RU2439588C1 - Method for electric power measurement in two-conductor networks with antitheft protection and measurement device - Google Patents
Method for electric power measurement in two-conductor networks with antitheft protection and measurement device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2439588C1 RU2439588C1 RU2010128316/28A RU2010128316A RU2439588C1 RU 2439588 C1 RU2439588 C1 RU 2439588C1 RU 2010128316/28 A RU2010128316/28 A RU 2010128316/28A RU 2010128316 A RU2010128316 A RU 2010128316A RU 2439588 C1 RU2439588 C1 RU 2439588C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- voltage
- output
- input
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемые способ и устройство относятся к электроизмерительной технике и могут быть использованы для измерения электрической энергии в цепях переменного тока для целей коммерческого учета и обнаружения факта и вида хищения электроэнергии.The proposed method and device relate to electrical engineering and can be used to measure electrical energy in AC circuits for the purposes of commercial metering and detection of the fact and type of theft of electricity.
До настоящего времени основным средством измерения электрической энергии у однофазных потребителей являются индукционные счетчики, содержащие преобразователь мощности во вращательное движение подвижной системы и счетчик числа оборотов, причем цепи тока и напряжения преобразователя включены последовательно с прямым (фазным) проводом и параллельно цепи нагрузки. Эти счетчики чувствительны к направлению мощности и при отсутствии стопора обладают свойством реверсивности. Показание таких счетчиков можно уменьшить, заставив диск вращаться в другую сторону (Седов П.Г. Счетчики электрической энергии. - М.-Л.: ГЭИ, 1933).To date, the main means of measuring electric energy in single-phase consumers are induction meters containing a power converter into the rotational movement of the mobile system and a speed counter, and the current and voltage circuits of the converter are connected in series with a direct (phase) wire and parallel to the load circuit. These counters are sensitive to the direction of power and, in the absence of a stopper, have the property of reversibility. The readings of such counters can be reduced by forcing the disk to rotate in the opposite direction (Sedov P.G. Electric energy counters. - M.-L.: SEI, 1933).
Известно также большое количество счетчиков электрической энергии статической системы, содержащих преобразователи тока и напряжения, преобразователи мощности в частоту импульсного сигнала и счетчик импульсов с отсчетным устройством. Преобразователь тока нагрузки этих счетчиков включен на ток одного, как правило, прямого (фазного) провода нагрузки, а преобразователь мощности в частоту импульсного сигнала работоспособен только для одного направления мощности нагрузки (авт. свид. СССР №1129526, G01R 11/00, 1984).A large number of static energy counters of a static system are also known, comprising current and voltage converters, power converters in the frequency of a pulse signal, and a pulse counter with a reading device. The load current converter of these counters is connected to the current of one usually direct (phase) load wire, and the power to pulse signal frequency converter is operable only for one direction of the load power (ed. Certificate of the USSR No. 1129526,
Недостатком этого способа и устройств, его реализующих, является низкая защищенность результата измерения. Поскольку для построения нереверсивных электронных счетчиков электрической энергии используют однополярное преобразование мощности в частоту импульсного электрического сигнала, то при изменении направления тока это преобразование прекращается, в индукционных счетчиках при этом изменяется направление вращательного движения. У потребителя энергии имеется возможность создать такие режимы работы счетчика подключением индукционных закороток, чтобы приостановить накопление показаний измеренной энергии или даже уменьшить это показание.The disadvantage of this method and devices that implement it is the low security of the measurement result. Since a unipolar conversion of power into the frequency of a pulsed electrical signal is used to construct non-reversible electronic electric energy meters, when the current direction changes, this conversion stops, and the direction of rotational motion changes in induction meters. The energy consumer has the opportunity to create such meter operating modes by connecting induction short circuits in order to suspend the accumulation of readings of the measured energy or even reduce this indication.
У индивидуальных домовладельцев в большом ходу так называемые «отмотчики», изменяющие направление счета. Кроме того, в трехфазных цепях с заземленной нейтралью имеется возможность использовать искусственно или естественно заземленные предметы в качестве обратного провода. В этом случае серийно выпускаемый счетчик эту часть однофазной нагрузки не учитывает.For individual homeowners, the so-called otmotchiki, which change the direction of the bill, are in high gear. In addition, in three-phase circuits with a grounded neutral, it is possible to use artificially or naturally grounded objects as a return wire. In this case, the commercially available meter does not take this part of the single-phase load into account.
Известны также способ и устройство измерения электрической энергии в двух проводных сетях (патент РФ №2077062, G01R 22/00, 2002), в которых формируют сигнал мгновенной мощности тока фазного провода, формируют сигнал мгновенной мощности тока нулевого провода, определяют модуль разности этих сигналов, определяют модуль суммы этих сигналов, формируют сигнал мощности нагрузки в виде суммы модулей разности мгновенных мощностей указанных токов, полученный сигнал преобразуют в частоту импульсов и подают на индикацию.There is also a known method and device for measuring electrical energy in two wire networks (RF patent No. 2077062, G01R 22/00, 2002), in which an instantaneous current signal of a phase wire is generated, an instantaneous current signal of a neutral wire is generated, a difference module of these signals is determined, determine the modulus of the sum of these signals, form the load power signal in the form of the sum of the modules of the difference in instantaneous powers of the indicated currents, the resulting signal is converted into a pulse frequency and served on the display.
Недостатком данных способа и устройства является слабая защита результата измерения от хищения электроэнергии, так как они не предусматривают возможности установления вида хищения, примененного недобросовестным потребителем, и не защищают от такого распространенного среди индивидуальных застройщиков вида хищения, как подключение нагрузки между счетчиком и вводом в строение.The disadvantage of the data of the method and device is the poor protection of the measurement result from theft of electricity, since they do not provide for the possibility of establishing the type of theft used by an unscrupulous consumer, and they do not protect against the type of theft common among individual developers, such as connecting the load between the meter and commissioning.
Известны также способы и устройства измерения электрической энергии в двух проводных сетях с защитой от хищения (авт. свид. СССР №1580259; патенты РФ №№2087918, 2212673, 2280256; патент Германии №2227846 и другие).There are also known methods and devices for measuring electrical energy in two wire networks with theft protection (ed. Certificate of the USSR No. 1580259; RF patents No. 2087918, 2212673, 2280256; German patent No. 2227846 and others).
Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищения и устройство для его осуществления» (патент РФ №2280256, G01R 11/24, 2005), которые и выбраны в качестве базовых объектов.Of the known methods and devices closest to the proposed are the "Method of measuring electrical energy in two-wire networks with theft protection and a device for its implementation" (RF patent No. 2280256, G01R 11/24, 2005), which are selected as the base objects.
Указанные способ и устройство основаны на формировании сигналов мгновенной мощности токов нулевого провода и токов фазового провода, замеренных до и после ввода в строение питающей линии, математической обработке этих сигналов, сравнении величин полученных сигналов, причем для вычисления потребленной электроэнергии выбирают наибольшую из них, а по соотношению величин всех полученных сигналов судят о виде хищения.The aforementioned method and device are based on the formation of instantaneous power signals of the neutral conductor currents and phase conductor currents measured before and after input into the structure of the supply line, the mathematical processing of these signals, comparing the values of the received signals, and the largest of them is selected to calculate the consumed electricity, and the ratio of all received signals is judged on the form of theft.
Базовые технические решения обеспечивают дальнейшее совершенствование защиты результата измерения потребляемой электроэнергии от недобросовестного потребителя, обеспечивают измерение потребляемой электроэнергии в полном объеме, а также позволяют контролирующим организациям выявлять наличие и вид хищения.Basic technical solutions provide further improvement of the protection of the result of measuring the consumed electricity from an unscrupulous consumer, provide the measurement of the consumed electricity in full, and also allow controlling organizations to identify the presence and type of theft.
Однако на пункте контроля известных технических решений одно и то же значение промежуточной частоты ωпр может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах: ωс и ωз, т.е.However, at the control point of known technical solutions, the same value of the intermediate frequency ω pr can be obtained by receiving signals at two frequencies: ω s and ω s , i.e.
ωпр=ωс-ωг и ωпр=ωг-ωз,ω ol = ω s -ω g and ω ol = ω g -ω s ,
где ωг - частота гетеродина.where ω g is the frequency of the local oscillator.
