RU2502186C1 - Apparatus for receiving and transmitting information over electric power distribution networks - Google Patents

Apparatus for receiving and transmitting information over electric power distribution networks Download PDF

Info

Publication number
RU2502186C1
RU2502186C1 RU2012129334/07A RU2012129334A RU2502186C1 RU 2502186 C1 RU2502186 C1 RU 2502186C1 RU 2012129334/07 A RU2012129334/07 A RU 2012129334/07A RU 2012129334 A RU2012129334 A RU 2012129334A RU 2502186 C1 RU2502186 C1 RU 2502186C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transformer
shunts
conductors
output
receiving
Prior art date
Application number
RU2012129334/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Афанасьевич Большаков
Алексей Юрьевич Мирошниченко
Вадим Витальевич Сотников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Ю.А. Гагарина" (СГТУ имени Ю.А. Гагарина)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Ю.А. Гагарина" (СГТУ имени Ю.А. Гагарина) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Ю.А. Гагарина" (СГТУ имени Ю.А. Гагарина)
Priority to RU2012129334/07A priority Critical patent/RU2502186C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2502186C1 publication Critical patent/RU2502186C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: apparatus for receiving and transmitting information over electric power distribution networks, having a transmitter, a receiver and a matching transformer connected thereto, is equipped with shunts. Each shunt consists of a capacitor and an inductor connected in series and is connected by its ends to points of connecting bus conductors with cable conductors. Output windings of the transformer are connected by one of their ends through high-voltage separating capacitors to one of the ends of the shunts and by the other to the earth. The capacitors and inductors of the shunts are selected such that wave impedances of the shunts and cable conductors are matched.
EFFECT: high reliability of communication and reduced signal distortion.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системе передачи информации токами высокой частоты по распределительным электрическим сетям.The invention relates to communication technology and can be used in a system for transmitting information by high-frequency currents over distribution electric networks.

Одним из важных компонентов систем передачи информации по электрическим сетям является устройство присоединения аппаратуры связи к линии электропередачи, которое по существу является устройством согласования выхода приемо-передающей аппаратуры с входом кабельной линии по высокой частоте. Одновременно это устройство играет роль развязки между находящимися под высоким напряжением токоведущими жилами кабельной линии и заземленной (как правило) аппаратурой связи.One of the important components of information transmission systems over electric networks is a device for connecting communication equipment to a power line, which is essentially a device for matching the output of transmitting and receiving equipment with the input of a cable line at a high frequency. At the same time, this device plays the role of decoupling between the live conductors of the cable line and the grounded (usually) communication equipment.

Известно устройство присоединения аппаратуры связи к линии электропередачи, содержащее высокочастотный трансформатор, один вывод первичной обмотки которого соединен с заземленной аппаратурой связи, а второй - заземлен. Вторичная обмотка трансформатора образована пропусканием проводника, заземляющего бронирующую оплетку и металлическую оболочку кабеля электропередачи через кольцевой сердечник трансформатора. Другим концом вторичная обмотка подключена к одному из выводов дросселя, второй вывод которого заземлен, а также через высоковольтные конденсаторы к трем токоведущим жилам кабеля электропередачи (Патент RU 2222103 С2; кл. H04B 3/54; публ. 20.01.2004 г.).A device for connecting communication equipment to a power line containing a high-frequency transformer is known, one terminal of the primary winding of which is connected to a grounded communication equipment, and the second is grounded. The secondary winding of the transformer is formed by passing a conductor, grounding the armor braid and the metal sheath of the power cable through the ring core of the transformer. At the other end, the secondary winding is connected to one of the terminals of the inductor, the second terminal of which is grounded, and also through high-voltage capacitors to the three current-carrying conductors of the power transmission cable (Patent RU 2222103 C2; class H04B 3/54; publ. 20.01.2004).

Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения оптимального коэффициента передачи по напряжению от аппаратуры связи к токоведущим жилам кабеля. Вторичная обмотка высокочастотного трансформатора "…образована пропусканием проводника через кольцевой сердечник трансформатора…" и не составляет даже одного витка, в то время как первичная "…намотана на кольцевом сердечнике…". То есть, высокочастотный трансформатор является понижающим по отношению к напряжению, формируемому передатчиком. Последнее влечет за собой снижение напряжения полезного сигнала на высоковольтных конденсаторах и в токоведущих жилах кабеля, что затрудняет передачу информационного сигнала в линию и в конечном итоге снижает надежность связи.The disadvantage of this device is the inability to provide the optimal transmission coefficient for voltage from communication equipment to live cable conductors. The secondary winding of the high-frequency transformer "... is formed by passing a conductor through the ring core of the transformer ..." and does not even constitute one turn, while the primary "... is wound on a ring core ...". That is, the high-frequency transformer is step-down with respect to the voltage generated by the transmitter. The latter entails a decrease in the voltage of the useful signal on high-voltage capacitors and in the current-carrying conductors of the cable, which complicates the transmission of the information signal to the line and ultimately reduces the reliability of communication.

