RU2169432C2 - Method of transmission and reception of signals in three- phase power network - Google Patents
Method of transmission and reception of signals in three- phase power network Download PDFInfo
- Publication number
- RU2169432C2 RU2169432C2 RU98123737A RU98123737A RU2169432C2 RU 2169432 C2 RU2169432 C2 RU 2169432C2 RU 98123737 A RU98123737 A RU 98123737A RU 98123737 A RU98123737 A RU 98123737A RU 2169432 C2 RU2169432 C2 RU 2169432C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- frequency
- cosw
- baud
- converted
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dc Digital Transmission (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием трехфазной электрической сети (0,38-10-35-110) кВ без ее обработки высокочастотными заградителями, при этом передачу и прием сигналов производят на стороне 0,38 кВ. The invention relates to the field of electrical engineering and can find application in organizing communication channels using a three-phase electric network (0.38-10-35-110) kV without its processing by high-frequency chokes, while the transmission and reception of signals are carried out on the side of 0.38 kV.
Наиболее близким к заявленному способу является способ передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, который реализован в патенте на изобретение N 2061256, 1996 г. (прототип). Данному способу присущи недостатки. Closest to the claimed method is a method of transmitting and receiving signals in a three-phase electric network, which is implemented in the patent for invention N 2061256, 1996 (prototype). This method has inherent disadvantages.
Заявленный способ решает задачу повышения помехоустойчивости приема сигналов и достижения нового технического результата - повышение скорости передачи сигналов до 50 или 100 Бод. The claimed method solves the problem of increasing the noise immunity of signal reception and achieving a new technical result - increasing the signal transmission rate to 50 or 100 Baud.
В заявленном способе в пункте передачи преобразуют питающее напряжение U(t) промышленной частоты F соответственно в трехфазные токи обратной последовательности I2(f1) на частоте f1 и прямой последовательности I1(f2) на частоте f2, передают эти токи по сети в пункт приема, где преобразуют их соответственно в трехфазные напряжения обратной последовательности на частоте f1 и прямой последовательности на частоте f2, преобразуют в пункте приема и U1(f2) соответственно в напряжения U1(t) = Um1cosW1t и U2(t)=Um2cosW2t, перемножают U1(t) и U2(t), выделяют путем фильтрации напряжение U0(t) = Um0cosW0t, W0 = 2П(f1+f2); f2-f1 = 2F; f1 = nF; f2 = (n+2)F; n≥10 - натуральное число, преобразуют в пункте приема U(t) в напряжение гетеродина Uг(t) = UшгcosWгt, Wг = W0, перемножают U0(t) и Uг(t), выделяют путем фильтрации постоянную составляющую Un, интегрируют Un в интервале времени 0 ≅ t ≅ T, T = 0,02 с при скорости передачи сигналов 50 Бод и T = 0,01 с при скорости передачи сигналов 100 Бод, при этом, начало и конец, соответственно операций передачи сигналов и интегрирования, соответствуют единым моментам времени перехода питающего напряжения U(t) через ноль одной из фаз сети в пунктах передачи и приема, при этом выполняют условие: T >> 1/f1+f2.In the claimed method, at the transfer point, the supply voltage U (t) of industrial frequency F is converted into three-phase currents of the reverse sequence I 2 (f 1 ) at a frequency f 1 and a direct sequence I 1 (f 2 ) at a frequency f 2 , these currents are transmitted via network to the receiving point, where they are converted respectively into three-phase voltage of the negative sequence at a frequency f 1 and direct sequence at a frequency f 2 , convert to a receiving point and U 1 (f 2 ) respectively in the voltage U 1 (t) = U m1 cosW 1 t and U 2 (t) = U m2 cosW 2 t, multiply U 1 (t) and U 2 (t), isolated by filtration voltage U 0 (t) = U m0 cosW 0 t, W 0 = 2P (f 1 + f 2 ); f 2 -f 1 = 2F; f 1 = nF; f 2 = (n + 2) F; n≥10 - natural number, is converted into a reception point U (t) in the oscillator voltage U r (t) = U r wr cosW t, W r = W 0, multiplied U 0 (t) and U r (t), recovered by filtering the constant component U n , integrate U n in the time interval 0 ≅ t ≅ T, T = 0.02 s at a signal transmission rate of 50 Baud and T = 0.01 s at a signal transmission rate of 100 Baud, while the end, respectively, of the signal transmission and integration operations, correspond to the single moments of the transition time of the supply voltage U (t) through zero of one of the phases of the network at the points of transmission and reception, while yayut condition: T >> 1 / f 1 + f 2.
