RU2749963C1 - Method for information transmission via power supply networks - Google Patents
Method for information transmission via power supply networks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749963C1 RU2749963C1 RU2020126637A RU2020126637A RU2749963C1 RU 2749963 C1 RU2749963 C1 RU 2749963C1 RU 2020126637 A RU2020126637 A RU 2020126637A RU 2020126637 A RU2020126637 A RU 2020126637A RU 2749963 C1 RU2749963 C1 RU 2749963C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- signal
- information
- transmission
- excited
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
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
Description
Изобретение относится к области высокочастотной связи по проводам линий электропередачи и может быть использовано для передачи информационных сигналов, например, для диспетчерского управления, противоаварийной автоматики, релейной защиты энергетических объектов и т.п.The invention relates to the field of high-frequency communication via wires of power lines and can be used to transmit information signals, for example, for dispatch control, emergency control systems, relay protection of power facilities, etc.
Одним из важных компонентов систем передачи информации по электрическим сетям является устройство присоединения аппаратуры связи к линии электропередачи, посредством которого решают две задачи:One of the important components of information transmission systems over electrical networks is a device for connecting communication equipment to a power transmission line, through which two tasks are solved:
- обеспечивают согласование выхода приемо-передающей аппаратуры с входом подключения к кабельной линии по высокой частоте;- provide matching of the output of the transmitting and receiving equipment with the input of connection to the cable line at high frequency;
- обеспечивают развязку между находящимися под высоким напряжением токоведущими жилами сети электропитания и заземленной аппаратурой связи.- provide isolation between high-voltage current-carrying conductors of the power supply network and grounded communication equipment.
Хотя в последние годы технологии связи по сетям электропитания приобретают все большее значение, достижение высокой степени надежности присоединения аппаратуры связи к линии электропередачи по-прежнему является основной задачей в развитии и расширении технологий передачи данных по линиям электропередачи (PLC-технологий).Although power grid communication technologies have become increasingly important in recent years, achieving a high degree of reliability in connecting communication equipment to a power line is still a major challenge in the development and expansion of power line data transmission (PLC) technologies.
Известен способ передачи информации по сетям электропитания, который заключается в том, что исходным информационным сигналом, предназначенным для передачи, модулируют несущий высокочастотный электрический сигнал заданной частоты, формируя тем самым входной информационный высокочастотный сигнал, который посредством устройства присоединения, содержащего высокочастотный трансформатор, преобразуют в выходной информационный высокочастотный сигнал, который через конденсатор связи, вводят в линию электропередачи, причем конденсатор связи используют с возможностью вызывать резонанс с высокочастотным трансформатором на заранее заданной частоте [Патент RU №2254681. Устройство и способ для высокочастотной передачи сетевых данных по линиям. Н04В 3/54, опубликован 27.12.2008]. Известен также способ передачи информации по сетям электропитания, который реализован в [Патент RU №2342782. Устройство передачи информации по линиям наружного освещения. Н04В 3/54, опубликован 27.12.2008]. Данный способ заключается в том, что исходным информационным сигналом, предназначенным для передачи, посредством модема формируют входной информационный высокочастотный электрический сигнал, который посредством устройства присоединения, представляющего собой высокочастотный трансформатор, преобразуют в выходной информационный высокочастотный сигнал, который через конденсатор связи вводят в линию электропередачи, причем заземленная вторичная обмотка трансформатора, конденсатор связи и провода подключения используются в качестве составного резонансного контура с резонансной частотой, максимально приближенной к частоте приема и передачи информации.There is a known method of transmitting information over power supply networks, which consists in the fact that the initial information signal intended for transmission modulates a carrier high-frequency electrical signal of a given frequency, thereby forming an input high-frequency information signal, which is converted into an output signal by means of a connection device containing a high-frequency transformer information high-frequency signal, which through the coupling capacitor, is introduced into the power line, and the coupling capacitor is used with the ability to cause resonance with the high-frequency transformer at a predetermined frequency [Patent RU No. 2254681. Device and method for high-frequency transmission of network data over lines.