Известно также устройство присоединения аппаратуры связи к линии электропередачи, содержащее трансформатор, один вывод первичной обмотки которого соединен с аппаратурой связи, а второй вывод заземлен, причем вторичная обмотка также образована путем пропускания проводника, заземляющего бронирующую оплетку и металлическую оболочку кабеля электропередачи через кольцевой сердечник трансформатора с намотанной на нем первичной обмоткой. Токоведущие жилы кабеля электропередачи заземлены через конденсаторы, последовательно соединенные с индуктивностями (Патент RU 2224360 С2; кл. H04B 3/54; публ. 20.02.2004 г.).It is also known a device for connecting communication equipment to a power line containing a transformer, one terminal of the primary winding of which is connected to the communication equipment, and the second terminal is grounded, and the secondary winding is also formed by passing a conductor grounding the armor braid and the metal sheath of the power cable through the ring core of the transformer with primary winding wound on it. The current-carrying conductors of the power transmission cable are grounded through capacitors connected in series with the inductors (Patent RU 2224360 C2; class H04B 3/54; publ. 02.20.2004).

Один из недостатков этого устройства аналогичен приведенному выше. Кроме того, подсоединение токоведущих жил кабеля к контуру заземления через конденсаторы или через конденсаторы и индуктивности, образующие резонансный контур, настроенный на частоту передаваемого сигнала, влечет за собой шунтирование на землю входов шинных проводников трансформаторной или распределительной подстанций по высокой частоте. Это может быть полезным на оконечных подстанциях, там, где сигнал не должен распространяться через саму подстанцию. Однако, если сигнал, для того, чтобы достичь абонента, должен пройти через шинный мост подстанции (т.е. на промежуточных подстанциях) такое решение существенно снижает уровень проходящего сигнала, что отрицательно влияет на надежность и качество связи. Многократные отражения информационного сигнала от скачкообразного изменения волнового сопротивления линии передачи, вызванного таким соединением, может оказаться еще опаснее, чем его ослабление. В распределительных электрических сетях, состоящих из отрезков линий электропередачи небольшой протяженности, отраженный информационный сигнал на входе в приемное устройство может сложиться сам с собой, что приведет к искажению информации, передаваемой в информационном сообщении, вплоть до полного ее уничтожения. От искажения передаваемой информации, возникающего в результате сложения двух (или более) идентичных сигналов, при произвольном временном сдвиге последних, не защищают даже самые совершенные методы модуляции сигнала и способы его входной фильтрации и дешифровки.One of the disadvantages of this device is similar to the above. In addition, the connection of live cable conductors to the ground loop through capacitors or through capacitors and inductors forming a resonant circuit tuned to the frequency of the transmitted signal entails shunting the inputs of the bus conductors of the transformer or distribution substations at high frequency. This can be useful at terminal substations, where the signal should not propagate through the substation itself. However, if the signal, in order to reach the subscriber, must pass through the bus bridge of the substation (i.e. at intermediate substations), this solution significantly reduces the level of the transmitted signal, which negatively affects the reliability and quality of communication. Multiple reflections of the information signal from the abrupt change in the wave resistance of the transmission line caused by such a connection can be even more dangerous than its attenuation. In distribution electric networks, consisting of segments of small transmission lines, the reflected information signal at the input to the receiving device can add up to itself, which will lead to distortion of the information transmitted in the information message, up to its complete destruction. Even the most advanced methods of modulating the signal and the methods of its input filtering and decryption do not protect against distortion of the transmitted information resulting from the addition of two (or more) identical signals with an arbitrary temporal shift of the latter.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, является устройство приема и передачи цифровой информации по электрическим сетям, содержащее передатчик, приемник, устройство согласования и развязки, включающее трансформатор с обмотками, причем входная обмотка трансформатора подключена к выходу передатчика, приемная обмотка - к входу приемника, а выходная обмотка через высоковольтный разделительный конденсатор соединена с электрической сетью (Патент RU 2315425 С2; кл. H04B 3/54, H04B 5/02; публ. 20.01.2008 г.).The closest in technical essence to the proposed one, is a device for receiving and transmitting digital information over electrical networks, containing a transmitter, receiver, matching and isolation device, including a transformer with windings, the input winding of the transformer connected to the output of the transmitter, the receiving winding to the input of the receiver, and the output winding through a high-voltage isolation capacitor is connected to the electric network (Patent RU 2315425 C2; class H04B 3/54, H04B 5/02; publ. January 20, 2008).

