RU2343496C1

RU2343496C1 - Method and system for detection of phase wire with unknown phase voltage relative to reference phase voltage

Info

Publication number: RU2343496C1
Application number: RU2007109596/28A
Authority: RU
Inventors: Фабио ВЕРОНИ (IT); Фабио ВЕРОНИ; Паоло ДЖУББИНИ (IT); Паоло ДЖУББИНИ
Original assignee: Энел Дистрибуционе С.П.А.
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2009-01-10
Also published as: RU2007109596A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention is attributed to method and system for detection of phase wire with unknown phase voltage in remote location (200) relative to reference phase voltage (R) in reference location (100) in electric power distribution system with one-phase or multiphase power main (L). The device comprises circuit (1, 3, 32) for signal (C1) transmission from reference location (100) to remote location (200), and the signal contains characteristical signal pattern (DEL). Additionally circuit is provided for detection of characteristical signal pattern (DEL) for signal (C1) in remote location and for determination of the first time interval (T1) between characteristical signal pattern and reference point (S+) appearance in unknown voltage. Circuit (2, 5 to 9) is provided for determination in the reference location (100) of the second time interval (T2) between characteristical signal pattern and reference point (R+) appearance in reference phase voltage R.

EFFECT: possibility to determine phase wire (S) with unknown phase voltage from the first time interval T1 and the second time interval T2.

24 cl, 5 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для обнаружения фазного провода с неизвестным фазным напряжением относительно эталонного фазного напряжения в системе распределения электроэнергии, имеющей многофазную силовую линию.The present invention relates to a method and apparatus for detecting a phase wire with an unknown phase voltage relative to a reference phase voltage in an electric power distribution system having a multiphase power line.

Современные энергораспределительные системы используют многофазные силовые линии для распределения электроэнергии. Многофазная силовая линия содержит совокупность, обычно из трех, проводников, причем каждый проводник несет определенное фазное напряжение. Общеизвестно, что многофазная силовая линия может иметь или не иметь нейтральный проводник, который, если присутствует, составляет дополнительный проводник многофазной силовой линии. Кроме того, помимо этих проводников обычной многофазной силовой линии, может быть или не быть еще один проводник, несущий потенциал заземления.Modern power distribution systems use multiphase power lines to distribute electricity. A multiphase power line contains a combination, usually of three, of conductors, each conductor carrying a certain phase voltage. It is well known that a multiphase power line may or may not have a neutral conductor, which, if present, constitutes an additional conductor of the multiphase power line. In addition, in addition to these conductors of a conventional multiphase power line, there may or may not be another conductor carrying the ground potential.

Хотя многофазная силовая линия обеспечивает преимущество для определенных типов нагрузок, например, электрических машин, где применяются вращающиеся магнитные поля, существует много потребителей электроэнергии, которые не подключены ко всем фазам, имеющимся в данной многофазной силовой линии. Для многих типов нагрузок достаточно, чтобы нагрузка была подключена между двумя фазами или, что более обычно, между одной из имеющихся фаз и нейтральным проводником. Эта схема проводки особенно широко распространена в низковольтных сетях, используемых для подачи электропитания на бытовые электроприборы в жилых помещениях. В Европе низковольтная энергораспределительная сеть имеет три фазных провода, каждый из которых находится под напряжением от 220 до 240 вольт относительно нейтрали, причем три фазы сдвинуты относительно друг друга на 120°.Although a multiphase power line provides an advantage for certain types of loads, for example, electrical machines that use rotating magnetic fields, there are many consumers of electricity that are not connected to all the phases available in a given multiphase power line. For many types of loads, it is sufficient for the load to be connected between two phases or, more commonly, between one of the available phases and a neutral conductor. This wiring diagram is especially widespread in low-voltage networks used to supply power to household electrical appliances in residential premises. In Europe, the low-voltage power distribution network has three phase wires, each of which is energized from 220 to 240 volts relative to the neutral, and the three phases are shifted 120 ° relative to each other.

В частности, в жилых помещениях большинство электрических нагрузок подключено между одним из трех фазных проводов R, S, T и нейтральным проводником N, причем конкретная фаза R, S или T, к которой фактически подключена нагрузка, несущественна для большинства типов однофазных приложений и нагрузок и поэтому обычно неизвестна. Заметим, что существуют различные соглашения по наименованию трех фазных проводов трехфазной силовой линии. Используемое здесь соглашение по наименованию R, S, T не приводит к какой-либо потере общности.In particular, in residential buildings, most electrical loads are connected between one of the three phase conductors R, S, T and neutral conductor N, and the specific phase R, S or T to which the load is actually connected is not essential for most types of single-phase applications and loads and therefore usually unknown. Note that there are various conventions for naming three phase conductors of a three-phase power line. The naming convention R, S, T used here does not lead to any loss of generality.

В ряде случаев желательно обнаруживать фазный провод, к которому подключена данная нагрузка. Например, в системе связи на основе силовых линий, где используется существующая энергораспределительная сеть в целях коммуникаций, может быть очень желательно, чтобы передатчик знал, к какому фазному проводу подключен приемник, поскольку предполагается, что связь между передатчиком и приемником по силовой линии будет лучше в случае, когда передатчик и приемник подключены к одному и тому же фазному проводу, чем в случае, когда передатчик и приемник осуществляют связь друг с другом через разные фазные провода посредством емкостной или индуктивной перекрестной связи между фазными проводами. Если измерительные приборы осуществляют связь с другими узлами в системе дистанционного измерения посредством связи через силовую линию, знание фазы, к которой подключен соответствующий удаленный измерительный прибор в помещении потребителя, является ценной информацией для оптимизации производительности связи системы дистанционного измерения в целом.In some cases, it is desirable to detect the phase wire to which this load is connected. For example, in a power line based communication system that uses an existing power distribution network for communications, it may be very desirable for the transmitter to know which phase wire the receiver is connected to, since it is assumed that communication between the transmitter and receiver over the power line will be better in case when the transmitter and receiver are connected to the same phase wire than in the case when the transmitter and receiver communicate with each other through different phase wires by means of capacitive or uktivnoy crosstalk between the phase conductors. If measuring instruments communicate with other nodes in the remote measurement system by means of communication via a power line, knowing the phase to which the corresponding remote measuring device is connected in the consumer’s premises is valuable information for optimizing the communication performance of the remote measurement system as a whole.

В электроизмерительной системе для измерения электроэнергии, потребляемой совокупностью потребителей, существуют веские причины для обнаружения фазного провода электроизмерительного прибора, находящегося внутри или вне помещения потребителя. Например, можно изменить подключение однофазного или многофазного электроизмерительного прибора, подключив его клемму заземления к фазному проводу для энергоснабжения потребителя. Обнаружение, была ли инвертирована фаза измерительного прибора, позволяет принять решение, имело ли место незаконное или ненамеренное изменение подключения электроизмерительного прибора, в результате чего измерительный прибор не может правильно измерять потребляемую энергию.In an electrical metering system for measuring electricity consumed by a plurality of consumers, there are good reasons for detecting a phase wire of an electrical meter inside or outside a consumer. For example, you can change the connection of a single-phase or multiphase electrical meter by connecting its ground terminal to a phase wire to supply power to the consumer. Detecting whether the meter phase has been inverted allows a decision to be made as to whether an unlawful or unintentional change in the connection of the meter has occurred, as a result of which the meter cannot correctly measure the energy consumed.

В патенте US 4626622 предложено идентифицировать неизвестный фазный провод в многофазной сети путем сравнения неизвестной фазы с известной эталонной фазой многофазной сети. Система содержит первое устройство, подключенное к эталонной фазе в первом местоположении, и второе устройство, подключенное к неизвестной фазе в удаленном местоположении. Первое и второе устройства содержат модем для установления телефонного соединения между двумя устройствами. Первое устройство включает в себя схему для создания цифрового переменного сигнала, представляющего фазу переменного напряжения эталонной фазы. Этот представительный сигнал передается через два модема и телефонное соединение с первого устройства на второе. Второе устройство включает в себя схему обнаружения фазы для идентификации неизвестной фазы путем обнаружения фазового угла между переменным напряжением эталонной фазы и переменным напряжением неизвестной фазы. Хотя эта известная система позволяет обнаруживать фазный провод в удаленном местоположении относительно эталонной фазы в опорном местоположении, она непрактична для многих приложений, поскольку предполагает существование телефонной линии между двумя местоположениями.US 4,626,622 proposes to identify an unknown phase wire in a multiphase network by comparing an unknown phase with a known reference phase of a multiphase network. The system comprises a first device connected to a reference phase at a first location, and a second device connected to an unknown phase at a remote location. The first and second devices contain a modem for establishing a telephone connection between the two devices. The first device includes a circuit for generating a digital alternating signal representing an alternating voltage phase of a reference phase. This representative signal is transmitted through two modems and a telephone connection from the first device to the second. The second device includes a phase detection circuit for identifying an unknown phase by detecting a phase angle between the alternating voltage of the reference phase and the alternating voltage of the unknown phase. Although this known system makes it possible to detect a phase wire at a remote location relative to a reference phase at a reference location, it is impractical for many applications because it assumes the existence of a telephone line between two locations.

В IEC 61334-5-2 определен способ идентификации неизвестной фазы в многофазной сети посредством ввода короткого сигнала метки времени в многофазную сеть, когда в эталонном фазном напряжении возникает первая опорная точка, например, прохождение нуля. Сама многофазная сеть позволяет передавать короткий сигнал в местоположение, где нужно идентифицировать неизвестную фазу. В местоположении неизвестной фазы короткий сигнал извлекается из многофазной силовой линии и измеряется интервал времени между появлением короткого сигнала и опорной точки, например, прохождения нуля, в неизвестном фазном напряжении. Этот интервал времени указывает фазовый угол между эталонной фазой и неизвестной фазой. Определенный таким образом фазовый угол позволяет идентифицировать неизвестный фазный провод.IEC 61334-5-2 defines a method for identifying an unknown phase in a multiphase network by injecting a short timestamp signal into a multiphase network when a first reference point occurs, for example, the passage of zero in the reference phase voltage. The multiphase network itself allows you to transmit a short signal to a location where you need to identify an unknown phase. At the location of the unknown phase, the short signal is extracted from the multiphase power line and the time interval between the appearance of the short signal and the reference point, for example, the passage of zero, in the unknown phase voltage is measured. This time interval indicates the phase angle between the reference phase and the unknown phase. The phase angle defined in this way allows the identification of an unknown phase wire.