К недостаткам данных способов передачи информации по сетям электропитания следует отнести:The disadvantages of these methods of transferring information over power supply networks include:
- наличие трансформаторной и гальванической связей между силовой высоковольтной линией электросети и низковольтными информационными цепями, обеспечиваемой в системе присоединения. Это значительно снижает надежность устройств, реализующих данный способ, за счет возможности воздействия рабочего высокого напряжения линии электросети на низковольтные цепи ВЧ-аппаратуры;- the presence of transformer and galvanic connections between the power high-voltage power line and low-voltage information circuits provided in the connection system. This significantly reduces the reliability of devices implementing this method, due to the possibility of exposure of the operating high voltage of the power line to the low-voltage circuits of the HF equipment;
- уменьшение величины напряжения полезного информационного сигнала, вводимого в электросеть, поскольку высокочастотный трансформатор является понижающим по отношению к информационному сигналу. Это снижает эффективность и надежность связи;- a decrease in the voltage value of the useful information signal introduced into the power grid, since the high-frequency transformer is a step-down in relation to the information signal. This reduces the efficiency and reliability of communication;
- необходимость использования громоздкого конденсатора связи, что приводит к увеличению габаритов и снижает безопасность эксплуатации устройств реализации известного способа. При этом именно конденсатор связи является основным, наиболее ответственным элементом системы присоединения;- the need to use a bulky coupling capacitor, which leads to an increase in size and reduces the safety of operation of devices implementing the known method. Moreover, it is the coupling capacitor that is the main, most critical element of the connection system;
- сложность настройки высокочастотного фильтра на рабочий режим линии электропередачи.- the complexity of setting the high-pass filter to the operating mode of the power line.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению (его прототипом) является способ передачи информации по сетям электропитания, который реализован в [Пат. RU №2231898. Устройство присоединения аппаратуры высокочастотной связи к проводам линий электропередачи. Н02М 1/12, опубл. 27.06.2004]. Данный способ заключается в том, что исходным информационным сигналом, предназначенным для передачи, модулируют несущий высокочастотный сигнал, формируя тем самым входной информационный высокочастотный сигнал, посредством которого первичной обмоткой высокочастотного трансформатора, представляющего собой устройство присоединения, формируют переменное магнитное поле, которым индуцируют во вторичной обмотке высокочастотного трансформатора выходной информационный высокочастотный сигнал, который через конденсатор связи вводят в линию электропередачи, при этом высокочастотный трансформатор и конденсатор связи используют в качестве полосового фильтра, обеспечивая пропускание сигналов определенной полосы частот и согласование выходного сопротивления низковольтных высокочастотных электрических цепей с входным сопротивлением низкочастотной высоковольтной линии электросети.The closest analogue to the claimed invention (its prototype) is a method of transmitting information over power supply networks, which is implemented in [US Pat. RU No. 2231898. A device for connecting high-frequency communication equipment to the wires of power lines.
Данный способ передачи информации по сетям электропитания, реализуемый также посредством устройства присоединения в виде высокочастотного трансформатора и конденсатора связи, наряду со сложностью конструкции устройства для его реализации, имеет те же недостатки, что и предыдущие способы. Кроме того, данный способ передачи информации обеспечивает невысокое качество передачи информации, поскольку эксплуатируемые электросети характеризуются высоким уровнем шумов и быстрым затуханием высокочастотного сигнала, а коммуникационные параметры линии электросети существенно меняются во времени в зависимости от текущего варианта распределения нагрузки в этой линии. Следует также отметить, что специфической особенностью линий электросети является весьма разветвленная древовидная топология, что существенно усложняет процесс настройки используемой аппаратуры, прежде всего фильтра присоединения, на рабочий режим.This method of transmitting information over power supply networks, which is also implemented by means of a connection device in the form of a high-frequency transformer and a coupling capacitor, along with the complexity of the design of the device for its implementation, has the same disadvantages as the previous methods. In addition, this method of transmitting information provides a low quality of information transmission, since the operated power grids are characterized by a high level of noise and fast attenuation of the high-frequency signal, and the communication parameters of the power line change significantly over time, depending on the current version of load distribution in this line. It should also be noted that a specific feature of power lines is a very branched tree topology, which significantly complicates the process of setting up the equipment used, primarily the connection filter, to the operating mode.