Последовательное включение выходной обмотки трансформатора и разделительного конденсатора обеспечивает большое сопротивление устройства подсоединения на промышленной частоте (за счет большого характеристического сопротивления разделительного конденсатора). Высокое напряжение при этом практически все падает на разделительном конденсаторе, т.к. на частоте сети сопротивление выходной обмотки трансформатора сравнительно мало. Последнее обеспечивает безопасность подсоединения и эксплуатации связевой аппаратуры. В то же время на высокой частоте характеристическое сопротивление конденсатора мало, что способствует беспрепятственной передаче информационного сигнала в сеть и его надежному приему. Наличие многовитковой вторичной обмотки трансформатора позволяет обеспечить оптимальный коэффициент передачи по напряжению от передатчика к токоведущим жилам кабельной линии.The series connection of the output winding of the transformer and the isolation capacitor provides a high resistance of the connection device at the industrial frequency (due to the large characteristic resistance of the isolation capacitor). High voltage in this case almost everything drops on the isolation capacitor, because at the mains frequency, the resistance of the transformer output winding is relatively small. The latter ensures the safety of the connection and operation of communication equipment. At the same time, at a high frequency, the characteristic resistance of the capacitor is small, which contributes to the unhindered transmission of the information signal to the network and its reliable reception. The presence of a multi-turn secondary winding of the transformer allows you to provide the optimal transmission coefficient for voltage from the transmitter to the live conductors of the cable line.

Однако для распределительных электрических сетей, состоящих из участков кабелей электропередачи, токоведущие жилы которых на подстанциях подключены к участкам шинных проводников, подобное исполнение устройства согласования и развязки не свободно от недостатков. К ним, в первую очередь, следует отнести то, что шинные проводники подстанций на частоте передачи имеют существенно большее волновое сопротивление, чем токоведущие жилы силового кабеля, что провоцирует отражения информационного сигнала от мест соединения кабеля и шины. Последнее, как уже упоминалось, влечет за собой искажения в передаваемом сообщении, что ведет к снижению надежности связи, осуществляемой по силовым сетям такой конфигурации.However, for distribution electric networks consisting of sections of power cables whose live conductors at substations are connected to sections of bus conductors, such a design of the matching and decoupling device is not free from disadvantages. These, first of all, include the fact that the bus conductors of substations at the transmission frequency have a significantly higher wave impedance than current-carrying conductors of the power cable, which provokes reflections of the information signal from the cable and bus junction. The latter, as already mentioned, entails distortions in the transmitted message, which leads to a decrease in the reliability of communication carried out over power networks of this configuration.

Распределительные электрические сети, как правило, являются трехфазными, имеющими три токоведущих жилы в составе кабеля электропередачи. Подсоединение только к одной из этих жил, при ее повреждении, приводит либо к полной потере сигнала, либо к трудностям в его дешифровке. Все это уменьшает надежность связи при использовании данного устройства.Distribution electric networks, as a rule, are three-phase, having three current-carrying conductors in the power cable. Connecting to only one of these cores, if damaged, leads either to a complete loss of the signal, or to difficulties in decrypting it. All this reduces the reliability of communication when using this device.

Задачей изобретения является повышение степени надежности связи при передаче информации по распределительным электрическим сетям.The objective of the invention is to increase the degree of reliability of communication during the transmission of information over distribution electric networks.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявленного изобретения, заключается в достижении более высокой степени надежности связи и снижении уровня искажения сигнала при приеме и передаче информации по электрической сети, состоящей из участков кабелей электропередачи, токоведущие жилы которых подключены к участкам шинных проводников на трансформаторных и распределительных подстанциях сети.The technical result that can be obtained by implementing the claimed invention is to achieve a higher degree of reliability of communication and reduce the level of signal distortion in the reception and transmission of information over an electrical network consisting of sections of power cables whose current conductors are connected to sections of bus wires on transformer and distribution substations of the network.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве приема и передачи цифровой информации по электрическим сетям, содержащем передатчик, приемник, устройство согласования и развязки, включающее трансформатор с обмотками, где входная обмотка трансформатора подключена к выходу передатчика, приемная обмотка -к входу приемника, а выходная обмотка через высоковольтный разделительный конденсатор соединена с электрической сетью, состоящей из участков кабеля, устройство согласования и развязки дополнительно снабжено двумя высоковольтными разделительными конденсаторами и оснащено шунтами. Каждый из шунтов своими концами подключен к точкам соединения шинных проводников с соответствующими токоведущими жилами кабеля и состоит из последовательно соединенных емкости и индуктивности. Трансформатор дополнительно оснащен двумя выходными обмотками, причем каждая из трех выходных обмоток трансформатора одним своим выводом через высоковольтный разделительный конденсатор подключена к одному из концов соответствующего шунта, а другим - к заземлению.The problem is solved due to the fact that in the device for receiving and transmitting digital information over electric networks containing a transmitter, a receiver, a matching and isolation device including a transformer with windings, where the input winding of the transformer is connected to the output of the transmitter, the receiving winding is connected to the input of the receiver, and the output winding through a high-voltage isolation capacitor is connected to an electric network consisting of cable sections, the matching and isolation device is additionally equipped with two high-voltage They are equipped with isolating capacitors and are equipped with shunts. Each of the shunts with their ends connected to the connection points of the bus conductors with the corresponding current-carrying conductors of the cable and consists of series-connected capacitance and inductance. The transformer is additionally equipped with two output windings, each of the three output windings of the transformer with one output connected through one of the high-voltage isolation capacitors to one end of the corresponding shunt, and the other to ground.

