СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Российский патент 2003 года по МПК H04B3/54 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при организации каналов связи с использованием линий без обработки их высокочастотными заградителями.

Известно "Устройство для передачи сигналов по трехфазной линии электропередачи низкого напряжения", которое реализует известный способ (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.

Известен "Способ передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети", который принят за прототип (патент 2161370, Н 04 В 3/54, 1999 г.). Недостатками системы, реализующей известный способ, являются:
1. Малые входные сопротивления приемных фильтров напряжения симметричных составляющих прямой последовательности (ФНССПП) и фильтров напряжения симметричных составляющих обратной последовательности (ФНССОП). В связи с тем, что входные цепи ФНССПП и ФНССОП подключают на линейные напряжения 380 В, элементы этих фильтров должны быть высоковольтными, т.е. рассчитаны на высокие напряжения.

2. Выходы ФНССПП и ФНССОП подключены к входам узкополосных фильтров (УПФ), входы которых выполнены из низковольтных элементов, поэтому, между выходами ФНССПП, ФНССОП и входами УПФ подключены заграждающие фильтры, настроенные на частоту 50 Гц, элементы которых так же являются высоковольтными, т.е. громоздкими и дорогостоящими.

3. Основным недостатком является используемый способ приема сигналов по напряжению. В ЭНИНе доказали, что прием сигналов по току дает более высокое отношение сигнал/помеха, чем прием сигналов по напряжению (Пономарев А.М. О возможности использования контроля тока сигнала в циркулярном управлении. -Минск, Известия ВУЗов, Энергетика, 1978 г., 8, стр.18-23).

Заявленное изобретение устраняет перечисленные недостатки.

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 прямой последовательности на частоте f₂, передают эти токи по электрической сети в пункт приема, где преобразуют токи в токи и , где К - коэффициент передачи токов из пункта передачи в пункт приема, преобразуют токи путем фильтрации и соответственно в напряжения U₁(t) = U_m1cosω₁t и U₂(t) = U_m2cosω₂t, где U_m1 и U_m2 - амплитуды напряжения, ω₁ = 2πf₁, ω₂ = 2πf₂.

Блок-схема системы, реализующей заявленный способ, приведена на фиг.1, где:
1 - передатчик пассивно-активного типа,
2 - трехфазная электрическая сеть,
3 - приемник,
4 - 9 - конденсаторы,
10 - фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности (ФТССПП),
11 - фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности (ФТССОП),
12, 13 - первый и второй узкополосные фильтры (УПФ), соответственно настроены на частоты f₂ и f₁.

Система работает следующим образом:
При работе передатчика пассивно-активного типа 1 в его фазных проводах А, В, С образуются следующие трехфазные токи сигнала: или в другой форме записи:

где I_m - амплитудное значение тока.

ω₁ = (ω₀-Ω), ω₂ = (ω₀+Ω);
ω₀ = 2πf₀; Ω = 2πF;
f₁=f₀-F; f₂=f₀+F;

ω₁ = 2πf₁; ω₂ = 2πf₂;
f₀ - частота запуска передатчика 1, F - частота напряжения электрической сети.

Векторные диаграммы токов обратной последовательности на частоте f₁ и прямой последовательности на частоте f₂ приведены на фиг.2.

Токи согласно (1) поступают на первые обкладки соответственно конденсаторов 4 - 9. Со вторых обкладок конденсаторов 4 - 6 токи обратной последовательности поступают на входы ФТССОП 11 соответственно в точки T₁, T₂, Т₃. Эти токи, с учетом затухания в тракте передачи сигналов между передающим и приемным пунктами, имеют вид:

где К - коэффициент передачи токов.