Задачей изобретения является повышение надежности передачи информации по сети электропитания и улучшение качества передачи, независимо от передаточных характеристик сети и ее электромагнитных помех.The objective of the invention is to improve the reliability of information transmission over the power supply network and improve the transmission quality, regardless of the transmission characteristics of the network and its electromagnetic interference.
Указанная задача достигается тем, что в способе передачи информации по сетям электропитания, заключающимся в том, что исходным информационным сигналом, предназначенным для передачи, модулируют несущий высокочастотный сигнал, формируя тем самым входной информационный высокочастотный сигнал, который посредством устройства присоединения преобразуют в выходной информационный высокочастотный сигнал и вводят его в линию электропередачи, согласно изобретению, в устройстве присоединения входным информационным высокочастотным сигналом формируют модулированное высокочастотное электрическое поле, посредством которого возбуждают стоячую магнитоэлектрическую волну в ферритовом стержне конечной длины, пучность которой регистрируют индукционным датчиком и формируют этим датчиком выходной информационный модулированный сигнал в виде ЭДС индукции, причем выходной информационный высокочастотный сигнал вводят в линию электропередачи напрямую, при этом высокочастотное электрическое поле возбуждают на частоте электромеханического резонанса таким образом, чтобы в структуре ферритового стержня по всей его длине укладывается один период возбуждаемой стоячей магнитоэлектрической волны. Электрическое поле возбуждают посредством проходного двухэлектродного цилиндрического конденсатора-модулятора с сосредоточенной емкостью, охватывающего входную часть ферритового стержня, а в качестве индукционного датчика используют проходную катушку индуктивности, охватывающую выходную часть ферритового стержня.This task is achieved by the fact that in the method of transmitting information over power supply networks, which consists in the fact that the initial information signal intended for transmission is modulated by a carrier high-frequency signal, thereby forming an input information high-frequency signal, which is converted into an output information high-frequency signal by means of a coupling device and it is introduced into the power line, according to the invention, a modulated high-frequency electric field is formed in the connecting device with an input high-frequency information signal, by means of which a standing magnetoelectric wave is excited in a ferrite rod of a finite length, the antinode of which is recorded by an induction sensor and an output information modulated signal is formed by this sensor in the form EMF of induction, and the output information high-frequency signal is introduced into the power line directly, while the high-frequency electric field is excited at a frequency those of electromechanical resonance so that in the structure of the ferrite rod along its entire length one period of the excited standing magnetoelectric wave fits. The electric field is excited by means of a two-electrode cylindrical capacitor-modulator with a lumped capacitance, covering the input part of the ferrite rod, and as an induction sensor, a pass-through inductance coil covering the output part of the ferrite rod is used.
Предлагаемый способ передачи информации по сетям электропитания можно интерпретировать схемой его реализации, приведенной на фиг. 1, где 1 - устройство присоединения, состоящее из проходного двухэлектродного цилиндрического конденсатора-модулятора 2 с сосредоточенной емкостью, ферритового стержня 3 и индукционного датчика 4 в виде проходной катушки индуктивности. Проходной двухэлектродный цилиндрический конденсатор-модулятор 2 охватывает входную часть 5 ферритового стержня 3 (фиг. 2), а индукционный датчик 4 охватывает выходную часть 6 ферритового стержня 3. На вход устройства присоединения 1 подается входной высокочастотный модулированный сигнал в виде электрического напряжения Uвх, а выходной высокочастотный модулированный сигнал в виде электрического напряжения Uвых вводится в линию электропередачи 7.The proposed method for transmitting information over power supply networks can be interpreted by its implementation diagram shown in Fig. 1, where 1 is a connection device consisting of a two-electrode cylindrical capacitor-
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