Повышение помехозащитности при приеме сигналов в заявленном способе осуществляют за счет применения синхронного детектирования с последующим интегрированием однополярного напряжения, при этом можно осуществить прием сигналов при отношении сигнал/помеха меньше единицы. Это объясняется тем, что в заявленном способе отсутствует подавление слабого сигнала более сильным (помехой). Поэтому, качество канала связи практически не зависит от отношения сигнал-помеха (А.П. Мановцев. Введение в цифровую радиотелеметрию. Энергия, М., с. 242). The increase of noise immunity when receiving signals in the claimed method is carried out through the use of synchronous detection with the subsequent integration of unipolar voltage, while it is possible to receive signals with a signal / noise ratio of less than unity. This is because in the claimed method there is no suppression of a weak signal by a stronger signal (interference). Therefore, the quality of the communication channel is practically independent of the signal-to-noise ratio (A. P. Manovtsev. Introduction to digital radio telemetry. Energy, Moscow, p. 242).
Достижение технического результата - повышение скорости передачи до 50 или 100 Бод осуществляют за счет наличия информации на приемном пункте о начале и конце передачи сигналов, что позволяет правильно выбрать начало и конец интервала интегрирования 0 ≅ t ≅ T в характерных точках, соответствующих единым моментам времени перехода питающего напряжения одной из фаз через ноль в пунктах передачи и приема. Achieving the technical result - increasing the transmission speed to 50 or 100 Baud is carried out due to the availability of information at the receiving station about the beginning and end of signal transmission, which allows you to correctly select the beginning and end of the integration interval 0 ≅ t ≅ T at characteristic points corresponding to common points in transition time supply voltage of one of the phases through zero at the points of transmission and reception.
Система (чертеж), реализующая заявленный способ, содержит в пункте передачи синхронизатор 1, передатчик пассивно-активного типа 2, трехфазную электрическую сеть 3, фильтр симметричных составляющих (ФСС) обратной последовательности 4, ФСС прямой последовательности 5, умножитель 6, широкополосный фильтр (ШПФ) 7, преобразователь 8, узкополосный фильтр (УПФ) 9, фазовращатель (ФВ) 10, умножитель 11, фильтр нижних частот (ФНЧ) 12, интегратор 13, синхронизатор 14, ФВ 15. A system (drawing) that implements the claimed method, contains a synchronizer 1, a passive-active type transmitter 2, a three-phase power supply network 3, a reverse sequence symmetric component filter (FSS) 4, a direct sequence FSS 5, a multiplier 6, a broadband filter (FFS) at the transmission point ) 7, converter 8, narrow-band filter (UPF) 9, phase shifter (PV) 10, multiplier 11, low-pass filter (LPF) 12, integrator 13, synchronizer 14, PV 15.
Система работает следующим образом:
Синхронизатор 1 формирует в пункте передачи импульсы в моменты перехода питающего напряжения U(t) одной из фаз сети, для частного случая фаза A - "земля" через ноль. Импульсы следуют с периодом T = 0,02 с при скорости передачи сигналов 50 Бод и T = 0,01 с при скорости передачи сигналов 100 Бод.The system works as follows:
The synchronizer 1 generates pulses at the transmission point at the moments of the transition of the supply voltage U (t) of one of the phases of the network, for a special case, phase A is ground through zero. Pulses follow with a period of T = 0.02 s at a signal transmission rate of 50 Baud and T = 0.01 s at a signal transmission rate of 100 Baud.