Следовательно, если частоту настройки ωс принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота ωз которого разнесена от основного канала приема на удвоенное значение промежуточной частоты 2ωпр и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты ωг гетеродина (фиг.5).Consequently, if ω tuning frequency to take over the main receiving channel, along with it will be a mirror receiving channel frequency ω of which is spaced from the main channel receiving at twice the value of the intermediate frequency 2ω straight and located symmetrically (mirror) relative to frequency ω g local oscillator (figure 5).
Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования Кпр, что и по основному каналу приема, поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость приемника.Conversion on the mirror channel of the reception occurs with the same conversion coefficient K ol as on the main channel of the reception, so it most significantly affects the selectivity and noise immunity of the receiver.
Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (канал прямого прохождения, комбинационные и интермодуляционные каналы) каналы приема.In addition to the mirror, there are other additional (direct channel, Raman and intermodulation channels) receiving channels.
Если несущая частота помехи равна промежуточной частоте ωпр, то образуется канал прямого прохождения (ωп=ωпр). Для данной помехи элементы приемника выполняют функцию простых передаточных звеньев.If the carrier frequency of the interference is equal to the intermediate frequency ω CR , then a direct channel is formed (ω p = ω CR ). For this interference, the elements of the receiver act as simple transmission links.
Если два или более мощных сигнала, например, на частотах ω1 и ω2, одновременно попадают в полосу частот Δωп1, расположенную «слева» от полосы пропускания Δωп приемника, то они на нелинейных элементах образуют множество ложных сигналов (интермодуляционных помех), некоторые из которых попадают в полосу пропускания Δωп приемника (фиг.6).If two or more powerful signals, for example, at frequencies ω 1 and ω 2 , simultaneously fall into the frequency band Δω p1 located “to the left” of the passband Δω p of the receiver, then they form a lot of false signals (intermodulation interference) on nonlinear elements, some of which fall into the passband Δω p of the receiver (Fig.6).
Если два или более мощных сигнала, например, на частотах ω3 и ω4, одновременно попадают в полосу частот Δωп2, расположенную «справа» от полосы пропускания Δωп приемника, то они на нелинейных элементах также образуют множество ложных сигналов (интермодуляционных помех), некоторые из которых попадают в полосу пропускания Δωп приемника (фиг.7).If two or more powerful signals, for example, at frequencies ω 3 and ω 4 , simultaneously fall into the frequency band Δω p2 located “to the right” of the passband Δω p of the receiver, then they also form a lot of false signals (intermodulation interference) on nonlinear elements , some of which fall into the passband Δω p of the receiver (Fig. 7).
В общем случае интермодуляционные частоты определяются выражениями:In the general case, intermodulation frequencies are determined by the expressions:
m·ω1±n·ω2=ωmn, m·ω3±n·ω4=ωmn.m ω 1 ± n ω 2 = ω mn , ω 3 ± n ω 4 = ω mn .
Использование высокоизбирательных кварцевых фильтров на промежуточной частоте ωпр, улучшая избирательность по соседним каналам, способно помочь в подавлении помехи от одного мощного внеполосного сигнала, но бессильно помочь в подавлении интермодуляционных помех.The use of highly selective quartz filters at an intermediate frequency ω pr , improving selectivity on adjacent channels, can help in suppressing interference from one powerful out-of-band signal, but help powerlessly in suppressing intermodulation interference.
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости и достоверности передачи информации о потребляемой электроэнергии, наличии, виде и времени ее хищения.The presence of false signals (interference) received via additional channels leads to a decrease in noise immunity and reliability of the transmission of information about the consumed electricity, the presence, type and time of its theft.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности передачи информации о потребляемой электроэнергии, наличии, виде и времени ее хищения путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам.An object of the invention is to increase the noise immunity and reliability of the transmission of information about the consumed electricity, the presence, type and time of its theft by suppressing false signals (interference) received via additional channels.
Поставленная задача решается тем, что способ измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищения, заключающийся в соответствии с ближайшим аналогом, в формировании сигналов мгновенной мощности токов фазного и нулевого проводов, математической обработки этих сигналов и сравнении результатов обработки, по которым судят о факте хищения и о количестве потребленной энергии, при этом формируют сигнал мгновенной мощности тока фазного провода, измеренного до ввода в строение, сравнивают величины полученных сигналов, выбирают наибольшую из них и используют для вычисления потребленной электроэнергии, а по состоянию величин всех полученных значений мгновенных мощностей судят о виде хищения, формируют модулирующий код, содержащий код потребителя, количество потребленной электроэнергии, вид и время хищения, манипулируют по фазе гармоническое колебание в соответствии с модулирующим кодом, усиливают по мощности сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией, излучают его в эфир, на пункте контроля осуществляют поиск сигналов в заданном диапазоне частот путем перестройки частоты гетеродина, преобразуют по частоте принимаемый сигнал с использованием частоты гетеродина, выделяют первое напряжение промежуточной частоты, удваивают его фазу, измеряют ширину спектра принимаемого сигнала на основной и удвоенной промежуточной частоте, сравнивают их между собой и в случае значительного отличия устанавливают факт обнаружения сложного сигнала с фазовой манипуляцией, перемножают обнаруженный сложный сигнал с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте с опорным напряжением промежуточной частоты, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду, регистрируют его и одновременно перемножают с принимаемым сложным сигналом с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте, выделяют гармоническое колебание и используют его в качестве опорного напряжения, отличается от ближайшего аналога тем, что полезный сигнал, принимаемый по основному каналу, преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина, сдвинутого по фазе на 90°, выделяют второе напряжение промежуточной частоты, сдвигают его по фазе на 90°, суммируют с первым напряжением промежуточной частоты, полученное первое суммарное напряжение перемножают с принимаемым полезным сигналом, выделяют гармоническое напряжение на частоте гетеродина, детектируют его и используют продетектированное напряжение для разрешения дальнейшей обработки принимаемого полезного сигнала, ложный сигнал (помеху), принимаемый по зеркальному каналу, преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина и напряжения гетеродина, сдвинутого по фазе на 90°, выделяют третье и четвертое напряжения промежуточной частоты соответственно, четвертое напряжение промежуточной частоты сдвигают по фазе на 90° и суммируют с третьим напряжением промежуточной частоты, компенсируя его, ложный сигнал (помеху), принимаемый по первому комбинационному каналу, преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина и напряжения гетеродина, сдвинутого по фазе на 90°, выделяют пятое и шестое напряжения промежуточной частоты соответственно, шестое напряжение промежуточной частоты сдвигают по фазе на 90° и суммируют с пятым напряжением промежуточной частоты, компенсируя его, ложный сигнал (помеху), принимаемый по второму комбинационному каналу, преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина и напряжения гетеродина, сдвинутого по фазе на 90°, выделяют седьмое и восьмое напряжения промежуточной частоты, восьмое напряжение сдвигают по фазе на 90° и суммируют с седьмым напряжением промежуточной частоты, полученное второе суммарное напряжение перемножают с принимаемым ложным сигналом (помехой), образуют гармоническое напряжение на второй гармонике частоты гетеродина, которое на попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра, подавляя тем самым ложный сигнал (помеху), принимаемый по второму комбинационному каналу, выделяют ложный сигнал (помеху), принимаемый по каналу прямого прохождения, инвертируют его по фазе на 180° и суммируют с принимаемым ложным сигналом (помехой), компенсируя его, выделяют два или более ложных сигналов (помех), попадающих в полосу частот Δωп1, расположенную «слева» от полосы пропускания Δωп приемника и попадание в которую способно привести к образованию интермодуляционных помех, инвертируют их по фазе на 180° и суммируют с принимаемыми ложными сигналами (помехами), компенсируя их, выделяют два или более ложных сигналов (помех), попадающих в полосу частот Δωп2, расположенную «справа» от полосы пропускания Δωп приемника и попадание в которую способно привести к образованию интермодуляционных помех, инвертируют их по фазе на 180° и суммируют с принимаемыми ложными сигналами (помехами), компенсируя их.The problem is solved in that the method of measuring electrical energy in two-wire networks with theft protection, consisting in accordance with the closest analogue, in the formation of signals of instantaneous power currents of phase and zero wires, mathematical processing of these signals and comparing the processing results by which the fact is judged theft and the amount of energy consumed, while forming a signal of the instantaneous current power of the phase wire, measured before entering the structure, compare the values of the received signals, you they select the largest of them and use them to calculate the consumed electricity, and according to the state of all the obtained instantaneous power values, they judge the type of theft, form a modulating code containing the consumer code, the amount of electricity consumed, the type and time of theft, manipulate the phase harmonic oscillation in accordance with modulating code, amplify