CN1121747C - 用于中心遥控系统的装置 - Google Patents

Abstract

一种中心遥控系统的装置，能补偿信号衰减效应，包括：遥控补偿电路(25)，接收代表遥控比例的信号并生成补偿信号；谐波补偿电路(26)，接收代表一个或多个谐波分量电平的信号并生成补偿信号；加法器(24)，对两个补偿信号求和以产生控制信号；和注入电路，包括电源(22)、变流器电桥(21)和与网络连接的耦合电路(16)，与加法器连接以接收控制信号并在网络上注入总信号，同时对中心遥控信号的衰减和一个或多个谐波的存在进行补偿。

Description

用于中心遥控系统的装置

                         技术领域

本发明涉及一种用于中心遥控系统的装置，它能对信号的衰减效应进行补偿。

                          背景技术

在一些中心遥控系统中，提出了许多解决办法，用来克服由于与电网连接的设备的阻抗低而引起的遥控信号衰减的问题。

其中的一种解决办法是在中心遥控发生器这一级简单地把中心遥控信号的功率放大。该解决办法的缺点是，在注入点下游为补偿低负载而将信号放大必然引起在发生器上游的信号比例升高。

在另一种解决办法中，可以在低负载的上游把一个有源或无源型的带阻滤波器连接到网络上，以便消除中心遥控信号电平的负载效应。这种解决办法的缺点是必须把带阻滤波器连接在各负载的始端，需要与低阻抗负载一样多的带阻滤波器。

还已知另外一种解决办法，使用一些中继传输装置对网络中的电信信号进行再放大。然而这些装置通常是为了对在线路损耗进行补偿，而不是为了对低负载的影响进行补偿。

                         发明内容

本发明的目的在于提供一种能消除低阻抗负载影响的装置，它没有已知装置所具有的缺点，并且还附加有一些其他有益的功能。

所述装置包括：遥控补偿电路，能够在网络上接收一个代表遥控比例的信号，并生成一个补偿信号；谐波补偿电路，能够在网络上接收一个或多个代表谐波分量电平的信号，并生成一个补偿信号；加法器，用于对两个补偿信号进行求和以产生一个控制信号；和注入电路，包括电源、变流器电桥和与网络连接的耦合电路，所述变流器电桥与所述加法器相连接，以便根据来自于加法器的信号限制所述电源的振幅，并通过所述耦合电路向网络输出总信号，所述总信号同时对中心遥控信号的衰减和一个或多个谐波的存在进行补偿。所述总信号同时对中心遥控信号的衰减和一个或多个谐波的存在进行补偿。

优选的是，所述中心遥控补偿电路包括一个能够在网络上提取代表中心遥控比例的信号的滤波器和一个用来生成一个中心遥控补偿信号的处理电路，所述中心遥控补偿信号与从网络接收的信号相位相同，而幅度等于网络的信号幅度乘以一个增益。

所述增益可以是一个定值或一个随着其他条件，例如注入电路中的损耗而变化的变值(见下文)。

同样，在另一实施例中，所述谐波补偿电路包括一个能够在网络上提取代表一个或多个分量的信号的滤波器和一个用来生成一个补偿信号的处理电路，所述补偿信号由一个或多个与所接收的信号幅度相同但与所接收的信号相位相反的谐波信号组成。

在一种实施形式中，所述谐波补偿电路可以处理多个谐波。然而在许多应用中，对网络的单一谐波，例如五次谐波的补偿将足以改善网络的性能。所述遥控补偿电路还可以处理多个遥控频率。

在一个优选的实施例中，所述装置还包括一个在注入电路下游的电路连接点上与网络连接的监控传感器，该监控传感器给谐波补偿电路和/或遥控补偿电路提供一个代表注入网络的信号的监控信号，以便使补偿电路能够对注入电路中的幅度和/或相位损耗进行校正。

