RU2161334C1 - Device to transmit and receive signals in three-phase electrical network - Google Patents
Device to transmit and receive signals in three-phase electrical network Download PDFInfo
- Publication number
- RU2161334C1 RU2161334C1 RU99121483A RU99121483A RU2161334C1 RU 2161334 C1 RU2161334 C1 RU 2161334C1 RU 99121483 A RU99121483 A RU 99121483A RU 99121483 A RU99121483 A RU 99121483A RU 2161334 C1 RU2161334 C1 RU 2161334C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- output
- input
- voltage
- network
- Prior art date
Links
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием линий /0,38 - 10 - 35 - 110/ кВ без обработки их высокочастотными заградителями. Новым техническим результатом является расширение частотного диапазона с 1000 до 3000 Гц при скорости передачи сигналов 50 и 100 Бод, а также повышение помехозащищенности приема сигналов. The invention relates to the field of electrical engineering and can find application in organizing communication channels using lines / 0.38 - 10 - 35 - 110 / kV without processing them with high-frequency chokes. A new technical result is the expansion of the frequency range from 1000 to 3000 Hz at a signal transmission rate of 50 and 100 Baud, as well as increasing the noise immunity of signal reception.
В преложенном устройстве используют синхронное детектирование сигналов с применением интегрирования, начало и конец которого определяют характерными точками, которыми являются единые моменты времени перехода через ноль общего питающего напряжения U(t) в пунктах передачи и приема. При этом в качестве гетеродинного напряжения используют кварцованную частоту напряжения сигнала. In the proposed device, synchronous signal detection using integration is used, the beginning and end of which are determined by characteristic points, which are common points of the transition time through zero of the total supply voltage U (t) at the points of transmission and reception. At the same time, the quartz frequency of the signal voltage is used as the heterodyne voltage.
Известно устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, который реализован в устройстве по а.с. СССР 1819025, кл. C 08 C 19/12, 1988 г. Недостатком известного устройства является низкая помехозащищенность при приеме сигналов и низкая, не более 10 Бод, скорость передачи сигналов. A device for transmitting and receiving signals in a three-phase electric network, which is implemented in the device by AS USSR 1819025, class C 08 C 19/12, 1988. A disadvantage of the known device is the low noise immunity when receiving signals and low, no more than 10 Baud, signal transmission speed.
Наиболее близким к заявленному устройству является устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, которое реализовано в патенте на изобретение N 2121759, кл. 6 H 04 B 3/54, БИ N 31, 10.11.98 г., принят за прототип. Closest to the claimed device is a device for transmitting and receiving signals in a three-phase electric network, which is implemented in patent for invention N 2121759, class. 6 H 04 B 3/54, BI N 31, 11/10/98, adopted as a prototype.
В известном устройстве напряжение гетеродина образуют из гармоник частоты питающего напряжения F. В связи с тем, что частота F≠50 Гц в аварийных режимах, то гармоники частоты F изменяют свое положение на частотной оси и отфильтровывать в фиксированной полосе частот частоту гетеродина при больших индексах гармоник частоты F сложно. Поэтому, как показала практика, необходимо ограничиваться сверху 20-й гармоникой /1000 Гц /, что сужает частотный диапазон. Заявленное устройство решает задачу увеличения частотного диапазона до 3 кГц, так как в качестве частоты гетеродина используют кварцованную частоту сигнала. Усиление неравенства в прототипе с на в заявленном устройстве позволит улучшить отношение сигнал/помеха. Так, в прототипе при скорости передачи сигналов 100 Бод, где и при максимальной частоте запуска передатчика f0≈f2=1000 Гц неравенство будет иметь вид: или 0,01 >> 0,001, т.е. левая часть неравенства будет больше в 10 раз. Это значит, что за период интегрирования Т уложится 10 периодов напряжения частоты сигнала /помехи/.In the known device, the local oscillator voltage is formed from the harmonics of the frequency of the supply voltage F. Due to the fact that the frequency F ≠ 50 Hz in emergency conditions, the harmonics of the frequency F change their position on the frequency axis and filter out the local oscillator frequency in a fixed frequency band at high harmonic indices frequency f is complicated. Therefore, as practice has shown, it is necessary to be limited from above to the 20th harmonic (1000 Hz), which narrows the frequency range. The claimed device solves the problem of increasing the frequency range up to 3 kHz, since the frequency of the local oscillator uses the quartz frequency of the signal. Strengthening inequality in the prototype with on the in the claimed device will improve the signal-to-noise ratio. So, in the prototype at a signal transmission rate of 100 Baud, where and at the maximum transmitter start frequency f 0 ≈f 2 = 1000 Hz, the inequality will be: or 0.01 >> 0.001, i.e. the left side of the inequality will be 10 times more. This means that during the integration period T, 10 periods of voltage of the signal frequency / interference / will be stacked.
