RU2714195C1 - Power line communication device - Google Patents

Power line communication device Download PDF

Info

Publication number
RU2714195C1
RU2714195C1 RU2019128489A RU2019128489A RU2714195C1 RU 2714195 C1 RU2714195 C1 RU 2714195C1 RU 2019128489 A RU2019128489 A RU 2019128489A RU 2019128489 A RU2019128489 A RU 2019128489A RU 2714195 C1 RU2714195 C1 RU 2714195C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
module
power
connector assembly
series
Prior art date
Application number
RU2019128489A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Валерьевич Зимин
Андрей Владимирович Долбня
Original Assignee
Роман Валерьевич Зимин
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 Роман Валерьевич Зимин filed Critical Роман Валерьевич Зимин
Priority to RU2019128489A priority Critical patent/RU2714195C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2714195C1 publication Critical patent/RU2714195C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/54Systems for transmission via power distribution lines
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/54Systems for transmission via power distribution lines
    • H04B3/56Circuits for coupling, blocking, or by-passing of signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention can be used in the field of electrical equipment for arrangement of communication channels between network devices using power transmission lines (PTL) with voltage of up to 35 kV inclusively. Power line communication device comprises a connector assembly connected to the transmission line phase, a power module which is connected to the output of the connector assembly consisting of a series-connected mains filter and a power connector, a transceiving module with digital interfaces. Device additionally includes voltage converter consisting of series-connected high-voltage capacitor, voltage sampling transformer and voltage stabilizer, and an attachment module consisting of a coupling capacitor and a high-pass filter, in parallel to which a voltage limiter is connected, wherein a connection module is connected in parallel to the connector assembly, to which a transceiving module is connected, and a voltage converter to which the power module is connected.
EFFECT: wider field of use.
1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике электрической связи, а именно к системам для передачи информации, и к системам для передачи высокочастотных сигналов по электрическим сетям промышленной частоты, и может быть использовано для организации каналов связи между сетевыми устройствами, используя линии электропередачи (ЛЭП) напряжением до 35кВ включительно.The present invention relates to electrical communication technology, and in particular to systems for transmitting information, and to systems for transmitting high-frequency signals over industrial frequency electrical networks, and can be used to organize communication channels between network devices using power lines (power lines) up to 35 kV inclusive.

Известно устройство передачи информации по ЛЭП («Устройство для передачи информации по фазным проводам линий электропередач» патент на изобретение №2260910 С2, МПК Н04В 3/54), содержащее ВЧ заградители, включенные по концам линии электропередачи в разрыв фазного провода, канал передачи информации образуется цепью последовательно соединенных аппаратуры уплотнения, фильтра присоединения, конденсатора связи на первом конце линии электропередачи, фазного провода и последовательно соединенных конденсатора связи, фильтра присоединения и аппаратуры уплотнения на другом конце линии электропередачи, при этом каждый из ВЧ заградителей содержит две индуктивности, два конденсатора, ВЧ согласующий трансформатор и согласующий конденсатор, каждый фильтр присоединения содержит две индуктивности и три конденсатора.A transmission line information transmission device is known (“A device for transmitting information on the phase conductors of power lines” patent for invention No. 2260910 C2, IPC Н04В 3/54) containing HF barriers included at the ends of the power line to break the phase wire, an information transmission channel is formed a chain of series-connected seal equipment, an attachment filter, a coupling capacitor at the first end of a power line, a phase wire and series-connected coupling capacitor, an attachment filter and an apparatus compaction tours at the other end of the power line, with each of the RF traps containing two inductors, two capacitors, an RF matching transformer and a matching capacitor, each connection filter contains two inductors and three capacitors.

Однако, это устройство применимо лишь на линиях 6 кВ, что существенно сужает область применения. Кроме того, в данном изобретении приемопередающее устройство использует узкополосную модуляцию, что существенно снижает скорость передачи данных, что является серьезным недостатком.However, this device is applicable only on 6 kV lines, which significantly narrows the scope. In addition, in this invention, the transceiver uses narrowband modulation, which significantly reduces the data transfer rate, which is a serious drawback.

