RU2116695C1

RU2116695C1 - Method for signal transmission and synchronous reception in three-phase power supply line

Info

Publication number: RU2116695C1
Application number: RU95103745A
Authority: RU
Inventors: К.И. Гутин; Т.И. Захарова; В.В. Носов; Р.А. Платов; С.А. Цагарейшвили
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-коммерческая фирма "Севко"
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1998-07-27
Also published as: RU95103745A

Abstract

FIELD: electrical engineering, in particular, communication channels using (0.38-10-35-110) kV power transmission lines. SUBSTANCE: method involves code-pulse modulation combined with phase manipulation and integration in distinguished points which are defined as zero crossing of power supply voltage. EFFECT: increased stability to noise, increased speed of signal transmission. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при организации каналов связи с использованием трехфазной электротехнической сети 0,38-10-35-110 кВ без обработки ее высокочастотными заградителями, при этом передачу и прием сигналов производят со стороны 0,38 кВ. The invention relates to electrical engineering and can find application in organizing communication channels using a three-phase electrical network of 0.38-10-35-110 kV without processing it with high-frequency chokes, while the transmission and reception of signals are performed from the side of 0.38 kV.

Известен способ приема и передачи сигналов в трехфазной электрической сети, который реализован в авт.св. СССР N 1107750. Недостатками известного способа являются низкая помехозащищенность приема сигналов и низкая скорость передачи сигналов. A known method of receiving and transmitting signals in a three-phase electric network, which is implemented in ed. USSR N 1107750. The disadvantages of this method are the low noise immunity of signal reception and low signal transmission rate.

Известен также способ передачи и приема сигналов, описанный в Научно-техническом бюллетене по электрификации сельского хозяйства, вып. 2/54, М., ВИЭСХ, 1985. Канал связи на тональных частотах по линии 10 кВ, К.И.Гутин и С. А. Цагарейшвили. Трехфазная электрическая цепь используется для передачи сигналов с контролируемых пунктов на диспетчерский пункт. Сигналами являются радиоимпульсы тональной частоты. В данном канале связи применен передатчик пассивно-активного типа (прототип). Данному способу присущи те же недостатки. There is also a known method of transmitting and receiving signals, described in the Scientific and Technical Bulletin on Electrification of Agriculture, no. 2/54, M., VIESH, 1985. Communication channel at tonal frequencies along the 10 kV line, K. I. Gutin and S. A. Tsagareishvili. A three-phase electrical circuit is used to transmit signals from monitored points to a control room. The signals are tonal frequency pulses. In this communication channel, a passive-active type transmitter (prototype) is used. This method has the same disadvantages.

Изобретение решает задачу повышения помехозащищенности приема сигналов и повышения скорости передачи сигналов при достижении технического результата - увеличения скорости передачи до 50 или 100 Бод. The invention solves the problem of increasing the noise immunity of signal reception and increasing the signal transmission rate when achieving a technical result - increasing the transmission speed to 50 or 100 Baud.

В заявленном способе при передаче символа "1" в пункте передачи преобразуют напряжение промышленной частоты F в ток сигнала обратной последовательности на частоте f₁₁ и ток сигнала прямой последовательности на частоте f₁₂, передают эти токи по трехфазной электрической сети в пункт приема, где преобразуют ток сигнала обратной последовательности на частоте f₁₁ в напряжение сигнала U₁₁(t) = U_m11cosω₁₁t, (ω₁₁= 2πf₁₁), преобразуют ток сигнала прямой последовательности на частте f₁₂ в напряжение сигнала U₁₂(t) = U_m12cosω₁₂t, (ω₁₂= 2πf₁₂), понижают в m раз (m>1) напряжения частот F, f₁₁ и f₁₂, заграждают напряжения на частотах f₁₁ и f₁₂, выделяют напряжение на частоте F - U(t) = U_mcosΩt, (Ω = 2πF), складывают напряжения сигналов U₁₁(t), U₁₂(t) и U(t), преобразуют их в трехфазные напряжения, преобразуют напряжения сигналов U₁₁(t) и U₁₂(t) в напряжение сигнала U₁(t) = U_m1cosω₁t, (ω₁= (ω₁₁+ ω₁₂)/2), обеспечивают необходимую полосу пропускания приемного тракта ΔF в зависимости от заданной скорости передачи сигналов, преобразуют напряжение промышленной частоты F в напряжение первого гетеродина U_г1(t) = U_mг1cosω₁t, (ω₁= 2πf₁, f₁=nF, n - номер гармоники напряжения промышленной частоты F, n=n_min+1,2,3,...n-1, n_min- минимальное количество периодов частоты f₁, необходимое для приема символа "1", при заданной скорости передачи сигналов), преобразуют напряжение сигнала U₁(t) и напряжение первого гетеродина U_r1(t) в постоянное положительное напряжение сигнала U₁, интегрируют напряжение сигнала U₁ на интервале T, (T=1/F-0,02C при скорости передачи сигналов 50 Бод, T=1/2F=0,01C при скорости передачи сигнала 100 Бод, F= 50 Гц), выделяют сигнал, соответствующий символу "1", при этом начало и конец интервала интегрирования T совмещают с началом и концом передачи символа "1".In the claimed method, when transmitting the symbol "1" at the transmission point, the industrial frequency voltage F is converted to the current of the negative sequence signal at a frequency f ₁₁ and the current of the direct sequence signal at a frequency f ₁₂ , these currents are transmitted through a three-phase electric network to the receiving point, where the current is converted the signal of the negative sequence at frequency f ₁₁ to the signal voltage U ₁₁ (t) = U _m11 cos ω ₁₁ t, (ω ₁₁ = 2πf ₁₁ ), the current of the signal of the direct sequence at part f ₁₂ is converted to the signal voltage U ₁₂ (t) = U _m12 cosω ₁₂ t, (ω ₁₂ = 2πf ₁₂ ), lower by a factor of m (m> 1) frequencies F, f ₁₁ and f ₁₂ , block the voltages at frequencies f ₁₁ and f ₁₂ , isolate the voltage at the frequency F - U (t) = U _m cosΩt, (Ω = 2πF), add the voltage of the signals U ₁₁ (t), U ₁₂ (t) and U (t), convert them to three-phase voltages, convert the signal voltages U ₁₁ (t) and U ₁₂ (t) to the signal voltage U ₁ (t) = U _m1 cosω ₁ t, (ω ₁ = (ω ₁₁ + ω ₁₂ ) / 2), provide the necessary bandwidth of the receive path ΔF depending on the given signal transmission speed, convert the voltage of the industrial frequency F to the voltage of the first local oscillator U _g1 (t) = U _{mg1 cosω} ₁ t, (ω ₁ = 2πf _1, f ₁ = nF, n - number of harmonics iki frequency voltage _{F, n = n min +1,2,3,} ... n- 1, n _min - minimum number of periods of frequency f ₁ necessary for receiving the symbol "1" signals at a predetermined transmission rate) is converted the signal voltage U ₁ (t) and the voltage of the first local oscillator U _r1 (t) into a constant positive voltage of the signal U ₁ , integrate the signal voltage U ₁ over the interval T, (T = 1 / F-0.02C at a signal transmission rate of 50 Baud, T = 1 / 2F = 0.01C at a signal transmission speed of 100 Baud, F = 50 Hz), a signal corresponding to the symbol "1" is extracted, with the beginning and end of the integration interval T with burghers from the beginning and the end of transmission character "1".