В модеме-передатчике (на фиг. 1 не показан) исходным информационным сигналом, предназначенным для передачи, модулируют несущий высокочастотный сигнал, формируя тем самым входной информационный высокочастотный сигнал Uвх, который посредством устройства присоединения 1 преобразуют в выходной информационный высокочастотный сигнал Uвых и вводят его в линию электропередачи 7. Таким образом, устройство присоединения 1 ориентировано на передачу амплитудно-модулированного информационного высокочастотногоа сигнала (ВЧ-сигнала) в симплексном режиме функционирования.In the modem-transmitter (not shown in Fig. 1), the initial information signal intended for transmission is modulated with a carrier high-frequency signal, thereby forming an input high-frequency information signal U in , which is converted by means of the
Одним из основных компонентов устройства присоединения 1, фактически осуществляющим трансляцию информационного ВЧ-сигнала в линию электросети, является круглый ферритовый стержень (ФС) 3, физические свойства которого легли в основу предлагаемого способа передачи информации по сетям электропитания. Для объяснения сути предлагаемого способа рассмотрим физические процессы, возникающие при воздействии электрического поля на ферритовый стержень.One of the main components of the
По технологии изготовления ферриты можно отнести к объемным композиционным материалам (КМ), которые представляют собой механически взаимодействующие смеси магнитострикционной и пьезоэлектрической подсистем. Существующая взаимосвязь магнитных, электрических и упругих свойств КМ приводит к тому, что в КМ возможны перекрестные эффекты, связывающие между собой магнитные и электрические характеристики материала. Примером такого свойства КМ является магнитоэлектрический эффект (МЭ), под которым, в широком смысле, подразумевается возникновение магнитного момента в структурах КМ при воздействии на эти структуры электрического поля в отсутствие магнитного поля и инициации при этом взаимодействия магнитострикционных и пьезоэлектрических компонент КМ.In terms of manufacturing technology, ferrites can be classified as bulk composite materials (CM), which are mechanically interacting mixtures of magnetostrictive and piezoelectric subsystems. The existing interrelation of the magnetic, electrical and elastic properties of CM leads to the fact that in CM there are possible cross effects connecting the magnetic and electrical characteristics of the material. An example of such a property of CM is the magnetoelectric effect (ME), which, in a broad sense, means the appearance of a magnetic moment in CM structures when these structures are exposed to an electric field in the absence of a magnetic field and the initiation of the interaction of magnetostrictive and piezoelectric CM components.
Внешнее магнитное поле приводит к появлению деформации и механических напряжений магнитострикционной компоненты, которые передаются в пьезоэлектрическую компоненту. Наличие пьезоэлектрического эффекта приводит к индуцированию электрической поляризации (прямой МЭ эффект) [Брякин, И.В. Способ возбуждения феррозондов на основе магнитоэлектрического эффекта / И.В. Брякин // Проблемы автоматики и управления. - 2016. - №2 (31). - С. 73-83]:An external magnetic field leads to the appearance of deformation and mechanical stresses of the magnetostrictive component, which are transferred to the piezoelectric component. The presence of the piezoelectric effect leads to the induction of electric polarization (direct ME effect) [Bryakin, IV. Method of excitation of flux gates based on the magnetoelectric effect / I.V. Bryakin // Problems of Automation and Control. - 2016. - No. 2 (31). - S. 73-83]:
где Pi - электрическая поляризация; Hj - напряженность магнитного поля; αij - МЭ восприимчивость.where P i - electrical polarization; H j - magnetic field strength; α ij - ME susceptibility.
В свою очередь, при воздействии внешнего электрического поля возникает деформация пьезоэлектрической компоненты с последующей передачей механических напряжений в магнитострикционную компоненту, вследствие чего и происходит ее намагничивание (инверсный МЭ эффект):In turn, when exposed to an external electric field, deformation of the piezoelectric component occurs with the subsequent transfer of mechanical stresses to the magnetostrictive component, as a result of which its magnetization occurs (inverse ME effect):
где Mi - намагниченность; Ej - напряженность электрического поля; αij=αij - МЭ восприимчивость.where M i - magnetization; E j - electric field strength; α ij = α ij - ME susceptibility.