Согласно известным способам сигналы, синхронные с эталонной фазой, переносятся из местоположения известной фазы, именуемое здесь также опорным местоположением, в местоположение неизвестной фазы, именуемого здесь также удаленным местоположением. Удаленное устройство производит сравнение фазы принятого сигнала с неизвестной фазой, к которой оно подключено, для обнаружения своего фазного провода. Если информация фазы повреждена вследствие шума или других помех, правильное обнаружение фазы может быть затруднено. Электрические нагрузки многих типов, подключенные к силовой линии, имеют тенденцию генерировать шум или нарушать синхронизацию с фазами, к которым они подключены. Соответственно, шумовые сигналы, нарушающие синхронизацию фазы, могут создавать помеху для коротких сигналов, синхронных с эталонной фазой, предусмотренных известным способом, используемых для обнаружения фазы, что может препятствовать обнаружению сигналов, синхронных с эталонной фазой. Этот фактор может усиливаться по мере увеличения расстояний между опорным местоположением и удаленным местоположением.According to known methods, signals synchronous with the reference phase are transferred from the location of the known phase, also referred to here as the reference location, to the location of the unknown phase, also referred to here as the remote location. The remote device compares the phase of the received signal with the unknown phase to which it is connected to detect its phase wire. If phase information is damaged due to noise or other interference, proper phase detection can be difficult. Many types of electrical loads connected to a power line tend to generate noise or disrupt synchronization with the phases to which they are connected. Accordingly, noise signals disrupting phase synchronization can interfere with short signals synchronous with the reference phase, provided in a known manner, used for phase detection, which may prevent detection of signals synchronous with the reference phase. This factor may increase as the distance between the reference location and the remote location increases.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа и системы для обнаружения фазного провода с неизвестным фазным напряжением относительно эталонного фазного напряжения в однофазной или многофазной системе распределения электроэнергии, которые не требуют передачи коротких сигналов метки времени, синхронизированных с эталонной фазой.An object of the present invention is to provide a method and system for detecting a phase wire with an unknown phase voltage relative to a reference phase voltage in a single-phase or multiphase power distribution system that does not require the transmission of short timestamp signals synchronized with the reference phase.

Настоящее изобретение предусматривает решение этой задачи согласно описанному в независимых пунктах формулы изобретения.The present invention provides a solution to this problem as described in the independent claims.

Преимущественные варианты осуществления настоящего изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.Advantageous embodiments of the present invention are given in the dependent claims.

Система согласно варианту осуществления настоящего изобретения для обнаружения фазного провода с неизвестным фазным напряжением относительно эталонного фазного напряжения в системе распределения электроэнергии, имеющей однофазную или многофазную силовую линию, содержит схему для передачи сигнала из первого местоположения во второе местоположение, причем сигнал содержит характеристический шаблон сигнала. Схема обеспечена для определения в первом местоположении первого интервала времени между характеристическим шаблоном сигнала и появлением опорной точки в первом фазном напряжении в первом местоположении. Кроме того, система содержит схему для обнаружения во втором местоположении характеристического шаблона сигнала для сигнала и для определения второго интервала времени между характеристическим шаблоном сигнала и появлением опорной точки во втором фазном напряжении во втором местоположении. Система, кроме того, содержит схему для определения, из первого и второго интервалов времени, фазного провода с неизвестным фазным напряжением среди первого и второго фазных напряжений относительно другого фазного напряжения, служащего эталонным фазным напряжением среди первого и второго фазных напряжений.A system according to an embodiment of the present invention for detecting a phase wire with an unknown phase voltage relative to a reference phase voltage in a power distribution system having a single phase or multiphase power line comprises a circuit for transmitting a signal from a first location to a second location, the signal comprising a characteristic signal pattern. A circuit is provided for determining at a first location a first time interval between a characteristic signal pattern and the occurrence of a reference point at a first phase voltage at a first location. In addition, the system comprises a circuit for detecting at a second location a characteristic signal pattern for a signal and for determining a second time interval between the characteristic signal pattern and the occurrence of a reference point in a second phase voltage at a second location. The system further comprises a circuit for determining, from the first and second time intervals, a phase wire with an unknown phase voltage among the first and second phase voltages relative to another phase voltage serving as a reference phase voltage among the first and second phase voltages.

Первое фазное напряжение в первом местоположении, из которого передается сигнал, можно принять как эталонное фазное напряжение, а фазное напряжение во втором местоположении может быть неизвестным фазным напряжением фазного провода, которое нужно определить относительно первого фазного напряжения. Альтернативно, второе фазное напряжение на втором устройстве, принимающем сигнал, можно принять как опорное напряжение, а первое фазное напряжение в первом местоположении является неизвестным фазным напряжением, подлежащим определению. Далее, местоположение, имеющее эталонное фазное напряжение, будем называть опорным местоположением, а местоположение, где определяется неизвестное фазное напряжение, будем называть удаленным местоположением. Очевидно, что опорным местоположением может быть либо первое, либо второе местоположение и, соответственно, удаленным местоположением может быть либо второе, либо первое местоположение.The first phase voltage at the first location from which the signal is transmitted can be taken as the reference phase voltage, and the phase voltage at the second location may be the unknown phase voltage of the phase wire, which must be determined relative to the first phase voltage. Alternatively, the second phase voltage at the second signal receiving device may be taken as a reference voltage, and the first phase voltage at the first location is an unknown phase voltage to be determined. Further, a location having a reference phase voltage will be called a reference location, and a location where an unknown phase voltage is determined will be called a remote location. Obviously, the reference location can be either the first or the second location, and accordingly, the remote location can be either the second or the first location.

В конфигурации, где опорным местоположением является первое местоположение, откуда передается сигнал, схема для определения фазного провода может располагаться в опорном местоположении. Согласно этому варианту осуществления система, предпочтительно, содержит средство передачи информации, указывающей второй интервал времени, из удаленного местоположения в опорное местоположение. Альтернативно, схема для определения фазного провода может, конечно, находиться в удаленном местоположении, где принимается сигнал, и предусмотрено средство передачи информации, указывающей первый интервал времени из опорного местоположения в удаленное местоположение. Может быть выгодно дополнительно включать в информацию, передаваемую из опорного местоположения, идентификацию фазы, используемой в опорном местоположении в качестве эталонной фазы. Это позволяет, в удаленном местоположении, идентифицировать неизвестную фазу, даже если заранее неизвестно, в удаленном местоположении, какая фаза используется в опорном местоположении в качестве эталонной фазы.In a configuration where the reference location is the first location from where the signal is transmitted, the circuit for determining the phase wire may be located at the reference location. According to this embodiment, the system preferably comprises means for transmitting information indicating a second time interval from a remote location to a reference location. Alternatively, the circuit for determining the phase wire may, of course, be located at a remote location where the signal is received, and means is provided for transmitting information indicating the first time interval from the reference location to the remote location. It may be advantageous to further include in the information transmitted from the reference location, the identification of the phase used at the reference location as the reference phase. This allows, at a remote location, to identify an unknown phase, even if it is not known in advance, at a remote location which phase is used at the reference location as a reference phase.

В другой конфигурации, где опорным местоположением является второе местоположение, схема для определения неизвестного фазного провода опять же может находиться в опорном местоположении. Согласно этому варианту осуществления система, предпочтительно, содержит средство передачи информации, указывающей первый интервал времени из удаленного местоположения в опорное местоположение. Альтернативно, схема для определения фазного провода может, конечно, находиться в удаленном местоположении, где передается сигнал, и предусмотрено средство передачи информации, указывающей второй интервал времени, из опорного местоположения в удаленное местоположение. Может быть выгодно дополнительно включать в информацию, передаваемую из опорного местоположения, идентификацию фазы, используемой в опорном местоположении в качестве эталонной фазы. Это позволяет, в удаленном местоположении, идентифицировать неизвестную фазу, даже если заранее неизвестно, в удаленном местоположении, какая фаза используется в опорном местоположении в качестве эталонной фазы.In another configuration, where the reference location is a second location, the circuit for determining an unknown phase wire may again be in the reference location. According to this embodiment, the system preferably comprises means for transmitting information indicating a first time interval from a remote location to a reference location. Alternatively, the circuit for determining the phase wire may, of course, be located at a remote location where the signal is transmitted, and means is provided for transmitting information indicating the second time interval from the reference location to the remote location. It may be advantageous to further include in the information transmitted from the reference location, the identification of the phase used at the reference location as the reference phase. This allows, at a remote location, to identify an unknown phase, even if it is not known in advance, at a remote location which phase is used at the reference location as a reference phase.

Фазный провод с неизвестным фазным напряжением можно определять из первого и второго интервалов времени, вычисляя разность между вторым интервалом времени и первым интервалом времени. Затем эту разность можно использовать, например, для поиска в таблице, которая связывает различные значения разности с одним из данного количества возможных фазовых углов.A phase wire with an unknown phase voltage can be determined from the first and second time intervals by calculating the difference between the second time interval and the first time interval. Then this difference can be used, for example, to search in a table that associates various values of the difference with one of a given number of possible phase angles.

Поскольку характеристический шаблон сигнала не обязан функционировать как метка времени, синхронная с опорной точкой в эталонной фазе, характеристический шаблон сигнала может, но не обязан быть коротким. Характеристический шаблон сигнала в передаваемом сигнале может даже иметь длительность, большую или равную периоду переменного напряжения на силовой линии. Это позволяет получать характеристический шаблон сигнала с высокой энергией сигнала, который можно легче отличить от шума и помехи, обусловленных нагрузками, подключенными к силовой линии. Характеристический шаблон сигнала, преимущественно, можно обнаруживать посредством аналоговых или цифровых методов корреляции или с использованием согласованных фильтров. Характеристический шаблон сигнала может быть снабжен кодом исправления ошибок и обнаружен с использованием методов декодирования с исправлением ошибок. Конечно, настоящее изобретение допускает применение и других методов обнаружения.Since the characteristic signal pattern is not required to function as a time stamp synchronous with the reference point in the reference phase, the characteristic signal pattern can, but does not have to be short. The characteristic signal pattern in the transmitted signal may even have a duration greater than or equal to the period of the alternating voltage on the power line. This allows you to obtain a characteristic signal pattern with high signal energy, which can be more easily distinguished from noise and interference caused by loads connected to the power line. The characteristic signal pattern can advantageously be detected by analog or digital correlation methods or using matched filters. The characteristic signal pattern may be provided with an error correction code and detected using error correction decoding methods. Of course, the present invention allows the use of other detection methods.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения передаваемый сигнал не является выделенным сигналом для обнаружения фазы, но используется для передачи другой информации по силовой линии. Характеристический шаблон сигнала может представлять собой заранее определенную символьную последовательность или битовую последовательность, которая случайно возникает в сигнале, или же характеристический шаблон сигнала может представлять собой уникальное кодовое слово, например, уникальную последовательность из совокупности передаваемых битов или символов, которая может быть непрерывной или прерывистой в сигнале и которая может быть обеспечена в начале сигнала или в любом другом местоположении в сигнале по желанию. Может быть выгодно использовать методы кодирования с исправлением ошибок и/или перемежать участки характеристического шаблона сигнала другими фрагментами информации, переносимой сигналом, для защиты характеристического шаблона сигнала от шума или других помех на силовой линии и для повышения надежности его обнаружения. Заголовочная часть, предшествующая характеристическому шаблону сигнала, может быть обеспечена в сигнале, например для облегчения синхронизации символов для схемы обнаружения характеристического шаблона сигнала. Заголовочная часть также может представлять собой участок сигнала, который переносит другую информацию из опорного местоположения в удаленное местоположение.According to an embodiment of the present invention, the transmitted signal is not a dedicated signal for detecting the phase, but is used to transmit other information on the power line. A characteristic signal pattern may be a predetermined symbol sequence or a bit sequence that randomly occurs in a signal, or a characteristic signal pattern may be a unique codeword, for example, a unique sequence of a set of transmitted bits or symbols, which may be continuous or discontinuous in signal and which can be provided at the beginning of the signal or at any other location in the signal as desired. It may be advantageous to use error correction coding methods and / or interleave portions of the characteristic signal pattern with other pieces of information carried by the signal to protect the characteristic signal pattern from noise or other interference on the power line and to increase the reliability of its detection. The header portion preceding the characteristic signal pattern may be provided in the signal, for example, to facilitate symbol synchronization for the characteristic signal pattern detection circuit. The header portion may also be a portion of a signal that transfers other information from a reference location to a remote location.