Отличие заявляемого технического решения от ближайшего аналога заключается в том, что в предлагаемой схеме параллельно шинным проводникам включены шунты, состоящие из последовательно соединенных емкости и индуктивности и позволяющие уменьшить амплитуду тока высокой частоты в шинах подстанций, в то время, как ток промышленной частоты продолжает полностью проходить по прежнему пути, т.к. сопротивление шунтов для него очень велико. Наличие двух дополнительных выходных обмоток трансформатора совместно с дополнительными разделительными конденсаторами дает возможность введения сигнала в каждую из фаз трехфазной сети электропитания и позволяет избежать потери информации при повреждении одной или даже двух из них, что повышает надежность связи и полностью отвечает поставленной в изобретении задаче.The difference of the claimed technical solution from the closest analogue is that in the proposed circuit, shunts are included in parallel to the bus conductors, consisting of capacitance and inductance connected in series and allowing to reduce the amplitude of the high-frequency current in the substation buses, while the industrial frequency current continues to pass completely as before, because shunt resistance is very high for him. The presence of two additional output windings of the transformer together with additional isolation capacitors makes it possible to introduce a signal into each of the phases of the three-phase power supply network and avoids information loss if one or even two of them is damaged, which increases the reliability of communication and fully meets the task of the invention.

Повышению степени надежности связи способствует и то, что в заявленном изобретении емкости и индуктивности шунтов подобраны с условием согласования волновых сопротивлений шунтов с волновыми сопротивлениями соответствующих токоведущих жил кабеля.Increasing the degree of reliability of communication also contributes to the fact that in the claimed invention, the capacitance and inductance of the shunts are selected with the condition of matching the wave impedances of the shunts with the wave impedances of the corresponding current-carrying cable conductors.

Отражение информационного сигнала от точек соединения токоведущих жил кабеля с шинными проводниками будет тем меньше, чем больше соответствуют друг другу их волновые сопротивления. При меньшем уровне отражений уменьшается опасность наложения информационного сигнала самого на себя при приеме, уменьшается степень искажения передаваемой информации, следовательно, повышается надежность связи.The reflection of the information signal from the connection points of the current-carrying cable conductors with bus conductors will be the less, the more their wave impedances correspond to each other. With a lower level of reflections, the risk of an information signal overlaying itself upon reception is reduced, the degree of distortion of the transmitted information is reduced, and therefore, the reliability of communication is increased.

Повышение надежности связи достигается и тем, что выходные обмотки трансформатора устройства согласования и развязки включены синфазно.Improving the reliability of communication is achieved by the fact that the output windings of the transformer of the matching and decoupling device are in-phase connected.

При таком включении информационный сигнал, синфазный во всех трех токоведущих жилах кабеля, передается на приемную обмотку без каких-либо потерь, в то время как прошедший через разделительные конденсаторы остаточный ток промышленной частоты (имеющий в трехфазной сети фазовый сдвиг в 120°) практически полностью уничтожается и в приемное устройство не попадает, что способствует снижению уровня помех в последнем и, в конечном итоге, содействует решению поставленной задачи. В то же самое время наличие трех выходных обмоток трансформатора оставляет возможность пофазной тонкой регулировки и согласования каналов связи, например, за счет установки подстроечных резисторов между выводами выходных обмоток и заземлением. Последнее может быть полезно при некоторой асимметрии электрических параметров фазных проводников кабеля электроснабжения.With this switching on, the information signal in-phase in all three current-carrying conductors of the cable is transmitted to the receiving winding without any losses, while the residual current of the industrial frequency (having a phase shift of 120 ° in the three-phase network) passed through the separation capacitors is almost completely destroyed and does not fall into the receiving device, which helps to reduce the level of interference in the latter and, ultimately, helps to solve the problem. At the same time, the presence of three output windings of the transformer leaves the possibility of phase-wise fine adjustment and coordination of communication channels, for example, by installing trimming resistors between the outputs of the output windings and grounding. The latter can be useful for some asymmetries in the electrical parameters of the phase conductors of the power cable.

