СИСТЕМА ГУТИНА К.И. ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ ПО ТРЕХФАЗНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЕТЯМ Российский патент 2005 года по МПК H04B3/54 

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием трехфазных электрических сетей (0,4-35) кВ (сеть) без обработки их высокочастотными заградителями.

Известен «Канал связи на тональных частотах по линии 10 кВ (К.И.Гутин, С.А.Цагарейшвили. Канал связи на тональных частотах по линии 10 кВ. Научно-технический бюллетень по электрификации сельского хозяйства. Выпуск 2 (54), ВИЭСХ, Москва, 1985 г., стр.11-17). Недостатком известного канала, при передаче сигналов с контролируемых пунктов (КП) только телесигнализации (ТС) и телеизмерений (ТИ), является наличие на КП приемников, а на диспетчерском пункте (ДП) наличие передатчика, а также низкая скорость до 10 Бод передачи сигналов. Известна также «Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети (система) RU №2161371 С1, 7 Н 04 3/54, 27.12.2000 г., Бюл. №36, которая принята за прототип. В известной системе повышена скорость передачи и приема сигналов до 50 Бод, но остались недостатки, присущие аналогу.

В заявленной системе на КП имеют только передатчики, на ДП имеют только приемник. Следует отметить, что стоимость приемника в 2,5-3,5 раза выше, чем стоимость передатчика. Таким образом, устранив наличие приемников на КП, каналообразующая аппаратура станет значительно дешевле.

На чертеже приведена блок-схема «Системы передачи и приема сигналов», которая реализует заявленное техническое решение, где:

1 - трехфазная электрическая сеть (сеть)

2 - диспетчерский пункт (ДП)

3 - приемник ДП

4 - контролируемый пункт 1 (КП 1)

5 - формирователь периодов следования сигналов КП 1 (формирователь КП 1)

6 - передатчик КП 1

7 - контролируемый пункт N (КП N)

8 - формирователь периодов следования сигналов КП_N (формирователь КП_N)

9 - передатчик КП_N

Работает Система передачи и приема сигналов следующим образом:

На каждом КП на входы блоков формирователей поступает питающее напряжение промышленной частоты общей электрической сети

где:

U_m - амплитуда питающего напряжения;

Ω=2πF - круговая частота;

F=50 Гц.

Сигналы с каждого КП передают на ДП с периодами следования T₁, Т₂, Т₃,..., T_N соответственно с 1-го, 2-го, 3-го,... N-го контролируемых пунктов, причем периоды следования сигналов являются простыми числами, которые выбирают из следующих условий:

где:

n₁, n₂,... n_N - целое число периодов T₅₀, напряжения промышленной частоты F=50 Гц, укладывающихся соответственно в периодах следования сигналов T₁, T₂, Т₃,... T_N

Для создания равномерного потока сигналов с КП на ДП требуют выполнение

где:

T₁ - минимальный период следования сигналов с 1-го КП;

Т_N - максимальный период следования сигналов с N-го КП.

Рассмотрим разности между соседними периодами следования сигналов

Т₂-Т₁=τ₁, Т₃-Т₂=τ₂,... T_N-T_N-1=τ_N-1

Потребуем, чтобы при выборе периодов следования сигналов с КП выполнялось условие:

где: τ_max - максимальный промежуток времени, выделенный для передачи сигналов с 1-го, 2-го, 3-го,... N-го контролируемых пунктов.

1. РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАЯВЛЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

Дано:

1. Количество КП - 12, т.е. N=12.

2. Максимальный промежуток времени, выделенный для передачи сигналов, τ_max=5 сек.

3. T_N≈2T₁.

РЕШЕНИЕ

1. По таблице простых чисел выбирают значения периодов следования сигналов с 1-го, 2-го, 3-го,..., 12-го КП при выполнении условий (1), (2), (3).

T₁=101 сек, Т₂=107 сек, Т₃=113 сек, Т₄=127 сек, Т₅=137 сек, Т₆=149 сек, Т₇=157 сек, Т₈=163 сек, Т₉=173 сек, Т₁₀=179 сек, T₁₁=191 сек, Т₁₂=197 сек.