При передаче символа "0" в пункте передачи преобразуют напряжение промышленной частоты F в ток сигнала обратной последовательности на частоте f₀₁ и ток сигнала прямой последовательности на частоте f₀₂, передают эти токи по трехфазной электрической сети в пункт приема, где преобразуют ток сигнала обратной последовательности на частоте f₀₁ в напряжение сигнала U₀₁(t) = U_m01cosω₀₁t, (ω₀₁= 2πf₀₁) , преобразуют ток сигнала прямой последовательности на частоте f₀₂ в напряжение сигнала U₀₂(t) = U_m02cosω₀₂t, (ω₀₂= 2πf₀₂) , понижают в m раз напряжения частот F, f₀₁ и f₀₂, заграждают напряжения частот f₀₁ и f₀₂, выделяют напряжение промышленной частоты F - U(t), складывают напряжения сигналов U₀₁(t), U₀₂(t) и U(t), преобразуют их в трехфазные напряжения, преобразуют напряжения сигналов U₀₁(t) и U₀₂(t) в напряжение сигнала U₂(t) = U_m2cosω₂t, (ω₂= (ω₀₁+ ω₀₂)/2) , обеспечивают необходимую полосу пропускания приемного тракта ΔF в зависимости от заданной скорости передачи сигналов, преобразуют напряжение промышленной частоты F в напряжение второго гетеродина U_г2(t) = U_mг2cosω₂t, (ω₂= 2πf₂, f₂= nF+kF, k=1,2,3...k-1) , преобразуют напряжение сигнала U₂(t) и напряжение второго гетеродина U_г2(t) в постоянное положительное напряжение сигнала U₂, интегрируют напряжение сигнала U₂ на интервале T, выделяют сигнал, соответствующий символу "0", при этом начало и конец интервала интегрирования T совмещают с началом и концом передачи символа "0".When transmitting the symbol "0" at the point of transfer, the voltage of the industrial frequency F is converted to the current of the signal of the negative sequence at the frequency f ₀₁ and the current of the signal of the direct sequence at the frequency f ₀₂ , these currents are transmitted through a three-phase electric network to the receiving point, where the current of the signal of the negative sequence at a frequency f ₀₁ , the signal voltage U ₀₁ (t) = U _{m01 cosω} ₀₁ t, (ω ₀₁ = 2πf ₀₁ ), the current of the direct sequence signal at a frequency f ₀₂ is converted to the signal voltage U ₀₂ (t) = U _{m02 cosω} ₀₂ t , (ω ₀₂ = 2πf ₀₂ ), lower the voltage of frequencies F, f ₀₁ and f ₀₂ , m times they block the voltages of frequencies f ₀₁ and f ₀₂ , isolate the voltage of industrial frequency F - U (t), add the voltage of signals U ₀₁ (t), U ₀₂ (t) and U (t), convert them to three-phase voltages, convert the voltage of signals U ₀₁ (t) and U ₀₂ (t) to the signal voltage U ₂ (t) = U _m2 cosω ₂ t, (ω ₂ = (ω ₀₁ + ω ₀₂ ) / 2), provide the necessary passband ΔF, depending on given signal transmission speed, the voltage of the industrial frequency F is converted to the voltage of the second local oscillator U _g2 (t) = U _{mg2 cosω} ₂ t, (ω ₂ = 2πf ₂ , f ₂ = nF + kF, k = 1,2,3 ... k-1), convert the voltage of the signal U ₂ (t) and the voltage of the second local oscillator U _g2 (t) into a constant positive voltage of the signal U ₂ , integrate the voltage of the signal U ₂ on the interval T, select the signal corresponding to the symbol "0", while the beginning and end of the integration interval T are combined with the beginning and the end of the transmission of the character "0".