the generated complex signal with phase manipulation in power, radiate it on the air, at the control point, search for signals in a given range of hours frequency by tuning the local oscillator frequency, the received signal is converted in frequency using the local oscillator frequency, the first voltage of the intermediate frequency is isolated, its phase is doubled, the spectrum width of the received signal is measured at the fundamental and doubled intermediate frequencies, they are compared with each other and, if there is a significant difference, the fact of detection is established a complex signal with phase shift keying, multiply the detected complex signal with phase shift keying at an intermediate frequency with a voltage reference between of the current frequency, a low-frequency voltage proportional to the modulating code is isolated, it is registered and simultaneously multiplied with the received complex signal with phase shift keying at the intermediate frequency, harmonic oscillation is isolated and used as a reference voltage, differs from the closest analogue in that the useful signal received by the main channel is converted in frequency using the voltage of the local oscillator phase-shifted by 90 °, the second voltage of the intermediate frequency is isolated, it is shifted about the phase by 90 °, summarize with the first intermediate frequency voltage, multiply the first total voltage obtained with the received useful signal, isolate the harmonic voltage at the local oscillator frequency, detect it and use the detected voltage to allow further processing of the received useful signal, false signal (interference), received on the mirror channel, is converted in frequency using the local oscillator voltage and the local oscillator voltage, 90 ° out of phase, the third and fourth n intermediate frequency voltages, respectively, the fourth intermediate frequency voltage is phase shifted by 90 ° and summed with the third intermediate frequency voltage, compensating for it, the spurious signal (interference) received on the first combinational channel is converted in frequency using the local oscillator voltage and the local oscillator voltage shifted 90 ° phase, the fifth and sixth intermediate frequency voltages are isolated, respectively, the sixth intermediate frequency voltage is shifted 90 ° phase and summed with the fifth voltage m of the intermediate frequency, compensating for it, the false signal (interference) received through the second combinational channel is converted in frequency using the local oscillator voltage and the local oscillator voltage 90 °, the seventh and eighth intermediate frequency voltages are isolated, the eighth voltage is shifted in phase 90 ° and summed with the seventh voltage of the intermediate frequency, the resulting second total voltage is multiplied with the received false signal (interference), form a harmonic voltage at the second frequency harmonic the local oscillator, which does not fall into the passband of the narrow-band filter, thereby suppressing the false signal (interference) received via the second combination channel, emit a false signal (interference) received via the direct channel, invert it by 180 ° phase and sum with the received false signal (interference), offsetting it allocate two or more spurious signals (interference) contained in a frequency band Δω n1 disposed "left" by Δω n receiver bandwidth and ingress which can lead to the formation of intermetallic ulyatsionnyh interference invert their phase by 180 ° and summed with the received spurious signals (interference), offsetting them allocate two or more spurious signals (interference) fed to band Δω n2 frequencies located 'right' of Δω bandwidth receiver n and falling into which can lead to the formation of intermodulation interference, invert them in phase by 180 ° and summarize with the received false signals (interference), compensating for them.
Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищений, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, датчик тока нулевого провода, выход которого подключен к первому входу первого перемножителя, датчик тока фазного провода, выход которого подключен к первому входу второго перемножителя, дополнительный датчик тока фазного провода, включенный в фазный провод до ввода двухпроводной питающей сети в строение, дополнительный перемножитель и пункт контроля, при этом вторые входы первого и второго перемножителей соединены с выходом датчика напряжения нагрузки, выходы перемножителей соединены с соответствующими входами блока математической обработки сигналов датчиков, первый выход которого соединен с индикатором результата измерений, выход дополнительного датчика тока фазного провода соединен с первым входом дополнительного перемножителя, второй вход которого подключен к выходу датчика напряжения нагрузки, выход дополнительного перемножителя соединен с соответствующим входом блока математической обработки сигналов датчиков, второй выход которого подключен к входу блока дополнительной передачи информации, пункт контроля состоит из последовательно включенных приемной антенны и усилителя высокой частоты, последовательно включенных блока поиска, гетеродина, первого смесителя и первого усилителя промежуточной частоты, последовательно включенных удвоителя фазы, второго анализатора спектра, блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого анализатора спектра, порогового блока, второй вход которого через линию задержки соединен с его выходом, первого ключа, первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, первого узкополосного фильтра, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, фильтра нижних частот и блока регистрации, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено вторым и третьим узкополосными фильтрами, тремя фазоинверторами, четырьмя сумматорами, двумя фазовращателями на 90°, вторым смесителем, вторым усилителем промежуточной частоты, третьим перемножителем, амплитудным детектором и вторым ключом, причем к выходу усилителя высокой частоты последовательно подключены второй узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, первый полосовой фильтр, второй фазоинвертор, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй полосовой фильтр, третий фазоинвертор, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй смеситель, второй вход которого через первый фазовращатель на 90° соединен с вторым выходом гетеродина, второй усилитель промежуточной частоты, второй фазовращатель на 90°, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, третий узкополосный фильтр, амплитудный детектор и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, а выход подключен к входам первого анализатора спектра и удвоителя фазы и к второму входу первого ключа, второй вход первого смесителя соединен с выходом третьего сумматора.The problem is solved in that a device for measuring electrical energy in two-wire networks with theft protection, containing, in accordance with the closest analogue, a zero-wire current sensor, the output of which is connected to the first input of the first multiplier, a phase wire current sensor, the output of which is connected to the first input of the second multiplier, an additional phase wire current sensor, included in the phase wire before the two-wire power network is introduced into the building, an additional multiplier and a control point, the second inputs of the first and second multipliers are connected to the output of the load voltage sensor, the outputs of the multipliers are connected to the corresponding inputs of the mathematical processing unit of the sensor signals, the first output of which is connected to the indicator of the measurement result, the output of the additional phase wire current sensor is connected to the first input of the additional multiplier, the second input of which connected to the output of the load voltage sensor, the output of the additional multiplier is connected to the corresponding input of the mathematical unit Sensor signal processing, the second output of which is connected to the input of the additional information transmission unit, the control point consists of a series-connected receiving antenna and a high-frequency amplifier, series-connected search block, a local oscillator, a first mixer and a first intermediate frequency amplifier, series-connected phase doubler, second spectrum analyzer, a comparison unit, the second input of which is connected to the output of the first spectrum analyzer, a threshold block, the second input of which through The delay is connected to its output, the first key, the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the low-pass filter, the first narrow-band filter, the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the first key, low-pass filter and registration unit, differs from the closest analogue the fact that it is equipped with a second and third narrow-band filters, three phase inverters, four adders, two 90 ° phase shifters, a second mixer, a second intermediate frequency amplifier, and a third multiplier m, an amplitude detector and a second key, and the second narrow-band filter, the first phase inverter, the first adder, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier, the first bandpass filter, the second phase inverter, the second adder, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier with the output of the first adder, the second bandpass filter, the third phase inverter, the third adder, the second input of which is connected to the output of the second adder, the second mixer, the second input of which is through the first 90 ° phase shifter connected to the second output of the local oscillator, second intermediate frequency amplifier, second 90 ° phase shifter, fourth adder, the second input of which is connected to the output of the first intermediate frequency amplifier, third multiplier, the second input of which is connected to the output of the third adder, third narrow-band filter , an amplitude detector and a second switch, the second input of which is connected to the output of the fourth adder, and the output is connected to the inputs of the first spectrum analyzer and phase doubler and to the second input of the first switch, the second input of the first mixer is connected to the output of the third adder.
Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1 и 2. Структурная схема пункта контроля представлена на фиг.3. Временные диаграммы, поясняющие работу пункта контроля, изображены на фиг.4. Частотные диаграммы, поясняющие принцип образования дополнительных каналов приема, представлены на фиг.5, 6 и 7. Виды хищения электроэнергии иллюстрируются таблицей.The structural diagram of the device that implements the proposed method is presented in figures 1 and 2. The structural diagram of the control point is presented in figure 3. Timing diagrams explaining the operation of the control point are shown in Fig.4. Frequency diagrams explaining the principle of formation of additional receiving channels are presented in FIGS. 5, 6 and 7. The types of theft of electricity are illustrated in the table.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит датчик 1 тока фазного провода, датчик 2 тока нулевого провода, датчик 3 тока фазного провода, включенного в фазный провод до ввода в строение, датчик 4 напряжения нагрузки, включенный параллельно нагрузке 5. Датчик 3 устанавливают на воздушной линии так, чтобы его можно было видеть с улицы. Выходы датчиков 1, 2, 3 соединены с первыми входами перемножителей 6, 7, 8, на вторые входы которых заведен сигнал с выхода датчика 4 напряжения. Выходы перемножителей 6, 7, 8 соединены с соответствующими входами блока 9 математической обработки, выходы которого соединены с индикатором 10 и блоком 11 дистанционной передачи информации.A device that implements the proposed method includes a phase wire
При этом блок 11 дистанционной передачи информации выполнен в виде последовательно подключенных к второму выходу блока 9 математической обработки формирователя 12 модулирующего кода, фазового манипулятора 14, второй вход которого соединен с выходом генератора 13 высокой частоты, усилителя 15 мощности и передающей антенны 16.At the same time, the remote
Пункт контроля содержит последовательно включенные приемную антенну 17, усилитель 18 высокой частоты, второй узкополосный фильтр 37, первый фазоинвертор 38, первый сумматор 39, второй вход которого соединен с выходом усилителя 18 высокой частоты, первый полосовой фильтр 40, второй фазоинвертор 41, второй сумматор 42, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 39, второй полосовой фильтр 43, третий фазоинвертор 44, третий сумматор 45, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, первый смеситель 19, второй вход которого через гетеродин 21 соединен с выходом блока 20 поиска, первый усилитель 22 промежуточной частоты, четвертый сумматор 50, третий перемножитель 51, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 45, третий узкополосный фильтр 51, амплитудный детектор 53, второй ключ 54, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора 50, удвоитель 25 фазы, второй анализатор 26 спектра, блок 27 сравнения, второй вход которого через первый анализатор 24 спектра соединен с выходом второго ключа 54, пороговый блок 28, второй вход которого через линию 29 задержки соединен с его выходом, первый ключ 30, второй вход которого соединен с выходом второго ключа 54, первый перемножитель 32, второй вход которого соединен с выходом фильтра 37 нижних частот, первый узкополосный фильтр 34, второй перемножитель 33, второй вход которого соединен с выходом первого ключа 30, фильтр 35 нижних частот и блок 36 регистрации. К выходу третьего сумматора 45 последовательно подключены второй смеситель 47, второй вход через первый фазовращатель 46 на 90° соединен с вторым выходом гетеродина 21, второй усилитель 48 промежуточной частоты и второй фазовращатель 49 на 90°, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора 50.The control point includes a series-connected
Анализаторы 24 и 26 спектра, удвоитель 25 фазы, блок 27 сравнения, пороговый блок 28 и линия 29 задержки образуют обнаружитель (селектор) 23 фазоманипулированного (ФМн) сигнала.
Перемножители 32 и 33, узкополосный фильтр 34 и фильтр 35 нижних частот образуют демодулятор 31 ФМн-сигнала.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.A device that implements the proposed method works as follows.
Датчики 1, 2, 3 токов формируют сигналы, пропорциональные току нулевого провода и токам в фазном проводе до ввода в строение и после ввода в строение. Из этих сигналов, а также из выходного сигнала датчика 4 напряжения с помощью перемножителей 6, 7, 8 формируются сигналы мгновенной мощности токов нулевого провода и фазного провода, замеренного в разных местах. Блок 9 математической обработки, который может быть спроектирован на базе любого микропроцессора, сигналы от перемножителей 6, 7, 8 переводит в цифровой код, анализирует значения мгновенных мощностей, выбирает перемножитель, от которого поступает в данный момент наибольший по модулю сигнал, проводит суммирование сигналов от выбранного перемножителя для определения количества потребленной электроэнергии. Одновременно блок 9 математической обработки проводит анализ соотношений величин сигналов от перемножителей 6, 7, 8 и в соответствии с той или иной комбинационной величины этих сигналов выводит на соответствующий выход сигнал о том или ином виде хищения. Сигналы о потребленной электроэнергии, а также сигналы о виде хищения и времени фиксации факта хищения поступают на индикатор 10, который высвечивает названную информацию, а также на блок 11 дистанционной передачи информации.The
Различные схемы хищений приведены на фиг.2. Комбинации сигналов на входе блока 9 математической обработки, соответствующие видам хищения, приведены в таблице.Various theft schemes are shown in figure 2. The combination of signals at the input of block 9 of the mathematical processing corresponding to the types of theft are shown in the table.
Позиция 1 таблицы соответствует случаю, когда хищения отсутствуют, токи в фазном и нулевом проводах соответствуют норме, сигналы от всех датчиков равны.
Позиция 2 таблицы соответствует случаю, когда идет хищение электроэнергии за счет скрытого подключения Rн1 между вводом в строение и счетчиком. При этом ток протекает по цепи: фазный провод, датчик 3, Rн1, датчик 1, нагрузка 5, датчик 2, нулевой провод. При этом через датчик 3 протекает больший по величине ток, чем через датчики 1 и 2. Поэтому блок 9 математической обработки для подсчета потребленной энергии выбирает канал датчика 3 с перемножителем 6, а также на соответствующем выходе выставлен код упомянутого вида хищения.
Позиция 3 таблицы соответствует случаю, когда имеет место хищение путем заземления нагрузки (подключение Rн2, фиг.2), либо появился ток утечки на землю более 25 мА в результате неисправности электропроводки. Можно показать аналогично предыдущему случаю, что через датчик 3 протекает ток большей величины, чем через датчики 1 и 2. Для подсчета потребленной электроэнергии используется сигнал канала датчика 3. Комбинация величин сигналов датчиков 1, 2, 3 будет другая и индикация об этом виде хищения или неисправности появится на другом выходе блока 9 математической обработки.
Позиция 4 таблицы соответствует случаю, когда имеет место хищение электроэнергии со сменой фаз до счетчика и заземление нагрузки подключением Rн3 (фиг.2). Теперь большую величину будут иметь токи в цепи датчиков 2 и 3, которая будет использована блоком 9 математической обработки для подсчета потребленной электроэнергии, а комбинация величин сигналов датчиков 1, 2, 3 активизирует соответствующий выход блока 9 математической обработки.
Позиция 5 таблицы соответствует случаю, когда подключенные электроприборы неисправны и имеет место ток утечки (условно Rн4, фиг.2). Для учета потребленной мощности используется сигнал датчика 1 или 3, индикация вида хищения на соответствующем выходе блока 9 математической обработки.
Позиция 6 таблицы соответствует случаю, когда имеет место шунтирование, обрыв, короткое замыкание подводящих проводов от датчика 3. Теперь сигнал от датчика 3 меньше по величине сигналов датчиков 1 и 2. Такая комбинация сигналов датчиков вызывает сигнал на соответствующем выходе блока 9 математической обработки, для учета потребленной энергии используется сигнал датчиков 1 или 2.
Кроме того, при использовании устройства типа «отмотчик» количество «смотанной» электроэнергии автоматически учитывается как потребленное, так как суммирование происходит по модулю мгновенной мощности и не зависит от направления тока.In addition, when using a device of the “unwinder” type, the amount of “coiled” electricity is automatically taken into account as consumed, since the summation takes place modulo instantaneous power and does not depend on the direction of the current.
