СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Российский патент 2002 года по МПК H04B3/54 

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при передаче сигналов по трехфазной электрической сети. Изобретение решает задачу приема сигналов на диспетчерском пункте, которые передают с контролируемого пункта, где установлен передатчик пассивно-активного типа, при этом на приемном пункте преобразуют механические колебания пластин сердечников трансформаторов тока в электрические колебания (токи сигнала) на частоте сигнала, возникновение которых определяет работа передатчика.

Известно "Устройство для передачи сигналов по трехфазной линии электропередачи низкого напряжения", которое реализует известный способ (патент 2122285, Н 04 В 3/54, 1998). Недостатком данного устройства является его ограниченная применяемость, которая заключается в том, что сигналы передают только от питающего трансформатора к нагрузке, где установлены приемные устройства. Известна также "Система передачи сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи", которая реализует известный способ (а.с. 1755379, Н 04 В 3/54, 1992), которая принята за прототип. Недостатком известной системы является прием сигналов со вторичных обмоток трансформатора тока, которые предназначены для измерения токов в трехфазной электрической сети и подключение посторонних приборов, которыми являются приемные устройства в прототипе, нежелательно. Способ передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, в соответствии с которым в пункте передачи на контролируемом пункте преобразуют питающее напряжение U(t) промышленной частоты F в ток сигнала I2 (f1) обратной последовательности на частоте f1 и ток сигнала I1(f2) прямой последовательности на частоте f2, где f2-f1=2F, передают эти токи по сети на диспетчерский пункт в пункт приема, преобразуют токи I2(f1) и I1(f2) в механические колебания пластин сердечников трансформаторов тока, которые в дальнейшем преобразуют в токи I2(f1)•К1 и I1(f2)•К2, где К1 и К2 коэффициенты преобразования механических колебаний в электрические, преобразуют эти токи путем фильтрации в напряжения U1ш(t)=Um1шcosw1t и U2ш(t)=Um2шcosw2t в широкой полосе частот, где w1=2Пf1; w2=2Пf2, усиливают амплитуды напряжений U1ш(t) и U2ш(t) в К раз (К= 2,3,4, . ..), выделяют напряжения U1.3(t)= К•Um1.3cosw1t и U2.3(t)=К•Um2.3cosw2t в заданной полосе частот.

Обозначения: ш - широкая полоса частот, 3 - заданная полоса частот, m - амплитудное значение. Блок-схема системы приведена на фиг.1, где:
1 - передатчик пассивно-активного типа,
2 - трехфазная электрическая сеть,
3 - трансформаторы тока в фазах А, В, С,
4 - фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности (ФТССОП),
5 - первый приемник,
6 - три пьезодатчика,
7 - фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности (ФТССПП),
8 - второй приемник.

Система работает следующим образом.

При работе передатчика1 пассивно-активного типа в его фазных проводах А, В, С образуют следующие трехфазные токи сигнала: I2(f1) и I1(f2) или другой форме записи:
iA(t)=ImcosW1t-cos (W2t+180),
iB(t)=Imcos(W1t+120)-cos(W2t+60), (1)
iC(t)=Im(cosW1t+240)-cos(W2t-60),
где Im - амплитудное значение тока, W1=2Пf1; W2=2Пf2; f2-f1=2F; F=50 Гц - промышленная частота, частота запуска передатчика 1;
Из выражения (1) следует, что на частоте f1 в сеть 2 вводят токи обратной последовательности с чередованием фаз А, С, В, а на частоте f2 в сеть 2 вводят токи прямой последовательности с чередованием фаз А, В, С. Векторные диаграммы токов обратной последовательности на частоте f1 и прямой последовательности на частоте f2 приведены на фиг. 2 Эти токи проходят через первичные обмотки трансформаторов 3 тока на ДП и трансформируются во вторичные обмотки трансформаторов 3 тока и вызывают при этом механические колебания пластин на частоте сигнала в сердечниках трансформаторов 3 тока. Пьезодатчики 6 жестко соединены с сердечниками трансформаторов 3 тока и преобразуют механические колебания пластин в сердечниках трансформаторов 3 тока в электрические колебания (токи сигналов).

Токи на выходе пьезодатчиков 6 равны:
для обратной последовательности:
I(6)2=I2(f1)•K1, (2)
где K1 - коэффициент преобразования механических колебаний в электрические, индекс 2 обозначает обратную последовательность;
для прямой последовательности:
I(6)1=I1(f2)•K2, (3)
где К2 - коэффициент преобразования механических колебаний в электрические, индекс 1 обозначает прямую последовательность.