Кроме того, известно устройство связи по ЛЭП, являющаяся прототипом предлагаемого изобретения («Устройство связи по линии электропередачи, содержащее розетку электропитания переменного тока» патент на изобретение №2584154 С2, МПК Н04В 3/54), включающая узел соединителей, содержащий по меньшей мере три первых соединителя, причем один из указанных по меньшей мере трех первых соединителей служит для подключения заземления; модуль питания, состоящий из сетевого фильтра по меньшей мере с тремя первыми портами, по меньшей мере тремя вторыми портами, по меньшей мере тремя цепями фильтрации, одна из которых является цепью фильтрации заземления, и фильтром нижних частот, включающим в себя элемент фильтра в каждой из указанных по меньшей мере трех цепей фильтрации, при этом каждый первый порт электрически соединен с одним из первых соединителей, каждая цепь фильтрации обеспечена между одним из первых и одним из вторых портов, и фильтр нижних частот включает в себя индуктивные и емкостные блоки, выполненные с возможностью осуществлять фильтрацию нижних частот на указанных по меньшей мере трех цепях фильтрации, и индуктивные и емкостные блоки симметрично расположены среди указанных по меньшей мере трех цепей фильтрации, причем каждая из указанных по меньшей мере трех цепей фильтрации соединена емкостной связью с каждой другой из указанных по меньшей мере трех цепей фильтрации, а так же розетки электропитания, содержащую по меньшей мере три вторых соединителя, при это каждый второй соединитель электрически соединен с одним из вторых портов, причем один второй соединитель служит для подключения заземления; приемопередающий модуль, электрически соединенный с каждым из первых портов, при этом приемопередающий модуль выполнен с возможностью передачи и/или приема данных в соответствии со способом передачи, в котором используется более одного канала передачи между двумя устройствами, соединенными проводами линии электропередачи.In addition, a power line communication device is known which is a prototype of the present invention (“Power line communication device containing an AC power outlet” Patent for the invention No. 2584154 C2, IPC Н04В 3/54), including a connector assembly containing at least three first connectors, wherein one of the at least three first connectors is used to connect the ground; a power module consisting of a mains filter with at least three first ports, at least three second ports, at least three filter circuits, one of which is a ground filter circuit, and a low-pass filter that includes a filter element in each of said at least three filter circuits, wherein each first port is electrically connected to one of the first connectors, each filter circuit is provided between one of the first and one of the second ports, and the low-pass filter includes and inductive and capacitive blocks, configured to filter low pass frequencies on said at least three filter circuits, and inductive and capacitive blocks are symmetrically located among said at least three filter circuits, each of said at least three filter circuits being connected by a capacitive coupling with each other of the at least three filtration circuits, as well as a power outlet containing at least three second connectors, each second electrical connector metrically connected to one of the second ports, one second connector serves to connect the ground; a transceiver module electrically connected to each of the first ports, wherein the transceiver module is capable of transmitting and / or receiving data in accordance with a transmission method that uses more than one transmission channel between two devices connected by wires of a power line.

Однако, указанное устройство предназначено для распределительных сетей напряжением 0.4 кВ, что приводит к невозможности использования данной технологии на линиях высокого напряжения, что является недостатком, так как ограничивает область применения предлагаемого устройства.However, this device is intended for distribution networks with a voltage of 0.4 kV, which makes it impossible to use this technology on high voltage lines, which is a disadvantage, since it limits the scope of the proposed device.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является расширение области применения устройства.The task (technical result) of the invention is to expand the scope of the device.

Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом устройстве связи по линиям электропередачи, которое содержит узел соединителей, подключенный к фазе ЛЭП, модуль питания, который подключен к выходу узла соединителей, состоящий из последовательно соединенных сетевого фильтра и разъема электропитания, приемопередающий модуль с цифровыми интерфейсами, причем в устройство дополнительно введен преобразователь напряжения, состоящий из последовательно соединенных высоковольтного конденсатора, трансформатора отбора напряжения и стабилизатора напряжения, и модуль присоединения, состоящий из конденсатора связи и высокочастотного фильтра, параллельно которым подключен ограничитель напряжения, при этом к узлу соединителей параллельно подключены модуль присоединения, к которому подключен приемопередающий модуль, и преобразователь напряжения, к которому подключен модуль питания.This object is achieved by the fact that in the inventive communication device for power lines, which contains a connector assembly connected to the power transmission line phase, a power module that is connected to the output of the connector assembly, consisting of a series-connected line filter and a power connector, a transceiver module with digital interfaces, moreover, a voltage converter, which consists of a series-connected high-voltage capacitor, a voltage selection transformer and a stub, is additionally introduced into the device recuperators voltage, and connecting the module, consisting of a coupling capacitor and a high-pass filter, which is connected parallel to the voltage limiter, while the node connectors are connected in parallel connection of the module, which is connected to the transceiver module, and voltage converter connected to the power module.