Таким образом, все наиболее распространенные виды хищения не только учитывается счетчиком, но и определяются по видам. Количество потребленной электроэнергии и вид хищения, а также время хищения высвечиваются на индикаторе 10.Thus, all the most common types of theft are not only counted by the counter, but also determined by species. The amount of electricity consumed and the type of theft, as well as the theft time, are displayed on
С помощью блока 11 дистанционной передачи информации имеется возможность считывать вышеназванные данные независимо от желания потребителя и не входя в помещение. Формирователь 12 формирует модулирующий код M(t) (фиг.4,б), содержащий код потребителя, количество потребленной электроэнергии, вид и время хищения. Данный модулирующий код поступает на первый вход фазового манипулятора 14, на второй вход которого подается гармоническое колебание с выхода генератора 13 высокой частоты (фиг.4,а)With the help of the
Uc(t)=υc·Cos((ωct+φс), 0≤t≤TC,U c (t) = υ c Cos ((ω c t + φ s ), 0≤t≤T C ,
где υc, ωс, φс, ТC - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность гармонического колебания,where υ c , ω s , φ s , T C - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of harmonic oscillation,
На выходе фазового манипулятора 14 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) (фиг.4,в)At the output of the
U1(t)=υc·Cos[ωct+φк(t)+φс], 0≤t≤ТC,U 1 (t) = υ c · Cos [ω c t + φ к (t) + φ с ], 0≤t≤Т C ,
где φк(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем φк(t)=const при k·τ3<t<(k+l)·τ3 и может изменяться скачком при t=k·τэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, …, N-1);where φ к (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the phase manipulation law in accordance with the modulating code M (t), and φ к (t) = const for k · τ 3 <t <(k + l) · τ 3 and may change abruptly at t = k · τ e , i.e. at the borders between elementary premises (k = 1, 2, ..., N-1);
τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью ТC(ТC=N·τэ), N=g+l+m+n;τ e , N is the duration and number of chips that make up a signal of duration T C (T C = N · τ e ), N = g + l + m + n;
g - количество элементарных посылок, которые отображают код потребителя;g is the number of chips that display the consumer code;
l - количество элементарных посылок, которые отображают количество потребленной энергии;l is the number of elementary premises that reflect the amount of energy consumed;
m - количество элементарных посылок, которые отображают код хищения;m is the number of elementary premises that display the theft code;
n - количество элементарны посылок, которые отображают время хищения,n is the number of elementary packages that display the theft time,
который после усиления в усилителе 15 мощности излучается передающей антенной 16 в эфир.which, after amplification in the
На пункте контроля поиск ФМн-сигналов в заданном диапазоне частот Df осуществляется с помощью блока 20 поиска, который периодически с периодом ТП по пилообразному закону изменяет частоту гетеродина 21At the control point, the search for PSK signals in a given frequency range Df is carried out using the
UГ(t)=υг·Cos(ωгt+πγt2+φг), 0≤t≤TП,U G (t) = υ g Cos (ω g t + πγt 2 + φ g ), 0≤t≤T P ,
где υr, ωг, φг - амплитуда, начальная частота и начальная фаза напряжения гетеродина;where υ r , ω g , φ g - amplitude, initial frequency and initial phase of the local oscillator voltage;
γ=D·f/TП - скорость перестройки частоты гетеродина.γ = D · f / T P - rate of tuning the frequency of the local oscillator.
Принимаемый сложный ФМн-сигнал U1(t) (фиг.4,в) с выхода приемной антенны 17 через усилитель 18 высокой частоты и сумматоры 39, 42, 45, у которых работает только одно плечо, поступает на первые входы смесителей 19 и 47, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродина 21:The received complex QPSK signal U 1 (t) (Fig. 4, c) from the output of the receiving
UГ(t)=υг·Cos(ωгt+πγt2+φг),U Г (t) = υ g Cos (ω g t + πγt 2 + φ g ),
UГ '(t)=υг·Cos(ωгt+πγt2+φг+90°), 0≤t≤TП.U Г ' (t) = υ g · Cos (ω g t + πγt 2 + φ g + 90 °), 0≤t≤T P.
На выходе смесителей 19 и 47 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 22 и 48 выделяются первое и второе напряжения промежуточной (разностной) частоты:At the output of the
UПР1(t)=υпр1·Cos[ωпрt+φк(t)-πγt2+φпр1],U PR1 (t) = υ pr1 · Cos [ω pr t + φ к (t) -πγt 2 + φ pr1 ],
UПР2(t)=υпр1·Cos[ωпрt+φк(t)-πγt2+φпр1-90°], 0≤t≤TC,U PR2 (t) = υ pr1 · Cos [ω pr t + φ к (t) -πγt 2 + φ pr1 -90 °], 0≤t≤T C ,
где υnp1=1/2·υc·υг;where υ np1 = 1/2 · υ c · υ g ;
ωпр=ωс-ωг - промежуточная частота;ω CR = ω with -ω g is the intermediate frequency;
ωпр1=φс-φг,ω pr1 = φ s -φ g ,
которые представляют собой сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и линейной частотной модуляцией (ФМн - ЛЧМ).which are complex signals with combined phase shift keying and linear frequency modulation (PSK - LFM).
Напряжение UПР2(t) с выхода усилителя 48 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 49 на 90°, на выходе которого образуется напряжениеThe voltage U PR2 (t) from the output of the
UПР2э'(t)=υпр1·Cos[ωпрt+φк(t)-πγt2+φпр1-90°+90°]=U PR2e '(t) = υ pr1 · Cos [ω pr t + φ к (t) -πγt 2 + φ pr1 -90 ° + 90 °] =
=υпр1·Cos[ωпрt+φк(t)-πγt2+φпр], 0≤t≤TC,= υ pr1 · Cos [ω pr t + φ k (t) -πγt 2 + φ pr ], 0≤t≤T C ,
Напряжения UПР1(t) и UПР2'(t) поступают на два входа сумматора 50, на выходе которого образуется первое суммарное напряжениеVoltages U PR1 (t) and U PR2 '(t) are supplied to two inputs of the
UΣ1(t)=υΣ1·Cos[ωпрt+φк(t)-πγt2+φпр1], 0≤t≤TC,U Σ1 (t) = υ Σ1 · Cos [ω pr t + φ к (t) -πγt 2 + φ pr1 ], 0≤t≤T C ,
где υΣ1=2υпр1.where υ Σ1 = 2υ pr1 .
Это напряжение подается на второй вход перемножителя 51, на первый вход которого поступает принимаемый сигнал U1(t). На выходе перемножителя 51 образуется гармоническое напряжениеThis voltage is supplied to the second input of the
U2(t)=υ2·Cos(ωгt+φг), 0≤t≤TC,U 2 (t) = υ 2 Cos (ω g t + φ g ), 0≤t≤T C ,
где υ2=1/2*υc·υΣ1.where υ 2 = 1/2 * υ c · υ Σ1 .
Так как частота настройки ωH1 узкополосного фильтра 52 выбрана равной начальной частоте ωг гетеродина 21 (ωн1=ωг), то напряжение U2(t) выделяется узкополосным фильтром 52, детектируется амплитудным детектором 53 и поступает на управляющий вход ключа 54, открывая его. В исходном состоянии ключи 30 и 54 всегда закрыты. При этом первое суммарное напряжение UΣ1(t) с выхода сумматора 50 через открытый ключ 54 поступает на вход обнаружителя (селектора) 23, который состоит из анализаторов 24 и 26 спектра, удвоителя 25 фазы, блока 27 сравнения, порогового блока 28 и линии 29 задержки.Since the tuning frequency ω H1 of the narrow-
На выходе удвоителя 25 фазы, в качестве которого может быть использован перемножитель, на два входа которого подается одно и то же напряжение UΣ1(t), образуется напряжениеAt the output of the
U3(t)=υ3·Cos(2ωпрt+πγt2+2φпр1), 0≤t≤TС,U 3 (t) = υ 3 Cos (2ω pr t + πγt 2 + 2φ pr1 ), 0≤t≤T С ,
где υ3=1/2·υΣ1 2.where υ 3 = 1/2 · υ Σ1 2 .
Так как 2φK(t)={0,2π}, то в указанном напряжении манипуляция фазы уже отсутствует.Since 2φ K (t) = {0.2π}, phase manipulation is already absent in the indicated voltage.