Токи I(6)2 и I(6)1 подают соответственно на входы ФТССОП 4 и ФТССПП-7.

Напряжение на выходе фильтра 4 равно:
U4(t)=U1ш(t)=Um1шcosw1t. (4)
Напряжение на выходе фильтра 7 равно:
U7(t)=U2ш(t)=Um2шсоsw2t. (5)
В (4), (5) индекс ш обозначает напряжения сигналов, принятых в широкой полосе частот; w1=2Пf1; w2=2Пf2.

Напряжения U4(t) и U7(t) соответственно подают на входы умножителей 5₁ и 8₁, которые являются составной частью приемников 5 и 8. (В формуле изобретения умножители 5₁ и 8₁ не указаны).

Напряжение на выходе умножителя 5₁ равно:
U5.1(t)=К•Um1шcosw1t. (6)
Напряжение на выходе умножителя 8₁ равно:
U8.1(t)=К•Um2шсоsw2t. (7)
В (6) и (7) К=2, 3, 4.

Напряжения U5.1(t) и U8.1(t) подают соответственно на входы узкополосных фильтров 5₂ и 8₂ (в формуле изобретения узкополосные фильтры 5₂ и 8₂ не указаны), которые имеют заданную полосу пропускания частот.

Напряжения на выходах приемников 5 и 8, что является соответственно выходами узкополосных фильтров 5₂ и 8₂ (коэффициенты передачи считаем равными единице) равны:
U5(t)=U1.3(t)=K•Um1.3cosw1t, (8)
U8(t)=U2.3(t)=K•Um2.3cosw2t. (9)
Индекс 3 обозначает, что напряжения после узкополосных фильтров 5₂ и 8₂ имеют заданную полосу пропускания частот.

Напряжения U5(t) и U8(t) являются информационными и их используют для дальнейшей обработки сигналов.

Следует отметить, что в предложенном техническом решении применяют двухканальный прием (в прототипе одноканальный), что дает выигрыш отношения сигнал/помеха в раз по сравнению с прототипом, т.е. при прочих равных условиях мощность передатчика 1 можно снизить в 2 раза. (Гутин К.И. Повышение эффективности передачи информации в сельских электрических сетях напряжением 10 кВ. Дисс. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. М., 1987, с. 83).

Таким образом, мы доказали, что в заявленном техническом решении сигналы снимают не со вторичных обмоток трансформаторов тока, что нежелательно, а с пьезодатчиков, которые электрически не связаны со вторичными обмотками трансформаторов, что и является целью изобретения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче сигналов по трехфазной линии электропередачи. Достигаемый технический результат съем сигналов не со вторичных обмоток трансформаторов тока, что нежелательно, а с пьезодатчиков. В способе передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети в пункте передачи на контролируемом пункте преобразуют питающее напряжение U(t) промышленной частоты F в ток сигнала I2(f1) обратной последовательности на частоте f1 и ток сигнала I1(f2) прямой последовательности на частоте f2, где f2-f1=2F, передают эти токи по сети на диспетчерский пункт в пункт приема, преобразуют упомянутые токи в механические колебания, а затем в электрические, фильтруют, усиливают амплитуды напряжений и выделяют соответствующие напряжения в заданной полосе частот. 2 ил.

Способ передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, в соответствии с которым в пункте передачи на контролируемом пункте преобразуют питающее напряжение U(t) промышленной частоты F в ток сигнала I2(f1) обратной последовательности на частоте f1 и ток сигнала I1(f2) прямой последовательности на частоте f2, где f2-f1 = 2F, передают эти токи по сети на диспетчерский пункт в пункт приема, отличающийся тем, что преобразуют токи I2(f1) и I1(f2) в механические колебания пластин сердечников трансформаторов тока, которые в дальнейшем преобразуют в токи I2(f1)•К1 и I1(f2)•К2, где К1 и К2 - коэффициенты преобразования механических колебаний в электрические, преобразуют эти токи путем фильтрации в напряжения U1ш(t)= Um1шcosw1t и U2ш(t)= Um2шcosw2t в широкой полосе частот, где w1= 2Пf1; w2= 2Пf2, усиливают амплитуды напряжений U1ш(t) и U2ш(t) в К раз, где К= 2,3,4. . . , выделяют напряжения U1.3(t)= К•Um1.3cosw1t и U2.3(t)= К•Um2.3cosw2t в заданной полосе частот, где ш - широкая полоса частот, 3 заданная полоса частот, m амплитудное значение.