RU2186464C2

RU2186464C2 - System for transmitting and receiving signals in three-phase power mains

Info

Publication number: RU2186464C2
Application number: RU99126774/09A
Authority: RU
Inventors: К.И. Гутин; С.А. Цагарейшвили; В.А. Новиков; Н.С. Цагарейшвили; А.С. Цагарейшвили; Ю.А. Литвин; В.О. Бородченко
Original assignee: Гутин Клавдий Иосифович
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2002-07-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; signal transmission over three- phase power transmission line. SUBSTANCE: system has passive-active transmitter at controlled station and at control-center receiving station it has three current transformers, reverse-sequence symmetrical component current filter, two receivers, three piezoelectric transducers, and forward- sequence symmetrical component current filter. System provides for disabling undesirable signal takeoff from secondary windings of current transformers. EFFECT: provision for signal takeoff from piezoelectric transducers. 2 dwg _

Description

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при передаче сигналов по трехфазной электрической сети. The invention relates to the field of electrical engineering and may find application in the transmission of signals over a three-phase electrical network.

Изобретение решает задачу приема сигналов на диспетчерском пункте, которые передают с контролируемого пункта, где установлен передатчик пассивно-активного типа, при этом на приемном пункте преобразуют механические колебания пластин сердечников трансформаторов тока в электрические колебания (токи сигнала) на частоте сигнала, возникновение которых определяет работа передатчика. The invention solves the problem of receiving signals at a control room, which is transmitted from a controlled point where a passive-active type transmitter is installed, while at the receiving point, mechanical vibrations of the core plates of current transformers are converted into electrical vibrations (signal currents) at the signal frequency, the occurrence of which determines the operation the transmitter.

Известно "Устройство для передачи сигналов по трехфазной линии электропередачи низкого напряжения" (патент 2122285, Н 04 В 3/54, 1998 г.). It is known "Device for transmitting signals over a three-phase low voltage power line" (patent 2122285, Н 04 В 3/54, 1998).

Недостатком данного устройства является его ограниченная применяемость, которая заключается в том, что сигналы передают только от питающего трансформатора к нагрузке, где установлены приемные устройства. The disadvantage of this device is its limited applicability, which consists in the fact that signals are transmitted only from the supply transformer to the load where the receiving devices are installed.

Известна также "Система передачи сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи" (авт. св. 1755379, Н 04 В 3/54, 1992 г.), которая принята за прототип. Also known is the "Signal Transmission System on the wires of a three-phase power line" (ed. St. 1755379, N 04 B 3/54, 1992), which is adopted as a prototype.

Недостатком известной системы является прием сигналов со вторичных обмоток трансформатора тока, которые предназначены для измерения токов в трехфазной электрической сети, и подключение посторонних приборов, которыми являются приемные устройства в прототипе, нежелательно. A disadvantage of the known system is the reception of signals from the secondary windings of the current transformer, which are designed to measure currents in a three-phase electric network, and the connection of extraneous devices, which are the receiving devices in the prototype, is undesirable.

Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети 2 (сеть), содержащая на контролируемом пункте (КП) передатчик пассивно-активного типа 1, выходы которого подключены к фазам А, В, С сети 2, на диспетчерском пункте (ДП) три трансформатора тока 3, первичные обмотки каждого трансформатора тока 3 подключены к соответствующим фазам сети 2, фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности (ФТССОП) 4, выход которого подключен к входу первого приемника 5, отличается тем, что введены три пьезодатчика 6, фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности (ФТССПП) 7, второй приемник 8, при этом пьезодатчики 6 жестко соединены соответственно с сердечниками трансформаторов тока 3, первые выходы пьезодатчиков 6 объединены, вторые выходы пьезодатчиков 6 соответственно подключены к входам ФТССОП 4 и ФТССПП 7, выход которого подключен к входу второго приемника 8. A system for transmitting and receiving signals in a three-phase electric network 2 (network), which contains a passive-active type 1 transmitter at a controlled point (KP), the outputs of which are connected to phases A, B, C of network 2, and three current transformers at the control room (DP) 3, the primary windings of each current transformer 3 are connected to the corresponding phases of the network 2, the current filter of the symmetric components of the negative sequence (FTSSOP) 4, the output of which is connected to the input of the first receiver 5, differs in that three piezoelectric sensors 6 are introduced, the current filter is symmetrical direct sequence components (FTSSPP) 7, the second receiver 8, while the piezosensors 6 are rigidly connected respectively to the cores of the current transformers 3, the first outputs of the piezosensors 6 are combined, the second outputs of the piezosensors 6 are respectively connected to the inputs of the FTSSOP 4 and FTSSP 7, the output of which is connected to the input of the second receiver 8.