然而，在注入电路的特性相对不变和已知的情况下，不变的校正可以通过补偿电路来实现。在这种情况下，可以避免使用监控传感器。

在一种实施形式中，所述耦合电路能够阻止网络的基波传输到注入电路并使注入的信号损耗最小。

然而，即使采用一个耦合电路来过滤基波效应，仍然有部分基波被传输。因此，在一种优选的实施形式中，所述注入电路还包括一个连接在耦合电路和变流器电桥之间的并联电路，对于基频来说，该并联电路的阻抗很低，以使基频短接。该并联电路还可以含有一个与待注入的遥控信号的频率和/或谐波信号的频率一致的带阻滤波电路，并且相对于这些频率来说，它的阻抗相当高，以使所需注入功率最小。

所述耦合电路和并联电路的精确结构将取决于网络、待处理的中心遥控信号和谐波的频率。然而，这种电路的原理则是众所周知的，并且本领域的技术人员可以容易地组装出具有所需特性的电路。

本发明还提供了一种中心遥控系统，其包括上述装置和一个中心遥控发生器，所述装置接收由所述中心遥控发生器通过传感器注入到网络中的遥控信号的镜像。

本发明的装置特别能够例如在一个高压/中压分站位置中，与一个中心遥控发生器组合连接在一起。

优选的是，为了提取代表注入网络的中心遥控信号的信号，该装置还包括一个测量传感器，该测量传感器在发生器的遥控信号注入点的上游与中心遥控发生器连接。

在所述装置与遥控发生器组合应用在一个配电分站的情况下，代表网络上的谐波的信号可以通过与该分站的汇流排相连接的装置来提取。

优选的是，为了简化所述装置与网络的连接，所述装置与所述发生器并联地连接在网络上。当然还可以设计成串联形式。

                         附图说明

通过参照附图描述本发明的一个示例性的而不是限制性的实施例，本发明将变得更好理解，其中：

图1是本发明的一种装置，该装置与中心遥控发生器并联；

图2是图1装置中的谐波补偿电路的各个元件；和

图3是所述装置和并联发生器的电路图，用来说明如何推导该装置的增益。

                       具体实施方式

参照图1，中心遥控发生器12处在一个高压/中压电源站的位置上。一个中心遥控信号经变压器11注入到网络中。在遥控信号注入点上游的负载，包括HT/MT变压器，由负载10表示。与电源站汇流排连接的所有设备定义了发生器下游的负载，由负载100表示。本发明的装置定义为方框30中的所有元件以及传感器13、14、15。

如图1所示，测量传感器13在其注入变压器11的上游与遥控发生器连接，以便给补偿电路25提供一个注入网络的遥控信号的镜像(image)。以同样方式，与电源站的汇流排连接的传感器14给补偿电路26提供一个信号，可以分析该信号以确定网络上谐波分量的存在。

监控传感器15对本装置注入的遥控补偿信号和谐波补偿信号进行监控。补偿电路25、26利用从监控传感器15接收的信号，对由作为本装置注入电路的元件16-20引入的相位和幅度的变化进行校正。

根据从传感器13接收的信号(代表发生器12注入的信号)，补偿电路生成一个与发生器注入的遥控信号频率和相位都相同的补偿信号。补偿信号的幅度等于注入信号的幅度乘以一个增益系数。该增益可以是一个定值或是一个随着从监控传感器15所接收的信息而变化的变值。可以用同样的方式由监控传感器的信号来校正生成信号的相位。

补偿电路26对从传感器14接收的信号进行分析，以便分离出网络上存在的一个或多个谐波。分离出的各谐波分量被移相180°来生成一个补偿信号。该补偿信号的精确幅度和相位均根据从传感器15接收的信号进行校正。

补偿电路26的元件均详细地显示在图2上。

滤波器32对从传感器14接收的信号31进行滤波，以分离出各谐波的分量33。移相器34将谐波分量移相，以便在网络上产生一系列与所述谐波幅度相同而相位相反的信号。

滤波器36对监控传感器信号35进行滤波，以便分离出由本装置注入网络的谐波分量。相位比较器37把各注入分量的相位与在网络上测量的分量的相位进行比较。这一比较的结果被加到移相电路，用来校正注入电路中的损耗，并保证注入信号与网络上已经存在的信号相位相反。同样，幅度比较器38把两个信号的幅度进行比较，并且把一个1校正信号传送给幅度校正器39，以保证注入信号的幅度与网络上的污染信号的幅度一致。