Предпочтительно, схемы обнаружения для обнаружения характеристического участка сигнала обеспечены как в первом местоположении, так и во втором местоположении. Предпочтительно, схемы обнаружения в обоих местоположениях аналогичны или работают аналогичным образом. Это позволяет легко достигать синхронизации при определении появления характеристического участка сигнала в обоих местоположениях, независимо от того, сколько времени фактически занимает процесс обнаружения.Preferably, detection circuits for detecting a characteristic portion of the signal are provided at both the first location and the second location. Preferably, the detection schemes at both locations are similar or work in the same way. This makes it easy to achieve synchronization when determining the appearance of a characteristic portion of a signal at both locations, regardless of how long the detection process actually takes.

Сигнал, содержащий характеристический участок сигнала, может представлять собой последовательность символов, например, битов, с заранее определенной частотой символа, и схемы для определения первого интервала времени и второго интервала времени, соответственно, могут использовать частоту символа для подсчета количества символов между обнаруженным характеристическим шаблоном сигнала и появлением опорной точки в неизвестном фазном напряжении и опорной точки в эталонном фазном напряжении, соответственно. Альтернативно, счетчик свободного режима может быть тактирован на заранее определенной тактовой частоте. Счетчик запускается при обнаружении характеристического шаблона сигнала, и значение, отсчитываемое счетчиком, считывается при появлении опорной точки. Конечно, можно использовать любое другое средство для обнаружения интервала времени между характеристическим участком сигнала и опорной точкой.A signal containing a characteristic portion of a signal may be a sequence of symbols, for example, bits, with a predetermined symbol frequency, and circuits for determining the first time interval and the second time interval, respectively, may use the symbol frequency to count the number of characters between the detected characteristic signal pattern and the appearance of the reference point in the unknown phase voltage and the reference point in the reference phase voltage, respectively. Alternatively, the free mode counter may be clocked at a predetermined clock frequency. The counter starts when a characteristic signal pattern is detected, and the value counted by the counter is read when the reference point appears. Of course, you can use any other means to detect the time interval between the characteristic portion of the signal and the reference point.

Предпочтительно, сигнал передается таким образом, что характеристический шаблон сигнала не имеет регулярного соотношения хронирования с любой из опорных точек, повторно возникающих в фазных напряжениях многофазной силовой линии. Например, характеристический шаблон сигнала передается со случайным или псевдослучайным хронированием.Preferably, the signal is transmitted in such a way that the characteristic signal pattern does not have a regular timing relationship with any of the reference points recurring in the phase voltages of the multiphase power line. For example, a characteristic signal pattern is transmitted with random or pseudo-random timing.

Предпочтительно, совокупность характеристических шаблонов сигнала повторно передается со случайным или заранее определенным хронированием и/или в разных участках спектра и/или модулируется с расширением по спектру посредством различных кодов расширения для обеспечения передачи с избыточностью характеристического шаблона сигнала и для каждого из совокупности передаваемых характеристических шаблонов сигнала, в первом местоположении определяется первый интервал времени между характеристическим шаблоном сигнала для сигнала и появлением опорной точки в первом фазном напряжении, и во втором местоположении определяется второй интервал времени между характеристическим шаблоном сигнала и появлением опорной точки во втором фазном напряжении, в результате чего получается совокупность первых интервалов времени и соответствующих вторых интервалов времени. Это позволяет повысить надежность обнаружения фазного провода, например, путем выбора того фазного провода, который имеет большинство из полученной таким образом совокупности из первых и соответствующих вторых интервалов времени. Большинство может быть большинством M/(M+1), где M - целое число, большее или равное 2, чтобы одна из M ошибок при обнаружении первого и соответствующего второго интервала времени не влияла на точность определения фазного провода.Preferably, the set of characteristic signal patterns is retransmitted with random or predetermined timing and / or in different parts of the spectrum and / or modulated with spreading through various extension codes to provide redundancy of the characteristic signal pattern and for each of the set of transmitted characteristic signal patterns , at the first location, the first time interval between the characteristic signal pattern for the signal and the appearance of HAND reference point in a first phase voltage, and a second location defined by a second time interval between the characteristic signal pattern and the appearance of a reference point in a second phase voltage, resulting in a plurality of first time intervals and associated second time intervals. This makes it possible to increase the reliability of detecting a phase wire, for example, by choosing the phase wire that has the majority of the thus obtained combination of the first and corresponding second time intervals. Most can be most M / (M + 1), where M is an integer greater than or equal to 2, so that one of the M errors in detecting the first and corresponding second time interval does not affect the accuracy of determining the phase wire.

Предпочтительно, для уменьшения корреляции между появлением характеристического шаблона сигнала и нарушениями фазовой синхронизации на силовой линии сигналы передаются таким образом, что интервал времени между двумя последовательными характеристическими шаблонами сигнала больше или меньше периода переменного напряжения многофазной силовой линии и не равен целому кратному периода переменного напряжения.Preferably, in order to reduce the correlation between the appearance of the characteristic signal pattern and the disturbances of phase synchronization on the power line, the signals are transmitted in such a way that the time interval between two consecutive characteristic signal patterns is greater or less than the alternating voltage period of the multiphase power line and is not equal to an integer multiple of the alternating voltage period.

Предпочтительно, опорные точки в неизвестном фазном напряжении и в эталонном фазном напряжении, соответственно, являются уникальными точками в каждом периоде соответствующего фазного напряжения, заданными их напряжением и/или наклоном, например, прохождениями нуля соответствующих фазных напряжений с наклоном определенного знака или пиковыми напряжениями определенной полярности. Первый интервал времени и второй интервал времени, соответственно, заканчиваются на N-й опорной точке, следующей за характеристическим шаблоном сигнала, где N - заранее определенное положительное целое число, равное или, предпочтительно, большее 1. Особенно пригодным значением для N является 1 или 2.Preferably, the reference points in the unknown phase voltage and in the reference phase voltage, respectively, are unique points in each period of the corresponding phase voltage specified by their voltage and / or slope, for example, zero-pass of the corresponding phase voltage with a slope of a certain sign or peak voltages of a certain polarity . The first time interval and the second time interval, respectively, end at the N-th reference point following the characteristic signal pattern, where N is a predetermined positive integer equal to, or preferably greater than 1. A particularly suitable value for N is 1 or 2 .

Предпочтительно, сигналом является сигнал, модулированный посредством частотной манипуляции (FSK), вводимый в первом местоположении в, по меньшей мере, одну фазу или, предпочтительно, все фазы многофазной силовой линии (L), между соответствующей фазой и нейтральным проводником или между двумя фазами. Альтернативно, сигнал может передаваться по каналу радиосвязи или по телефонной сети. Может быть предпочтительно реализовать сигнал как сигнал двухтонального многочастотного набора (DTMF) для повышения его устойчивости к гармоническому шуму.Preferably, the signal is a frequency modulated signal (FSK) signal, introduced at a first location into at least one phase or, preferably, all phases of the multiphase power line (L), between the corresponding phase and the neutral conductor, or between two phases. Alternatively, the signal may be transmitted over a radio channel or over a telephone network. It may be preferable to implement the signal as a dual tone multi-frequency dialing (DTMF) signal to increase its resistance to harmonic noise.

Перейдем к описанию предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Заметим, что нижеследующее описание приведено исключительно для иллюстрации примера реализации настоящего изобретения. Описанный вариант осуществления никоим образом не следует рассматривать в порядке ограничения объема настоящего изобретения.We now turn to the description of a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. Note that the following description is provided solely to illustrate an example implementation of the present invention. The described embodiment should in no way be construed as limiting the scope of the present invention.

Фиг.1 - принципиальная схема варианта осуществления настоящего изобретения.Figure 1 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention.

Фиг.2a - диаграмма хронирования, иллюстрирующая основной принцип работы варианта осуществления, показанного на фиг.1.Fig. 2a is a timing diagram illustrating the basic principle of operation of the embodiment shown in Fig. 1.

Фиг.2b - пример сигнала, используемого в варианте осуществления, показанном на фиг.1.Fig.2b is an example of a signal used in the embodiment shown in Fig.1.

Фиг.3 - блок-схема варианта осуществления сетевого узла в системе связи на основе силовых линий для осуществления операции обнаружения фазы.Figure 3 is a block diagram of an embodiment of a network node in a power line based communication system for performing a phase detection operation.

Фиг.4a - блок-схема, иллюстрирующая внутреннюю структуру детектора 2 характеристического шаблона сигнала, показанного на фиг.3.Fig. 4a is a block diagram illustrating the internal structure of the detector 2 of the characteristic signal pattern shown in Fig. 3.

Фиг.4b - диаграмма хронирования, иллюстрирующая действие схемы детектора шаблона сигнала.4b is a timing diagram illustrating the operation of a signal pattern detector circuit.

Фиг.5 - диаграмма хронирования, иллюстрирующая операцию обнаружения фазы схемы, показанной на фиг.3.FIG. 5 is a timing diagram illustrating a phase detection operation of the circuit shown in FIG. 3.

На фиг.1 показана принципиальная схема варианта осуществления настоящего изобретения. На фиг.1 L обозначает трехфазную силовую линию. Силовая линия L содержит три проводника R, S и T, каждый из которых переносит определенное фазное напряжение относительно нейтрального проводника N силовой линии L. Кроме того, силовая линия L может содержать проводник заземления, который не показан на схеме, изображенной на фиг.1. Фазные напряжения, соответственно переносимые по трем проводникам R, S и T, могут составлять от 220 до 240 вольт, которые часто используются в Европе в жилых помещениях, или 110 В, которые обычно используются в США. Заметим, однако, что настоящее изобретение в равной степени применимо к силовым линиям L в энергораспределительных сетях среднего вольтажа, которые переносят, например, 20 кВ, или даже в высоковольтной энергораспределительной сети, которая переносит электроэнергию на дальние расстояния при уровне напряжения 380 кВ или даже выше. Общеизвестно, что в трехфазных энергораспределительных сетях напряжения, переносимые на трех фазах R, S и T, смещены относительно друг друга на фазовый угол 120°.Figure 1 shows a schematic diagram of an embodiment of the present invention. 1, L denotes a three-phase power line. The power line L contains three conductors R, S and T, each of which carries a certain phase voltage relative to the neutral conductor N of the power line L. In addition, the power line L may contain a ground conductor, which is not shown in the circuit shown in figure 1. Phase voltages, respectively, transferred through the three conductors R, S and T, can range from 220 to 240 volts, which are often used in Europe in residential buildings, or 110 V, which are usually used in the United States. Note, however, that the present invention is equally applicable to power lines L in medium voltage power distribution networks that carry, for example, 20 kV, or even in a high voltage power distribution network that carries electricity over long distances at a voltage level of 380 kV or even higher . It is well known that in three-phase power distribution networks, the voltages carried on the three phases R, S and T are offset relative to each other by a phase angle of 120 °.