Блок-схема системы приведена на фиг.1, где
1 - передатчик пассивно-активного типа;
2 - трехфазная электрическая сеть;
3 - трансформаторы тока в фазах А, В, С;
4 - фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности (ФТССОП);
5 - первый приемник;
6 - три пьезодатчика;
7 - фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности (ФТССПП);
8 - второй приемник.The block diagram of the system is shown in figure 1, where
1 - passive-active type transmitter;
2 - three-phase electric network;
3 - current transformers in phases A, B, C;
4 - current filter of symmetric components of the negative sequence (FTSSOP);
5 - the first receiver;
6 - three piezoelectric sensors;
7 - current filter of symmetric components of the direct sequence (FTSSPP);
8 - the second receiver.

Система работает следующим образом. The system operates as follows.

При работе передатчика пассивно-активного типа 1 в его фазных проводах А, В, С образуют следующие трехфазные токи сигнала: I2(f1) и I1(f2) или другой форме записи:
iA(t)=I_mcosW_1t-cos(W_2t+180);
iB(t)=I_mcos(W_1t+20)-cos (W_2t+60); (1)
iC(t)=I_m(cosW_1t+240)-cos(W_2t-60),
где I_m - амплитудное значение тока;
W₁=2Πf1;
W₂=2Πf2;
f2-f1=2F,
F=50 Гц - промышленная частота,

частота запуска передатчика 1.When the transmitter is passive-active type 1 in its phase conductors A, B, C form the following three-phase signal currents: I2 (f1) and I1 (f2) or another form of recording:
iA (t) = I _m cosW _1t -cos (W _2t +180);
iB (t) = I _m cos (W _1t +20) -cos (W _2t +60); (1)
iC (t) = I _m (cosW _1t +240) -cos (W _2t -60),
where I _m is the amplitude value of the current;
W ₁ = 2Πf1;
W ₂ = 2Πf2;
f2-f1 = 2F,
F = 50 Hz - industrial frequency,

transmitter start frequency 1.

Из выражения (1) следует, что на частоте f1 в сеть 2 вводят токи обратной последовательности с чередованием фаз А, С, В, а на частоте f2 в сеть 2 вводят токи прямой последовательности с чередованием фаз А, В, С. Векторные диаграммы токов обратной последовательности на частоте f1 и прямой последовательности на частоте f2 приведены на фиг.2. Эти токи проходят через первичные обмотки трансформаторов тока 3 на ДП, трансформируются во вторичные обмотки трансформаторов тока 3 и вызывают при этом механические колебания пластин на частоте сигнала в сердечниках трансформаторов тока 3. Пьезодатчики 6 жестко соединены с сердечниками трансформаторов тока 3 и преобразуют механические колебания пластин в сердечниках трансформаторов тока 3 в электрические колебания (токи сигналов). Токи на выходе пьезодатчиков 6 равны
для обратной последовательности:
I(6)2=I2(f1)•K1, (2)
где K1 - коэффициент преобразования механических колебаний в электрические, индекс 2 обозначает обратную последовательность,
для прямой последовательности:
I(6)1=I1(f2)•K2, (3)
где К2 - коэффициент преобразования механических колебаний в электрические, индекс 1 обозначает прямую последовательность.From the expression (1) it follows that at a frequency f1, currents of the negative sequence with alternating phases A, C, B are introduced into network 2, and at a frequency f2, currents of direct sequence with alternating phases A, B, C are introduced into network 2. Vector diagrams of currents reverse sequence at a frequency f1 and a direct sequence at a frequency f2 are shown in figure 2. These currents pass through the primary windings of current transformers 3 on a DP, are transformed into secondary windings of current transformers 3 and cause mechanical oscillations of the plates at the signal frequency in the cores of current transformers 3. Piezoelectric transducers 6 are rigidly connected to the cores of current transformers 3 and convert the mechanical vibrations of the plates into cores of current transformers 3 into electrical vibrations (signal currents). The currents at the output of the piezosensors 6 are equal
for the reverse sequence:
I (6) 2 = I2 (f1) • K1, (2)
where K1 is the coefficient of conversion of mechanical vibrations into electrical, index 2 denotes the inverse sequence,
for direct sequence:
I (6) 1 = I1 (f2) • K2, (3)
where K2 is the coefficient of conversion of mechanical vibrations into electrical ones, index 1 denotes a direct sequence.

Токи I(6)2 и I(6)1 подают соответственно на входы ФТССОП 4 и ФТССПП 7. The currents I (6) 2 and I (6) 1 are supplied respectively to the inputs of FTSSOP 4 and FTSSPP 7.

Напряжение на выходе фильтра 4 равно
U4(t)=U1ш(t)=Um1шcosw1t (4)
Напряжение на выходе фильтра 7 равно
U7(1)=U2ш(t)=Um2шcosw2t, (5)
где индекс ш обозначает напряжения сигналов, принятых в широкой полосе частот, где w1=2Пf1; w2=2Пf2.The voltage at the output of filter 4 is
U4 (t) = U1ш (t) = Um1шcosw1t (4)
The voltage at the output of the filter 7 is equal to
U7 (1) = U2ш (t) = Um2шcosw2t, (5)
where the index w denotes the voltage of signals received in a wide frequency band, where w1 = 2Pf1; w2 = 2Pf2.