Достижение технического результата - повышение помехозащищенности приема сигналов обеспечивают за счет того, что напряжение сигнала на интервале интегрирования является однополярным, а помеха на интервале интегрирования содержит переменную составляющую. В результате интегрирования отношение сигнал/помеха на выходе интегратора будет больше, чем на его входе (см. А.П. Мановцев. Введение в цифровую радиотелеметрию. М.: Энергия, 1967, с.124). Achieving the technical result - increasing the noise immunity of signal reception is ensured by the fact that the signal voltage in the integration interval is unipolar, and the interference in the integration interval contains a variable component. As a result of integration, the signal-to-noise ratio at the output of the integrator will be greater than at its input (see AP Manovtsev. Introduction to digital radio telemetry. M: Energy, 1967, p. 124).

Достижение технического результата - повышение скорости передачи сигналов до 50 или 100 Бод обеспечивают за счет расширения полосы пропускания приемного тракта при одновременном увеличении отношения сигнал/помеха. Начало и конец интервала интегрирования производят в характерных точках, которыми являются моменты времени перехода питающего напряжения U(t) = U_mcosΩt через ноль. Эти моменты времени соответствуют началу и концу передачи символов "1" и "0" на передающем и приемном пунктах.Achievement of the technical result - increasing the signal transmission rate to 50 or 100 Baud provides by expanding the bandwidth of the receiving path while increasing the signal-to-noise ratio. The beginning and end of the integration interval is carried out at characteristic points, which are the times of the transition of the supply voltage U (t) = U _m cosΩt through zero. These time points correspond to the beginning and end of the transmission of the characters "1" and "0" at the transmitting and receiving points.

Функциональная схема устройства передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети приведена на чертеже. A functional diagram of a device for transmitting and receiving signals in a three-phase electric network is shown in the drawing.

Устройство содержит трехфазную электрическую сеть 1, которая подключена к выходу первого передатчика пассивно-активного типа 2, к входам первого 21 и второго 22 гетеродинов, первого 23 и второго 24 синхронизаторов, к первым входам первого 25 и второго 26 генераторов, к выходу второго передатчика пассивно-активного типа 27, к первичной обмотке третьего трансформатора 7, к входам второго 4 и первого 3 фильтров напряжения симметричных составляющих. Выход последнего подключен к первичной обмотке первого трансформатора 5, выход второго фильтра напряжения симметричных составляющих 4 подключен к первичной обмотке второго трансформатора 6, первый вывод вторичной обмотки которого подключен через конденсатор 9 к первому выводу вторичной обмотки первого трансформатора 5, второй вывод которой подключен к первому выходу заграждающего фильтра 8, второй выход которого подключен к первому входу преобразователя фаз 10, второй вход которого подключен к второму выводу вторичной обмотки второго трансформатора 6. Вторичная обмотка третьего трансформатора 7 подключена к входу заграждающего фильтра 8. Выход преобразователя фаз 10 подключен к входу трехфазного выпрямительного моста 11, выход которого подключен к резистору 12, входам второго 14 и первого 13 узкополосных фильтров. Выход последнего соединен с первым входом первого умножителя 15, выход которого соединен с входом первого фильтра нижних частот 17, выход которого соединен с первым входом первого интегратора 19. Выход первого гетеродина 21 соединен с вторым входом первого умножителя 15. Выход второго узкополосного фильтра 14 соединен с первым входом второго умножителя 16, выход которого соединен с входом второго фильтра нижних частот 18, выход которого соединен с первым входом второго интегратора 20. Выход второго гетеродина 22 соединен с вторым входом умножителя 16. Выход первого синхронизатора 23 соединен с вторыми входами первого 19 и второго 20 интеграторов. Выход второго синхронизатора 24 соединен с вторыми входами первого 25 и второго 26 генераторов. Выход первого генератора 25 соединен с входом первого передатчика пассивно-активного типа 2, выход второго генератора 26 соединен с входом второго передатчика пассивно-активного типа 27. The device contains a three-phase electric network 1, which is connected to the output of the first transmitter of the passive-active type 2, to the inputs of the first 21 and second 22 local oscillators, the first 23 and second 24 synchronizers, to the first inputs of the first 25 and second 26 generators, to the output of the second transmitter passively -active type 27, to the primary winding of the third transformer 7, to the inputs of the second 4 and first 3 voltage filters of symmetrical components. The output of the latter is connected to the primary winding of the first transformer 5, the output of the second voltage filter of symmetrical components 4 is connected to the primary winding of the second transformer 6, the first output of the secondary winding of which is connected through a capacitor 9 to the first output of the secondary winding of the first transformer 5, the second output of which is connected to the first output a blocking filter 8, the second output of which is connected to the first input of the phase converter 10, the second input of which is connected to the second output of the secondary winding of the second ansformatora 6. The secondary winding of the third transformer 7 is connected to the input buffer circuit 8. The output phase converter 10 is connected to the input three-phase rectifier bridge 11, whose output is connected to the resistor 12, the second inputs 14 and 13 of the first narrow-band filters. The output of the latter is connected to the first input of the first multiplier 15, the output of which is connected to the input of the first low-pass filter 17, the output of which is connected to the first input of the first integrator 19. The output of the first local oscillator 21 is connected to the second input of the first multiplier 15. The output of the second narrow-band filter 14 is connected to the first input of the second multiplier 16, the output of which is connected to the input of the second low-pass filter 18, the output of which is connected to the first input of the second integrator 20. The output of the second local oscillator 22 is connected to the second input of the multiplier 16. The output of the first synchronizer 23 is coupled to second inputs of first 19 and second 20 integrators. The output of the second synchronizer 24 is connected to the second inputs of the first 25 and second 26 generators. The output of the first generator 25 is connected to the input of the first transmitter of the passive-active type 2, the output of the second generator 26 is connected to the input of the second transmitter of the passive-active type 27.

Передача и прием символа "1". Transmit and receive the character "1".