Обобщая, можно констатировать, что при воздействии внешнего магнитного поля в структуре КМ происходит изменение поляризации, и наоборот, при приложении внешнего электрического поля происходит изменение намагниченности. Подобные МЭ взаимодействия в КМ, в линейном приближении, могут быть описаны системой уравнений вида [Брякин, И.В. Способ возбуждения феррозондов на основе магнитоэлектрического эффекта / И.В. Брякин // Проблемы автоматики и управления. - 2016. - №2 (31). - С. 73-83]:Summarizing, we can state that when an external magnetic field is applied in the CM structure, the polarization changes, and vice versa, when an external electric field is applied, the magnetization changes. Similar ME interactions in CM, in the linear approximation, can be described by a system of equations of the form [Bryakin, I.V. Method of excitation of flux gates based on the magnetoelectric effect / I.V. Bryakin // Problems of Automation and Control. - 2016. - No. 2 (31). - S. 73-83]:
где Т и S - механические напряжение и деформация; D - электрическая индукция; Е - электрическое поля; В - магнитная индукция и Н - магнитное поля; s - коэффициент податливости; ε и μ - соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемости; d и q - соответственно пьезоэлектрический и пьезомагнитный коэффициенты; α - МЭ коэффициент (восприимчивость).where T and S - mechanical stress and deformation; D - electrical induction; E - electric field; B - magnetic induction and H - magnetic field; s - compliance coefficient; ε and μ - dielectric and magnetic permeability, respectively; d and q are the piezoelectric and piezomagnetic coefficients, respectively; α - ME coefficient (susceptibility).
В связи с тем, что МЭ эффект в КМ обусловлен взаимодействием электрической и магнитной подсистем через упругие деформации, то значительное усиление МЭ эффекта наблюдается в области электромеханического резонанса (ЭМР). Частота такого резонанса определяется в первую очередь геометрическими размерами образца, модулями податливости и плотностью материала, а величина МЭ пропорциональна пьезоэлектрическому и пьезомагнитному модулям и обратно пропорциональна модулю упругости и диэлектрической проницаемости материала. Рассматриваемый МЭ интересен тем, что позволяет создавать принципиально новые функциональные устройства различного назначения для твердотельной электроники. С учетом МЭ эффектов (3) рассмотрим особенности работы нового типа устройство присоединения 1.Due to the fact that the ME effect in CM is due to the interaction of the electrical and magnetic subsystems through elastic deformations, a significant enhancement of the ME effect is observed in the region of electromechanical resonance (EMR). The frequency of such a resonance is primarily determined by the geometric dimensions of the sample, the moduli of compliance and the density of the material, and the magnitude of the ME is proportional to the piezoelectric and piezomagnetic moduli and inversely proportional to the modulus of elasticity and dielectric constant of the material. The considered ME is interesting because it allows you to create fundamentally new functional devices for various purposes for solid-state electronics. Taking into account the ME effects (3), let us consider the features of the operation of a new type of
При подаче входного высокочастотного модулированного сигнала в виде электрического напряжения uвх(t)=Um(t)×sinω0t на проходной цилиндрический конденсатор-модулятор 2, образованный двумя полуцилиндрическими металлическими электродами (фиг. 2), охватывающими входную часть 5 ферритового стержня 3, в рабочем пространстве между этими электродами создается переменное электрическое поле (ЭП)When applying the input high-frequency modulated signal in the form of an electric voltage u in (t) = U m (t) × sinω 0 t to the cylindrical capacitor-
где h - средняя величина зазора между электродами конденсатора-модулятора 2; Em(t) - амплитуда огибающей напряженности переменного ЭП.where h is the average value of the gap between the electrodes of the
Это ЭП направленно воздействует на элементы структуры материала ФС 3, расположенного в этом рабочем пространстве. В результате воздействия на материал ФС 3 переменного электрического поля, направленного вдоль поперечного сечения ФС 3, в структуре материала ФС 3 проявляется соответствующий физический МЭ эффект, описанный выше. При воздействии переменного ЭП в некотором объеме V ферромагнетика возникает локальное напряженно-деформированное состояние, изменяющееся во времени по гармоническому закону 
где δi - смещение элементов среды КМ; ρ=V⋅pρ+(1-V)⋅mρ - средняя плотность вещества КМ, V - объемная доля пьезоэлектрика; рρ и mρ - плотности соответственно пьезоэлектрической и ферромагнитной составляющих КМ; pTij и mTij - компоненты тензора напряжений соответственно пьезоэлектрической и ферромагнитной составляющих КМ.where δ i - displacement of the elements of the CM environment; ρ = V⋅ p ρ + (1-V) ⋅ m ρ is the average density of the CM substance, V is the volume fraction of the piezoelectric; p p and m p are the densities of the piezoelectric and ferromagnetic components of the CM, respectively; p T ij and m T ij are the components of the stress tensor, respectively, of the piezoelectric and ferromagnetic components of the CM.