Начало и конец передачи сигналов совпадает с моментами перехода питающего напряжения U(t) через ноль. При работе передатчика пассивно-активного типа 2 в его фазных проводах A, B, C образуют следующие трехфазные токи сигнала:
и
или другой форме записи:
iA(t) = ImcosW1t-cos(W2t+180)
iB(t) = Imcos(W1t+120)-cos(W2t+60)
iC(t) = Im(cosW1t+240)-cos(W2t-60),
где Im - амплитудное значение тока. W1 = (Wc-Л); W2 = (Wc + Л); Wc = 2Пfc; Л = 2ПF; f1 = fc-F; f2 = fc+F; fc = f1+f2/2; П = π = 3,14, Wс - частота запуска передатчика 2.The beginning and end of signal transmission coincides with the moments when the supply voltage U (t) passes through zero. When the passive-active type 2 transmitter is operating, the following three-phase signal currents are formed in its phase wires A, B, C:
and
or other form of notation:
i A (t) = I m cosW 1 t-cos (W 2 t + 180)
i B (t) = I m cos (W 1 t + 120) -cos (W 2 t + 60)
i C (t) = I m (cosW 1 t + 240) -cos (W 2 t-60),
where I m is the amplitude value of the current. W 1 = (W c -L); W 2 = (W c + L); W c = 2Pf c ; L = 2PF; f 1 = f c -F; f 2 = f c + F; f c = f 1 + f 2/2; P = π = 3,14, W with - start frequency of the transmitter 2.
Эти токи образуют на входах ФСС 4 и ФСС 5 напряжения:
U2(f1) и
или в другой форме записи:
UA(t) = UmcosW1t-cos(W2t+180)
UB(t) = Umcos(W1t+120)-cos(W2t+60)
UC(t) = Umcos(W1t+240)-cos(W2t-60), (2)
где Um - амплитуда напряжения.These currents form the voltage at the inputs of the FSS 4 and FSS 5:
U 2 (f 1 ) and
or in another form of notation:
U A (t) = U m cos W 1 t-cos (W 2 t + 180)
U B (t) = U m cos (W 1 t + 120) -cos (W 2 t + 60)
U C (t) = U m cos (W 1 t + 240) -cos (W 2 t-60), (2)
where U m is the amplitude of the voltage.
На выходе ФСС 4 обратной последовательности, который реагирует только на первые члены (2), обратное чередование фаз ABC имеют:
U1(t) = Um1cosW1t, (3)
где Um1 - амплитуда напряжения.At the output of the FSS 4 in the reverse sequence, which responds only to the first terms (2), the reverse phase rotation of the ABCs have:
U 1 (t) = U m1 cosW 1 t, (3)
where U m1 is the voltage amplitude.
На выходе ФСС 5 прямой последовательности, который реагирует только на вторые члены (2), прямое чередование фаз ABC имеют:
U2(t) = Um2cosW2t, (4)
где Um2 - амплитуда напряжения.At the output of the FSS 5 of a direct sequence, which reacts only to the second terms (2), the direct phase sequence ABC have:
U 2 (t) = U m2 cosW 2 t, (4)
where U m2 is the voltage amplitude.