На чертеже приведена Структурная схема устройства связи по линиям электропередачи.The drawing shows a structural diagram of a communication device for power lines.

Структурная схема устройства связи по линиям электропередачи (см. чертеж) состоит из узла соединителей (1), преобразователя напряжения (2), обозначенного на чертеже пунктиром, включающее в себя высоковольтный конденсатор (3), трансформатор отбора напряжения (4), стабилизатор напряжения (5), а так же модуля питания (6), обозначенного на чертеже пунктиром, который в свою очередь состоит из сетевого фильтра (7) и разъема электропитания (8), кроме того, в составе устройства имеется модуль присоединения (9), а так же приемопередающий модуль (10).The block diagram of a power line communications device (see drawing) consists of a connector assembly (1), a voltage converter (2) indicated by a dotted line in the drawing, including a high voltage capacitor (3), a voltage selection transformer (4), and a voltage stabilizer ( 5), as well as the power module (6), indicated in the drawing by a dotted line, which in turn consists of a power filter (7) and a power connector (8), in addition, the device includes an access module (9), and the same transceiver module (10).

Узел соединителей (1) выполняет стыковочную функцию, между фазными проводами линии и цепями подключения к устройству присоединения (9) и преобразователю напряжения (2). В случае с высоковольтной линей, узел соединителей (1) может быть выполнен в виде изоляторов.The connector unit (1) performs the docking function between the phase conductors of the line and the connection circuits to the connection device (9) and the voltage converter (2). In the case of a high-voltage line, the connector assembly (1) can be made in the form of insulators.

Преобразователь напряжения (2), состоящий из высоковольтного конденсатора (3), трансформатора отбора напряжения (4) и стабилизатора напряжения (5), позволяет непосредственно от линии запитать как PLC модуль, входящий в состав приемопередающего модуля (10), так и внешние устройства.The voltage converter (2), consisting of a high-voltage capacitor (3), a voltage selection transformer (4) and a voltage stabilizer (5), allows you to directly power the PLC module, which is part of the transceiver module (10), and external devices.

Модуль питания (6), состоящий из сетевого фильтра (7) и разъема электропитания (8), позволяет подключить цепи питания как внешних устройств, так и приемопередающего модуля (10), кроме того рассматриваемый модуль улучшает качество передачи PLC, подавляя помехи, которые создают внешние устройства, и уменьшая паразитное излучение PLC.The power module (6), consisting of a power filter (7) and a power connector (8), allows you to connect the power circuit of both external devices and the transceiver module (10), in addition, the module in question improves the quality of PLC transmission, suppressing the interference that creates external devices, and reducing spurious PLC radiation.

Устройство присоединения (9) содержит последовательно соединенные высоковольтный конденсатор и фильтр присоединения, параллельно которому подключен ограничитель напряжения. Данный модуль согласует высокочастотный выход приемопередающего модуля (10), с линией, одновременно выполняя функцию защиты модуля от высокого напряжения.The connection device (9) contains a high-voltage capacitor and a connection filter connected in series, in parallel with which a voltage limiter is connected. This module matches the high-frequency output of the transceiver module (10) with the line, while performing the function of protecting the module from high voltage.