В заявленном устройстве например, при n = 3 и f0=1000 Гц, неравенство будет иметь вид: С учетом того, что fΣ= f1+f2= 2f0, неравенство примет вид: или т.е. левая часть неравенства будет больше в 160 раз. Это значит, что за период интегрирования Т уложится 160 периодов напряжения частоты сигнала /помехи/. Известно, что математическое ожидание М амплитуды помехи Uп(t), которая флуктуирует около нуля, описывают выражением: M[Uп(t)]--->0 при знаменателе в правой части неравенства _→ ∞. Таким образом, чем лучше выполняют неравенство, тем выше будет отношение сигнал/помеха после обработки сигнала в интеграторе. При увеличении частотного диапазона до 3 кГц неравенство еще "усилят" в три раза.In the claimed device, for example, with n = 3 and f 0 = 1000 Hz, the inequality will be: Given that f Σ = f 1 + f 2 = 2f 0 , the inequality takes the form: or those. the left side of the inequality will be 160 times more. This means that during the integration period T, 160 periods of voltage frequency of the signal / interference / will be laid out. It is known that the mathematical expectation M of the interference amplitude U p (t), which fluctuates around zero, is described by the expression: M [U p (t)] ---> 0 with the denominator on the right-hand side of the inequality _ → ∞. Thus, the better the inequality is fulfilled, the higher the signal-to-noise ratio after processing the signal in the integrator. With an increase in the frequency range up to 3 kHz, the inequality is still “amplified” three times.
В заявленном устройстве передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети в пункте передачи преобразуют питающее напряжение U(t) промышленной частоты F в ток сигнала обратной последовательности на частоте f1 и ток сигнала прямой последовательности на частоте f2, где f2-f1= 2F, передают эти токи по трехфазной электрической сети в пункт приема, преобразуют в напряжения , преобразуют эти напряжения путем фильтрации соответственно в напряжения и где ω1= 2πf1; ω2= 2πf2 в узкой полосе пропускания частот, перемножают U1(t) и U2(t) выделяют путем фильтрации напряжение суммарной частоты где ωΣ= 2πfΣ, fΣ= f1+f2= 2f0, f0 - частота запуска передатчика, преобразуют напряжение UΣ(t) в напряжение путем n-кратного умножения и n-кратной фильтрации, где n= 1, 2, 3, 4, ..., умножают UΣn(t) на UΣn(t), из полученного напряжения выделяют путем фильтрации постоянную составляющую Uc, интегрируют Uc в интервале Т, где при скорости передачи сигналов 50 Бод и при скорости передачи сигналов 100 Бод, выполняют неравенство при этом начало и конец интервалов передачи сигналов и интегрирования соответствуют единым моментам времени перехода общего питающего напряжения U(t) через ноль в пунктах передачи и приема.In the claimed device for transmitting and receiving signals in a three-phase electric network at a transmission point, the supply voltage U (t) of industrial frequency F is converted into a signal current reverse sequence at frequency f 1 and signal current direct sequence at a frequency f 2 , where f 2 -f 1 = 2F, transmit these currents through a three-phase electric network to the receiving point, convert in tension convert these voltages by filtration, respectively, into voltages and where ω 1 = 2πf 1 ; ω 2 = 2πf 2 in a narrow passband of frequencies, multiply U 1 (t) and U 2 (t) isolate by filtering the voltage of the total frequency where ω Σ = 2πf Σ , f Σ = f 1 + f 2 = 2f 0 , f 0 is the transmitter startup frequency, the voltage U Σ (t) is converted to voltage by n-fold multiplication and n-fold filtering, where n = 1, 2, 3, 4, ..., multiply U Σn (t) by U Σn (t), from the obtained voltage the DC component U c is isolated by filtration, integrate U c in the interval T, where at a signal rate of 50 baud and at a signal transmission rate of 100 Baud, the inequality at the same time, the beginning and the end of the signal transmission and integration intervals correspond to the unified moments of the transition time of the total supply voltage U (t) through zero at the points of transmission and reception.