Позиция 100 на фиг.1 обозначает устройство в первом местоположении, подключенное к каждому из трех фазных проводников R, S и T силовой линии L, а также к нейтральному проводнику N силовой линии L. В этом варианте осуществления первое местоположение считают опорным местоположением, в котором R используют как эталонную фазу. Конечно, любую из трех фаз можно использовать как эталонную фазу. Устройство 100 в опорном местоположении может представлять собой узел связи в сети связи на основе силовых линий, которая использует силовую линию в качестве физической среды передачи информации. Устройство 100 может быть размещено, например, вблизи вторичной трансформаторной подстанции для преобразования среднего напряжения 20 кВ энергораспределительной сети в низкое напряжение от 220 до 240 В или в любом другом местоположении вдоль силовой линии L, где одна из трех фаз R, S и T доступна для выбора в качестве эталонной фазы. На трансформаторной подстанции наименование трех фаз R, S, T является исключительно вопросом определения. Пока наблюдается фазовая последовательность напряжений на трех фазных выводах, любую из трех фаз можно назвать R. Тот фазный провод, который переносит напряжение с отставанием от фазного напряжения R на фазовый угол 120°, называется S, и фазное напряжение, отстающее от напряжения R на 240°, называется T. Конечно, вместо этого можно использовать любое другое соглашение по наименованию для различения трех фаз. Согласно варианту осуществления, показанного на фиг.1, устройство 100 подключено к каждой из трех фаз R, S и T, чтобы иметь возможность вводить сигнал связи силовой линии в каждую из трех фаз для передачи по силовой линии L, что позволяет принимать сигнал связи силовой линии в удаленном местоположении на любой из трех фаз R, S и T. Однако может быть достаточно вводить сигнал связи силовой линии только в одну из трех фаз и использовать индуктивную или емкостную перекрестную связь между тремя фазами при приеме сигнала связи силовой линии от другой из трех фаз.Reference numeral 100 in FIG. 1 denotes a device at a first location connected to each of the three phase conductors R, S, and T of the power line L, as well as to the neutral conductor N of the power line L. In this embodiment, the first location is considered a reference location at which R is used as a reference phase. Of course, any of the three phases can be used as a reference phase. The device 100 at a reference location may be a communications node in a power line based communication network that uses a power line as the physical medium for transmitting information. The device 100 can be placed, for example, near a secondary transformer substation for converting an average voltage of 20 kV of the power distribution network to a low voltage of 220 to 240 V or at any other location along the power line L, where one of the three phases R, S and T is available for selection as a reference phase. At a transformer substation, the name of the three phases R, S, T is exclusively a matter of definition. While there is a phase sequence of voltages at three phase terminals, any of the three phases can be called R. The phase wire that transfers the voltage behind the phase voltage R to the phase angle of 120 ° is called S, and the phase voltage lags 240 times the voltage R °, called T. Of course, you can use any other naming convention instead to distinguish between the three phases. According to the embodiment shown in FIG. 1, the device 100 is connected to each of the three phases R, S, and T in order to be able to input a power line communication signal into each of the three phases for transmission on the power line L, which allows receiving a power communication signal lines at a remote location on any of the three phases R, S and T. However, it may be sufficient to enter the power line communication signal into only one of the three phases and use inductive or capacitive cross-coupling between the three phases when receiving the power line communication signal from the other of three phases.

Позиция 200 обозначает дополнительное устройство во втором местоположении, которое может представлять собой другой узел в сети связи на основе силовых линий на силовой линии L. В этом варианте осуществления второе местоположение является удаленным местоположением, где фазный провод неизвестен. Устройство 200 может содержать нагрузку или может быть удаленным измерительным прибором для измерения потребления электроэнергии потребителем, устройством-пробником, предназначенным для обнаружения фазы, или любым другим подходящим устройством. Оно подключено к силовой линии L в местоположении, удаленном от опорного местоположения. Согласно показанному варианту осуществления устройство 200 подключено между одной из фаз и нейтральным проводником N силовой линии L. В удаленном местоположении устройства 200, если просто смотреть на фазные проводники силовой линии L, непонятно, к какому из трех выводов R, S и T на вторичной подстанции подключено устройство 200. Это схематически представлено на фиг.1 посредством круга X. Этот круг указывает, что во многих случаях непросто проследить, как именно три фазы R, S и T проложены на пути из опорного местоположения устройства 100 в удаленное местоположение устройства 200. Например, участок X силовой линии L может быть заглублен или недоступен по другой причине или может быть просто слишком длинным для прослеживания точной прокладки трех фаз R, S и T.Reference numeral 200 denotes an additional device at a second location, which may be another node in the communication network based on power lines on a power line L. In this embodiment, the second location is a remote location where the phase wire is unknown. The device 200 may comprise a load, or may be a remote meter for measuring consumer power consumption, a probe device for detecting phase, or any other suitable device. It is connected to the power line L at a location remote from the reference location. According to the shown embodiment, the device 200 is connected between one of the phases and the neutral conductor N of the power line L. At the remote location of the device 200, just looking at the phase conductors of the power line L, it is not clear which of the three terminals R, S and T in the secondary substation a device 200 is connected. This is schematically shown in FIG. 1 by a circle X. This circle indicates that in many cases it is not easy to track how exactly the three phases R, S, and T are laid in the path from the reference location of the device 100 to the remote stopolozhenie device 200. For example, the portion X the power line L may be recessed or otherwise unavailable, or may simply be too long to trace the exact laying of the three phases R, S and T.

Для отыскания фазного провода устройства 200 в удаленном местоположении, иными словами, для обнаружения, к какой из трех фаз R, S и T устройство 200 подключено в удаленном местоположении, два устройства 100 и 200 осуществляют связь друг с другом наподобие показанного на фиг.2a.To find the phase wire of the device 200 at a remote location, in other words, to detect which of the three phases R, S, and T, the device 200 is connected to at a remote location, the two devices 100 and 200 communicate with each other like shown in FIG. 2a.

На фиг.2a R, S и T соответственно обозначают три фазных напряжения, где фазное напряжение S отстает на 120° от R и фазное напряжение T отстает на 120° от S. R+, S+ и T+ обозначают прохождения нуля соответствующих фазных напряжений R, S и T с положительным наклоном. R-, S- и T- обозначают прохождения нуля в соответствующих фазных напряжениях R, S и T с отрицательным наклоном.In FIG. 2a, R, S and T respectively denote three phase voltages, where the phase voltage S lags 120 ° from R and the phase voltage T lags 120 ° from S. R +, S + and T + denote the zero passing of the corresponding phase voltages R, S and T with a positive slope. R-, S- and T- denote the passage of zero at the corresponding phase voltages R, S and T with a negative slope.

C1 на фиг.2a обозначает сигнал, который устройство 100, показанное на фиг.1, вводит в, по меньшей мере, один из трех проводников R, S и T силовой линии L. На фиг.1 показан вариант осуществления, в котором сигнал C1 вводится во все фазные проводники силовой линии. Однако в силу эффектов перекрестной связи между фазными проводниками R, S и T вдоль силовой линии может быть достаточно вводить сигнал C1 только в один из фазных проводников. Также может быть полезно вводить сигнал C1 последовательно, по одному, методом проб и ошибок, в каждый из трех фазных проводников и концентрировать мощность введенного сигнала на соответствующем проводнике, чтобы, таким образом, увеличивать дальность распространения сигнала C1 по силовой линии. Сигнал C1 может представлять собой любой сигнал связи для переноса любого рода информации по сети связи на основе силовых линий. Сигнал C1 может представлять собой сигнал связи, специально не предназначенный для обнаружения фазного провода устройства 200 в удаленном местоположении. Сигнал C1 содержит характеристический шаблон сигнала, обозначенный DEL на фиг.2a. Устройство 100 вводит сигнал C1 в силовую линию с хронированием, которое можно, но необязательно синхронизировать с каким-либо из прохождений нуля трех фаз R, S и T. Сигнал C1 может начинаться в любой момент времени, не связанный с периодичностью 50 Гц на силовой линии L, и может определяться, например, потребностями связи между двумя устройствами 100 и 200 или между устройством 100 и любым другим устройством, подключенным к силовой линии L.C1 in FIG. 2a denotes a signal that the device 100 shown in FIG. 1 inputs into at least one of the three conductors R, S and T of the power line L. FIG. 1 shows an embodiment in which the signal C1 introduced into all phase conductors of the power line. However, due to the effects of cross-coupling between the phase conductors R, S, and T along the field line, it may be sufficient to introduce signal C1 into only one of the phase conductors. It may also be useful to introduce the signal C1 sequentially, one at a time, by trial and error, into each of the three phase conductors and concentrate the power of the input signal on the corresponding conductor, so as to increase the propagation range of signal C1 along the power line. The signal C1 can be any communication signal for transferring any kind of information over a communication network based on power lines. The signal C1 may be a communication signal not specifically designed to detect the phase wire of the device 200 at a remote location. Signal C1 contains a characteristic signal pattern indicated by DEL in FIG. 2a. The device 100 inputs the signal C1 into the power line with timing, which can, but does not need to be synchronized with any of the zero passes of the three phases R, S and T. The signal C1 can start at any time, not related to the frequency of 50 Hz on the power line L, and can be determined, for example, by communication needs between two devices 100 and 200 or between device 100 and any other device connected to a power line L.