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

На входе первого гетеродина 21 имеют напряжение гетеродина
U_г1(t) = U_mг1cosω₁t, (1)
где U_mг1 - амплитудное значение напряжения первого гетеродина;
ω₁= 2πf₁, f₁= nF,
n - номер гармоники напряжения промышленной частоты, n = 2,3,..., n-1;
ω₁ - круговая частота.At the input of the first local oscillator 21 have a local oscillator voltage
U _g1 (t) = U _{mг1 cosω} ₁ t, (1)
where U _mg1 - the amplitude value of the voltage of the first local oscillator;
ω ₁ = 2πf ₁ , f ₁ = nF,
n is the harmonic number of the industrial frequency voltage, n = 2,3, ..., n-1;
ω ₁ - circular frequency.

Получить напряжения с частотами nF не вызывает затруднений. Например, для n= 2,4,6, . . . и т. д. выпрямляют напряжение промышленной частоты F U(t) = sinΩt, (Ω = 2πF) . После двухполупериодного выпрямления имеют

Далее фильтруют необходимую гармонику частоты F.It is not difficult to obtain voltages with frequencies nF. For example, for n = 2,4,6,. . . etc., rectify the industrial frequency voltage FU (t) = sinΩt, (Ω = 2πF). After biannual rectification have

Next, filter the required harmonic of the frequency F.

Если необходимо иметь нечетные гармоники промышленного напряжения частоты Fn = 3,5,7... и т.д., синусоидальное напряжение частоты F преобразуют в последовательность видеоимпульсов. Разложение в ряд Фурье дает

Далее фильтруют необходимую гармонику частоты F, при этом напряжение гетеродина не имеет помех.If it is necessary to have odd harmonics of an industrial voltage of frequency Fn = 3,5,7 ... etc., a sinusoidal voltage of frequency F is converted into a sequence of video pulses. Fourier expansion gives

Next, the necessary harmonic of the frequency F is filtered, while the voltage of the local oscillator has no interference.

На выходе второго гетеродина 22 имеют напряжение
U_г2(t) = U_mг2cosω₂t, (2)
что обеспечивает "идеальный" прием,
где U_mг2 - амплитудное значение напряжения второго гетеродина;
ω₂= 2πf₂, f₂= nF + kF, k = 2,3...k-1
С выхода первого передатчика, пассивно-активного типа 2 в трехфазную электрическую сеть 1 (сеть) вводят два тока на частотах ω₁₁ и ω₁₂ . Это следует из принципа работы передатчика пассивно-активного типа. Несмотря на то, что ключ передатчика 2 (ключ передатчика на фиг.1 не показан) коммутирует с частотой ω₁ , ω₁ = (ω₁₁+ ω_12)/2, в сеть 1 вводят два тока с разными частотами ω₁₁ и ω₁₂, при этом выполняется условие

. Это обусловлено тем, что источником питания передатчика 2 является напряжение трехфазной электрической сети 1 промышленной частоты F . Эти токи образуют в сети 1 два напряжения, которые присутствуют на приемном пункте, т.е. на входах первого 3 и второго 4 фильтров напряжения симметричных составляющих. Фильтр 3 настраивают на частоту (f₁₁+f₀₁)/2 (частоту f₀₁ образуют при передаче символа "0"). Частоты f₁₁ и f₀₁ отличаются друг от друга на величину 100, 150, 200 Гц. Полоса пропускания фильтра 3 равна 600-800 Гц. Таким образом, напряжения частот f₁₁ и f₀₁ обратной последовательности принимаются фильтром 3. По аналогии напряжения частот f₁₂ и f₀₂ (напряжение частоты f₀₂ образуют при передаче символа "0") прямой последовательности принимаются фильтром 4, который настроен на частоту (f₁₂ + f₀₂)/2. Напряжения на частотах f₁₁ и f₁₂ подают также на первичную обмотку трансформатора 7. На его вторичной обмотке будут присутствовать три напряжения с частотами f₁₁, f₁₂ и F - U(t). Напряжения на частотах f₁₁ и f₁₂ ослабляют заграждающим фильтром 8 (см. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Л.: Энергия, 1966, с. 172).The output of the second local oscillator 22 have a voltage
U _g2 (t) = U _{mg2 cosω} ₂ t, (2)
which provides an “ideal” reception,
where U _mg2 is the amplitude value of the voltage of the second local oscillator;
ω ₂ = 2πf ₂ , f ₂ = nF + kF, k = 2,3 ... k-1
From the output of the first transmitter, passive-active type 2, two currents at frequencies ω ₁₁ and ω ₁₂ are introduced into the three-phase electric network 1 (network). This follows from the principle of operation of a passive-active type transmitter. Despite the fact that the transmitter key 2 (the transmitter key is not shown in Fig. 1) commutes with the frequency ω ₁ , ω ₁ = (ω ₁₁ + ω _{12) / 2} , two currents with different frequencies ω ₁₁ and ω are introduced into the network 1 ₁₂ , while the condition

. This is due to the fact that the power source of the transmitter 2 is the voltage of a three-phase electric network 1 of industrial frequency F. These currents form in the network 1 two voltages that are present at the receiving point, i.e. at the inputs of the first 3 and second 4 voltage filters of symmetrical components. Filter 3 is tuned to the frequency (f ₁₁ + f ₀₁ ) / 2 (the frequency f _{01 is} formed by transmitting the symbol "0"). The frequencies f ₁₁ and f ₀₁ differ from each other by a value of 100, 150, 200 Hz. The passband of filter 3 is 600-800 Hz. Thus, the frequencies of the frequencies f ₁₁ and f _{01 of the} negative sequence are received by the filter 3. By analogy, the frequencies of the frequencies f ₁₂ and f ₀₂ (the voltage of the frequency f _{02 is} formed by transmitting the symbol “0”) are received by the filter 4, which is tuned to the frequency (f ₁₂ + f ₀₂ ) / 2. Voltages at frequencies f ₁₁ and f ₁₂ are also applied to the primary winding of transformer 7. Three secondary voltages with frequencies f ₁₁ , f ₁₂ and F - U (t) will be present on its secondary winding. Voltages at frequencies f ₁₁ and f _{12 are} attenuated by a blocking filter 8 (see Atabekov GI Theoretical Foundations of Electrical Engineering. L .: Energia, 1966, p. 172).