2. Определяют из (1) целое число периодов Т₅₀ напряжения промышленной частоты F=50 Гц, укладывающихся соответственно в периодах следования сигналов T₁, T₂, Т₃,... T₁₂:

n₁=T₁/T₅₀=101/0,02 5050 периодов

n₂=Т₂/Т₅₀=107/0,02 5350 периодов

n₃=Т₃/Т₅₀=113/0,02 5650 периодов

n₄=Т₄/Т₅₀=127/0,02 6350 периодов

n₅=T₅/T₅₀=137/0,02 6850 периодов

n₆=Т₆/Т₅₀=149/0,02 7450 периодов

n₇=T₇/T₅₀=157/0,02 7850 периодов

n₈=Т₈/Т₅₀=163/0,02 8150 периодов

n₉=Т₉/T₅₀=173/0,02 8650 периодов

n₁₀=Т₁₀/Т₅₀=179/0,02 8950 периодов

n_1l=Т₁₁/Т₅₀=191/0,02 9550 периодов

n₁₂=Т₁₂/Т₅₀=197/0,02 9850 периодов

3. Определяют разности между периодами следования сигналов

Т₂-T₁=107-101=6 секτ₁=6 секТ₃-Т₂=113-107=6 секτ₂=6 секТ₄-T₃=127-113=14 секτ₃=14 секТ₅-T₄=137-127=10 секτ₄=10 секТ₆-T₅=149-137=12 секτ₅=12 секТ₇-T₆=157-149=8 секτ₆=8 секТ₈-T₇=163-157=6 секτ₇=6 секТ₉-T₈=173-163=10 секτ₈=10 секТ₁₀-T₉=179-173=6 секτ₉=6 секТ₁₁-T₁₀=191-179=12 секτ₁₀=12 секТ₁₂-T₁₁=197-191=6 секτ₁₁=6 сек

Проверяют выполнение условия (3) (6, 6, 14, 10, 12, 8, 6, 10, 6, 12, 6)>τ_max=5 сек - соответствует поставленному требованию. Проверяют выполнение условия (2).

4. 197≈202 - соответствует поставленному требованию.

Возникает вопрос, может ли быть такая ситуация, когда на вход приемника ДП пришли одновременно два сигнала, с разных КП. В этом случае приемник ДП различить сигналы с разных КП не сможет. Такая ситуация может иметь место в момент включения КП в работу. Пусть для нашего случая одиннадцать КП работают, а КП₁₂ выключен, т.к. на нем производят, например, профилактические работы. После окончания этих работ КП₁₂ включают в работу. Для конкретного случая определим вероятность наступления события совпадения двух сигналов с различных КП на входе приемника ДП. В связи с тем, что все КП включают в случайные моменты времени, т.е. без синхронизации, то поток сигналов со всех КП подчиняется вероятному закону Пуассона. Вероятность наступления события совпадения двух сигналов на ДП равна:

где N=12 - количество КП;

τ_max=5 сек - максимальный промежуток времени, выделенный для передачи сигналов. В нашем случае это промежуток времени, где может произойти наступление события совпадения двух сигналов от разных КП

Т_ср - средний период потока сигналов с КП на ДП;

Е₁₂ - период следования сигналов с 12-го КП;

Т₁ - период следования сигналов с 1-го КП.

Из выражения (5) следует, что вероятность наступления события совпадения двух сигналов с различных КП достаточно велика.

По установленным правилам, после любых работ на КП, прежде чем ввести его в работу, старший бригады связывается с диспетчером и после его разрешения включает КП. После включения КП, старший бригады вторично связывается с диспетчером и докладывает ему, что КП находится под напряжением. Эти операции требуют 5-10 мин. После этого на ДП начинают снимать показания информации ТИ, ТС с 12 КП. Для нашего случая, период следования T₁₂=197 сек. Даже если произошло совпадение двух сигналов в момент включения КП, в следующем цикле передачи сигналов они разойдутся, т.к. периоды следования сигналов есть простые числа, т.е. они делятся на 1 и на себя. Доказательство, что сигналы от двух КП разойдутся и больше не совпадут очень простое. Предположим, что через временной интервал T_x в момент времени t_x эти сигналы вновь совпали. Учитывая, что периоды следования сигналов с КП есть простые числа, например, для нашего случая Т₁₂=197 сек и T₁=101 сек должно быть справедливо:

T_x/T₁₂=K₁, T_x/T₁=К₂, где K₁ и К₂ целые числа. Но, т.к. T₁₂ и T₁ простые числа, такого быть не может, чтобы одно и то же число делилось на два простых числа.