Устройство /см. чертеж/, реализующее заявленный способ, содержит в пункте передачи синхронизатор 1 характерных точек /синхронизатор/, передатчик 2 пассивно-активного типа /передатчик/, трехфазную электрическую сеть 3 /сеть/, фильтр напряжения симметричных составляющих /ФСС/ обратной последовательности 4, ФСС прямой последовательности 5, узкополосный фильтр 6 /УПФ/ частоты f1, УПФ 7 частоты f2, умножитель 8, УПФ 9 частоты fΣ= f1+f2, первый 10, второй 11, ...... n-й 12 преобразователя частоты /преобразователь/, умножитель 13, фильтр нижних частот /ФНЧ/ 14, интегратор 15, синхронизатор 16, фазовращатель 17.Device / cm. the drawing / that implements the claimed method, contains in the transfer point synchronizer 1 characteristic points / synchronizer /, transmitter 2 passive-active type / transmitter /, three-phase electrical network 3 / network /, voltage filter of symmetrical components / FSS / reverse sequence 4, FSS direct sequence 5, narrow-band filter 6 / UPF / frequency f 1 , UPF 7 frequency f 2 , multiplier 8, UPF 9 frequency f Σ = f 1 + f 2 , first 10, second 11, ...... n-th 12 frequency converter / converter /, multiplier 13, low-pass filter / low-pass filter / 14, integrator 15, synchronous Isator 16, phase shifter 17.
Устройство передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети /сеть/, в которой в пунктах передачи и приема одна из фаз сети 3 подключена соответственно к входам первого 1 и второго 16 синхронизаторов характерных точек /синхронизатор/, выход первого синхронизатора 1 подключен к входу передатчика пассивно-активного типа 2, выход которого подключен к трем фазам сети 3, в пункте приема к трем фазам сети 3 подключены соответственно входы фильтров напряжения симметричных составляющих /ФСС/ обратной последовательности 4 и ФСС прямой последовательности 5, выходы каждого из которых подключены соответственно к входам первого 6 и второго 7 узкополосных фильтров /УПФ/, выходы каждого из которых соответственно подключены к первому и второму входам первого умножителя 8, выход второго синхронизатора 16 подключен к входу фазовращателя 17, выход которого подключен ко второму входу интегратора 15, при этом выход первого умножителя 8 подключен к входу третьего УПФ 9, выход которого подключен к входу первого преобразователя 10, выход которого подключен к входу второго преобразователя 11 ........ , выход которого подключен к входу n-го преобразователя 12, выход которого подключен к объединенным входам второго умножителя 13, выход которого подключен к входу ФНЧ 14, выход которого подключен к первому входу интегратора 15. A device for transmitting and receiving signals in a three-phase electrical network / network /, in which at the points of transmission and reception one of the phases of the network 3 is connected respectively to the inputs of the first 1 and second 16 characteristic point synchronizers / synchronizer /, the output of the first synchronizer 1 is passively connected to the transmitter input -active type 2, the output of which is connected to the three phases of the network 3, at the reception point, the inputs of the voltage filters of the symmetrical components / FSS / negative sequence 4 and the FSS direct sequence are connected respectively to the three phases of the network 3 5, the outputs of each of which are connected respectively to the inputs of the first 6 and second 7 narrow-band filters / UPF /, the outputs of each of which are respectively connected to the first and second inputs of the first multiplier 8, the output of the second synchronizer 16 is connected to the input of the phase shifter 17, the output of which is connected to the second input of the integrator 15, while the output of the first multiplier 8 is connected to the input of the third UPF 9, the output of which is connected to the input of the first converter 10, the output of which is connected to the input of the second converter 11 ........, Exit is connected to the n-th input of the inverter 12, whose output is connected to the combined second inputs of the multiplier 13, whose output is connected to the input of the LPF 14, whose output is connected to the first input of the integrator 15.
Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.
Синхронизатор 1 формирует в пункте передачи импульсы в единые моменты времени перехода питающего напряжения U(t) частоты F через ноль. Начало и конец передачи сигнала совпадают с едиными моментами времени перехода питающего напряжения U(t) частоты F через ноль в пунктах передачи и приема. При работе передатчика 2 в его фазных проводах A, B, C образуют следующие токи сигналов по аналогии с прототипом мгновенные значения которых описывают выражениями:
где Im - амплитудное значение токов на частотах ω1 и ω2, ω1= (ω0-Ω) и ω2= (ω0+Ω); ω0= 2πf0; Ω = 2πF; f1=f0-F; f2=f0+F; f0 - частота запуска передатчика.The synchronizer 1 generates pulses at the transmission point at single moments of the transition time of the supply voltage U (t) of the frequency F through zero. The beginning and end of signal transmission coincide with the unified moments of the transition time of the supply voltage U (t) of frequency F through zero at the points of transmission and reception. When the transmitter 2 in its phase wires A, B, C form the following signal currents by analogy with the prototype the instantaneous values of which are described by the expressions:
where I m is the amplitude value of currents at frequencies ω 1 and ω 2 , ω 1 = (ω 0 -Ω) and ω 2 = (ω 0 + Ω); ω 0 = 2πf 0 ; Ω = 2πF; f 1 = f 0 -F; f 2 = f 0 + F; f 0 - transmitter start frequency.
Эти токи образуют на входах ФСС 4 и ФСС 5 трехфазные напряжения обратной и прямой последовательностей мгновенные значения которых описывают выражениями:
где UA, UB, UC - фазные напряжения сигнала,
Из выражения /2/ следует, что на частоте ω1 имеют напряжения обратного чередования фаз A, C, B, на частоте ω2 - прямого чередования фаз, A, B, C. Напряжение сигнала обратной последовательности на частоте ω1 принимает ФСС 4. Напряжение сигнала прямой последовательности на частоте ω2 принимает ФСС 5. Выражение мгновенных значений напряжений сигнала на соответствующих выходах ФСС 4 и ФСС 5 имеют вид:
В связи с тем, что в качестве напряжения гетеродина используют напряжение сигнала кварцованной частоты, фазовые сдвиги опускаем. Эти напряжения получены в широкой полосе ФСС 4 и ФСС 5, их соответственно подают на УПФ 6 и УПФ 7. На выходе УПФ 6 имеют напряжение U1(t), на выходе УПФ 7 - U2(t).These currents form at the inputs of the FSS 4 and FSS 5 three-phase voltage of the reverse and forward sequences the instantaneous values of which are described by the expressions:
where U A , U B , U C - phase voltage of the signal,
From the expression / 2 / it follows that at a frequency ω 1 they have reverse phase voltages A, C, B, at a frequency ω 2 - direct phase rotation, A, B, C. The voltage of the negative sequence signal at a frequency ω 1 takes FSS 4. The voltage of the direct sequence signal at a frequency of ω 2 takes the FSS 5. The expression of the instantaneous values of the signal voltages at the corresponding outputs of the FSS 4 and FSS 5 are:
Due to the fact that the voltage of the quartz frequency signal is used as the local oscillator voltage, we omit the phase shifts. These voltages were obtained in a wide band of FSS 4 and FSS 5; they are respectively supplied to UPF 6 and UPF 7. At the output of UPF 6 they have voltage U 1 (t), and at the output of UPF 7 they have U 2 (t).