Заграждающий фильтр 8 настроен на частоту (f₁ + f₂)/2, при этом полоса заграждения ΔF ≥ (f₁+ f₂)/2 , в результате чего в приемный тракт попадают ослабленные напряжения с вторичной обмотки третьего трансформатора 7 с частотами f₁₁ и f₁₂, которые для приема являются помехой, т.к. третий трансформатор 7 не улучшает отношения сигнал/помеха, как это происходит в фильтрах 3 и 4. На входе преобразователя фаз 10 происходит сложение трех напряжений U(t), U₁₁(t) и U₁₂(t) (для простоты изложения рассматривают в данном случае прохождение через приемный тракт только напряжений сигналов). С выхода преобразователя 10, который настроен на частоту F, получают трехфазные напряжения с частотами f₁₁, f₁₂ и F. Эти напряжения поступают на вход моста 11 (См. Фабрикант В.П. Глухов В.П., Паперно Л.В. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирования. М.: Высшая школа, 1968). Амплитуда напряжения с частотой F больше амплитуд напряжений сигналов с частотами f₁₁ и f₁₂, поэтому диоды трехфазного выпрямительного моста коммутируют с частотой F. Мост 11 преобразует напряжение сигналов с частотами f₁₁ и f₁₂ в напряжение сигнала с частотой f₁ = (f₁₁ + f₁₂/2), причем амплитуда напряжения сигнала на частоте f₁ в

раз больше, чем амплитуды напряжений сигналов на частотах f₁₁ и f₁₂.The blocking filter 8 is tuned to the frequency (f ₁ + f ₂ ) / 2, while the bar strip ΔF ≥ (f ₁ + f ₂ ) / 2, as a result of which weakened voltages from the secondary winding of the third transformer 7 with frequencies f fall into the receiving path ₁₁ and f ₁₂ , which are an obstacle to reception, as the third transformer 7 does not improve the signal-to-noise ratio, as occurs in filters 3 and 4. At the input of the phase converter 10, the three voltages U (t), U ₁₁ (t) and U ₁₂ (t) are added (for simplicity, they are considered in in this case, passing through the receiving path only signal voltages). From the output of the converter 10, which is tuned to the frequency F, three-phase voltages with frequencies f ₁₁ , f ₁₂ and F are obtained. These voltages are fed to the input of bridge 11 (See Fabricant V.P. Glukhov V.P., Paperno L.V. Elements of devices for relay protection and automation of power systems and their design (Moscow: Vysshaya Shkola, 1968). The voltage amplitude with frequency F is greater than the voltage amplitudes of signals with frequencies f ₁₁ and f ₁₂ , so the diodes of a three-phase rectifier bridge commute with frequency F. Bridge 11 converts the voltage of signals with frequencies f ₁₁ and f ₁₂ into a signal voltage with frequency f ₁ = (f ₁₁ + f _12/2 ), and the amplitude of the signal voltage at a frequency f ₁ in

times greater than the amplitude of the voltage signals at frequencies f ₁₁ and f ₁₂ .

На выходе моста 11 отношение сигнал/помеха будет больше в

раз, чем на его входе.At the output of the bridge 11, the signal / noise ratio will be greater in

times than at its entrance.

Передатчик 2 имеет точно такой же мост (мост передатчика 2 на чертеже не показан), поэтому на выходе моста 11 имеет демодулированное напряжение сигнала, которое имеет вид
U₁(t) = U_m1cosω₁t, где ω₁= 2πf₁, f₁= (f₁₁+ f₁₂)/2. (1)
Резистор 12 необходим для создания цепи протекания токов через диоды моста 11, которые должны быть открыты. Напряжения сигнала U₁(t) подают на первый узкополосный фильтр 13, который настроен на частоту f₁. С выхода первого узкополосного фильтра 13 имеют напряжение сигнала
U₁₃(t) = U_m13cosω₁t, (2)
Узкополосный фильтр 13 имеет полосу пропускания ΔF , которую задают в зависимости от скорости передачи сигналов. Это напряжение подают на первый вход первого умножителя 15. На его второй вход подают напряжение первого гетеродина 21, которое имеет вид
U_г1(t) = U_mг1cosω₁t. (3)
Таким образом, на первый и второй входы первого умножителя 15 подают два напряжения с равными частотами и фазами. Напряжение на выходе первого умножителя 15 определяют из выражения

где m - постоянный коэффициент, зависящий от амплитуды напряжения первого гетеродина 21;
ρ - крутизна характеристики первого умножителя 15;
A₀ - амплитудное значение.The transmitter 2 has exactly the same bridge (the bridge of the transmitter 2 is not shown in the drawing), therefore, at the output of the bridge 11 has a demodulated signal voltage, which has the form
U ₁ (t) = U _m1 cosω ₁ t, where ω ₁ = 2πf ₁ , f ₁ = (f ₁₁ + f ₁₂ ) / 2. (1)
A resistor 12 is needed to create a circuit for the flow of currents through the diodes of the bridge 11, which must be open. The signal voltage U ₁ (t) is supplied to the first narrow-band filter 13, which is tuned to the frequency f ₁ . The output of the first narrow-band filter 13 have a signal voltage
U ₁₃ (t) = U _{m13 cosω} ₁ t, (2)
The narrow-band filter 13 has a passband ΔF, which is set depending on the transmission speed of the signals. This voltage is supplied to the first input of the first multiplier 15. The voltage of the first local oscillator 21, which has the form
U _g1 (t) = U _{mg1 cosω} ₁ t. (3)
Thus, the first and second inputs of the first multiplier 15 are supplied with two voltages with equal frequencies and phases. The voltage at the output of the first multiplier 15 is determined from the expression

where m is a constant coefficient depending on the amplitude of the voltage of the first local oscillator 21;
ρ is the slope of the characteristics of the first multiplier 15;
A ₀ is the amplitude value.