在Schlumberger Industries S.A.名义下的法国专利FR 2716045中详细描述了按照本发明谐波补偿电路的相同原理运行的有源滤波器。

谐波补偿电路26的相同元件在遥控补偿电路25中同样存在。在这种情况下，所述移相器保证发生器注入的遥控信号的相位与本装置提供的信号一致，而幅度校正器则把所接收的信号乘以一个确定的增益。该增益的值同样可以用来自发生器的信号幅度和本装置注入的信号幅度之间的比较结果来校正。

加法电路24把补偿电路传送的校正信号40、41相加，以便生成一个控制信号42，该控制信号42被传送到与变流器电桥21相连的脉宽调制型控制卡23上。

与网络连接的整流器22提供一个直流电压源。所述变流器电桥21按照控制信号42对整流器22提供的电压进行限幅，并且通过注入电路的元件16-20给网络注入一个总补偿信号。输出电路20对由MLI(脉宽调制)控制装置和变流器电桥21产生的歇振频率和HF(高频)进行滤波。变压器19能够调整输出信号的电压。

所述注入电路还包括一个能使注入变压器17的初级接线端的基频短接的并联电路18。该并联电路18还含有一个在遥控频率上具有高阻抗的带阻滤波电路和一个注入谐波频率的带阻滤波电路。

还提供了一个耦合电路16，该耦合电路16含有多个能够阻止基波传输的谐振电路，以使向网络注入的信号的分量的传输损耗最小。该耦合电路16与并联电路的组合几乎阻止了全部基波向变流器电桥传输。

用于生成谐波补偿信号和遥控信号的电路、以及注入电路的元件、并联电路等均做了一般性的描述。然而在中心遥控领域的专业人员在这些描述的基础上足以熟悉这些电路的原理从而制造出具体的电路。

参照图3，来解释一下用在遥控补偿电路中的增益的确定方法。在图3中：

Vp  表示本装置使用的电压

Zc  表示本装置的阻抗

ic  表示本装置使用的电流

Vs  表示遥控发生器的电压

Za  表示发生器上游负载的阻抗(图1中的负载10)

ia  表示发生器使用的电流

Zch 表示发生器下游负载的阻抗(图1中的负载100)

Vjb表示负载Zch上的电压。

系统的等式如下：

Vjb＝Vp-Zc.ic

Vjb＝Vs-Zc.ia

Vjb＝Zch.(ia+ic)

还可以写成： $\mathrm{ia}=\frac{\mathrm{Vs}-\mathrm{Vjb}}{\mathrm{Za}}$ $\mathrm{ic}=\frac{\mathrm{Vp}-\mathrm{Vjb}}{\mathrm{Zc}}$

Vjb＝Zch.(ia+ic)

如果改写上述等式，则可推导出下列关系式： $\left(1\right)\mathrm{Vjb}=\frac{\mathrm{Vs}+\frac{\mathrm{Za}}{\mathrm{Zc}}\·\mathrm{Vp}}{1+\mathrm{Za}\·(\frac{1}{\mathrm{Zch}}+\frac{1}{\mathrm{Zc}})}$ $\left(2\right)\mathrm{ia}=\frac{\frac{1}{\mathrm{Zch}}\·\mathrm{Vs}+\frac{1}{\mathrm{Zc}}\·(\mathrm{Vs}-\mathrm{Vp})}{1+\mathrm{Za}\·(\frac{1}{\mathrm{Zch}}+\frac{1}{\mathrm{Zc}})}$ $\left(3\right)\mathrm{ic}=\frac{\frac{1}{\mathrm{Zch}}\·\mathrm{Vp}+\frac{1}{\mathrm{Za}}\·(\mathrm{Vp}-\mathrm{Vs})}{1+\mathrm{Zc}\·(\frac{1}{\mathrm{Zch}}+\frac{1}{\mathrm{Za}})}$