На фиг.2a T2 обозначает интервал времени между характеристическим шаблоном сигнала DEL в сигнале C1 и последующим появлением N-го прохождения нуля с положительным наклоном в неизвестном фазном проводе, к которому подключено устройство 200 в удаленном местоположении. N было выбрано равным 2 во избежание чрезмерного сокращения интервала времени T2, хотя, конечно, возможны и другие значения N, в том числе N=1. В примере, показанном на фиг.1, в иллюстративных целях указано, что устройство в удаленном местоположении 200 подключено к фазе S. Согласно фиг.2a интервал времени T2 заканчивается на втором прохождении нуля S+, следующим за характеристическим шаблоном сигнала DEL, переданным устройством 100 в опорном местоположении вдоль силовой линии L в удаленное местоположение. Устройство 200 в удаленном местоположении обнаруживает этот интервал времени T2.In Fig. 2a, T2 denotes the time interval between the characteristic pattern of the DEL signal in signal C1 and the subsequent occurrence of the Nth passage of zero with a positive slope in an unknown phase wire to which the device 200 is connected at a remote location. N was chosen equal to 2 in order to avoid excessive reduction of the time interval T2, although, of course, other values of N are possible, including N = 1. In the example shown in FIG. 1, for illustrative purposes, it is indicated that the device at the remote location 200 is connected to phase S. According to FIG. 2a, the time interval T2 ends at the second zero-pass S + following the characteristic signal pattern DEL transmitted by the device 100 to a reference location along a power line L to a remote location. The device 200 at a remote location detects this time interval T2.

T1 на фиг.2a обозначает интервал времени между появлением характеристического шаблона сигнала DEL в сигнале C1 и N-м прохождением нуля с положительным наклоном эталонной фазы. В показанном примере в качестве эталонной фазы выбрана R. По аналогии с тем, что было описано в отношении устройства 200, измеряющего интервал времени T2, устройство 100 в опорном местоположении измеряет интервал времени T1.T1 in FIG. 2a denotes the time interval between the appearance of the characteristic pattern of the DEL signal in signal C1 and the Nth zero path with a positive slope of the reference phase. In the example shown, R. is selected as the reference phase. By analogy with what has been described with respect to the device 200 measuring the time interval T2, the device 100 at the reference location measures the time interval T1.

Интервал времени T3 обозначает разность между интервалом времени T1 и интервалом времени T2. Эта разность указывает неизвестную фазу, S в показанном примере, относительно эталонной фазы R в показанном примере. Когда информация T3 доступна, неизвестную фазу можно идентифицировать. Для получения разницы во времени T3 в этом варианте осуществления устройство 200 передает информацию о длительности T2, обнаруженной устройством 200, на устройство 100 в опорном местоположении, что позволяет устройству 100 получать разность T2-T1 и, таким образом, идентифицировать неизвестную фазу S в удаленном местоположении. Согласно альтернативному варианту осуществления устройство 100 в опорном местоположении передает информацию о длительности интервала времени T1 на устройство 200 в удаленном местоположении, и затем устройство 200 получает T3 из разности между T2 и T1 для идентификации своего фазного провода относительно эталонной фазы R. Какой из этих альтернативных вариантов осуществления предпочтителен, зависит от того, требуется ли информация обнаружения фазы в удаленном местоположении или в опорном местоположении.The time interval T3 denotes the difference between the time interval T1 and the time interval T2. This difference indicates an unknown phase, S in the shown example, relative to the reference phase R in the shown example. When T3 information is available, an unknown phase can be identified. To obtain the T3 time difference in this embodiment, the device 200 transmits information about the duration T2 detected by the device 200 to the device 100 at the reference location, which allows the device 100 to receive the difference T2-T1 and thus identify the unknown phase S at the remote location . According to an alternative embodiment, the device 100 at the reference location transmits information about the duration of the time interval T1 to the device 200 at a remote location, and then the device 200 obtains T3 from the difference between T2 and T1 to identify its phase wire relative to the reference phase R. Which of these alternative options implementation is preferred, depending on whether phase detection information is required at a remote location or at a reference location.

Информацию относительно длительности соответствующего интервала времени T2 и T1, соответственно, можно передавать любым подходящим способом из одного местоположения в другое. Например, эту информацию можно передавать в формате цифрового кодирования в качестве сообщения сетевой связи с использованием силовой линии в качестве среды передачи. При передаче этой информации из одного местоположения в другое не предусмотрено никаких ограничений хронирования. После того, как информация передана, в результате чего длительности T1 и T2 доступны в одном и том же местоположении, можно вычислить разность T3 и обнаружить неизвестный фазный провод.Information regarding the duration of the corresponding time interval T2 and T1, respectively, can be transmitted in any suitable manner from one location to another. For example, this information can be transmitted in digital encoding format as a network communication message using a power line as a transmission medium. When transmitting this information from one location to another, there are no timing restrictions. After the information is transmitted, as a result of which the durations T1 and T2 are available at the same location, the difference T3 can be calculated and an unknown phase wire detected.

На фиг.2b показан пример структуры сигнала C1, передаваемого устройством 100 в опорном местоположении. Согласно примеру, показанному на фиг.2b, сигнал C1 является сигналом связи цифровой сети, передаваемым, например, посредством модулирования методом частотной манипуляции (FSK) несущей, пригодным для передачи по силовой линии, который сам по себе общеизвестен. Сигнал C1 распространяется в течение одного или нескольких периодов переменного тока по силовой линии и содержит преамбулу PRB, после которой следует начальный ограничитель кадра DEL, используемый для отделения последующего фрагмента информации от преамбульной части сигнала C1. Этот начальный ограничитель кадра является характеристическим шаблоном сигнала в сигнале C1, который можно использовать для определения интервалов времени T1 и T2, описанных со ссылкой на фиг.2a. Фрагмент информации, следующий за начальным ограничителем кадра DEL, можно структурировать любым подходящим способом, например, в соответствии с подходящим протоколом сети связи на основе силовых линий. В показанном примере LT обозначает длину кадра сигнала C1, после которой следует MAC-адрес IND, поле управления CTL, параметры повторения PR для избыточной передачи сигнала C1 в сети связи на основе силовых линий, после чего следует поле фактической информации, например, блок служебных данных уровня MAC, после которого следуют поле контроля CRC и конечный ограничитель кадра EFD. Информация об интервале времени T1, обнаруженном устройством, передающим сигнал, может быть включена в подходящий участок в сигнале C1, например, в информационное поле INF или в выделенное поле (не показано), которое появляется достаточно поздно в сигнале C1, чтобы интервал времени T1 закончился и, таким образом, перестал быть доступным. Ее можно разместить, например, перед полем PR или между полем PR и полем INF. Однако следует заметить, что формат сигнала, показанный на фиг.2b, является лишь одним примером, взятым из большого количества различных форматов сигнала и протоколов, которые можно использовать в сети связи на основе силовых линий. Любой характеристический шаблон сигнала наподобие начального ограничителя кадра DEL или конечного ограничителя кадра EFD можно использовать для измерения интервалов времени T1 и T2, показанных на фиг.2a. Конечно, вместо того, чтобы использовать ограничитель кадра, выделенный характеристический шаблон сигнала можно включить, например, в информационное поле INF, или в поле управления CTL, или в любое другое место в кадре сигнала C1. Характеристический шаблон сигнала может представлять собой уникальное кодовое слово или битовую последовательность в сигнале C1. Кроме того, характеристический шаблон сигнала может появляться в сигнале с кодированием с исправлением ошибок или без него. Если характеристический шаблон сигнала появляется в сигнале C1 в форме, кодированной для исправления ошибок, надежность обнаружения характеристического шаблона сигнала можно дополнительно повысить.FIG. 2b shows an example of the structure of the signal C1 transmitted by the device 100 at a reference location. According to the example shown in FIG. 2b, signal C1 is a digital network communication signal transmitted, for example, by modulation by a frequency shift keying (FSK) method of a carrier, suitable for transmission over a power line, which is itself well known. The signal C1 propagates for one or more periods of alternating current along the power line and contains the PRB preamble, followed by the initial frame delimiter DEL, used to separate the subsequent piece of information from the preamble part of signal C1. This initial frame limiter is a characteristic signal pattern in signal C1, which can be used to determine the time intervals T1 and T2 described with reference to FIG. 2a. The information fragment following the initial DEL frame delimiter can be structured in any suitable way, for example, in accordance with a suitable power line communication network protocol. In the example shown, LT denotes the frame length of signal C1, followed by the MAC address IND, control field CTL, repetition parameters PR for redundant transmission of signal C1 in the communication network based on power lines, followed by an actual information field, for example, an overhead data block the MAC layer, followed by a CRC control field and an EFD end frame delimiter. Information about the time interval T1 detected by the signal transmitting device can be included in a suitable section in signal C1, for example, in the information field INF or in a highlighted field (not shown) that appears late enough in signal C1 so that the time interval T1 ends and thus ceased to be available. It can be placed, for example, in front of the PR field or between the PR field and the INF field. However, it should be noted that the signal format shown in FIG. 2b is just one example, taken from a large number of different signal formats and protocols that can be used in a power line based communication network. Any characteristic signal pattern such as the start delimiter of the DEL frame or the end delimiter of the EFD frame can be used to measure the time intervals T1 and T2 shown in FIG. 2a. Of course, instead of using a frame limiter, the selected characteristic signal pattern can be included, for example, in the INF information field, or in the CTL control field, or at any other place in the signal frame C1. The characteristic signal pattern may be a unique codeword or bit sequence in signal C1. In addition, the characteristic signal pattern may appear in the signal with or without error correction coding. If the characteristic signal pattern appears in signal C1 in a form coded for error correction, the detection reliability of the characteristic signal pattern can be further improved.

На фиг.3 показана блок-схема компонентов устройства 100, показанного на фиг.1, для передачи сигнала C1 в опорном местоположении. Предпочтительно, аналогичные компоненты также обеспечиваются в устройстве 200 в удаленном местоположении для обнаружения характеристического шаблона сигнала и для измерения интервала времени T1.FIG. 3 shows a block diagram of the components of the device 100 shown in FIG. 1 for transmitting a signal C1 at a reference location. Preferably, similar components are also provided in the device 200 at a remote location for detecting a characteristic signal pattern and for measuring a time interval T1.