Таким образом, применение предложенного устройства обеспечивает решение поставленной задачи для всех оговоренных выше разновидностей линий электропередачи распределительных электрических сетей.Thus, the application of the proposed device provides a solution to the problem for all the above varieties of transmission lines of distribution electric networks.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 приведен вариант исполнения устройства с подстроечными резисторами в цепи заземления выходных обмоток трансформатора.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a diagram of the proposed device, Fig. 2 shows an embodiment of a device with tuning resistors in the ground circuit of the output windings of the transformer.

Устройство приема и передачи информации по распределительным электрическим сетям, состоящим из участков кабеля электропередачи, токоведущие жилы которых на подстанциях подключены к участкам шинных проводников, в своем составе содержит передатчик 1, приемник 2, устройство согласования и развязки 3, включающее трансформатор 4 с обмотками, причем входная обмотка 5 подключена к выходу передатчика 1, приемная обмотка 6 - к входу приемника 2, а три выходных обмотки 7 через высоковольтные разделительные конденсаторы 8 соединены с шунтами 9, каждый из которых своими концами подключен к точкам соединения шинных проводников 10 с токоведущими жилами 11 кабелей 12 и состоит из последовательно соединенных емкости 13 и индуктивности 14, подобранных из условия согласования волнового сопротивления шунта с волновым сопротивлением соответствующей токоведущей жилы 11 кабеля 12. Выходные обмотки 7 трансформатора 4 включены синфазно и одним из своих концов подключены к заземлению 15 непосредственно (см. фиг.1) или через подстроечные сопротивления 16 (фиг.2).A device for receiving and transmitting information on distribution electric networks, consisting of sections of a power cable, current-carrying conductors of which at substations are connected to sections of bus conductors, includes a transmitter 1, a receiver 2, a matching and isolation device 3, including a transformer 4 with windings, and the input winding 5 is connected to the output of the transmitter 1, the receiving winding 6 is connected to the input of the receiver 2, and the three output windings 7 are connected to shunts 9 through high-voltage isolation capacitors 8, each from which it is connected at its ends to the connection points of the bus conductors 10 with current-carrying conductors 11 of cable 12 and consists of series-connected capacitances 13 and inductors 14 selected from the condition of matching the wave resistance of the shunt with the wave resistance of the corresponding current-carrying core 11 of cable 12. Output windings 7 of transformer 4 included in phase and one of its ends are connected to ground 15 directly (see figure 1) or through tuning resistance 16 (figure 2).

Предлагаемое устройство приема и передачи информации по распределительным электрическим сетям работает следующим образом.The proposed device for receiving and transmitting information on distribution electric networks works as follows.