只有在本装置仅在其连接点上游提供电压情况下，本系统才正常运行。换句话说，本装置和发生器的下游的电流ia，ic必须为正值：

  ia≥0

和ic≥0

如果将这些条件代入上面推导出的关系式1、2、3中，则得出： $\left(4\right)\frac{\mathrm{Zc}+\mathrm{Zch}}{\mathrm{Zch}}\·\mathrm{Vs}\≥\mathrm{Vp}$ $\left(5\right)\mathrm{Vp}\≥\frac{\mathrm{Zch}}{\mathrm{Za}+\mathrm{Zch}}\·\mathrm{Vs}$

如已经解释的那样，遥控补偿电路生成一个与发生器电压Vs成正比的电压Vp：

(6)    Vp＝K.Vs

在此K表示本装置的增益。利用推导本系统良好运行条件的等式4、5，可以得到下面的关系式，用以确定所需使用的增益的值： $\frac{\mathrm{Zc}+\mathrm{Zch}}{\mathrm{Zch}}\≥K\≥\frac{\mathrm{Zch}}{\mathrm{Za}+\mathrm{Zch}}$

不等式7表明，增益与电压没有直接关系，但与网络的阻抗有关。数值K＝1总能满足不等式7的条件。在负载Zch更低的情况下，可以采用一个更低的增益系数K。

Claims (10)

1.一种用于中心遥控系统的装置，它能对信号的衰减效应进行补偿，其特征在于：所述装置包括：中心遥控补偿电路，能够在网络上接收一个代表遥控比例的信号，并生成一个补偿信号；谐波补偿电路，能够在网络上接收一个或多个代表谐波分量电平的信号，并生成一个补偿信号；加法器，用于对两个补偿信号进行求和以产生一个控制信号；和注入电路，包括电源、变流器电桥和与网络连接的耦合电路，所述变流器电桥与所述加法器相连接，以便根据来自于加法器的信号限制所述电源的振幅，并通过所述耦合电路向网络输出总信号，所述总信号同时对中心遥控信号的衰减和一个或多个谐波的存在进行补偿。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心遥控补偿电路包括一个能够在网络上提取代表中心遥控比例的信号的滤波器和接收所述滤波器的输出而生成一个中心遥控补偿信号的处理电路，所述中心遥控补偿信号与从网络所接收的信号相位相同，而幅度等于网络的信号幅度乘以一个增益。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述谐波补偿电路包括一个能够在网络上提取代表一个或多个分量的信号的滤波器和一个接收所述滤波器的输出并生成一个补偿信号的处理电路，所述补偿信号由一个或多个与所接收的信号幅度相同但与所接收的信号相位相反的谐波信号组成。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括一个在注入电路下游的电路连接点上与网络连接的监控传感器，所述监控传感器给谐波补偿电路和/或遥控补偿电路提供一个代表注入网络的信号的监控信号，以便使补偿电路能够对注入电路中的幅度和/或相位损失进行校正。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述耦合电路为阻止网络的基波传输到注入电路的耦合电路。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述注入电路还包括一个连接在耦合电路和变流器电桥之间的并联电路，对于基频来说，所述并联电路的阻抗很低，以使基频短接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述并联电路还含有一个与待注入的遥控信号的频率和/或谐波信号的频率一致的带阻滤波电路，并且相对于这些频率来说，它的阻抗相当高，以使注入功率最小。

8.一种中心遥控系统，其特征在于，所述系统包括根据权利要求1所述的装置，和一个中心遥控发生器，所述装置接收由所述中心遥控发生器通过传感器注入到网络中的遥控信号的镜像。

9.根据权利要求8所述的中心遥控系统，其特征在于，还包括一个测量传感器，所述测量传感器在发生器的遥控信号注入点的上游与中心遥控发生器连接。

10.根据权利要求8所述的中心遥控系统，其特征在于，所述系统用于一个配电分站中，并还包括一个与所述分站的汇流排相连接的装置，所述装置能够提供代表网络上的谐波的信号。

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