На фиг.3 позиция 1 обозначает цифровую схему связи, включающую в себя микропроцессор, выполняющий программы для передачи, приема, генерации и обработки сетевых сообщений в сети связи на основе силовых линий. Внутренние структуры схемы связи такого рода не существенны для показанного варианта осуществления. Они зависят от индивидуальных задач и функций сети связи на основе силовых линий и сами по себе общеизвестны. Цифровая схема связи имеет средство, например, выходной порт микропроцессора, для генерации сигнала C1, содержащего характеристический шаблон сигнала для передачи по силовой линии L. Позиция 2 обозначает схему для обнаружения появления характеристического шаблона сигнала в сигнале C1, которая будет объяснена ниже более подробно со ссылкой на фиг.4a. C2 обозначает выходной сигнал детектора 1 характеристического шаблона сигнала, причем сигнал C2 указывает появление характеристического шаблона сигнала в сигнале C1. Позиция 3 обозначает схему приемопередатчика, имеющую усилитель 32 передатчика и схему 31 приемника, которые подключены к силовой линии через разделительный конденсатор 4 или любое другое пригодное средство для изоляции схемы 3 приемопередатчика от силовой линии без блокировки передачи сигналов связи между силовой линией и схемой 3 приемопередатчика. Усилитель 32 передатчика получает цифровой сигнал C1 из схемы 1 связи и модулирует этим сигналом подходящую несущую для передачи. Приемник 31 принимает сигналы связи силовой линии через подходящее средство фильтрации, осуществляет подходящую операцию демодуляции и выдает сигнал данных на схему связи 1 для дальнейшей обработки. В устройстве 100 в опорном местоположении приемопередатчик 3, предпочтительно, подключен к, по меньшей мере, одному из трех проводников R, S и T, чтобы сигналы связи силовой линии, передаваемые схемой 100, были доступны на трех фазах согласно объясненному выше. Позиция 20 обозначает детектор прохождения нуля, подключенный к эталонной фазе R. Этот детектор может быть реализован просто посредством компаратора, который сравнивает входной сигнал фазы с нулем и выводит прямоугольный сигнал, синхронизированный с сигналом фазы на своем входе.3, reference numeral 1 denotes a digital communication circuit including a microprocessor executing programs for transmitting, receiving, generating and processing network messages in a communication network based on power lines. Internal structures of a communication circuit of this kind are not essential for the embodiment shown. They depend on the individual tasks and functions of the communication network on the basis of power lines and are well known per se. The digital communication circuit has means, for example, an output port of the microprocessor, for generating a signal C1 containing a characteristic signal pattern for transmission on a power line L. Position 2 denotes a circuit for detecting the appearance of a characteristic signal pattern in a signal C1, which will be explained in more detail below with reference on figa. C2 denotes the output of the characteristic signal pattern detector 1, the signal C2 indicating the appearance of the characteristic signal pattern in signal C1. Position 3 denotes a transceiver circuit having a transmitter amplifier 32 and a receiver circuit 31 that are connected to a power line through an isolation capacitor 4 or any other suitable means for isolating the transceiver circuit 3 from the power line without blocking the transmission of communication signals between the power line and the transceiver circuit 3. The transmitter amplifier 32 receives the digital signal C1 from the communication circuit 1 and modulates with the signal a suitable carrier for transmission. The receiver 31 receives the power line communication signals through a suitable filtering means, performs a suitable demodulation operation, and provides a data signal to the communication circuit 1 for further processing. In the device 100 at the reference location, the transceiver 3 is preferably connected to at least one of the three conductors R, S, and T so that the power line communication signals transmitted by the circuit 100 are accessible in three phases as explained above. Position 20 denotes a zero-pass detector connected to the reference phase R. This detector can be implemented simply by a comparator, which compares the phase input signal with zero and outputs a square wave signal synchronized with the phase signal at its input.

Позиция 5 обозначает заранее устанавливаемый счетчик, который осуществляет операцию обратного отсчета в соответствии с тактовым сигналом на входе CK1 счетчика 5. PST обозначает входы обратного счетчика 5 для программирования начального значения счетчика 5 для обратного отсчета. Начальное значение в двоичной форме, присутствующее на входах предварительной установки PST, загружается в счетчик в соответствии с сигналом «предварительная установка разрешена» на входе PE счетчика 5. 2⁰ и 2¹ обозначают два младших бита выходного сигнала счетчика 5. Позиция 6 обозначает дополнительный счетчик, который осуществляет операцию отсчета тактовых импульсов, поступающих на вход CK2 счетчика 6. BT1 обозначает выходной сигнал счетчика 6, который является двоичным представлением длительности интервала времени T1. Позиции 7 и 9 обозначают логические элементы И, а позиция 8 обозначает логический элемент ИЛИ. На первый вход логического элемента И 7 поступает сигнал ZC из детектора 20 прохождения нуля. Другой вход логического элемента И 7 подключен к выходу логического элемента ИЛИ 8 для приема сигнала C3. Выход логического элемента И 7 соединен со входом тактового сигнала CK1 счетчика 5. На два входа логического элемента ИЛИ 8 поступают два младших бита 2⁰ и 2¹ с выхода счетчика 5. Логический элемент И 9 принимает битовый тактовый сигнал BCK, генерируемый схемой восстановления тактового сигнала (не показана) в схеме связи 1 из сигнала C1 общеизвестным традиционным способом. На другой вход логического элемента И 9 поступает выходной сигнал C3 логического элемента ИЛИ 8. Выход логического элемента И 9 подключен ко входу тактового сигнала счетчика 6. BT2 обозначает информацию о длительности интервала времени T2, обнаруживаемого устройством 200. В этом варианте осуществления эта информация поступает посредством сети связи на основе силовых линий через приемник 31 от устройства 200 в удаленном местоположении.Position 5 denotes a pre-set counter that performs a countdown operation in accordance with the clock signal at the input CK1 of counter 5. PST denotes the inputs of the countdown 5 for programming the initial value of counter 5 for the countdown. The initial binary value present at the PST preset inputs is loaded into the counter in accordance with the “preset enabled” signal at the PE input of counter 5. 2 ⁰ and 2 ¹ denote the two least significant bits of the counter output 5. Position 6 denotes an additional counter , which performs the operation of counting clock pulses supplied to the input CK2 of the counter 6. BT1 denotes the output signal of the counter 6, which is a binary representation of the duration of the time interval T1. Positions 7 and 9 denote the logical elements AND, and position 8 denotes the logical element OR. At the first input of the logic element And 7 receives a signal ZC from the detector 20 of the passage of zero. The other input of the AND gate 7 is connected to the output of the OR gate 8 to receive the signal C3. The output of AND gate 7 is connected to the input of the clock signal CK1 of counter 5. Two low-order bits 2 ⁰ and 2 ¹ from the output of counter 5 are received at the two inputs of gate OR 8. Logic gate AND 9 receives the bit clock signal BCK generated by the clock recovery circuit (not shown) in communication circuit 1 from signal C1 in a well-known conventional manner. To the other input of the AND gate 9, the output signal C3 of the OR gate is 8. The output of the gate AND 9 is connected to the input of the clock signal of the counter 6. BT2 indicates information about the duration of the time interval T2 detected by the device 200. In this embodiment, this information is received by power line communication networks via a receiver 31 from the device 200 at a remote location.

Информация BT1 и BT2 надлежащим образом обрабатывается в схеме, не показанной на фиг.3, для отображения этой информации в значение фазы относительно эталонной фазы, которое указывает неизвестную фазу, к которой подключено устройство 200, или непосредственно в одну из трех фаз R, S и T. Эта операция может быть реализована разнообразными способами. Предпочтительно, разность между BT1 и BT2 вычисляется, и поисковая таблица используется для поиска фазного провода в зависимости от разности между BT1 и BT2. Согласно показанному варианту осуществления частота битового тактового сигнала выбрана равной 48 битам за период переменного тока 20 мс. Поисковая таблица содержит следующие записи:Information BT1 and BT2 are appropriately processed in a circuit not shown in FIG. 3 to map this information to a phase value relative to a reference phase that indicates an unknown phase to which device 200 is connected, or directly into one of the three phases R, S and T. This operation can be implemented in a variety of ways. Preferably, the difference between BT1 and BT2 is calculated, and the lookup table is used to search for a phase wire depending on the difference between BT1 and BT2. According to the embodiment shown, the frequency of the bit clock is selected to be 48 bits for an alternating current period of 20 ms. The search table contains the following entries:

ЗаписьRecord BT1-BT2BT1-BT2 Фазный провод удаленного узла 200Phase wire of remote node 200 1one 0±3; 48±3; -48±30 ± 3; 48 ± 3; -48 ± 3 same as эталонная фазаsame as reference phase 22 8±3; -40±38 ± 3; -40 ± 3 60° вперед эталонной фазы60 ° forward reference phase 33 16±3; -32±316 ± 3; -32 ± 3 120° вперед эталонной фазы120 ° forward reference phase 4four 24±3; -24±324 ± 3; -24 ± 3 180° вперед эталонной фазы180 ° forward reference phase 55 32±3; -16±332 ± 3; -16 ± 3 240° вперед эталонной фазы240 ° forward reference phase 66 40±3; -8±340 ± 3; -8 ± 3 300° вперед эталонной фазы300 ° forward reference phase

В этой таблице записи 1, 3 и 5 указывают, что удаленное устройство 200 подключено к одному из трех фазных проводов силовой линии. Записи 2, 4 и 6 указывают провода инвертированной фазы удаленного устройства 200, в котором фазный вывод удаленного устройства 200 подключен к нейтрали, а нейтральный вывод удаленного устройство 200 подключен к одному из фазных проводов силовой линии. В схеме 1 связи может содержаться схема обработки для осуществления этой операции поисковой таблицы для отображения BT1-BT2 в одну из записей с 1 по 6. Конечно, можно использовать другие реализации для получения неизвестного фазного провода устройства 200.In this table, entries 1, 3, and 5 indicate that the remote device 200 is connected to one of the three phase conductors of the power line. Entries 2, 4 and 6 indicate the wires of the inverted phase of the remote device 200, in which the phase output of the remote device 200 is connected to neutral, and the neutral terminal of the remote device 200 is connected to one of the phase wires of the power line. The communication circuit 1 may contain a processing circuit for performing this search table operation to map BT1-BT2 to one of the entries 1 to 6. Of course, other implementations can be used to obtain the unknown phase wire of the device 200.