Ширина спектра Δf2 второй гармоники сигнала определяется длительностью ТС сигнала (Δf2=1/ТС), тогда как ширина спектра ΔfС входного ФМн-сигнала определяется длительностью τэ его элементарных посылок (ΔfС=1/τэ), т.е. ширина спектра Δf2 второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра Afc входного сигнала (ΔfС/Δf2=N).The width of the spectrum Δf 2 of the second harmonic of the signal is determined by the duration T C of the signal (Δf 2 = 1 / T C ), while the width of the spectrum Δf C of the input QPSK signal is determined by the duration τ e of its elementary premises (Δf C = 1 / τ e ), t .e. the width of the spectrum Δf 2 of the second harmonic of the signal is N times smaller than the width of the spectrum Af c of the input signal (Δf C / Δf 2 = N).
Следовательно, при удвоении фазы ФМн-сигнала его спектр «сворачивается» в N раз. Это и позволяет обнаружить (отселектировать) ФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности помех и шумов.Therefore, when the phase of the QPSK signal is doubled, its spectrum “folds” N times. This makes it possible to detect (select) the QPSK signal even when its power at the receiver input is less than the power of interference and noise.
Ширина спектра ΔfС входного ФМн-сигнала измеряется с помощью анализатора 24 спектра, а ширина спектра Δf2 второй гармоники сигнала измеряется с помощью анализатора 26 спектра.The width of the spectrum Δf C of the input QPSK signal is measured using the
Напряжения UI и UII, пропорциональные ΔfC и Δf2 соответственно, с выходов анализаторов 24 и 26 спектра поступают на два входа блока 27 сравнения, на выходе которого образуется положительное напряжение, которое превышает пороговый уровень UПОР в пороговом блоке 28. Пороговый уровень UПОР выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи.Voltages U I and U II , proportional to Δf C and Δf 2, respectively, from the outputs of the
При превышении порогового уровня UПОР в пороговом блоке 28 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход блока 20 поиска, выключая его, на управляющий вход ключа 30, открывая его.When the threshold level U POR is exceeded, a constant voltage is generated in the
При прекращении перестройки частоты гетеродина 21 на выходе сумматора 50 образуется следующее напряжение (фиг.4,г)Upon termination of the frequency tuning of the
UΣ'1(t)=υΣ1·Cos[ωпрt+φк(t)-πγt2+φпр1], 0≤t≤TC,U Σ '1 (t) = υ Σ1 · Cos [ω t + φ forth in (t) -πγt pr1 + φ 2], 0≤t≤T C,
которое через открытый ключ 30 поступает на вход демодулятора ФМн-сигнала 31, который состоит из перемножителей 32 и 33, узкополосного фильтра 34 и фильтра 35 нижних частот.which through the
Необходимым условием работы демодулятора ФМн-сигнала является наличие опорного напряжения, имеющего постоянную начальную фазу и частоту, равную частоте ФМн-сигнала. В предлагаемом демодуляторе опорное напряжение выделяется непосредственно из ФМн-сигнала.A necessary condition for the operation of the demodulator of the QPSK signal is the presence of a reference voltage having a constant initial phase and a frequency equal to the frequency of the QPSK signal. In the proposed demodulator, the reference voltage is extracted directly from the PSK signal.
В настоящее время разработан ряд оригинальных устройств (схемы Пистолькорса А.А., Сифорова В.И., Травина С.А., Костаса Д.Ф.), в которых опорное напряжение, необходимое для синхронного детектирования принимаемого ФМн-сигнала, выделяется из самого принимаемого ФМн-сигнала. Однако этим устройствам присуще явление «обратной работы», которое значительно снижает достоверность выделения модулирующего кода из принимаемого ФМн-сигнала.Currently, a number of original devices have been developed (Pistolkors A.A., Siforov V.I., Travina S.A., Kostas D.F.) circuits in which the reference voltage required for synchronous detection of the received PSK signal is extracted from the received FMN signal itself. However, the phenomenon of “reverse operation” is inherent in these devices, which significantly reduces the reliability of isolating the modulating code from the received PSK signal.
Предлагаемый демодулятор ФМн-сигналов свободен от явления «обратной работы».The proposed demodulator of FMN signals is free from the phenomenon of "reverse work".
Суммарное напряжение UΣ'1(t) с выхода сумматора 50 через открытые ключи 54 и 30 одновременно поступает на первые входы перемножителей 32 и 33. На второй вход перемножителя 33 с выхода узкополосного фильтра 34 подается опорное напряжение (фиг.4,д)The total voltage U Σ ' 1 (t) from the output of the
U0(t)=υ0·Cos(ωпрt+φпр1), 0≤t≤TС.U 0 (t) = υ 0 · Cos (ω t +
В результате перемножения образуется результирующее напряжениеAs a result of multiplication, the resulting voltage is formed
U4(t)=υн·Cosφк(t)+υн·Cos[2ωпрt+φк(t)+2φпр],U 4 (t) = υ n · Cosφ to (t) + υ n · Cos [2ω pr t + φк (t) + 2φ pr ],
где υн=1/2·υΣ·υ0;where υ n = 1/2 · υ Σ · υ 0 ;
Аналог модулирующего кода (фиг.4,е)Analog modulating code (figure 4, e)
UH(t)=υн·Cosφк(t),U H (t) = υ n · Cosφ k (t),
выделяется фильтром 35 нижних частот и регистрируется блоком 36 регистрации.allocated by the low-
Одновременно напряжение UH(t) подается на второй вход перемножителя 32, на выходе которого образуется гармоническое колебаниеAt the same time, the voltage U H (t) is supplied to the second input of the
UO(t)=υ4·Cos(ωпрt+φпр)+υ4·Cos[ωпрt+2φк(t)+φпр1]=U O (t) = υ 4 · Cos (ω pr t + φ pr ) + υ 4 · Cos [ω pr t + 2φ to (t) + φ pr1 ] =
=2υ4·Cos(ωnpt+φпр1)=υ0·Cos(ωпрt+φпр1),= 2υ 4 · Cos (ω np t + φ CR1 ) = υ 0 · Cos (ω pr t + φ CR1 ),
где υ4=1/2·υΣ·υн.where υ 4 = 1/2 · υ Σ · υ n .
Это колебание выделяется узкополосным фильтром 34, используется в качестве опорного напряжения и подается на второй вход перемножителя 33.This oscillation is distinguished by a narrow-
Время задержки τ3 линии 29 задержки выбирается таким, чтобы можно было зарегистрировать аналог модулирующего кода. По истечении этого времени напряжение с выхода линии 29 задержки поступает на управляющий вход порогового блока 28 и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом ключ 30 закрывается, а блок 20 поиска переводится в режим поиска.The delay time τ 3 of the
При обнаружении следующего ФМн-сигнала работа устройства происходит аналогичным образом.When the next QPSK signal is detected, the device operates in a similar way.
Устройство обнаруживает все наиболее распространенные виды хищений, обнаруживает такой вид хищения, как подключение нагрузки между вводом в строение и счетчиком, обнаруживает неисправность устройств у потребителя, учитывает всю потребляемую энергию независимо от вида хищения.The device detects all the most common types of theft, detects such theft as connecting the load between the input to the building and the meter, detects a malfunction of the devices at the consumer, takes into account all the energy consumed regardless of the type of theft.
Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема полезного ФМн-сигнала по основному каналу на частоте ωс (фиг.5).The operation of the device described above corresponds to the case of receiving a useful QPSK signal through the main channel at a frequency ω s (Fig. 5).
Если ложный сигнал (помеха)If a false signal (interference)
U3(t)=υ3·Cos(ω3t+φ3), 0≤t≤T3,U 3 (t) = υ 3 Cos (ω 3 t + φ 3 ), 0≤t≤T 3 ,
принимается по зеркальному каналу на частоте ω3, то усилителями 22 и 48 выделяются третье и четвертое напряжения промежуточной частотыtaken through the mirror channel at a frequency of ω 3 , then the
UПР3(t)=υпр3·Cos(ωпрt+πγt2+φпр3),U PR3 (t) = υ pr3 · Cos (ω pr t + πγt 2 + φ pr3 ),
UПР4(t)=υпр3·Cos(ωпрt+πγt2+φпр3+90°], 0≤t≤T3,U PR4 (t) = υ pr3 · Cos (ω pr t + πγt 2 + φ pr3 + 90 °], 0≤t≤T 3 ,
где υпр3=1/2·υ3·υг;where υ pr3 = 1/2 · υ 3 · υ g ;
ωпр=ωг-ω3 - промежуточная частота;ω CR = ω g -ω 3 - intermediate frequency;
ωпр4=ωг-ω3.ω pr4 = ω g -ω 3 .