Сигнал от передатчика 1 поступает на входную обмотку 5 трансформатора 4 устройства согласования и развязки 3 и наводится в его выходных обмотках 7, один конец каждой из которых через разделительный конденсатор 8 соединен с шунтом 9 в одной из точек его подсоединения к шине 10 и токоведущей жилы 11 одного из кабелей электропередачи 12. Таким образом, высокочастотный сигнал подается во все три токоведущие жилы 11 правого кабеля электропередачи (см. фиг.1). В левый кабель электропередачи 12, связанный с правым кабелем через шинный мост подстанции высокочастотный сигнал подается по шунтам 9. Сигнал беспрепятственно проходит через последовательные резонансные контуры шунтов 9, каждый из которых состоит из емкости 13 и индуктивности 14, подобранные так, чтобы их характеристический импеданс был согласован с импедансом токоведущих жил 11 кабеля 12. Вторые концы каждой из трех выходных обмоток 7 трансформатора 4 подключены к заземлению 15 либо непосредственно, либо через подстроечные сопротивления 16 (см. фиг 2). Таким образом, высокочастотный сигнал поступает в оба кабеля электропередачи 12 и передается абоненту, подключенному аналогичным образом на противоположных концах кабелей 12, либо на конце одного из этих кабелей. Там сигнал проходит через шунты, разделительные конденсаторы, выходные обмотки высокочастотного трансформатора и приемную обмотку 6, аналогичные описанным выше, и поступает на приемник 2 абонента, где проходит демодуляцию и расшифровку. Подбор реактивных элементов (13 и 14) шунтов 9 может быть произведен либо на основании предварительных расчетов, либо по экспериментальным данным.The signal from the transmitter 1 enters the input winding 5 of the transformer 4 of the matching and decoupling device 3 and is induced in its output windings 7, one end of each of which is connected through a dividing capacitor 8 to a shunt 9 at one of its connection points to bus 10 and current-carrying core 11 one of the power transmission cables 12. Thus, the high-frequency signal is supplied to all three current-carrying conductors 11 of the right power transmission cable (see Fig. 1). In the left power cable 12, connected to the right cable through the substation bus bridge, a high-frequency signal is supplied through shunts 9. The signal freely passes through the serial resonant circuits of shunts 9, each of which consists of a capacitance 13 and inductance 14, selected so that their characteristic impedance is matched to the impedance of the current-carrying conductors 11 of cable 12. The second ends of each of the three output windings 7 of the transformer 4 are connected to ground 15 either directly or through tuning resistances 16 (with m. FIG. 2). Thus, a high-frequency signal enters both transmission cables 12 and is transmitted to a subscriber connected in the same way at opposite ends of cables 12, or at the end of one of these cables. There, the signal passes through shunts, isolation capacitors, the output windings of the high-frequency transformer and the receiving winding 6, similar to those described above, and arrives at the receiver 2 of the subscriber, where demodulation and decryption takes place. The selection of the reactive elements (13 and 14) of the shunts 9 can be made either on the basis of preliminary calculations, or according to experimental data.

Волновое сопротивление токоведущей жилы кабеля может быть определено исходя из основных геометрических размеров кабеля и электрических параметров его изоляции и брони по известным из литературы формулам (А.И. Листратенков. Теоретические основы конструирования силовых кабелей и проводов. - М: Полиграф сервис, 2006), а также путем непосредственного измерения с применением известных методов (Электрические системы. Режимы работы электрических систем и сетей. Под ред. В.А. Веникова. Учебн. пособие для электроэнерг. вузов. М., «Высш. школа», 1975, 344 с.с ил.). Волновое сопротивление шунта, как последовательного резонансного контура, также определяется согласно известному выражению

Figure 00000001
, поэтому согласование характеристических импедансов линии и шунтов за счет подбора величин индуктивностей Lш и емкостей Сш шунтов в заранее заданной полосе частот не вызывает каких - либо трудностей. Величина волнового сопротивления типовой шины подстанции существенно (примерно в три раза) превосходит волновое сопротивление жилы типового трехфазного силового кабеля, поэтому при расчете необходимых характеристик шунта может не учитываться. Однако, если необходимо более детальное согласование, то расчет электрических характеристик шунта тоже не вызывает затруднений, т.к. суммарное волновое сопротивление шинного проводника, оборудованного шунтом, в первом приближении определяется по правилам для параллельных сопротивлений (А.И. Листратенков. Теоретические основы конструирования силовых кабелей и проводов. - М: Полиграф сервис, 2006). Окончательное согласование волновых сопротивлений шунтов 9 и токоведущих жил 11 кабелей 12 может быть произведено на основании измерения уровня отражения высокочастотного сигнала от шинного моста подстанций на обесточенном участке сети. При небольшой асимметрии электрических параметров токоведущих жил 11 кабеля 12 связь по ним может быть оптимизирована регулировкой подстроечных сопротивлений 16 в цепи каждой из трех фаз линии электропередачи (фиг.2).The wave resistance of the current-carrying cable core can be determined on the basis of the basic geometric dimensions of the cable and the electrical parameters of its insulation and armor according to formulas known from the literature (A.I. Listratenkov. Theoretical Foundations of the Design of Power Cables and Wires. - M: Polygraph Service, 2006), as well as by direct measurement using known methods (Electrical systems. Operating modes of electrical systems and networks. Edited by VA Venikov. Textbook for electric power universities. M., "High School", 1975, 344 p. . with ill.). The impedance of the shunt, as a series resonant circuit, is also determined according to the well-known expression
Figure 00000001
Therefore, the coordination of the characteristic impedances of the line and the shunts by selecting the values of the inductances L w and the capacitances C sh shunts in a predetermined frequency band does not cause any difficulties. The value of the wave resistance of a typical substation bus significantly (approximately three times) exceeds the wave resistance of a typical three-phase power cable, therefore, when calculating the necessary characteristics of a shunt, it may not be taken into account. However, if a more detailed coordination is necessary, then the calculation of the electrical characteristics of the shunt also does not cause difficulties, because the total wave impedance of a bus conductor equipped with a shunt, to a first approximation, is determined by the rules for parallel resistances (A. I. Listratenkov. Theoretical Foundations of the design of power cables and wires. - M: Polygraph service, 2006). The final coordination of the wave impedances of the shunts 9 and current-carrying conductors 11 of the cables 12 can be made on the basis of measuring the reflection level of the high-frequency signal from the bus bridge of substations on a de-energized section of the network. With a small asymmetry of the electrical parameters of the current-carrying conductors 11 of the cable 12, the connection through them can be optimized by adjusting the tuning resistances 16 in the circuit of each of the three phases of the power line (Fig. 2).