Из анализа выражения (5) следует, что все без исключения параметры и характеристики рассматриваемого состояния определяются вектором смещения материальных элементов структуры ФС 3:From the analysis of expression (5) it follows that without exception, the parameters and characteristics of the state under consideration are determined by the displacement vector of the material elements of the
где δ* V(xn) - модулированное действующее значение гармонически изменяющегося во времени векторного поля 
В результате этого смещения возникающая локальная деформация элементов структуры ФС 3 будет сопровождаться соответствующим изменением намагниченности локального объеме V:As a result of this displacement, the resulting local deformation of the elements of the
где λ - коэффициент преобразования энергии смещения элементов среды КМ в энергию магнитного поля.where λ is the coefficient of transformation of the displacement energy of the elements of the CM medium into the magnetic field energy.
Исходя из (6) и (7), можно утверждать, что в зоне непосредственного воздействия переменного электрического поля в структуре КМ возникает область переменной намагниченности:Based on (6) and (7), it can be argued that in the zone of direct action of an alternating electric field in the CM structure, a region of variable magnetization arises:
При этом магнитострикционные и пьезоэлектрические компоненты структуры ФС 3, представляющие собой скоррелированные системы, начинают механически взаимодействовать друг с другом в локальном объеме V, что приводит к возникновению соответствующих перекрестных МЭ эффектов. В результате этого активизируются подобные процессы и на других участках структуры ФС 3, соседних с локальным объемом V, что в итоге превращает весь физический объем ФС 3 в самоорганизующуюся систему перекрестных МЭ эффектов.In this case, the magnetostrictive and piezoelectric components of the
Таким образом, эволюционирующий процесс возникновения перекрестных МЭ эффектов по всей длине и во всем объеме ФС 3 приводит к возникновению потока стоячей МЭ волны Фpm, состоящей из элементарных составляющих dP и dM, каждая из которых создана соответственно элементарным намагниченным или электрически поляризованным объемом dV. Причем, на частоте электромеханического резонанса (ЭМР) на всей длине ФС 3 фактически укладывается один период стоячей МЭ волны, возбужденной в структуре материала ФС 3, в пучности которой расположен индукционный датчик (ИД) 4 с индуктивностью L1.Thus, the evolving process of the appearance of cross ME effects along the entire length and in the entire volume of
Поток МЭ индукции Фpm пересекает витки ИД 4 с индуктивностью L1, в результате чего его составляющая в виде переменного потока намагниченности Фm индуцирует в обмотке ИД соответствующий электрический сигнал:The flux of the ME induction Ф pm crosses the turns of the
где Фm=q⋅s⋅μ⋅M; w - число витков ИД; q - соответствующая константа связи; s и μ - соответственно площадь поперечного сечения и магнитная проницаемость ФС 3; М - переменная намагниченность материала ФС 3, реструктуризирующее магнитное поле окружающего ФС 3 пространства.where Ф m = q⋅s⋅μ⋅M; w is the number of turns of the ID; q is the corresponding coupling constant; s and μ are the cross-sectional area and magnetic permeability of
С учетом (8) для стоячей волны намагниченности, можем записать:Taking into account (8) for a standing wave of magnetization, we can write:
где Mm (t) - модулированная амплитуда переменной намагниченности; k=2π/λ0 - волновое число материала ФС 3; λ0 - длина стоячей МЭ волны на циклической частоте ω0 ЭМР.where M m (t) is the modulated amplitude of variable magnetization; k = 2π / λ 0 is the wavenumber of the
Подставив (10) в (9), окончательно получим:Substituting (10) into (9), we finally get:
или для комплексного значения напряжения на обмотке ИД:or for the complex value of the voltage on the ID winding:
где 