Приемопередающий модуль (10) выполняет функции преобразования цифрового сигнала в аналоговый и наоборот. Данный модуль анализирует сигнал, полученный от аналогичного модуля на другой стороне линии, после чего посылает ответный сигнал, тем самым организовывая канал связи между устройствами. Рассматриваемый модуль может состоять из широкополосного PLC модуля, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователя, цифровых фильтров, встроенного усилителя с автоматической регулировкой коэффициента усиления, модулятора-демодулятора аналогового сигнала, а так же различных цифровых интерфейсов передачи данных.The transceiver module (10) performs the function of converting a digital signal to analog and vice versa. This module analyzes the signal received from a similar module on the other side of the line, and then sends a response signal, thereby organizing a communication channel between devices. The module under consideration can consist of a broadband PLC module, an analog-to-digital and digital-to-analog converter, digital filters, a built-in amplifier with automatic gain control, an analog signal modulator-demodulator, as well as various digital data transmission interfaces.

Основными функциями предлагаемого устройства является организация высокоскоростного канала связи по линиям электропередач напряжением до 35 кВ включительно.The main functions of the proposed device is the organization of a high-speed communication channel over power lines with voltage up to 35 kV inclusive.

Устройство работает следующим образом. Приемопередающий модуль (10) формирует низковольтный, высокочастотный (ВЧ) модулированный сигнал в мегагерцевом диапазоне и передается через устройство присоединения (9) и далее через узел соединителей (1) в одну из фаз линии электропередачи. На противоположном конце линии, аналогичное устройство принимает полученный сигнал, анализирует полученную информацию, и пересылает ответный сигнал. Таким образом, организуется канал связи между двумя предлагаемыми устройствами.The device operates as follows. The transceiver module (10) generates a low-voltage, high-frequency (HF) modulated signal in the megahertz range and is transmitted through an attachment device (9) and then through a connector assembly (1) to one of the phases of the transmission line. At the opposite end of the line, a similar device receives the received signal, analyzes the received information, and sends the response signal. Thus, a communication channel between the two proposed devices.

В случае необходимости передачи информации по двум или трем фазам линии электропередачи, в предлагаемое устройство необходимо для каждой дополнительной фазы установить последовательно соединенные модуль присоединения (9) и приемопередающий модуль (10), которые будут подключены через узел соединителей (1) к соответствующей фазе линии.If it is necessary to transmit information on two or three phases of the power line, it is necessary to install in series for each additional phase a series-connected connection module (9) and a transceiver module (10) that will be connected through the connector assembly (1) to the corresponding phase of the line.

Функцию питания приемопередающего модуля (10) осуществляют в совокупности преобразователь напряжения (2) и модуль питания (6). Напряжение с одной из фаз линии через узел соединителей (1) подается на вход преобразователя напряжения (2), на выходе которого получаем переменный ток напряжением 220 В, который подается на модуль питания (6) с которого происходит распределение питания внешних устройств и приемопередающего модуля (10).The power function of the transceiver module (10) is carried out in the aggregate voltage Converter (2) and the power module (6). The voltage from one of the phases of the line through the connector assembly (1) is supplied to the input of the voltage converter (2), at the output of which we obtain an alternating current voltage of 220 V, which is supplied to the power module (6) from which the power distribution of external devices and the transceiver module is distributed ( 10).

Техническим результатом устройства связи по линиям электропередачи является расширение области применения за счет возможности использования устройства в сетях воздушных и кабельных линий электропередач, как низкого, так и высокого напряжения (от 0,2 до 35 кВ включительно).The technical result of the communication device for power lines is to expand the scope due to the possibility of using the device in the networks of overhead and cable power lines, both low and high voltage (from 0.2 to 35 kV inclusive).

Таким образом, за счет введения в конструктив предлагаемого устройства модуля присоединения и преобразователя напряжения, организация канала связи по линиям электропередачи стала возможной не только в сетях низкого напряжения, но и высокого напряжения до 35 кВ включительно.Thus, due to the introduction of a connection module and a voltage converter into the design of the proposed device, the organization of a communication channel via power lines has become possible not only in low voltage networks, but also in high voltage up to 35 kV inclusive.