Анализ выражения (4) показывает, что первый и второй члены являются напряжениями, имеющими частоты ω₁ и 2ω₁. Последний член является положительным постоянным напряжением U₁.An analysis of expression (4) shows that the first and second terms are voltages having frequencies ω ₁ and 2ω ₁ . The last term is a positive constant voltage U ₁ .

Напряжение U₁ соответствует положительному видеоимпульсу в описании формулы изобретения при передаче символа "1". Напряжение U₁ действует в течение времени t, где 0 ≤ t ≤ τ₁ = T ; τ₁ - длительность передачи символа "1":
U₁= mA₀ρ/2. (5)
Для выделения положительного постоянного напряжения сигнала U₁, которое характеризуется прием символа "1", напряжение с выхода первого умножителя 15 согласно (4) подают на вход первого фильтра нижних частот 17, с выхода которого имеют положительное постоянное напряжение согласно (5). Второй синхронизатор 24 формируют видеоимпульсы длительностью τ₁, которые поступают на второй вход первого генератора 25, с выхода которого имеют пачки радиоимпульсов с частотой заполнения f₁. В первом генераторе 25 вырабатывают напряжение с f₁. Формируют эту частоту по аналогии с гетеродином 21, работа которого описана выше. Эти пачки радиоимпульсов поступают на запуск первого передатчика 2. Начало и конец пачек радиоимпульсов соответствуют переходу питающего напряжения U(t) = U_mcosΩt (Ω = 2πf) через ноль. Данную операцию производит второй синхронизатор 24, который вырабатывает импульсы в моменты перехода питающего напряжения U(t) через ноль. Первый синхронизатор 23 формирует импульсы перехода питающего напряжения через ноль, которые подаются на второй вход первого интегратора 19 для его обнуления в моменты начала и конца передачи символа "1" в пункте передачи. В связи с тем, что приемный и передающий пункты имеют единую трехфазную электрическую сеть с напряжением частоты F, моменты перехода питающего напряжения через ноль в этих пунктах будут идентичны.The voltage U ₁ corresponds to a positive video pulse in the description of the claims when transmitting the symbol "1". Voltage U ₁ acts for a time t, where 0 ≤ t ≤ τ ₁ = T; τ ₁ - the duration of the transmission of the character "1":
U ₁ = mA ₀ ρ / 2. (5)
To isolate the positive DC voltage of the signal U ₁ , which is characterized by the reception of the symbol "1", the voltage from the output of the first multiplier 15 according to (4) is fed to the input of the first low-pass filter 17, the output of which has a positive constant voltage according to (5). The second synchronizer 24 form the video pulses of duration τ ₁ , which are fed to the second input of the first generator 25, the output of which have packs of radio pulses with a fill frequency f ₁ . In the first generator 25, a voltage with f _{1 is} generated. This frequency is formed by analogy with the local oscillator 21, the operation of which is described above. These packs of radio pulses arrive at the start of the first transmitter 2. The beginning and end of the packs of radio pulses correspond to the transition of the supply voltage U (t) = U _m cosΩt (Ω = 2πf) through zero. This operation is performed by the second synchronizer 24, which generates pulses at the moments when the supply voltage U (t) passes through zero. The first synchronizer 23 generates pulses of the supply voltage passing through zero, which are fed to the second input of the first integrator 19 to zero it at the beginning and end of the transmission of the symbol "1" at the transfer point. Due to the fact that the receiving and transmitting points have a single three-phase electric network with a voltage of frequency F, the moments of the transition of the supply voltage through zero at these points will be identical.

Конденсатор 9 служит для ограничения тока промышленной частоты F-U(t) через обмотки первого 5 и второго 6 трансформаторов. The capacitor 9 serves to limit the current of industrial frequency F-U (t) through the windings of the first 5 and second 6 transformers.

Передача и прием символа "0". Transmit and receive the character "0".

С выхода второго передатчика 27 в сеть 1 вводят два тока сигналов на частотах f₀₁ и f₀₂ [f₂= (f₀₁ + f₀₂)/2]. По аналогии с передачей символа "1" эти токи образуют на входах фильтров 3 и 4 напряжения сигналов на частотах f₀₁ и f₀₂. На входе преобразователя фаз 10 происходит сложение трех напряжений U(t), U₀₁(t) и U₀₂(t). С выхода преобразователя 10 трехфазные напряжения с частотами f₀₁, f₀₂ и F поступают на вход трехфазного выпрямительного моста 11, в котором преобразуют напряжения с частотами f₀₁ и f₀₂ в напряжение с частотой f₂ = (f₀₁ + f₀₂)/2, причем амплитуда напряжения сигнала на частоте f₂ в

раз больше, чем амплитуды напряжений сигналов на частотах f₀₁ и f₀₂. На выходе моста 11 отношение сигнал/помеха больше в