При создании данного изобретения стояла задача разработки такого устройства приема и передачи информации, которое позволило бы снизить негативное влияние рассогласованности волновых сопротивлений типовых шин подстанций и кабелей электропередачи на прохождение высокочастотного сигнала по распределительной силовой сети, состоящей из последовательного каскада кабельных линий и подстанций. Подавляющее большинство силовых сетей представляют собой именно такое чередование, что препятствует организации качественной и надежной связи по самой кабельной сети. Очевидно, что в решении данной задачи технически и экономически нецелесообразна направленность на замену существующего оборудования подстанций, на трансформацию его под вспомогательную цель. Решение этой задачи следует искать в такой модернизации сетей, которая никаким образом не влияет на состав и работоспособность силового оборудования по своему основному назначению. Решение, приведенное в данном предложении, во-первых, находится в русле именно такого направления и, во-вторых, позволяет обеспечить надежную и качественную связь по кабельным линиям силовой распределительной сети.When creating this invention, the task was to develop such a device for receiving and transmitting information that would reduce the negative effect of the mismatch of the wave impedances of typical substation buses and power cables on the passage of a high-frequency signal through a distribution power network consisting of a serial cascade of cable lines and substations. The vast majority of power networks are precisely such an alternation that prevents the organization of high-quality and reliable communication over the cable network itself. Obviously, in solving this problem, it is technically and economically inexpedient to focus on replacing existing substation equipment, on transforming it for an auxiliary purpose. A solution to this problem should be sought in a network modernization that does not in any way affect the composition and performance of power equipment in its main purpose. The solution given in this proposal, firstly, is in line with precisely this direction and, secondly, allows for reliable and high-quality communication over cable lines of the power distribution network.

Claims (3)

1. Устройство приема и передачи информации по распределительным электрическим сетям, содержащее передатчик, приемник, устройство согласования и развязки, включающее трансформатор с обмотками, причем входная обмотка подключена к выходу передатчика, приемная обмотка - к входу приемника, а выходная обмотка через высоковольтный разделительный конденсатор соединена с электрической сетью, отличающееся тем, что для распределительных электрических сетей, состоящих из участков кабелей электропередачи, токоведущие жилы которых на подстанциях подключены к участкам шинных проводников, устройство согласования и развязки дополнительно снабжено двумя высоковольтными разделительными конденсаторами и оснащено шунтами, каждый из которых своими концами подключен к точкам соединения шинных проводников с соответствующими токоведущими жилами кабеля и состоит из последовательно соединенных емкости и индуктивности, а трансформатор дополнительно оснащен двумя выходными обмотками, причем каждая из трех выходных обмоток трансформатора одним своим выводом через высоковольтный разделительный конденсатор подключена к одному из концов соответствующего шунта, а другим к заземлению.1. A device for receiving and transmitting information on distribution electric networks, comprising a transmitter, a receiver, a matching and isolation device including a transformer with windings, the input winding connected to the output of the transmitter, the receiving winding to the input of the receiver, and the output winding through a high voltage isolation capacitor connected with an electric network, characterized in that for distribution electric networks consisting of sections of power cables, current-carrying conductors of which are in substations connected to sections of bus conductors, the matching and isolation device is additionally equipped with two high-voltage isolation capacitors and equipped with shunts, each of which is connected with its ends to the connection points of the bus conductors with the corresponding current-carrying cable conductors and consists of series-connected capacitance and inductance, and the transformer is additionally equipped with two output windings, and each of the three output windings of the transformer with one of its output through the high-voltage section itelny capacitor is connected to one end of the corresponding shunt and the other to ground. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкости и индуктивности шунтов подобраны с условием согласования волновых сопротивлений шунтов с волновыми сопротивлениями соответствующих токоведущих жил кабеля.2. The device according to claim 1, characterized in that the capacitances and inductances of the shunts are selected with the condition of matching the wave impedances of the shunts with the wave impedances of the corresponding current-carrying cable conductors. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходные обмотки трансформатора включены синфазно. 3. The device according to claim 1, characterized in that the output windings of the transformer are switched in-phase.
RU2012129334/07A 2012-07-11 2012-07-11 Apparatus for receiving and transmitting information over electric power distribution networks RU2502186C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012129334/07A RU2502186C1 (en) 2012-07-11 2012-07-11 Apparatus for receiving and transmitting information over electric power distribution networks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012129334/07A RU2502186C1 (en) 2012-07-11 2012-07-11 Apparatus for receiving and transmitting information over electric power distribution networks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2502186C1 true RU2502186C1 (en) 2013-12-20

