RU2212760C2

RU2212760C2 - Signal transmitting and receiving system using three-phase power mains

Info

Publication number: RU2212760C2
Application number: RU2001128207/09A
Authority: RU
Inventors: С.А. Цагарейшвили; К.И. Гутин; Ю.А. Литвин; В.А. Новиков; Н.К. Козин; А.С. Цагарейшвили; Н.С. Цагарейшвили; Д.А. Анти; Д.А. Антия
Original assignee: Цагарейшвили Северьян Александрович
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2003-09-20

Abstract

FIELD: electrical engineering for communication channels. SUBSTANCE: system has passive-active transducer connected through phase conductors to transmitter, six capacitors, forward-sequence balanced current component filter, reverse-sequence balanced current component filter, and two narrow-band filters. EFFECT: enhanced signal-to-noise ratio. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при организации каналов связи с использованием линий без обработки их высокочастотными заградителями. The invention relates to electrical engineering and can find application in organizing communication channels using lines without processing them with high-frequency chokes.

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. It is known "Device for transmitting signals over a three-phase low voltage power line" (patent 2122285, Н 04 В 3/54, 1998). The disadvantage of this device is its limited applicability, which consists in the fact that the signals are transmitted only from the supply transformer to the load where the receiving devices are installed.

Известна "Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети", которая принята за прототип (патент 2161371, Н 04 В 3/54, 1999 г.). The well-known "System for transmitting and receiving signals in a three-phase electric network", which is taken as a prototype (patent 2161371, N 04 B 3/54, 1999).

Недостатками известной системы 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. выдерживать высокие напряжения.The disadvantages of the known system are:
1. Small input resistances of receiving voltage filters for symmetrical components of the direct sequence (FNTSPP) and voltage filters for symmetrical components of the reverse sequence (FNTSOP). Due to the fact that the input circuits of the FNTSPP and FNSOP are connected to linear voltages of 380 V, the elements of these filters must be high-voltage, i.e. withstand high voltages.

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 также являются высоковольтными, т.е. громоздкими и дорогостоящими. 2. The outputs of the FNTSPP and FNTSOP are connected to the inputs of narrow-band filters (UPF), the inputs of which are made of low-voltage elements, therefore, between the outputs of the FNTSPP, FNSSOP and the inputs of the UPF are connected blocking filters tuned to a frequency of 50 Hz, the elements of which are also high-voltage, that is, . bulky and expensive.

3. Основным недостатком является способ приема сигналов по напряжению. В ЭНИНе доказали, что прием сигналов по току дает более высокое отношение сигнал/помеха, чем прием сигналов по напряжению (Понамарев А.М. О возможности использования контроля тока сигнала в циркулярном управлении. -Минск: Известия ВУЗов. Энергетика, 1978 г., 8, стр.18-23). 3. The main disadvantage is the method of receiving voltage signals. ENIN proved that receiving current signals gives a higher signal / noise ratio than receiving voltage signals (Ponamarev A.M. On the possibility of using signal current control in circular control. -Minsk: Izvestiya VUZov. Energetics, 1978, 8, p. 18-23).

Заявленное изобретение устраняет перечисленные недостатки. The claimed invention eliminates the above disadvantages.

Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, содержащая передатчик 1 пассивно-активного типа, соединенный через фазные провода А, В, С трехфазной электрической сети 2 с приемником 3, включающим первый 12 и второй 13 узкополосные фильтры (УПФ), в приемник введены первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 7, пятый 8, шестой 9 конденсаторы, фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности 10 (ФТССПП), фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности 11 (ФТССОП), при этом первые обкладки первого 4, второго 5, третьего 6 конденсаторов подключены соответственно к фазным проводам С, А, В трехфазной электрической сети 2, вторые обкладки каждого из которых подключены соответственно к входам ФТССОП (точки T₁, T₂, Т₃), выход которого подключен к входу второго УПФ 13, первые обкладки четвертого 7, пятого 8, шестого 9 конденсаторов подключены соответственно к фазным проводам С, А, В трехфазной электрической сети 2, вторые обкладки каждого из которых подключены соответственно к входу ФТССПП (точки Т₄, Т₅, Т₆), выход которого подключен к входу первого УПФ 12 (фиг.1).A system for transmitting and receiving signals in a three-phase electric network, containing a passive-active type transmitter 1, connected through phase wires A, B, C of the three-phase electric network 2 to a receiver 3, including the first 12 and second 13 narrow-band filters (UPF), is introduced into the receiver first 4, second 5, third 6, fourth 7, fifth 8, sixth 9 capacitors, current filter of symmetrical components of the direct sequence 10 (FTSSOP), current filter of symmetrical components of the reverse sequence 11 (FTSSOP), while the first plates of the first 4, sec of 5, third 6 capacitors connected respectively to the phase conductors C, A, three-phase electrical network 2, the second electrode of each of which are respectively connected to the inputs FTSSOP (point T _1, T _2, T _3), whose output is connected to the input of the second UPF 13, the first plates of the fourth 7, fifth 8, sixth 9 capacitors are connected respectively to the phase wires C, A, B of the three-phase electric network 2, the second plates of each of which are connected respectively to the input of the FTSSPP (points T ₄ , T ₅ , T ₆ ), the output of which is connected to the input of the first UPF 1 2 (FIG. 1).