Четвертое напряжение UПР4(t) с выхода усилителя 48 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 49 на 90°, на выходе которого образуется напряжениеThe fourth voltage U PR4 (t) from the output of the
UПР'4(t)=υпр3·Cos(ωпрt+πγt2+φпр3+90°+90°)=U PR ' 4 (t) = υ pr3 · Cos (ω pr t + πγt 2 + φ pr3 + 90 ° + 90 °) =
=-υпр3·Cos(ωпрt+πγt2+φпр3), 0≤t≤T3.= -υ pr3 · Cos (ω pr t + πγt 2 + φ pr3 ), 0≤t≤T 3 .
Напряжения UПР3(t) и UПР'4(t), поступающие на два входа сумматора 50, на его выходе компенсируются.Voltages U PR3 (t) and U PR ' 4 (t), supplied to the two inputs of the
Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте ω3, подавляется «внешним кольцом», состоящим из смесителей 19 и 47, гетеродина 21, усилителей 22 и 48 промежуточной частоты, фазовращателей 46 и 49 на 90°, сумматора 50 и реализующим фазокомпенсационный метод.Therefore, a false signal (interference) received through the mirror channel at a frequency of ω 3 is suppressed by an “outer ring” consisting of
Если ложный сигнал (помеха)If a false signal (interference)
UК1(t)=υк1·Cos(ωк1t+φк1), 0≤t≤TК1,U К1 (t) = υ к1 · Cos (ω к1 t + φ к1 ), 0≤t≤T К1 ,
принимается по первому комбинационному каналу на частоте ωк1, то усилителями 22 и 48 выделяются пятое и шестое напряжения промежуточной частоты:is received on the first combinational channel at a frequency ω k1 , then the
UПР5(t)=υпр5·Cos(ωпрt+πγt2+φ5),U PR5 (t) = υ pr5 Cos (ω pr t + πγt 2 + φ 5 ),
UПР6(t)=υпр5·Cos(ωпрt+πγt2+φпр5+90°), 0≤t≤TК1,U PR6 (t) = υ pr5 · Cos (ω pr t + πγt 2 + φ pr5 + 90 °), 0≤t≤T K1 ,
где υnp5=1/2·υk1·υг;where υ np5 = 1/2 · υ k1 · υ g ;
ωпр=2ωг-ωk1 - промежуточная частота;ω ave = 2ω r -ω k1 - intermediate frequency;
φпр5=φг-φк1.φ pr5 = φ g -φ k1 .
Напряжение UПР5(t) с выхода усилителя 48 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 49 на 90°, на выходе которого образуется напряжениеThe voltage U PR5 (t) from the output of the
UПР'6(t)=υпр5·Cos(ωпрt+πγt2+φпр5+90°+90°)=U PR'6 (t) = υ pr5 · Cos (ω pr t + πγt 2 + φ pr5 + 90 ° + 90 °) =
=-υпр5·Cos(ωпрt+πγt2+φпр5).= -υ pr5 Cos (ω pr t + πγt 2 + φ pr5 ).
Напряжения UПР5(t) и UПР'6(t), поступающие на два входа сумматора 50, на его выходе компенсируются.Voltages U PR5 (t) and U PR ' 6 (t), supplied to the two inputs of the
Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте ωк1, подавляется «внешним кольцом», реализующим фазокомпенсационный метод.Therefore, a false signal (interference) received through the first combinational channel at a frequency ω k1 is suppressed by the “outer ring” that implements the phase compensation method.
Если ложный сигнал (помеха)If a false signal (interference)
UК2(t)=υk2·Cos(ωk2t+φk2), 0≤t≤TК2,U K2 (t) = υ k2 · Cos (ω k2 t + φ k2 ), 0≤t≤T K2 ,
принимается по второму комбинационному каналу на частоте ωk2, то усилителями 22 и 48 выделяются седьмое и восьмое напряжения промежуточной частоты:taken through the second combinational channel at a frequency ω k2 , then the
UПР7(t)=υпр7·Cos(ωпрt-πγt2+φпр7),U PR7 (t) = υ pr7 · Cos (ω pr t-πγt 2 + φ pr7 ),
UПР8(t)=υпр7·Cos(ωпрt+πγt2+φпр7-90°),0≤t≤TK2,U PR8 (t) = υ pr7 · Cos (ω pr t + πγt 2 + φ pr7 -90 °), 0≤t≤T K2 ,
где υпр7=1/2·υk2·υг;where υ pr7 = 1/2 · υ k2 · υ g ;
ωпр=ωk2-2ωг - промежуточная частота; straight ω = ω k2 -2ω g - intermediate frequency;
φпр7=φk2-φг.φ pr7 = φ k2 -φ g .
Напряжение UПР8(t) с выхода усилителя 48 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 49 на 90°, на выходе которого образуется напряжениеThe voltage U PR8 (t) from the output of the
UПР'8(t)=υпр7·Cos(ωпрt-πγt2+φпр8-90°+90°)=U PR ' 8 (t) = υ pr7 · Cos (ω pr t-πγt 2 + φ pr8 -90 ° + 90 °) =
=υпр7·Cos(ωпрt-πγt2+φпр8).= υ pr7 · Cos (ω pr t-πγt 2 + φ pr8 ).
Напряжения UПР7(t) и UПР'8(t) поступают на два входа сумматора 50, на выходе которого образуется суммарное напряжениеVoltages U PR7 (t) and U PR ' 8 (t) are supplied to two inputs of the
UΣ2(t)=υΣ2·Cos(ωпрt-πγt2+φпр8), 0≤t≤TК2,U Σ2 (t) = υ Σ2 Cos (ω pr t-πγt 2 + φ pr8 ), 0≤t≤T K2 ,
где υΣ2=2υпр7.where υ Σ2 = 2υ pr7 .
Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 51, на первый вход которого подается принимаемый ложный сигнал (помеха) UК2(t). На выходе перемножителя 51 образуется напряжениеThis voltage is supplied to the second input of the
U5(t)=υ5·Cos(2ωгt+φг), 0≤t≤TК2,U 5 (t) = υ 5 Cos (2ω g t + φ g ), 0≤t≤T K2 ,
где υ5=1/2·υk2·υΣ2,where υ 5 = 1/2 · υ k2 · υ Σ2 ,
которое не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 52. Ключ 54 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте ωk2, подавляется «внутренним кольцом», состоящим из перемножителя 51, узкополосного фильтра 52, амплитудного детектора 53, ключа 54 и реализующим метод узкополосной фильтрации.which does not fall into the passband of the narrow-
Если ложный сигнал (помеха) принимается по каналу прямого прохождения на промежуточной частоте ωпр If a false signal (interference) is received through the direct channel at an intermediate frequency ω pr
UП(t)=υп·Cos(ωпрt+φп), 0≤t≤TП,U n (t) = υ n · Cos (ω ave t +
то он выделяется узкополосным фильтром 37, частота настройки ωн2 которого выбирается равной промежуточной частоте ωпр (ωн2=ωпр), инвертируется по фазе на 180° фазоинвертором 38then it is distinguished by a narrow-
UП'(t)=-υп·Cos(ωпрt+φп), 0≤t≤TП.U n '(t) = - υ n · Cos (ω ave t +
Напряжения UП(t) и UП'(t), поступающие на два входа сумматора 39, на его выходе компенсируются.The voltage U P (t) and U P '(t) supplied to the two inputs of the
Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по каналу прямого прохождения на промежуточной частоте ωпр, подавляется фильтром-пробкой, состоящим из узкополосного фильтра 37, фазоинвертора 38, сумматора 39 и реализующим фазокомпенсационный метод.Therefore, a false signal (interference) received through the direct passage channel at an intermediate frequency ω pr is suppressed by a filter plug, consisting of a narrow-
Если два или более ложных сигналов (помех) попадают в полосу частот Δωп1, расположенную «слева» от полосы пропускания Δωп приемника, то они выделяются полосовым фильтром 40, инвертируются по фазе на 180° в фазоинверторе 41 и поступают на второй вход сумматора 42, где они компенсируются (фиг.6). При этом частота настройки ωн3 и полоса пропускания Δωп1 полосового фильтра 40 выбираются следующим образом:If two or more false signals (interference) fall into the frequency band Δω p1 located “to the left” of the passband Δω p of the receiver, then they are separated by a band-
ωн3=ω1+ω2/2; Δωп1=ω1-ω2, H3 ω = ω 1 + ω 2/2; Δω n1 = ω 1 -ω 2 ,
где ω1, ω2 - граничные частоты, определяющие полосу частот Δωп1, расположенную «слева» от полосы пропускания Δωп приемника, попадание в которую двух или более ложных сигналов (помех) приводит к образованию интермодуляционных помех.where ω 1 , ω 2 are the boundary frequencies that determine the frequency band Δω p1 , located "to the left" of the passband Δω p of the receiver, if two or more false signals (interference) get into it, leads to the formation of intermodulation interference.