Claims (1)

Устройство связи по линиям электропередачи, которое содержит узел соединителей, подключенный к фазе ЛЭП, модуль питания, который подключен к выходу узла соединителей, состоящий из последовательно соединенных сетевого фильтра и разъема электропитания, приемопередающий модуль с цифровыми интерфейсами, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен преобразователь напряжения, состоящий из последовательно соединенных высоковольтного конденсатора, трансформатора отбора напряжения и стабилизатора напряжения, и модуль присоединения, состоящий из конденсатора связи и высокочастотного фильтра, параллельно которым подключен ограничитель напряжения, при этом к узлу соединителей параллельно подключены модуль присоединения, к которому подключен приемопередающий модуль, и преобразователь напряжения, к которому подключен модуль питания.A power line communication device that contains a connector assembly connected to a power line phase, a power module that is connected to an output of a connector assembly, consisting of a series-connected line filter and a power connector, a transceiver module with digital interfaces, characterized in that the device is additionally introduced a voltage converter consisting of a series-connected high-voltage capacitor, a voltage selection transformer and a voltage stabilizer, and a connection module eniya consisting of a coupling capacitor and a high-pass filter, which is connected parallel to the voltage limiter, while the node connectors are connected in parallel connection of the module, which is connected to the transceiver module, and voltage converter connected to the power module.
RU2019128489A 2019-09-10 2019-09-10 Power line communication device RU2714195C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128489A RU2714195C1 (en) 2019-09-10 2019-09-10 Power line communication device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128489A RU2714195C1 (en) 2019-09-10 2019-09-10 Power line communication device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714195C1 true RU2714195C1 (en) 2020-02-13

Family

ID=69626086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019128489A RU2714195C1 (en) 2019-09-10 2019-09-10 Power line communication device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2714195C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4400688A (en) * 1976-01-16 1983-08-23 New England Power Service Company Method and apparatus for communication over electric power lines
US5264823A (en) * 1990-09-28 1993-11-23 Motorola Lighting, Inc. Power line communication system
RU2260910C2 (en) * 2001-12-13 2005-09-20 Федоренко Владимир Васильевич Device for data transfer over phase conductors of power transmission lines
RU2584154C2 (en) * 2011-02-07 2016-05-20 Сони Корпорейшн Device for communication via power transmission line, having socket for ac power supply

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4400688A (en) * 1976-01-16 1983-08-23 New England Power Service Company Method and apparatus for communication over electric power lines
US5264823A (en) * 1990-09-28 1993-11-23 Motorola Lighting, Inc. Power line communication system
RU2260910C2 (en) * 2001-12-13 2005-09-20 Федоренко Владимир Васильевич Device for data transfer over phase conductors of power transmission lines
RU2584154C2 (en) * 2011-02-07 2016-05-20 Сони Корпорейшн Device for communication via power transmission line, having socket for ac power supply

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10097242B2 (en) Power line communication apparatus including AC power socket
RU2254681C2 (en) Device for radio-frequency transmission of network data over electric power lines
US10056943B2 (en) System for transmitting and receiving a power line communication signal over the power bus of a power electronic converter
EA006284B1 (en) High frequency network multiplexed communications over various lines using multiple modulated carrier frequencies
AU2011200121A1 (en) Signal repeater system
Okazaki et al. A transmitting and receiving method for CDMA communications over indoor electrical power lines
RU2422993C2 (en) Method of communication along power lines
RU2714195C1 (en) Power line communication device
CN202750087U (en) Drive circuit for power line carrier communication system lines
WO2001008321A1 (en) Interface circuit for surge impedance
Sibanda et al. Passive, transformerless coupling circuitry for narrow-band power-line communications
FI118840B (en) Hardware for arranging data transmission
CN107276633B (en) Tethered unmanned aerial vehicle link communication system based on direct current carrier
RU2342782C1 (en) Information transfer device on lines of outside illumination
US8686597B2 (en) Device for voltage multi-injection on multiple conductors
RU2710979C1 (en) High-frequency path circuit through a power transmission cable line
Wang et al. Design of active power filter for narrow-band power line communications
RU2260910C2 (en) Device for data transfer over phase conductors of power transmission lines
EP3280058B1 (en) Coupling circuit for power line signals transmission
Batingal et al. Comparative Analysis of Three Line Coupling Circuits for Narrow Band Power Line Communications Application
AU2017100113A4 (en) A powerline communication impedance conditioning circuit
CN107005276A (en) A kind of gateway side power line communication PLC subsystems, gateway and coupling decoupler
RU1807572C (en) Device for transmission of data over single-phase power network
CN108134170B (en) Balance-unbalance converter
Nilsson et al. A plc-based electrical energy consumption management system. preliminary field test results