую U_n, которая является огибающей информационных радиосигналов, где U_m1, U_m2, U_m0 - амплитуды напряжения, П = π = 3,14, W₁ = 2πf₁, W₂ = 2πf₂, W₀ = 2W_c, W_c = 2πf_c частота запуска передатчика.