На фиг.4a показан вариант осуществления детектора 2 характеристического шаблона сигнала. На фиг.4a позиция 19 обозначает сдвиговый регистр, имеющий восемь отводов в показанном примере. Конечно, в равной степени пригодны другие количества отводов, например, 12 отводов, в зависимости от количества битов, образующих характеристический шаблон сигнала, подлежащий обнаружению. Данные сдвигаются в сдвиговом регистре 19 в направлении сверху вниз на фиг.4a, показанном стрелкой, в соответствии с битовым тактовым сигналом BCK. Сдвиговый регистр 19 поддерживает в восьми позициях вывода историю восьми последних старших битов, переданных в сигнале C1, причем текущий бит поддерживается в самом верхнем показанном положении. На фиг.4a конкретное состояние сдвигового регистра 19 показано в целях иллюстрации. В показанном состоянии самый старый бит, а также текущий бит равны "0", тогда как шесть битов между ними равны "1". Этот битовый шаблон является начальным ограничителем кадра DEL, используемым в сигнале C1, который также используется в качестве характеристического шаблона сигнала. Соответственно, в целях иллюстрации на фиг.4a показано состояние обнаружения характеристического шаблона сигнала. Конечно, это состояние изменяется с каждым следующим импульсом битового тактового сигнала BCK. Позиции с 10 по 17 обозначают логические элементы исключающего ИЛИ (EXOR), каждый из которых имеет два входа. Один из двух входов каждого логического элемента исключающего ИЛИ 10-17 соединен с соответствующим одним из восьми выходных отводов сдвигового регистра 19. Один из входов логического элемента исключающего ИЛИ 10 подключен к верхнему отводу сдвигового регистра, удерживающему текущий бит, а на другой его вход поступает сигнал с логическим уровнем "1". То же самое справедливо к логическому элементу исключающего ИЛИ 17, один из входов которого подключен к отводу, удерживающему самый старый из восьми битов в сдвиговом регистре 19. На входы других логических элементов исключающего ИЛИ 11-16, не подключенные к сдвиговому регистру, поступает сигнал с логическим уровнем "0". Таким образом, детектор 2 характеристического шаблона сигнала запрограммирован на обнаружение конкретного заранее определенного характеристического шаблона сигнала 01111110. Выходы логических элементов исключающего ИЛИ 10-17 подключены к соответствующим входам логического элемента И 18. Выходной сигнал логического элемента И 18 несет позицию C2. Этот выходной сигнал указывает появление характеристического шаблона сигнала в сигнале C1. Конечно, характеристический шаблон сигнала 01111110 приведен лишь в качестве примера. Возможны, конечно, и другие реализации характеристического шаблона сигнала как в отношении его длины, так и в отношении его битовой последовательности.Fig. 4a shows an embodiment of a characteristic signal pattern detector 2. 4a, reference numeral 19 denotes a shift register having eight taps in the example shown. Of course, other numbers of taps are equally suitable, for example 12 taps, depending on the number of bits forming the characteristic signal pattern to be detected. Data is shifted in the shift register 19 in a top-down direction in FIG. 4 a, shown by an arrow, in accordance with the bit clock BCK. The shift register 19 maintains in eight output positions a history of the last eight most significant bits transmitted in signal C1, the current bit being maintained in the uppermost position shown. 4a, the specific state of the shift register 19 is shown for purposes of illustration. In the shown state, the oldest bit, as well as the current bit, are “0”, while the six bits between them are “1”. This bit pattern is the initial delimiter of the DEL frame used in signal C1, which is also used as a characteristic signal pattern. Accordingly, for purposes of illustration, FIG. 4a shows a detection state of a characteristic signal pattern. Of course, this state changes with each subsequent pulse of the bit clock BCK. Positions 10 through 17 indicate the logical elements of an exclusive OR (EXOR), each of which has two inputs. One of the two inputs of each exclusive OR gate 10-17 is connected to the corresponding one of the eight output taps of the shift register 19. One of the inputs of the exclusive OR gate 10 is connected to the upper tap of the shift register holding the current bit, and a signal is input to the other with logic level "1". The same is true for an exclusive OR gate 17, one of the inputs of which is connected to a tap that holds the oldest of the eight bits in the shift register 19. At the inputs of the other gate ORs 11-16 that are not connected to the shift register, a signal is received from logical level "0". Thus, the detector 2 of the characteristic signal pattern is programmed to detect a specific predetermined characteristic signal pattern 01111110. The outputs of the exclusive gate OR 10-17 are connected to the corresponding inputs of the logical element And 18. The output signal of the logical element And 18 carries the position C2. This output signal indicates the appearance of a characteristic signal pattern in signal C1. Of course, the characteristic signal pattern 01111110 is given only as an example. Other implementations of the characteristic signal pattern are possible, of course, both in terms of its length and in relation to its bit sequence.

В ходе работы детектор характеристического шаблона сигнала, показанный на фиг.4a, непрерывно сдвигает последовательность входящих битов сигнала C1 через сдвиговый регистр 19. Цепочка логических элементов исключающего ИЛИ 10-17 проверяет битовый шаблон, хранящийся в сдвиговом регистре 19, на предмет совпадения этого битового шаблона с инвертированным битовым шаблоном, присутствующим на соответствующих других входах логических элементов исключающего ИЛИ 10-17. Только в случае полного совпадения пары входов всех логических элементов исключающего ИЛИ 10-17 имеют разные логические уровни, и все выходы логических элементов исключающего ИЛИ 10-17 соответственно имеют логический уровень сигнала "1", поэтому выходной сигнал C2 логического элемента И 18 принимает значение логической "1". На фиг.4b показана диаграмма хронирования для иллюстрации сигнала C1, битового тактового сигнала BCK и выходного сигнала C2 детектора характеристического шаблона сигнала, изображенного на фиг.4a.In operation, the detector of the characteristic signal pattern shown in Fig. 4a continuously shifts the sequence of input bits of the signal C1 through the shift register 19. The exclusive-OR gate chain of 10-17 checks the bit pattern stored in the shift register 19 for matching this bit pattern with an inverted bit pattern present on the corresponding other inputs of the exclusive OR gate 10-17. Only in the case of complete coincidence of the pair of inputs of all the logic elements of the exclusive OR 10-17 have different logic levels, and all outputs of the logic elements of the exclusive OR 10-17 respectively have a logical signal level of "1", therefore, the output signal C2 of the logical element AND 18 takes a logical value "one". FIG. 4b shows a timing diagram for illustrating signal C1, bit clock BCK and output signal C2 of the characteristic signal pattern detector shown in FIG. 4a.

На фиг.5 показана диаграмма хронирования, иллюстрирующая работу схемы, показанной на фиг.3. Согласно фиг.5 в сигнале C2 появляется импульс, когда схема 2 обнаруживает появление характеристического шаблона сигнала в сигнале C1. Этот импульс C2 появляется во входном сигнале «предварительная установка разрешена» счетчика 5 и выполняет предварительную установку счетчика на значение N, задающее количество опорных точек между появлением характеристического шаблона сигнала и концом интервала времени T1. Это количество N опорных точек может быть равно 1 или больше 1, например, N=2, чтобы гарантировать, что интервал времени T1, измеренный схемой, показанной на фиг.3, имеет определенную длительность, даже если характеристический шаблон сигнала появляется вблизи опорной точки, обнаруженной схемой, показанной на фиг.3.5 is a timing diagram illustrating the operation of the circuit shown in FIG. 3. 5, a pulse appears in signal C2 when circuit 2 detects the appearance of a characteristic signal pattern in signal C1. This pulse C2 appears in the input signal “preset allowed” of counter 5 and pre-sets the counter to a value N, which specifies the number of reference points between the appearance of the characteristic signal pattern and the end of the time interval T1. This number N of reference points can be equal to 1 or greater than 1, for example, N = 2, to ensure that the time interval T1 measured by the circuit shown in FIG. 3 has a certain duration, even if the characteristic signal pattern appears near the reference point, detected circuit shown in figure 3.

Сигнал ZC, показанный на фиг.5, это выходной сигнал детектора прохождения нуля, указывающий появление прохождений нуля в эталонной фазе R. Логический элемент ИЛИ 8 в схеме, показанной на фиг.3, удерживает сигнал C3 на логическом уровне "1", пока обратный счетчик 5, предварительно установленный посредством импульса сигнала C2, не достигнет нулевого значения. Поскольку вариант осуществления, показанный на фиг.3, предусматривает использование значения N=2, простого логического элемента ИЛИ достаточно для генерации этого сигнала C3, который принимает логический уровень единицы, начиная с появления характеристического шаблона сигнала и заканчивая моментом, когда обратный счетчик 5 достигает нуля. Пока C3 находится на логическом уровне 1, импульсы от детектора 20 прохождения нуля появляются на входе тактового сигнала CK1 обратного счетчика 5 благодаря логическому элементу И 7. Два выходных сигнала 2⁰ и 2¹, показанных на фиг.5, указывают, что происходит на выходе обратного счетчика 5 при поступлении сигнала C2 на вход «предварительная установка разрешена» PE. Пока сигнал C3 находится на логическом уровне 1, логический элемент И 9 обеспечивает на своем выходе стробированный битовый тактовый сигнал BCK из схемы восстановления битового тактового сигнала, который предписывает счетчику 6 осуществлять операцию отсчета, в результате чего счетчик 6 осуществляет измерение интервала времени T1 между появлением характеристического шаблона сигнала и последующим появлением второй опорной точки в эталонном фазном напряжении. Согласно фиг.5 в ходе этой операции измерения длительности интервала времени T1 два фронта тактового импульса появляются на входе тактового сигнала CK1 обратного счетчика 5. Длительность состояния логической 1 в сигнале CK1 после второго фронта тактового импульса очень мала вследствие того, что переход в выходном сигнале 2⁰ от "1" к "0" в ответ на второй фронт тактового импульса вынуждает сигнал C3 принять логический уровень 0, в результате чего логический элемент И 7 также выдает логический "0".The signal ZC shown in FIG. 5 is the output signal of a zero-pass detector indicating the occurrence of zero-passages in the reference phase R. The OR gate 8 in the circuit shown in FIG. 3 holds signal C3 at logic level “1” until the reverse counter 5, preset by pulse of signal C2, will not reach zero. Since the embodiment shown in FIG. 3 involves the use of a value of N = 2, a simple logic element OR is sufficient to generate this signal C3, which takes a logic level of one, from the appearance of the characteristic signal pattern to the moment when the countdown counter 5 reaches zero . As long as C3 is at logic level 1, pulses from the zero-passing detector 20 appear at the input of the clock signal CK1 of the countdown counter 5 due to logic element 7. 7. Two output signals 2 ⁰ and 2 ¹ shown in FIG. 5 indicate what happens at the output counter 5 when a signal C2 is input to the input "preset allowed" PE. While the signal C3 is at logic level 1, the logic element And 9 provides at its output a gated bit clock signal BCK from the bit clock recovery circuit, which instructs counter 6 to perform a counting operation, as a result of which counter 6 measures the time interval T1 between the appearance of the characteristic signal pattern and the subsequent appearance of the second reference point in the reference phase voltage. According to Fig. 5, during this operation of measuring the duration of the time interval T1, two edges of the clock pulse appear at the input of the clock signal CK1 of the countdown counter 5. The duration of the state of logic 1 in the signal CK1 after the second edge of the clock pulse is very small due to the transition in the output signal 2 ⁰ from "1" to "0" in response to the second edge of the clock pulse forces the signal C3 to take logic level 0, as a result of which the logic element And 7 also gives a logical "0".

Схема и ее действие, описанные со ссылкой на фиг.3, 4a, 4b, 5, обеспечены в устройстве 100, показанном на фиг.1. Аналогичная схема обеспечена в устройстве 200, показанном на фиг.1, где вход детектора 20 прохождения нуля подключен к неизвестной фазе, а не к эталонной фазе R, как показано. Интервал времени, отсчитываемый счетчиком 6 в устройстве 200, равен T2. Кроме того, устройство 200 отличается от схемы в устройстве 100, показанном на фиг.3, тем, что информация, полученная счетчиком 6, о длительности интервала времени T2 поступает на узел связи 1 для передачи в форме явного сообщения на устройство 100. Нет необходимости обеспечивать средство вычисления разности между T1 и T2 в устройстве 200. Эти адаптации схемы, показанной на фиг.3, для устройства 200 являются незначительными модификациями, которые непосредственно следуют из вышеприведенного описания структуры и функции варианта осуществления.The circuit and its operation described with reference to FIGS. 3, 4a, 4b, 5 are provided in the device 100 shown in FIG. A similar circuit is provided in the device 200 shown in FIG. 1, where the input of the zero-passing detector 20 is connected to an unknown phase, and not to a reference phase R, as shown. The time interval counted by the counter 6 in the device 200 is T2. In addition, the device 200 differs from the circuit in the device 100 shown in FIG. 3 in that the information received by the counter 6 on the duration of the time interval T2 is transmitted to the communication unit 1 for transmission in the form of an explicit message to the device 100. There is no need to provide means for calculating the difference between T1 and T2 in the device 200. These adaptations of the circuit shown in FIG. 3 for the device 200 are minor modifications that directly follow from the above description of the structure and function of the embodiment.