Обобщая, можно констатировать, что резонансное воздействие переменного ЭП напряженностью Em(t)×sinω0t с циклической частотой ω0 ЭМР на компоненты структуры материала ФС 3 активизирует следующую последовательность физических процессов:Summarizing, it can be stated that the resonant effect of an alternating electric field of strength E m (t) × sinω 0 t with a cyclic frequency ω 0 EMR on the components of the structure of the
Из выражения (12) следует, что трансляция ВЧ информационного сигнала из низковольтной информационной части в фазные провода высоковольтной линии электросети 7 осуществляется на частоте ЭМР ФС 3 и определяется фактически только конструктивными параметрами самого ФС 3.From expression (12) it follows that the transmission of the HF information signal from the low-voltage information part to the phase wires of the high-voltage line of the
Аналогично описанному, можно осуществить передачу информационного сигнала из высоковольтной сети электропитания в низковольтные цепи приемного модуля, где осуществляется соответствующая окончательная обработка этих сигналов. Отличие будет состоять лишь в том, что источником ВЧ информационного сигнала в этом случае будут являться непосредственно фазные провода линии электропитания. В этом случае по отношению к фиг. 1 необходимо будет поменять местами входные и выходные зажимы устройства присоединения 1, т.е. конденсатор-модулятор 2 подключить к проводам линии 7, а выходной информационный высокочастотный сигнал снимать с индукционного датчика 4. При этом, входной информационный сигнал в виде ВЧ напряжения посредством конденсатора-модулятора будет возбуждать в структуре материала ФС 2 соответствующие МЭ процессы, которые будут индуцировать в ИД выходное ВЧ напряжение, являющееся передаваемым информационным сигналом. Таким образом, будет осуществляться трансляции ВЧ информационного сигнала из высоковольтных линий электросети в низковольтные цепи электронных преобразователей для последующей его обработки.Similarly to that described, it is possible to transfer the information signal from the high-voltage power supply network to the low-voltage circuits of the receiving module, where the corresponding final processing of these signals is carried out. The only difference will be that the source of the HF information signal in this case will be directly the phase wires of the power supply line. In this case, with respect to FIG. 1, it will be necessary to swap the input and output terminals of the
Основным отличительным свойством предложенного способа передачи информации по сетям электропитания является полное отсутствие какой-либо трансформаторной и гальванической связей между высоковольтной линией электросети и низковольтными информационными цепями, т.к. в данном случае функционирование устройства присоединения основано на новых физических принципах. Следует отметить, что именно это свойство гарантированно обеспечивает блокировку воздействия рабочего высокого напряжения линии электросети на низковольтные цепи ВЧ аппаратуры PLC-технологий. Тем самым обеспечивается повышение надежности передачи информации по сети электропитания и улучшение качества передачи, независимо от передаточных характеристик сети и ее электромагнитных помех.The main distinguishing feature of the proposed method of transmitting information over power supply networks is the complete absence of any transformer and galvanic connections between the high-voltage power line and low-voltage information circuits, since in this case, the operation of the bay device is based on new physical principles. It should be noted that it is this property that is guaranteed to block the effect of the operating high voltage of the power line on the low-voltage circuits of the HF equipment of PLC technologies. This ensures an increase in the reliability of information transmission over the power supply network and an improvement in the transmission quality, regardless of the transmission characteristics of the network and its electromagnetic interference.