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 - аплитудное значение тока.The system works as follows:
When the passive-active type 1 transmitter is operating, the following three-phase signal currents are formed in its phase wires A, B, C:

or in another form of notation:

where I _m is the amplitude value of the current.

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.ω ₁ = (ω ₀ • Ω);
ω ₂ = (ω ₀ • Ω);
ω ₀ = 2πf ₀ ;
Ω = 2πF;
f ₁ = f ₀ -F;
f ₂ = f ₀ + F;

ω ₁ = 2πf ₁ ;
ω ₂ = 2πf ₂ ;
f ₀ - transmitter start frequency 1;
F is the voltage frequency of the electrical network.

Векторные диаграммы токов обратной последовательности на частоте f₁ и прямой последовательности на частоте f₂ приведены на фиг.2.Vector diagrams of the currents of the negative sequence at a frequency f ₁ and a direct sequence at a frequency f ₂ are shown in FIG.

Токи согласно (1) поступают на первые обкладки соответственно конденсаторов 4, 5, 6, 7, 8, 9. Со вторых обкладок конденсаторов 4, 5, 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 - коэфициент передачи токов.The currents according to (1) are supplied to the first plates of the capacitors 4, 5, 6, 7, 8, 9, respectively. From the second plates of the capacitors 4, 5, 6, the reverse sequence currents are fed to the inputs of the FTSSOP 11, respectively, to the points T ₁ , T ₂ , T ₃ . These currents, taking into account the attenuation in the signal transmission path between the transmitting and receiving points, have the form:

where K is the current transfer coefficient.

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.From the secondary plates of the capacitors 7, 8, 9, direct sequence currents are supplied to the inputs of the FTSSPP 10, respectively, to the points T ₄ , T ₅ , T ₆ . These currents, taking into account the attenuation in the transmission path between the transmitting and receiving points, have the form:

The output of the FTSSPP-10 has voltage only if there are direct sequence currents at its inputs. This voltage is fed to the input of the first UPF - 12 and from its output receive the signal voltage at a frequency f ₂
U ₁ (t) = U _m1 cosω ₂ t (4).
The output of the FTSSOPs is voltage only if there is a reverse sequence current at its inputs. This voltage is fed to the input of the second UPF - 13 and from its output receive the signal voltage at a frequency f ₁
U ₂ (t) = U _m2 cosω ₁ t (5).
Voltages U ₂ (t) and U ₁ (t) are informational. These voltages are used for further signal processing using one of the known methods.

Примечание:
1. Элементами ФТССОП - 11 являются элементы R и С, а именно 11₁, 11₂, 11₃, 11₄. Трансформатор 11₅ является развязывающей цепочкой.Note:
1. The elements of FTSSOP - 11 are the elements of R and C, namely 11 ₁ , 11 ₂ , 11 ₃ , 11 ₄ . Transformer 11 ₅ is a decoupling chain.

2. Элементы 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).2. Elements of FTSSPP - 10 are elements of R and C, namely 10 ₁ , 10 ₂ , 10 ₃ , 10 ₄ . The transformer 10 ₅ is a decoupling chain (Fabrikant V.L., Glukhov V.P., Paperno L. B. Elements of devices for relay protection and automation of power systems and their design. -M .: Higher school, 1968, p.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 отсутствии 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.Thus, it is proved that the claimed technical solution eliminates the disadvantages of the prototype, which is the purpose of the invention, namely:
1. The blocking filter (ZF) having elements which should work with high voltages has been eliminated. In the prototype, it was included between the outputs of the Federal Tariff and Budgetary Service, the Federal Tax Code of Social Protection and the inputs of the first and second UPF 12 and 13 (it is not shown in the diagram in the prototype, because it is an integral part of the Federal Tax and Customs Service and the Federal Tax Code, which is obvious since in its absence the UPF 12 and 13 would burn). The removal of the SF became possible in connection with the installation of the FTSSOP and FTSSPP capacitors 4-9 in series, which have low resistances for a high frequency signal and a high resistance for a frequency of 50 Hz.

2. За счет применения способа приема сигналов по току повышено отношение сигнал/помеха, что дает возможность при прочих равных условиях снизить мощность передатчика. 2. Due to the application of the method of receiving current signals, the signal-to-noise ratio is increased, which makes it possible, all other things being equal, to reduce the transmitter power.

Claims

A system for transmitting and receiving signals in a three-phase electric network, comprising a passive-active type transmitter connected through phase wires A, B, C of the three-phase electric network to a receiver including the first and second narrow-band filters, characterized in that the first, second, third, fourth, fifth, sixth capacitors, current filter of symmetrical components of the direct sequence, current filter of symmetric components of the reverse sequence, while the first plates of the first, second, third The sensors are connected respectively to the phase wires C, B, A of a three-phase electric network, the second plates of each of which are connected respectively to the inputs of the current filter of the symmetrical components of the negative sequence, the output of which is connected to the input of the second narrow-band filter, the first plates of the fourth, fifth, and sixth capacitors are connected respectively to phase wires C, A, B of a three-phase electric network, the second plates of each of which are connected respectively to the inputs of a current filter of symmetrical state vlyayuschih direct sequence, the output of which is connected to the input of the first notch filter.