В умножителе 8 перемножают U1(t) и U2(t), в результате получают напряжения разностной и суммарной частот
В прототипе выделяют разностную частоту, в заявленном устройстве выделяют суммарную частоту с помощью УПФ 9.
In the multiplier 8, U 1 (t) and U 2 (t) are multiplied, as a result, the voltages of the difference and total frequencies
In the prototype, the difference frequency is isolated, in the inventive device, the total frequency is isolated using UPF 9.
где ωΣ= 2πfΣ, fΣ= f1+f2= 2f0.
Напряжение UΣ(t) подают на вход первого преобразователя 10. Преобразователь состоит из умножителя 101 , который своими объединенными входами подключен к выходу УПФ 9, а выход умножителя 101 подключен к входу УПФ 102, выход которого является выходом преобразователя 10, который подключен к входу второго преобразователя 11. Так как работа преобразователей идентична, рассмотрим работу первого, второго и n-го преобразователей.
where ω Σ = 2πf Σ , f Σ = f 1 + f 2 = 2f 0 .
The voltage U Σ (t) is supplied to the input of the first converter 10. The converter consists of a multiplier 10 1 , which is connected to the output of the UPF 9 by its combined inputs, and the output of the multiplier 10 1 is connected to the input of the UPF 10 2 , the output of which is the output of the converter 10, which connected to the input of the second Converter 11. Since the operation of the converters is identical, consider the operation of the first, second and nth converters.
На выходе умножителя 101 по аналогии с /7/, имеют напряжения разностной и суммарной частот:
Выделяют с помощью узкополосного фильтра 102 напряжение суммарной частоты, которое будет выходным для преобразователя 10 и входным для второго преобразователя 11.At the output of the multiplier 10 1 by analogy with / 7 /, they have the voltage of the differential and total frequencies:
Using the narrow-band filter 10 2, the voltage of the total frequency is extracted, which will be output for the converter 10 and input for the second converter 11.
По аналогии с /10/ напряжение на выходе второго преобразователя 11 будет равно:
Напряжение на выходе n-го преобразователя будет равно:
Таким образом каждый последующий преобразователь дает напряжение с двойной частотой. Путем n-кратного умножения и n-кратной фильтрации получают нужное значение частоты 2n•ωΣ. Напряжение UΣn(t) с выхода n-го преобразователя 12 подают на умножитель 13, имеющий объединенные входы. С выхода умножителя 13 имеют напряжения с разностной и суммарной частотами:
С помощью ФНЧ 14 выделяют напряжения разностной частоты, т.е. напряжение постоянной составляющей Uc.
By analogy with / 10 / the voltage at the output of the second Converter 11 will be equal to:
The voltage at the output of the nth converter will be equal to:
Thus, each subsequent converter gives a voltage with a double frequency. By n-fold multiplication and n-fold filtering, we obtain the desired frequency value 2 n • ω Σ . The voltage U Σn (t) from the output of the nth converter 12 is supplied to a multiplier 13 having combined inputs. From the output of the multiplier 13 have voltages with difference and total frequencies:
Using the low-pass filter 14, the difference frequency voltages are isolated, i.e. DC voltage U c .
Uc будет являться амплитудой /огибающей/ сигнала. Uc подают на первый вход интегратора 15, на второй вход которого подают импульсы синхронизатора 16 через фазовращатель 17, с помощью которого совмещают единые моменты времени начала и конца интервала интегрирования Т с началом и концом передачи сигнала. Выход интегратора 15 является информационным.