Следовательно, ложные сигналы (помехи), принимаемые в полосе частот Δωп1, подавляются фильтром-пробкой, состоящим из полосового фильтра 40, фазоинвертора 41, сумматора 42 и реализующим фазокомпенсационный метод.Consequently, false signals (interference) received in the frequency band Δω p1 are suppressed by a filter plug consisting of a
Если два или более ложных сигналов (помех) попадают в полосу частот Δωп2, расположенную «справа» от полосы пропускания Δωп приемника, то они выделяются полосовым фильтром 43, инвертируются по фазе на 180° в фазоинверторе 44 и поступает на второй вход сумматора 45, где они компенсируются (фиг.7). При этом частота настройки ωн4 и полоса пропускания Δωп2 полосового фильтра 43 выбираются следующим образом:If two or more false signals (interference) fall into the frequency band Δω p2 located “to the right” of the passband Δω p of the receiver, then they are separated by a band-
ωн4=ω3+ω4/2; Δωп2=ω4-ω3, H4 ω 3 = ω + ω 4/2; Δω n2 = ω 4 -ω 3 ,
где ω3, ω4 - граничные частоты, определяющие полосу частот Δωп2, расположенную «справа» от полосы пропускания Δωп приемника, попадание в которую двух или более ложных сигналов (помех) приводит к образованию интермодуляционных помех.where ω 3 , ω 4 are the boundary frequencies that determine the frequency band Δω p2 located “to the right” of the passband Δω p of the receiver, if two or more false signals (interference) get into it, leads to the formation of intermodulation interference.
Следовательно, ложные сигналы (помехи), принимаемые в полосе частот Δωп2, подавляются фильтром-пробкой, состоящим из полосового фильтра 43, фазоинвертора 44, сумматора 45 и реализующим фазокомпенсационный метод.Consequently, false signals (interference) received in the frequency band Δω p2 are suppressed by a filter plug consisting of a
Для повышения достоверности и надежности дистанционного измерения потребляемой электроэнергии и выявления наличия, вида и времени хищения используется радиоканал и сложные сигналы с фазовой манипуляцией. Каждый потребитель имеет свой код и работает на определенной частоте.To increase the reliability and reliability of remote measurement of consumed electricity and to detect the presence, type and time of theft, a radio channel and complex signals with phase shift keying are used. Each consumer has its own code and operates at a certain frequency.
При этом сложные сигналы с фазовой манипуляцией обладают высокой энергетичной и структурной скрытностью.At the same time, complex signals with phase manipulation have high energetic and structural secrecy.
Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного сигнала с фазовой манипуляцией отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of these signals is due to their high compressibility in time or in the spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex signal with phase shift keying is by no means small, it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point in this region the signal power is less than the power of noise and interference.
Структурная скрытность сложных сигналов с фазовой манипуляцией обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных сигналов априорно неизвестной структуры.The structural secrecy of complex signals with phase shift keying is due to a wide variety of their forms and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of complex signals of an a priori unknown structure.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с базовыми объектами обеспечивают повышение помехоустойчивости и достоверности передачи информации о потребляемой электроэнергии, наличии, виде и времени ее хищения. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по каналу прямого прохождения, зеркальному, комбинационным и интермодуляционным каналам.Thus, the proposed method and device in comparison with the basic objects provide increased noise immunity and reliability of the transmission of information about the consumed electricity, the availability, type and time of its theft. This is achieved by suppressing false signals (interference) received through the direct channel, mirror, Raman and intermodulation channels.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010128316/28A RU2439588C1 (en) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | Method for electric power measurement in two-conductor networks with antitheft protection and measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010128316/28A RU2439588C1 (en) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | Method for electric power measurement in two-conductor networks with antitheft protection and measurement device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2439588C1 true RU2439588C1 (en) | 2012-01-10 |
Family
ID=45784254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010128316/28A RU2439588C1 (en) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | Method for electric power measurement in two-conductor networks with antitheft protection and measurement device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2439588C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554319C1 (en) * | 2013-12-12 | 2015-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Unit to control operation of three-phase inverter |
RU2691665C1 (en) * | 2018-01-23 | 2019-06-17 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Method of measuring electric energy in two-wire networks with protection against theft and device for its implementation |
CN110286254A (en) * | 2019-07-02 | 2019-09-27 | 青岛东来电气设备有限公司 | A kind of control circuit and frequency conversion phase shift strong current generator |
RU2714858C2 (en) * | 2015-04-17 | 2020-02-19 | Ландис+Гир АГ | Electric power meter and adapter module therefor |
-
2010
- 2010-06-30 RU RU2010128316/28A patent/RU2439588C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554319C1 (en) * | 2013-12-12 | 2015-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Unit to control operation of three-phase inverter |
RU2714858C2 (en) * | 2015-04-17 | 2020-02-19 | Ландис+Гир АГ | Electric power meter and adapter module therefor |
RU2691665C1 (en) * | 2018-01-23 | 2019-06-17 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Method of measuring electric energy in two-wire networks with protection against theft and device for its implementation |
CN110286254A (en) * | 2019-07-02 | 2019-09-27 | 青岛东来电气设备有限公司 | A kind of control circuit and frequency conversion phase shift strong current generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7310584B2 (en) | Enhanced sonde recognition | |
US5260659A (en) | Method and apparatus for tracing conductors using an alternating signal having two components related in frequency and phase | |
US8461823B2 (en) | System for metering electricity by integrating in-phase current | |
US8159210B2 (en) | System for automatically detecting power system configuration | |
RU2439588C1 (en) | Method for electric power measurement in two-conductor networks with antitheft protection and measurement device | |
US5977779A (en) | Handheld vecor network analyzer (VNA) operating at a high frequency by mixing LO and RF signals having offset odd harmonics | |
US8854846B2 (en) | Method and apparatus for determining a fault current portion in a differential current | |
KR910017174A (en) | Furnace Slack Level Measuring Equipment | |
JPS58175346A (en) | Device and method for detecting start of frequency deviation keyed signal | |
Carratù et al. | Smart power meter for the iot | |
JP4952387B2 (en) | Distance measuring device | |
CN109975771B (en) | Broadband digital channelization method based on signal third-order phase difference | |
RU2280256C1 (en) | Method for measuring electric energy in two-cable networks with protection from theft and device for realization of said method | |
RU2691665C1 (en) | Method of measuring electric energy in two-wire networks with protection against theft and device for its implementation | |
CN108365835A (en) | Transposition modulating system and method | |
RU2212673C2 (en) | Procedure measuring electric energy in two-wire networks with protection against tampering and facility for its realization | |
RU2234707C1 (en) | Device for measuring electrical energy with protection from thefts | |
Heiles et al. | Distance to the 1.5 millisecond pulsar and other 4C 21.53 objects | |
US10110246B1 (en) | Δ-Σ methods for frequency deviation measurement of know nominal frequency value | |
RU2087918C1 (en) | Method and device for electricity measurement in two-wire mains incorporating theft protection means (options) | |
RU2077062C1 (en) | Method and device for electric power metering in double-line power net with plunder protection | |
RU2235364C1 (en) | Device for notification about flash flood or mud flow | |
JPH04265890A (en) | Method and apparatus for finding space relationship between hidden conductors | |
RU2190255C2 (en) | Device for high water or earth flow warning | |
Li et al. | Conversion factors between common detectors in EMI measurement for impulse and Gaussian noises |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120701 |