СИСТЕМА 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" (патент 2122285, Н 04 В 3/54, 1998 г.).

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" (авт. св. 1755379, Н 04 В 3/54, 1992 г.), 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.

Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети 2 (сеть), содержащая на контролируемом пункте (КП) передатчик пассивно-активного типа 1, выходы которого подключены к фазам А, В, С сети 2, на диспетчерском пункте (ДП) три трансформатора тока 3, первичные обмотки каждого трансформатора тока 3 подключены к соответствующим фазам сети 2, фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности (ФТССОП) 4, выход которого подключен к входу первого приемника 5, отличается тем, что введены три пьезодатчика 6, фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности (ФТССПП) 7, второй приемник 8, при этом пьезодатчики 6 жестко соединены соответственно с сердечниками трансформаторов тока 3, первые выходы пьезодатчиков 6 объединены, вторые выходы пьезодатчиков 6 соответственно подключены к входам ФТССОП 4 и ФТССПП 7, выход которого подключен к входу второго приемника 8.

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 передатчика пассивно-активного типа 1 в его фазных проводах А, В, С образуют следующие трехфазные токи сигнала: I2(f1) и I1(f2) или другой форме записи:
iA(t)=I_mcosW_1t-cos(W_2t+180);
iB(t)=I_mcos(W_1t+20)-cos (W_2t+60); (1)
iC(t)=I_m(cosW_1t+240)-cos(W_2t-60),
где I_m - амплитудное значение тока;
W₁=2Πf1;
W₂=2Πf2;
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 тока 3 на ДП, трансформируются во вторичные обмотки трансформаторов тока 3 и вызывают при этом механические колебания пластин на частоте сигнала в сердечниках трансформаторов тока 3. Пьезодатчики 6 жестко соединены с сердечниками трансформаторов тока 3 и преобразуют механические колебания пластин в сердечниках трансформаторов тока 3 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(1)=U2ш(t)=Um2шcosw2t, (5)
где индекс ш обозначает напряжения сигналов, принятых в широкой полосе частот, где 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)
где 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". Диссертация на соискание ученой степени К.Т.Н., М., 1987 г., 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 области электротехники и может быть использовано при передаче сигналов по трехфазной линии электропередачи. Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети содержит на контролируемом пункте передатчик пассивно-активного типа, в пункте приема на диспетчерском пункте три трансформатора тока, фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности, два приемника, три пьезодатчика, фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности. Достигаемый технический результат - съем сигналов не со вторичных обмоток трансформаторов тока, что нежелательно, а с пьезодатчиков. 2 ил.

Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, содержащая на контролируемом пункте передатчик пассивно-активного типа, выходы которого подключены к фазам А, В, С электрической сети, в пункте приема на диспетчерском пункте три трансформатора тока, первичные обмотки каждого трансформатора тока подключены к соответствующим фазам электрической сети, фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности (ФТССОП), выход которого подключен к входу первого приемника, отличающаяся тем, что введены три пьезодатчика, фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности (ФТССПП), второй приемник, при этом пьезодатчики жестко соединены с сердечниками трансформаторов тока, первые выходы пьезодатчиков объединены, вторые выходы пьезодатчиков соответственно подключены к входам ФТССОП и ФТССПП, выход которого подключен к входу второго приемника.