Напряжения U1(t) и U2(t) подают на выход умножителя 6. Известно, что при подаче на вход умножителя двух напряжений с разными частотами W1 и W2 на его выходе имеют:
U6(t) = K1Um1cos(W2-W1)t + K2Um2cos(W2+W1)t, (5)
где K1 и K2 - коэффициенты преобразования умножителя 6. ШПФ - 7 выделяет второй член напряжения (6) с частотой W0 = W1 + W2.The voltages U 1 (t) and U 2 (t) are supplied to the output of the multiplier 6. It is known that when applying to the input of the multiplier two voltages with different frequencies W 1 and W 2 at its output have:
U 6 (t) = K 1 U m1 cos (W 2 -W 1 ) t + K 2 U m2 cos (W 2 + W 1 ) t, (5)
where K 1 and K 2 are the conversion coefficients of the multiplier 6. FAS - 7 selects the second term of voltage (6) with a frequency of W 0 = W 1 + W 2 .
Ширину полосы пропускания Δ F ШПФ - 7 выбирают из условия скорости передачи сигналов:
ΔF = 2/t, (6)
где τ - длительность радиоимпульса. Таким образом, при скорости 50 Бод - τ = 0,02 с,
ΔF(50 Бод) = 2/0,02 = 100 Гц,
при скорости 100 Бод - τ = 0,01 с
ΔF(100 Бод) = 2/0,01 = 200 Гц,
Напряжение на выходе ШПФ - 7 равно:
U0(t) = U7(t) = Um0cosW0t, (7)
где W0 = 2П(f1+f2); f1 = nF; f2 = (n+2)F; n ≥ 10 - натуральное число. Um0 - амплитуда напряжения, П = π.The bandwidth width Δ F SCF - 7 is selected from the condition of the signal transmission speed:
ΔF = 2 / t, (6)
where τ is the duration of the radio pulse. Thus, at a speed of 50 Baud - τ = 0.02 s,
ΔF (50 Baud) = 2 / 0.02 = 100 Hz,
at a speed of 100 Baud - τ = 0.01 s
ΔF (100 Baud) = 2 / 0.01 = 200 Hz,
The voltage at the output of the ShPF - 7 is equal to:
U 0 (t) = U 7 (t) = U m0 cosW 0 t, (7)
where W 0 = 2P (f 1 + f 2 ); f 1 = nF; f 2 = (n + 2) F; n ≥ 10 is a natural number. U m0 is the voltage amplitude, P = π.
Выполняют условие:
T >> 1/f1+f2. (8)
Напряжение U0(t) подают на первый вход умножителя 11.They fulfill the condition:
T >> 1 / f 1 + f 2 . (8)
The voltage U 0 (t) is applied to the first input of the multiplier 11.
Рассмотрим операции формирования напряжения гетеродина для частного случая, когда n - нечетное число. Преобразователь 8 преобразует синусоидальное напряжение U(t) в напряжение типа "меандр", которое можно математически выразить в координатах:
Ось y - U8(t)
Ось x - t
U8(t) = 2Um8 (0 ≅ t ≅ T/4)
U8(t) = 0 (T/4 ≅ T/2), (9)
где T = 0,02 с - период частоты F; 2Um8 - максимальное значение "меандра".Consider the operation of generating the local oscillator voltage for a special case when n is an odd number. The Converter 8 converts the sinusoidal voltage U (t) into a voltage like "meander", which can be mathematically expressed in coordinates:
Y axis - U 8 (t)
X axis - t
U 8 (t) = 2U m8 (0 ≅ t ≅ T / 4)
U 8 (t) = 0 (T / 4 ≅ T / 2), (9)
where T = 0.02 s is the period of the frequency F; 2U m8 is the maximum meander value.
Разложив в ряд Фурье (9), имеют:
U8 (t) = Um8 + Um84/П(cosЛt - 1/3cos3Лt ... + 1/5cos5Лt - ... 1/ncosnЛt). (10)
Выражение (10) имеет напряжение постоянной составляющей и набор напряжений с частотами, кратными нечетным гармоникам Л, 3Л, 5Л ... nЛ.Having expanded in a Fourier series (9), they have:
U 8 (t) = U m8 + U m8 4 / П (cosЛt - 1 / 3cos3Лt ... + 1 / 5cos5Лt - ... 1 / ncosnЛt). (10)
Expression (10) has a DC voltage and a set of voltages with frequencies that are multiples of the odd harmonics L, 3L, 5L ... nL.