раз, чем на его входе.From the output of the second transmitter 27, two signal currents are introduced into the network 1 at frequencies f ₀₁ and f ₀₂ [f ₂ = (f ₀₁ + f ₀₂ ) / 2]. By analogy with the transmission of the symbol "1", these currents form at the inputs of the filters 3 and 4 voltage signals at frequencies f ₀₁ and f ₀₂ . At the input of the phase converter 10, the three voltages U (t), U ₀₁ (t) and U ₀₂ (t) are added. From the output of the converter 10, three-phase voltages with frequencies f ₀₁ , f ₀₂ and F are fed to the input of a three-phase rectifier bridge 11, in which the voltages with frequencies f ₀₁ and f ₀₂ are converted to voltage with a frequency f ₂ = (f ₀₁ + f ₀₂ ) / 2 , and the amplitude of the signal voltage at a frequency f ₂ in

times greater than the amplitude of the voltage signals at frequencies f ₀₁ and f ₀₂ . At the output of the bridge 11, the signal to noise ratio is greater in

times than at its entrance.

U₂(t) = U_m2cosΩt , (6)
где ω₂= (ω₀₁+ ω₀₂)/2.
Напряжение сигнала U₂(t) подают на второй узкополосный фильтр 14, который настроен на частоту f₂, с заданной полосой пропускания ΔF.U ₂ (t) = U _m2 cosΩt, (6)
where ω ₂ = (ω ₀₁ + ω ₀₂ ) / 2.
The signal voltage U ₂ (t) is supplied to the second narrow-band filter 14, which is tuned to the frequency f ₂ , with a given passband ΔF.

С выхода узкополосного фильтра 14 имеют напряжение сигнала
U₁₄(t) = U_m14cosω₂t. (7)
Это напряжение подают на первый вход второго умножителя 16. На его второй вход подают напряжение второго гетеродина 22, которое имеет вид
U_г2(t) = U_mг2cosω₂t. (8)
Напряжение на выходе второго умножителя 16 определяют из выражения

где m - постоянный коэффициент, зависящий от амплитуды напряжения второго гетеродина 22;
ρ - крутизна характеристики второго умножителя 16;
A₀ - амплитудное значение.The output of the narrow-band filter 14 have a signal voltage
U ₁₄ (t) = U _{m14 cosω} ₂ t. (7)
This voltage is supplied to the first input of the second multiplier 16. The voltage of the second local oscillator 22, which has the form
U _g2 (t) = U _{mg2 cosω} ₂ t. (eight)
The voltage at the output of the second multiplier 16 is determined from the expression

where m is a constant coefficient depending on the amplitude of the voltage of the second local oscillator 22;
ρ is the slope of the characteristics of the second multiplier 16;
A ₀ is the amplitude value.

Для выделения постоянной составляющей в (9)

напряжение U₁₆(t) подают на вход второго фильтра нижних частот 18. Напряжение с выхода второго фильтра нижних частот 18 подают на первый вход второго интегратора 20.To isolate the constant component in (9)

voltage U ₁₆ (t) is supplied to the input of the second low-pass filter 18. The voltage from the output of the second low-pass filter 18 is supplied to the first input of the second integrator 20.

Второй синхронизатор 24 формирует видеоимпульсы длительностью T, которые поступают на второй генератор 26, с выхода которого имеют пачки радиоимпульсов с частотой заполнения f₂. Эти пачки радиоимпульсов поступают на запуск второго передатчика 27. Начало и конец радиоимпульсов соответствуют переходу питающего напряжения U(t) через ноль. На второй вход второго интегратора 20 подают импульсы с первого синхронизатора 23 для его обнуления в моменты начала и конца передачи символа "0". Напряжение U₂ соответствует положительному видеоимпульсу в описании формулы изобретения. Напряжение U₂ действует в течение времени t, где 0 ≤ t ≤ T = τ₀ ; где T - длительность передачи символа "0"; τ₀ - длительность символа "0";

Выше мы рассмотрим прохождение через приемные тракты напряжений сигналов.The second synchronizer 24 generates video pulses of duration T, which are supplied to the second generator 26, the output of which have packs of radio pulses with a fill frequency f ₂ . These packs of radio pulses arrive at the start of the second transmitter 27. The beginning and end of the radio pulses correspond to the transition of the supply voltage U (t) through zero. The second input of the second integrator 20 is supplied with pulses from the first synchronizer 23 for its zeroing at the beginning and end of the transmission of the symbol "0". The voltage U ₂ corresponds to a positive video pulse in the description of the claims. The voltage U ₂ acts for a time t, where 0 ≤ t ≤ T = τ ₀ ; where T is the duration of the transmission of the character "0"; τ ₀ - the duration of the character "0";

Above, we consider the passage through the receiving paths of signal voltages.

Образование напряжений помех есть случайный процесс, где их амплитуда и фаза зависит от времени. Если измерять уровень напряжений помех U_п на выходах первого 19 и второго 20 интеграторов (передачу символов "0" и "1" не производят), получат уровни напряжений, которые изменяются в интервале интегрирования - U_max ≤ U_п ≤ U_max, при этом математическое ожидание M[U_п] = 0. Чем выше частота этого процесса или чем больше время интегрирования T, тем выше будет вероятность опознавания символа "0" или "1". Именно в этом и состоит смысл применения интегрирования (см. А.П. Мановцев ... с. 124]. Из вышесказанного следует, что отношение сигнал/помеха на выходах первого 19 и второго 20 интеграторов будет выше, чем на их входах.The formation of interference voltages is a random process, where their amplitude and phase depend on time. If we measure the level of interference voltages U _p at the outputs of the first 19 and second 20 integrators (symbols "0" and "1" are not produced), we obtain voltage levels that vary in the integration interval - U _max ≤ U _p ≤ U _max , while mathematical expectation M [U _p ] = 0. The higher the frequency of this process or the longer the integration time T, the higher the probability of recognition of the character "0" or "1". This is precisely the meaning of the application of integration (see AP Manovtsev ... p. 124]. It follows from the above that the signal-to-noise ratio at the outputs of the first 19 and second 20 integrators will be higher than at their inputs.