Первое и второе местоположения могут представлять собой узлы в системе связи на основе силовых линий, например, в системе связи на основе силовых линий для дистанционного измерения потребления электроэнергии. Такая система может содержать совокупность дистанционных электроизмерительных приборов, а также концентратор, действующий как главное устройство при осуществлении связи с совокупностью удаленных измерительных приборов. Когда удаленный измерительный прибор принимает сигнал C1 от концентратора, он подсчитывает количество битов от характеристического шаблона сигнала до следующего (или в более общем случае N-го) прохождения нуля напряжения фазы, к которой он подключен. Измерительный прибор возвращает на концентратор ответное сообщение, несущее эту информацию. Концентратор может определять разность между количеством битов, подсчитанным и переданными удаленным измерительным прибором, и количеством битов от характеристического шаблона сигнала до следующего (или N-го) прохождения нуля, подсчитанным концентратором, чтобы определить, к какой фазе подключен удаленный измерительный прибор. Если удаленный измерительный прибор принимает в сообщении от концентратора информацию о количестве битов, подсчитанном концентратором, измерительный прибор может определить свой фазный провод из этого количества и количества битов, подсчитанного им. Измерительный прибор может передавать результат, например, одну из записей от 1 до 6 в вышеприведенной таблице, на концентратор, чтобы информировать его о фазном проводе удаленного измерительного прибора, обнаруженном удаленным измерительным прибором.The first and second locations may be nodes in a power line based communication system, for example, in a power line based communication system for remotely measuring power consumption. Such a system may comprise a plurality of remote electrical measuring instruments, as well as a hub acting as a main device when communicating with a plurality of remote measuring instruments. When a remote meter receives signal C1 from a hub, it counts the number of bits from the characteristic signal pattern to the next (or, more generally, the Nth) zero voltage passage of the phase to which it is connected. The measuring device returns a response message containing this information to the concentrator. The hub can determine the difference between the number of bits counted and transmitted by the remote meter and the number of bits from the characteristic signal pattern to the next (or Nth) zero path counted by the hub to determine which phase the remote meter is connected to. If the remote measuring device receives information on the number of bits counted by the concentrator in a message from the hub, the measuring device can determine its phase wire from this number and the number of bits counted by it. The measuring device can transmit the result, for example, one of the entries from 1 to 6 in the above table, to the hub to inform it of the phase wire of the remote measuring device detected by the remote measuring device.

Заметим, что описанные варианты осуществления могут быть модифицированы различными способами. Например, схема 2 обнаружения характеристического шаблона сигнала была показана для осуществления операции сопоставления между заранее запрограммированным битовым шаблоном и битовой последовательностью в сдвиговом регистре 19. Однако может быть выгодно использовать код исправления ошибок для защиты характеристического битового шаблона и для реализации схемы, оценивающей содержимое сдвигового регистра 19 в качестве декодера для декодирования характеристического шаблона сигнала, кодированного для исправления ошибок, с целью повышения устойчивости к шуму схемы 2 детектора характеристического шаблона сигнала. Надлежащие методы кодирования с исправлением ошибок общеизвестны и описаны в любом учебнике по кодам исправления ошибок их применения. Кроме того, следует заметить, что схема, показанная на фиг.3 для измерения интервала времени между появлением характеристического шаблона сигнала в сигнале C1 и появлением N-й опорной точки в эталонной фазе и неизвестной фазе соответственно, является лишь одним примером из большого количества различных схем, которые можно использовать для осуществления этого измерения интервала времени. Хотя варианты осуществления, показанные на фиг.3, предусматривают использование битового тактового сигнала в сигнале C1 для измерения интервала времени T1 и T2 соответственно, для генерации тактового сигнала, отсчитываемого счетчиком 6, альтернативно, можно использовать генератор тактового сигнала в режиме свободной генерации.Note that the described embodiments may be modified in various ways. For example, a characteristic signal pattern detection circuit 2 has been shown to perform a mapping operation between a pre-programmed bit pattern and a bit sequence in shift register 19. However, it may be advantageous to use an error correction code to protect the characteristic bit pattern and to implement a circuit evaluating the contents of shift register 19 as a decoder for decoding a characteristic signal pattern encoded for error correction, in order to increase I resistance to noise detector circuit 2 of the characteristic signal pattern. Appropriate error correction coding methods are well known and described in any textbook on error correction codes for their application. In addition, it should be noted that the circuit shown in FIG. 3 for measuring the time interval between the appearance of the characteristic signal pattern in signal C1 and the appearance of the Nth reference point in the reference phase and the unknown phase, respectively, is just one example from a large number of different circuits which can be used to carry out this measurement of the time interval. Although the embodiments shown in FIG. 3 provide for the use of a bit clock in signal C1 for measuring the time interval T1 and T2, respectively, for generating a clock signal counted by counter 6, alternatively, a free-oscillator clock may be used.

Claims

1. A system for detecting a phase wire (R; S; T) with an unknown (x) phase voltage (S) relative to a reference phase voltage (R) in an electric power distribution system having a single-phase or multiphase power line (L) containing
a circuit (1, 3, 32) for transmitting a signal (C1) from a first location (100) to a second location (200), the signal comprising a characteristic signal pattern (DEL),
a circuit (2, 5-9) for measuring at a first location (100) a first time interval (T1) between a characteristic signal pattern (DEL) and the occurrence of a reference point (R +) in phase voltage (R) at a first location (100),
a circuit (2, 5-9) for detecting in a second location a characteristic signal pattern for the signal (C1) and for measuring a second time interval (T2) between the characteristic signal pattern (DEL) and the appearance of a reference point (S +) in the second phase voltage in the second location (200), and
circuit (1) for determining from the first (T1) and second (T2) time intervals of the phase wire (S) with an unknown one of the first and second phase voltages relative to the other of the first and second phase voltages, which serves as the reference phase voltage.

2. The system according to claim 1, in which the circuit (1) for determining the phase wire (S) is in the first location (100), the system comprising
means (7, 16) for transmitting information indicating a second time interval (T2) from a second location (200) to a reference location (100).

3. The system according to claim 1, in which the circuit for determining the phase wire is in the second location (200) and
the system comprises means for transmitting information indicating a first time interval (T1) from a first location to a second location.

4. The system according to claim 1, in which the circuit (1) for determining a phase wire with an unknown phase voltage from the first and second time intervals (T1, T2) comprises means for calculating the difference between the second time interval and the first time interval and means for determining the phase wire based on the difference.

5. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the characteristic signal pattern (DEL) contains a unique code word.

6. The system according to claim 5, in which the signal (C1) contains the header part (PRB) preceding the characteristic signal pattern.

7. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the characteristic signal pattern to be detected is the beginning of the signal.

8. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the signal (C1) is a sequence of characters with a predetermined frequency of the symbol and the circuit for determining the first time interval (T1) and the second time interval (T2) respectively contain counters (6) for counting the number of characters between the characteristic signal pattern and the appearance of the reference point (S +) in the unknown phase voltage (S) and the reference point (R +) in the reference phase voltage (R), respectively.

9. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the circuit for detecting the first time interval (T1) comprises a free mode counter at a predetermined clock frequency,
free mode counter trigger means upon detecting a characteristic signal pattern (DEL) and
means for reading the value calculated by the counter when the reference point appears.

10. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the circuit (1, 3, 32) for transmitting a signal is capable of transmitting a signal in such a way that the characteristic signal pattern does not coincide with any of the reference points reappearing in multiphase phase voltages power line.

11. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the circuit for transmitting a signal is capable of transmitting a signal so that the characteristic signal pattern has random or pseudo-random timing.

12. The system according to any one of claims 1 to 4, containing means (1) for
transmitting a set of characteristic signal patterns (DEL) with different timing, and / or in different parts of the spectrum, and / or modulated with spreading through various spreading codes and
for each of the set of patterns of the transmitted signal
determining at a second location (200) a first time interval (T1) between the characteristic signal pattern for the signal and the occurrence of a reference point (S +) in the second phase voltage,
determining at a first location (100) a first time interval (T1) between the characteristic signal pattern (DEL) and the occurrence of a reference point (R +) in the first phase voltage (R),
allowing to obtain a set of first time intervals (T1) and the corresponding second time intervals (T2),
moreover, the circuit (1) for determining the phase wire is able to determine the phase wire from the totality of the first and second time intervals (T1, T2).

13. The system according to item 12, in which the circuit (1) for determining the phase wire from the totality of the first and second time intervals contains
means for calculating the difference between each first time interval and its associated second time interval,
means for determining a preliminary phase wire from each difference thus obtained and
means for selecting the phase wire that has the majority among the preliminary phase wires thus defined.

14. The system of claim 13, wherein the majority is a majority of M / (M + 1), where M is an integer greater than or equal to 2.

15. The system according to any one of paragraphs.13 and 14, in which the signals are transmitted sequentially so that the time interval between two consecutive characteristic signal patterns (DEL) is greater or less than the alternating voltage period of the multiphase power line and is not equal to an integer multiple of the alternating voltage period.

16. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the reference points (R +; S +) are unique points in each period of the corresponding phase voltage, given their voltage and / or slope.

17. The system of claim 14, in which the reference points are zero crossings of the corresponding phase voltages with a slope of a certain sign.

18. The system of claim 17, wherein the first time interval (T1) and the second time interval (T2) respectively end at the Nth reference point following the characteristic signal pattern, where N is a predetermined positive integer greater than or equal to one.

19. The system of claim 18, wherein N = 2.

20. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the circuit for transmitting a signal comprises means (4) for inputting a signal into at least one phase of a multiphase power line (L).

21. The system according to any one of claims 1 to 4, in which a circuit for transmitting a signal (C1) comprises a transmitter circuit for transmitting a signal over a radio channel.

22. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the signal is transmitted over the telephone network.

23. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the signal is a dual tone multi-frequency dialing (DTMF) signal.

24. A method for determining a phase wire with an unknown phase voltage relative to a reference phase voltage in a power distribution system having a single-phase or multiphase power line, comprising the steps of:
transmitting a signal (C1) from a first location (100) to a second location (200), the signal comprising a characteristic signal pattern (DEL),
measuring at a first location (100) a first time interval (T1) between the characteristic signal pattern (C1) and the occurrence of a reference point (R +) in the first phase voltage (R),
detecting a characteristic signal pattern at the second location (200) and measuring a second time interval (T2) between the characteristic signal pattern (C1) and the occurrence of a reference point (S +) in the second phase voltage (S), and
determined from the first (T1) and second (T2) time intervals of the phase wire (S) with an unknown one of the first and second phase voltages relative to the other of the first and second phase voltages, which serves as the reference phase voltage.