УПФ 9 выделяют напряжение с заданной нечетной гармоникой n частоты Л = 2ПF, которое является напряжением гетеродина. П = π. UPF 9 emit a voltage with a given odd harmonic n of frequency L = 2PF, which is the local oscillator voltage. P = π.
Примечание: полоса пропускания УПФ 9 не зависит от скорости передачи сигналов, то для технической реализации достаточно задать Δ F ≅ 20 Гц. Note: the passband of UPF 9 does not depend on the signal transmission rate, then for technical implementation it is enough to set Δ F ≅ 20 Hz.
Uг(t) = U9(t) = UmгcosWгt, (11)
где Wг = W0 = nЛ, Umг - амплитуда напряжения.U g (t) = U 9 (t) = U mg cosW g t, (11)
where W g = W 0 = nL, U mg - the amplitude of the voltage.
Фазовые набеги в системе устраняют ФВ 10. Напряжение Uг(t) подают на второй вход умножителя 11.Phase raids in the system eliminate the PV 10. The voltage U g (t) is applied to the second input of the multiplier 11.
Известно, что при подаче на входы умножителя двух напряжений с одинаковыми частотами и фазами на его выходе имеют:
U11(t) = Um0K3cosW0t + Um0K4cos2W0t + Um0K4, (12)
где K3 и K4 - коэффициенты преобразования умножителя 11.It is known that when applying to the inputs of the multiplier two voltages with the same frequencies and phases at its output have:
U 11 (t) = U m0 K 3 cosW 0 t + U m0 K 4 cos2W 0 t + U m0 K 4 , (12)
where K 3 and K 4 are the conversion factors of the multiplier 11.
ФНЧ 12 выделяют из (12) напряжение постоянной составляющей Un K4.The low-pass filter 12 is isolated from (12) the voltage of the DC component U n K 4 .
Un = U12 = Um0K4. (13)
Примечание: частоту среза fср ФНЧ 12 для скорости 100 Бод выбирают из условия:
Fср= 1/τ = 1/0,01 = 100 Гц,
где τ - длительность импульса.U n = U 12 = U m0 K 4 . (thirteen)
Note: the cutoff frequency f cf low-pass filter 12 for a speed of 100 Baud is chosen from the conditions:
F cf = 1 / τ = 1 / 0.01 = 100 Hz,
where τ is the pulse duration.
Это напряжение подают на первый вход интегратора 13. На его второй вход подают импульсы синхронизатора 14, причем с помощью ФВ 15 получают одновременное следование этих импульсов с импульсами синхронизатора 1. Частоту Wс запуска передатчиков пассивно-активного типа 2 формируют из частоты F аналогично с формированием частоты гетеродина.This voltage is supplied to the first input of the integrator 13. The pulses of the synchronizer 14 are fed to its second input, and with the help of PV 15 these pulses are simultaneously followed by the pulses of the synchronizer 1. The frequency W from the start of the passive-active type 2 transmitters is formed from the frequency F similarly to the formation local oscillator frequencies.
Докажем выполнение неравенства (8) при nmin = 10; T = 0,01 с (скорость передачи сигналов 100 Бод), f1 = nF = 500 Гц, f2 = (n+2)F = 600 Гц. При этом, неравенство (8) будет иметь вид:
0,01 >> 1/500 + 600,
т.е. оно удовлетворяется более 10 раз, что вполне допустимо.Let us prove the fulfillment of inequality (8) with n min = 10; T = 0.01 s (signal rate 100 baud), f 1 = nF = 500 Hz, f 2 = (n + 2) F = 600 Hz. Moreover, inequality (8) will have the form:
0.01 >> 1/500 + 600,
those. it is satisfied more than 10 times, which is perfectly acceptable.