Учитывая увеличение отношения сигнал/помеха в мосте 11 и интеграторах 19 и 20, при одной и той же мощности передатчиков 2 и 27 имеют возможность расширить полосу пропускания ΔF узкополосных фильтров 13 и 14. ΔF₁ ≥ 50 Гц при скорости передачи сигналов 50 Бод, ΔF₂ ≥ 100 Гц при скорости передачи сигналов 100 Бод. Мы доказали, что предложенное устройство реализует заявленный способ при достижении технического результата - увеличена скорость передачи сигналов до 50 или 100 Бод.Given the increase in the signal-to-noise ratio in the bridge 11 and integrators 19 and 20, for the same power of the transmitters 2 and 27, they can expand the passband ΔF of narrow-band filters 13 and 14. ΔF ₁ ≥ 50 Hz at a signal transmission rate of 50 Baud, ΔF ₂ ≥ 100 Hz at a signal rate of 100 Baud. We have proved that the proposed device implements the claimed method when the technical result is achieved - the signal transmission speed is increased to 50 or 100 Baud.

Claims

A method of transmitting and synchronously receiving signals in a three-phase electric network, in which the voltage of the industrial frequency F is converted to the current of the negative sequence signal at a frequency f ₁₁ and the current of a direct sequence signal at a frequency f ₁₂ at a symbol transfer point “1”, these currents are transmitted through a three-phase electric network to the receiving point, characterized in that the following operations are introduced into it: at the receiving point, the current of the negative sequence signal at a frequency of f ₁₁ is converted to the signal voltage U ₁₁ (t) = U _m11 cosω ₁₁ t (ω ₁₁ = 2πf ₁₁ ), t ok the direct sequence signal at a frequency f ₁₂ to the signal voltage U ₁₂ (t) = U _{m12 cosω} ₁₂ t (ω ₁₂ = 2πf ₁₂ ), lower the voltage F, f ₁₁ and f ₁₂ m times (m> 1), block voltages at frequencies f ₁₁ and f ₁₂ , isolate the voltage at a frequency FU (t) = U _m cosΩt (Ω = 2πF), add the voltage of the signals U ₁₁ (t), U ₁₂ (t) and U (t), convert them to three-phase voltages, convert the voltage of the signals U ₁₁ (t) and U ₁₂ (t) into the voltage of the signal U ₁ (t) = U _m1 cosω ₁ t (ω ₁ = (ω ₁₁ + ω ₁₂ ) / 2) provide the necessary passband path ΔF depending on a given signal transmission speed, pre form a voltage of the commercial frequency F in the voltage of the first local oscillator U _r1 (t) = U _{mg 1} cosω ₁ t, (ω ₁ = 2πf _1, f ₁ = nF, n - industrial voltage harmonic number of frequency F, n = n _min + 1, 2 , 3, ..., n-1 n _min - the minimum number of frequency periods f ₁ necessary to receive the symbol "1", for a given signal transmission speed, the signal voltages U ₁ (t) and the voltage of the first local oscillator U _g1 (t) are converted to constant positive signal voltage U ₁ , integrate the signal voltage U ₁ over the interval T (T = 1 / F = 0.02 s at a signal transmission rate of 50 Baud, T = 1 / 2F = 0.01 s at a speed of signal pick-up 100 baud, F = 50 Hz), emit a signal corresponding to the symbol "1", while the beginning and end of the integration interval T is combined with the beginning and end of the transmission of the symbol "1", when transmitting the symbol "0" at the transmission point, the voltage is converted of industrial frequency F to the current of the signal of the negative sequence at the frequency f ₀₁ and the current of the signal of the direct sequence at the frequency f ₀₂ , transfer these currents through the three-phase electric network to the receiving point, where the current of the signal of the negative sequence at the frequency f ₀₁ is converted to the signal voltage U ₀₁ (t ) = U _m ₀₁ cos ω ₀₁ t _x (ω ₀₁ = 2πf ₀₁ ), they convert the current of the direct sequence signal at a frequency f ₀₂ into the signal voltage U ₀₂ = U _m ₀₂ cosω ₀₂ t (ω ₀₂ = 2πf ₀₂ ), lower the voltage of the frequencies F, f by a factor of m ₀₁ and f ₀₂ , block the voltages of frequencies f ₀₁ and f ₀₂ , isolate the voltage of industrial frequency F - U (t), add the voltage of signals U ₀₁ (t), U ₀₂ (t) and U (t), convert them to three-phase voltages , convert the voltage of the signals U ₀₁ (t) and U ₀₂ (t) into the signal voltage U ₂ (t) = U _m2 cosω ₂ t _x (ω ₂ = (ω ₀₁ + ω ₀₂ ) / 2, provide the necessary pass-through bandwidth ΔF depending on a given speed ne edachi signals converted voltage of the commercial frequency F in the voltage of the second local oscillator U _r2 (t) = U _m _r2 cosω ₂ t (ω ₂ = 2πf _2, f ₂ = nF + kF, k = 1, 2, 3, ..., k - 1) is converted voltage signal U ₂ (t) and the voltage of the second local oscillator U _r2 (t) to a constant positive voltage signal U _2, integrating the voltage signal U ₂ in the interval T, emit a signal corresponding to the symbol "0", while the beginning and end of the integration interval T is combined with the beginning and end of the transmission of the symbol "0".