Как правило, при приеме сигналов на ДП и после их обработки, одним из известных способов, необходимо принять решение с заданной вероятностью о достоверности принимаемых сигналов. Одним из способов повышения этой вероятности служит повторение передачи сигналов с КП, т.к. кроме возможного единичного совпадения двух сигналов в приемнике ДП, в канале связи существуют помехи, которые искажают принимаемые сигналы.

Итак, согласно (1) на входы блоков формирования (чертеж) поступает питающее напряжение промышленной частоты F. Из (4) следует, что блоки формирования являются счетчиками периодов питающего напряжения частоты F. Каждому периоду следования сигналов соответствует свое целое число периодов частоты F. На информационные входы передатчиков КП поступает информация ТС, ТИ в двоичном коде в виде видеоимпульсов. Время, отпущенное для передали этой информации, должно быть меньше τ_max. Видеоимпульсы заполняют высокой частотой в трехфазных передатчиках пассивно-активного типа (См., например, RU №2103820, С1 6 Н 04 3/54, 27.01.98 г., Бюл. №3).

Радиоимпульсы поступают в трехфазную электрическую сеть 1, по которой сигналы передают на вход приемника 3. В приемнике 3 сигналы обрабатывают известными способами и, в конечном счете, принимают решение о достоверности принятой информации.

Требование, чтобы все КП были установлены в общей электрической сети вызвано тем, что частота F непостоянна во времени и имеет по ГОСТу допускаемые отклонения частоты от 50 Гц. Таким образом, если частота F изменится, например, на 1-ом КП, она изменится на всех КП и периоды следования сигналов останутся простыми числами.

2. Периоды следования сигналов с 1-го, 2-го, 3-го контролируемых пунктов кратны τ_max и равны:

T₁*=T₁×τmax

Т₂*=Т₂×τmax

Т₃*=Т₃×τmax

T₃*=T₃×τmax

при этом выполняется условие:

K₁=T₁×τmax×F

K₂=Т₂×τmax×F

К₃=Т₃×τmax×F

K_N=T_N×τmax×F

где T₁, T₂, Т₃... T_N - простые числа

K₁, К₂, К₃,... K_N - целые числа периодов частоты F=50 Гц, укладывающихся в периодах следования сигналов Т₁*, Т₂*, Т₃*,... Т_N*.

Пример: T₁=123 сек, τmax=3 сек,

T₁*=T₁×τmax=123×3=369 сек,

K₁=369×50=18450 периодов.

Таким образом, мы доказали, что цель, поставленная изобретением, реализована, т.е. на КП установлены только передатчики, а на ДП установлен только приемник, что в конечном счете резко снизит стоимость ка налообразующей системы.

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение для организации каналов связи с использованием трехфазных электрических сетей. Достигаемый технический результат - устранение наличия приемников на контролируемых пунктах, уменьшение стоимости аппаратуры. Система с симплексным способом передачи и приема сигналов по трехфазным электрическим сетям содержит в пункте передачи на первом контролируемом пункте передатчик, который соединен через фазные провода электрической сети с приемником, в которую введены n контролируемых пунктов, на каждом из которых установлены передатчики, которые подключены через фазные провода электрической сети с приемником, а также на каждом контролируемом пункте введены формирователи периода следования сигналов. 1 ил.

Система с симплексным способом передачи и приема сигналов по трехфазным электрическим сетям, содержащая в пункте передачи на первом контролируемом пункте передатчик, который соединен через фазные провода А, В, С электрической сети с приемником, отличающаяся тем, что в нее введены n=2,3,4,...,n контролируемых пунктов, на каждом из которых установлены передатчики, которые подключены через фазные провода А, В, С электрической сети к приемнику, а также введены на каждом контролируемомм пункте формирователи периода следования сигналов, входы которых подключены к фазе С электрической сети, выходы каждого из которых подключены к первым входам передатчиков.