Повышение помехозащитности при приеме сигналов обеспечивают следующим образом:
1. Напряжение Un на входе интегратора 13 является однополярным на интервале времени интегрирования 0 ≅ t ≅ T.The increase of noise immunity when receiving signals is provided as follows:
1. The voltage U n at the input of the integrator 13 is unipolar in the integration time interval 0 ≅ t ≅ T.
2. Напряжение помех Uпомех(t) на интервале времени интегрирования 0 ≅ t ≅ T имеет переменную (флуктуирующую около нуля) составляющую с математическим ожиданием:
M/Uпомех(t)/ = 0.2. The interference voltage U interference (t) on the integration time interval 0 ≅ t ≅ T has a variable (fluctuating around zero) component with the mathematical expectation:
M / U interference (t) / = 0.
3. Выполняют условие:
T >> 1/f1+f2.3. Fulfill the condition:
T >> 1 / f 1 + f 2 .
Возможность приема сигналов при отношении сигнал/помеха меньше, чем в прототипе, доказывает достижение поставленной цели - повышение помехозащищенности приема сигналов. The ability to receive signals with a signal to noise ratio is less than in the prototype, proves the achievement of the goal - increasing the noise immunity of signal reception.
Получен новый технический результат - повышена скорость передачи сигналов до 50 или 100 Бод. A new technical result was obtained - the signal transmission rate was increased to 50 or 100 Baud.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98123737A RU2169432C2 (en) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | Method of transmission and reception of signals in three- phase power network |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98123737A RU2169432C2 (en) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | Method of transmission and reception of signals in three- phase power network |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98123737A RU98123737A (en) | 2001-01-27 |
RU2169432C2 true RU2169432C2 (en) | 2001-06-20 |
Family
ID=20214051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98123737A RU2169432C2 (en) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | Method of transmission and reception of signals in three- phase power network |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2169432C2 (en) |
-
1998
- 1998-12-25 RU RU98123737A patent/RU2169432C2/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6507625B2 (en) | Digital modulator and digital demodulator | |
EP0560071B1 (en) | Method of signalling | |
US6194996B1 (en) | Information transfer via power line carrier | |
US4217467A (en) | Amplitude and periodic phase modulation transmission system | |
RU2169432C2 (en) | Method of transmission and reception of signals in three- phase power network | |
US5852636A (en) | Method of and apparatus for modulation of FSK carrier in a very narrow band | |
US3378770A (en) | System for quadrature modulation of ternary signals with auxiliary oscillation for use in carrier regeneration at receiver | |
US6188880B1 (en) | Apparatus and method for reducing low-frequency distortion in frequency converted signals | |
RU2143785C1 (en) | System receiving and transmitting signals in three-phase electrical network | |
CN1163525A (en) | Demodulating method and device for phase-shift key controlled signal | |
RU2160962C2 (en) | Method of signal transmission and reception in three-phase electric network | |
RU2161334C1 (en) | Device to transmit and receive signals in three-phase electrical network | |
RU2156543C1 (en) | Method for receiving and transmitting signals in three-phase power supply network | |
RU2121759C1 (en) | Method for transmitting and receiving signals over three-phase power transmission line | |
RU2161371C1 (en) | Signal transmitting and receiving system for three- phase supply mains | |
RU2161370C1 (en) | Method for signal transmission and reception over three-phase power line | |
JP3421027B2 (en) | Synchronization method and device | |
RU2144730C1 (en) | Device for transmission and reception of signals in three-phase mains network | |
RU2133554C1 (en) | Method for transmitting and receiving signals over three-phase power line | |
US4166923A (en) | Amplitude- and periodic phase-modulation transmission system | |
CN115173888B (en) | Direct spectrum spread transmission method for analog signals | |
CN114915317B (en) | Fractional tone communication system for LCC wireless power transmission system | |
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 | |
Tang et al. | Talkative Power Conversion Strategy Based on Direct Sequence Spread Spectrum with Gold Sequence |