Family

ID=49785266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012129334/07A RU2502186C1 (en) 2012-07-11 2012-07-11 Apparatus for receiving and transmitting information over electric power distribution networks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2502186C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710979C1 (en) * 2019-04-25 2020-01-14 Акционерное общество "Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей "ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ" (АО "Институт "ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ") High-frequency path circuit through a power transmission cable line
RU2815411C1 (en) * 2023-06-16 2024-03-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Frequency-pulse modem for data transmission over power supply networks

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5185591A (en) * 1991-07-12 1993-02-09 Abb Power T&D Co., Inc. Power distribution line communication system for and method of reducing effects of signal cancellation
RU2222103C2 (en) * 2002-03-11 2004-01-20 ООО "Компания "Мир" Device for connecting communication equipment to power transmission cable
RU2224360C2 (en) * 2002-02-04 2004-02-20 ООО "Компания "Мир" Device for connecting communication equipment to power transmission cable
RU2006101024A (en) * 2006-01-10 2007-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-Софт" (RU) TRANSMISSION AND RECEIVING SYSTEM OF MODULATED SIGNALS ON THE POWER SUPPLY NETWORK
RU2315425C2 (en) * 2006-01-31 2008-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) Device for encoding, receiving and transmitting digital information through electric networks

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5185591A (en) * 1991-07-12 1993-02-09 Abb Power T&D Co., Inc. Power distribution line communication system for and method of reducing effects of signal cancellation
RU2224360C2 (en) * 2002-02-04 2004-02-20 ООО "Компания "Мир" Device for connecting communication equipment to power transmission cable
RU2222103C2 (en) * 2002-03-11 2004-01-20 ООО "Компания "Мир" Device for connecting communication equipment to power transmission cable
RU2006101024A (en) * 2006-01-10 2007-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-Софт" (RU) TRANSMISSION AND RECEIVING SYSTEM OF MODULATED SIGNALS ON THE POWER SUPPLY NETWORK
RU2315425C2 (en) * 2006-01-31 2008-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) Device for encoding, receiving and transmitting digital information through electric networks

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710979C1 (en) * 2019-04-25 2020-01-14 Акционерное общество "Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей "ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ" (АО "Институт "ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ") High-frequency path circuit through a power transmission cable line
RU2815411C1 (en) * 2023-06-16 2024-03-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Frequency-pulse modem for data transmission over power supply networks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
da Silva Costa et al. Coupling for power line communications: A survey
US2488400A (en) Toroidal coil-terminal bushing coupling power line and telephone circuit
EP1277290B1 (en) Method and device for conditioning electric installations in buildings for the rapid transmission of data
HUT76947A (en) Coupling of telecommunications signals to a balanced power distribution network
US20090134699A1 (en) Signal Coupling Apparatus For Power Line Communications Using A Three-Phase Four-Wire Power Line
KR20050065603A (en) Filter for segmenting power lines for communications
US8896393B2 (en) Coupling interfaces for communication transceivers over power lines
US7675386B2 (en) Inductive coupling circuit and telecommunication method by sheathed cables of an electrical current distribution network
Leterme et al. Signal processing for fast fault detection in HVDC grids
Kikkert Power transformer modelling and MV PLC coupling networks
Sanders et al. Power line carrier channel & application considerations for transmission line relaying
RU2502186C1 (en) Apparatus for receiving and transmitting information over electric power distribution networks
US5461349A (en) Directional coupler tap and system employing same
HU217753B (en) Network system and method for connecting telecommunication terminals in different rooms
EP1197012A1 (en) Interface circuit for surge impedance
US3753189A (en) Combined isolating and neutralizing transformer
Sibanda et al. Passive, transformerless coupling circuitry for narrow-band power-line communications
GB2318691A (en) Inductor arrangement and a method for its manufacture
Nicolae et al. The designing, realization and testing of a network filter used to reduce electromagnetic disturbances and to improve the EMI for static switching equipment
Kikkert Coupling
US2300940A (en) Coupling system for carrier currents
AU2016207976A1 (en) Systems and methods for enhanced high frequency power bias tee designs
US2272701A (en) Electric wave transmission system
TW202023102A (en) Coupling device
JP2019153970A (en) Communication system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160712