Напряжения U4(t) и U7(t) соответственно подают на входы умножителей 5₁ и 8₁, которые являются составной частью приемников 5 и 8. (В формуле изобретения умножители 5₁ и 8₁ не указаны).Voltages U4 (t) and U7 (t) are respectively applied to the inputs of the multipliers 5 ₁ and 8 ₁ , which are an integral part of the receivers 5 and 8. (In the claims, the multipliers 5 ₁ and 8 _{1 are} not indicated).

Напряжение на выходе умножителя 5₁ равно
U5.1(t)=К•Um1шcosw1t (6)
Напряжение на выходе умножителя 8₁ равно
U8.1(t)=К•Um2шсоsw2t, (7)
где К=2,3,4.....The voltage at the output of the multiplier 5 ₁ is
U5.1 (t) = K • Um1шcosw1t (6)
The voltage at the output of the multiplier 8 ₁ is
U8.1 (t) = K • Um2шСОsw2t, (7)
where K = 2,3,4 .....

Напряжения U5.1(t) и U8.1(t) подают соответственно на входы узкополосных фильтров 5₂ и 8₂ (в формуле изобретения узкополосные фильтры 5₂ и 8₂ не указаны), которые имеют заданную полосу пропускания частот.Voltages U5.1 (t) and U8.1 (t) are applied respectively to the inputs of narrow-band filters 5 ₂ and 8 ₂ (narrow-band filters 5 ₂ and 8 _{2 are} not specified in the claims), which have a given frequency bandwidth.

Напряжения на выходах приемников 5 и 8, что является соответственно выходами узкополосных фильтров 5₂ и 8₂ (коэффициенты передачи считаем равными единице), равны
U5(t)=U1.3(t)=K•Um1.3cosw1t; (8)
U8(t)=U2.3(t)=K•Um2.3cosw2t (9)
Индекс 3 обозначает, что напряжения после узкополосных фильтров 5₂ и 8₂ имеют заданную полосу пропускания частот.The voltage at the outputs of the receivers 5 and 8, which are respectively the outputs of the narrow-band filters 5 ₂ and 8 ₂ (we consider the transmission coefficients equal to unity), are
U5 (t) = U1.3 (t) = K • Um1.3cosw1t; (8)
U8 (t) = U2.3 (t) = K • Um2.3cosw2t (9)
Index 3 indicates that the voltages after the narrow-band filters 5 ₂ and 8 ₂ have a given frequency bandwidth.

Напряжения U5(t) и U8(t) являются информационными и их используют для дальнейшей обработки сигналов. Voltages U5 (t) and U8 (t) are informational and they are used for further signal processing.

Следует отметить, что в предложенном техническом решении применяют двухканальный прием (в прототипе одноканальный), что дает выигрыш отношения сигнал/помеха в

раз по сравнению с прототипом, т.е. при прочих равных условиях мощность передатчика 1 можно снизить в 2 раза. (Гутин К.И. "Повышение эффективности передачи информации в сельских электрических сетях напряжением 10 кВ". Диссертация на соискание ученой степени К.Т.Н., М., 1987 г., с. 83).It should be noted that in the proposed technical solution, two-channel reception is used (in the prototype single-channel), which gives a gain in the signal / noise ratio in

times compared with the prototype, i.e. ceteris paribus, the power of the transmitter 1 can be reduced by 2 times. (Gutin KI "Improving the efficiency of information transfer in rural electric networks with a voltage of 10 kV." The dissertation for the degree of K.T.N., M., 1987, p. 83).

Таким образом, мы доказали, что в заявленном техническом решении сигналы снимают не со вторичных обмоток трансформаторов тока, что нежелательно, а с пьезодатчиков, которые электрически не связаны со вторичными обмотками трансформаторов, что и является целью изобретения. Thus, we have proved that in the claimed technical solution, the signals are not removed from the secondary windings of current transformers, which is undesirable, but from piezoelectric sensors that are not electrically connected to the secondary windings of transformers, which is the purpose of the invention.

Claims

A system for transmitting and receiving signals in a three-phase electric network, containing a passive-active type transmitter at the controlled point, the outputs of which are connected to phases A, B, C of the electric network, at the receiving point at the control room there are three current transformers, the primary windings of each current transformer are connected to the corresponding phases of the electrical network, a current filter of symmetric components of the negative sequence (FTSSOP), the output of which is connected to the input of the first receiver, characterized in that three piezodates are introduced a filter, a current filter of symmetrical direct sequence components (FTSSPP), a second receiver, while the piezoelectric sensors are rigidly connected to the cores of the current transformers, the first outputs of the piezoelectric sensors are combined, the second outputs of the piezoelectric sensors are connected respectively to the inputs of the FTSSOP and FTSSPP, the output of which is connected to the input of the second receiver.