Со вторичных обкладок конденсаторов 7, 8, 9 токи прямой последовательности поступают на входы ФТССПП 10 соответственно в точки Т₄, Т₅, Т₆. Эти токи, с учетом затухания в тракте передачи между передающим и приемным пунктами имеют вид:

На выходе ФТССПП 10 имеют напряжение только при наличии на его входах токов прямой последовательности. Это напряжение подают на вход первого УПФ 12 и с его выхода получают напряжение сигнала на частоте f₂
U₁(t) = U_m1cosω₂t (4)
На выходе ФТССОП имеют напряжение только при наличии на его входах токов обратной последовательности. Это напряжение подают на вход второго УПФ 13 и с его выхода получают напряжение сигнала на частоте f₁
U₂(t) = U_m2cosω₁t (5)
Напряжения U₂(t) и U₁(t) являются информационными. Эти напряжения используют для дальнейшей обработки сигналов одним из известных способов.

Примечание:
1. Элементами ФТССОП 11 являются элементы R и С, а именно: 11₁, 11₂, 11₃, 11₄. Трансформатор 11₅ является развязывающей цепочкой.

2. Элементами ФТССПП 10 являются элементы R и С, а именно: 10₁, 10₂, 10₃, 10₄. Трансформатор 10₅ является развязывающей цепочкой (Фабрикант В.Л., Глухов В. П. , Паперно Л.Б. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование. - М.: Высшая школа, 1968 г., стр.163).

Таким образом, доказано, что в заявленном техническом решении устранены недостатки прототипа, что и является целью изобретения, а именно:
1. Устранен заграждающий фильтр (ЗФ), имеющий элементы, которые должны работать с большими напряжениями. В прототипе был включен между выходами ФНССПП, ФНССОП и входами первого и второго УПФ 12 и 13. (На схеме в прототипе не показан, т.к. он входит составной частью в ФНССПП и ФНССОП, что очевидно, т.к. в его отсутствие УПФ 12 и 13 сгорели бы). Изъятие ЗФ стало возможным в связи с установкой последовательно ФТССОП, ФТССПП конденсаторов 4-9, которые для высокой частоты сигнала имеют малые сопротивления, а для частоты 50 Гц большое сопротивление.

2. За счет применения способа приема сигналов по току, повышено отношение сигнал/помеха, что дает возможность, при прочих равных условиях, снизить мощность передатчика.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении отношения сигнал/помеха, что позволяет снизить мощность передатчика. Изобретение решает задачу приема сигналов в пункте приема при передаче сигналов из пункта передачи. На приемном пункте осуществляют прием сигналов по току, т.е. на фильтры токов симметричных составляющих прямой и обратной последовательности. 2 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 при помощи передатчика пассивно-активного типа в трехфазные токи сигнала обратной последовательности на частоте f₁ и прямой последовательности на частоте f₂, передают эти токи по трехфазной электрической сети в пункт приема, отличающийся тем, что токи, которые имеют значения в пункте приема и ,
где K - коэффициент передачи токов и из пункта передачи в пункт приема, поступают через конденсаторы на три входа фильтра тока симметричных составляющих обратной последовательности (ФТССОП) и три входа фильтра тока симметричных составляющих прямой последовательности (ФТССПП) соответственно, напряжение с выхода ФТССПП подают на вход первого узкополосного фильтра, который настроен на частоту f₂, с выхода которого имеют напряжение сигнала на частоте f₂
U₁(t) = U_m1cosω₂t,
где U₁(t) - напряжение с выхода первого узкополосного фильтра;
U_m1 - амплитуда напряжения,
напряжение с выхода ФТССОП подают на вход второго узкополосного фильтра, который настроен на частоту f₁, с выхода которого имеют напряжение сигнала на частоте f₁
U₂(t) = U_m2cosω₁t,
где U₂(t) - напряжение с выхода второго узкополосного фильтра;
U_m2 - амплитуда напряжения;
ω₁ =2πf₁, ω₂ = 2πf₂,
напряжения U₁(t) и U₂(t) являются информационными, эти напряжения используют для дальнейшей обработки сигналов одним из известных способов.