U c will be the amplitude / envelope / signal. U c is fed to the first input of the integrator 15, to the second input of which pulses of the synchronizer 16 are fed through the phase shifter 17, with the help of which the single moments of the start and end of the integration interval T are combined with the beginning and end of the signal transmission. The output of the integrator 15 is informational.
Таким образом мы доказали, что в заявленном устройстве имеют:
1. Диапазон рабочих частот в тональном диапазоне увеличен с 1 до 3 кГц и выбор частоты запуска передатчика f0 не зависит от нестабильности частоты F питающего напряжения U(t).Thus, we have proved that in the claimed device have:
1. The operating frequency range in the tonal range is increased from 1 to 3 kHz and the choice of the transmitter start frequency f 0 does not depend on the instability of the frequency F of the supply voltage U (t).
2. Помехозащищенность в заявленном устройстве повышена за счет выполнения более "жесткого" неравенства где n выбирают в зависимости от технических требований получения заданного отношения сигнал/помеха на информационном выходе интегратора 15.02. The noise immunity in the claimed device is increased due to the implementation of more "hard" inequality where n is selected depending on the technical requirements for obtaining a given signal / noise ratio at the information output of the integrator 15.0
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99121483A RU2161334C1 (en) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Device to transmit and receive signals in three-phase electrical network |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99121483A RU2161334C1 (en) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Device to transmit and receive signals in three-phase electrical network |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2161334C1 true RU2161334C1 (en) | 2000-12-27 |
Family
ID=20225765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99121483A RU2161334C1 (en) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Device to transmit and receive signals in three-phase electrical network |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2161334C1 (en) |
-
1999
- 1999-10-12 RU RU99121483A patent/RU2161334C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105703651B (en) | Gird-connected inverter parallel system and control method | |
JPH0541662A (en) | Digital pll circuit | |
JP2001127562A (en) | Pwm power amplifier | |
RU2161334C1 (en) | Device to transmit and receive signals in three-phase electrical network | |
SU881996A1 (en) | Method of pulse-width modulation for dc-to-ac converters | |
US4401934A (en) | Adaptive control system for line-commutated inverters | |
RU2156543C1 (en) | Method for receiving and transmitting signals in three-phase power supply network | |
EP0146032A2 (en) | Method and apparatus for the conversion of a polyphase voltage system | |
RU2169432C2 (en) | Method of transmission and reception of signals in three- phase power network | |
CN114710210B (en) | Optical comb frequency transmission passive compensation method based on single signal reference source | |
EP0607714A1 (en) | Multiple stage frequency modulated circuit | |
JP2003092832A (en) | Controller for self-excited converter for dc transmission | |
RU2143785C1 (en) | System receiving and transmitting signals in three-phase electrical network | |
RU2160962C2 (en) | Method of signal transmission and reception in three-phase electric network | |
RU2161371C1 (en) | Signal transmitting and receiving system for three- phase supply mains | |
RU2121759C1 (en) | Method for transmitting and receiving signals over three-phase power transmission line | |
RU2161370C1 (en) | Method for signal transmission and reception over three-phase power line | |
RU2119253C1 (en) | Method and device for signal transmission and reception over three-phase power transmission line | |
RU2133554C1 (en) | Method for transmitting and receiving signals over three-phase power line | |
CN115173888B (en) | Direct spectrum spread transmission method for analog signals | |
RU2144730C1 (en) | Device for transmission and reception of signals in three-phase mains network | |
RU2071178C1 (en) | Method for transmission and receiving signals in three- phase electric line and device for its implementation | |
RU2111611C1 (en) | Method for receiving and transmitting signals in three-phase power mains | |
RU2116695C1 (en) | Method for signal transmission and synchronous reception in three-phase power supply line | |
RU2039412C1 (en) | Device for receiving signals in three-phase supply line |