Благодаря этой особенности, предложенный способ передачи информации по сетям электропитания может быть легко реализован в используемой типовой ВЧ аппаратуре для PLC-технологий, обеспечивая тем самым новый качественный уровень ее функционирования. Это в свою очередь позволяет использовать типовую ВЧ аппаратуру для PLC-технологий без существенных изменений и без особых настроечных процедур для линий электросети с различными параметрами и условиями эксплуатации, что, в конечном счете, обеспечит эффективность применения PLC-технологий для различных систем удаленного мониторинга, осуществляющих оперативный контроль работоспособности технологического оборудования посредством сбора и передачи данных. В частности, применение нового способа передачи/приема информации для ВЧ аппаратуры PLC-технологий позволит достаточно просто решать задачи объединения различных приборов и устройств в рамках концепции «умного дома» с возможностью централизованного управления ими.Due to this feature, the proposed method for transmitting information over power supply networks can be easily implemented in the standard RF equipment used for PLC technologies, thereby providing a new qualitative level of its functioning. This, in turn, allows the use of typical HF equipment for PLC technologies without significant changes and without special tuning procedures for power lines with different parameters and operating conditions, which, ultimately, will ensure the effectiveness of the use of PLC technologies for various remote monitoring systems performing operational control of the performance of technological equipment by collecting and transmitting data. In particular, the use of a new method of transmitting / receiving information for HF equipment of PLC technologies will make it possible to quite simply solve the problems of combining various devices and devices within the framework of the “smart home” concept with the possibility of centralized control of them.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126637A RU2749963C1 (en) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | Method for information transmission via power supply networks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126637A RU2749963C1 (en) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | Method for information transmission via power supply networks |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2749963C1 true RU2749963C1 (en) | 2021-06-21 |
Family
ID=76504751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020126637A RU2749963C1 (en) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | Method for information transmission via power supply networks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2749963C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19716011A1 (en) * | 1997-04-17 | 1998-10-22 | Abb Research Ltd | Method and device for transmitting information via power supply lines |
| US5949327A (en) * | 1994-08-26 | 1999-09-07 | Norweb Plc | Coupling of telecommunications signals to a balanced power distribution network |
| RU2231898C1 (en) * | 2002-12-05 | 2004-06-27 | Шляхов Станислав Сергеевич | Device for connecting high-frequency communication equipment to power transmission line conductors |
| RU2254681C2 (en) * | 2000-05-23 | 2005-06-20 | Уайр21, Инк. | Device for radio-frequency transmission of network data over electric power lines |
| RU2342782C1 (en) * | 2007-05-30 | 2008-12-27 | Открытое акционерное общество "Нучно-исследовательский институт точной механики" | Information transfer device on lines of outside illumination |
-
2020
- 2020-08-07 RU RU2020126637A patent/RU2749963C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5949327A (en) * | 1994-08-26 | 1999-09-07 | Norweb Plc | Coupling of telecommunications signals to a balanced power distribution network |
| DE19716011A1 (en) * | 1997-04-17 | 1998-10-22 | Abb Research Ltd | Method and device for transmitting information via power supply lines |
| RU2254681C2 (en) * | 2000-05-23 | 2005-06-20 | Уайр21, Инк. | Device for radio-frequency transmission of network data over electric power lines |
| RU2231898C1 (en) * | 2002-12-05 | 2004-06-27 | Шляхов Станислав Сергеевич | Device for connecting high-frequency communication equipment to power transmission line conductors |
| RU2342782C1 (en) * | 2007-05-30 | 2008-12-27 | Открытое акционерное общество "Нучно-исследовательский институт точной механики" | Information transfer device on lines of outside illumination |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Celozzi et al. | Electromagnetic shielding: theory and applications | |
| US9059707B2 (en) | Quantum circuit within waveguide-beyond-cutoff | |
| Van Thuan et al. | Magnetic resonance wireless power transfer using three-coil system with single planar receiver for laptop applications | |
| CN101803222B (en) | Method and device for transporting, distributing and managing electric energy by remote longitudinal coupling in near field between electric dipoles | |
| Xu et al. | Modeling of electromagnetic radiation-induced from a magnetostrictive/piezoelectric laminated composite | |
| CN107250812A (en) | The method of current sensor and sensing electric current | |
| CN112928825A (en) | Method for determining quality factor and wireless charger | |
| US7242275B2 (en) | Variable inductor | |
| Behrmann et al. | RF PD signal propagation in GIS: Comparing S-parameter measurements with an RF transmission model for a short section of GIS | |
| RU2749963C1 (en) | Method for information transmission via power supply networks | |
| Adepoju et al. | Equivalent circuit modeling and experimental analysis of low frequency metamaterial for efficient wireless power transfer | |
| KR100339568B1 (en) | Filter and method for removing noise of a magnetron | |
| Rotaru et al. | Numerical and experimental study of the effects of load and distance variation on wireless power transfer systems using magnetically coupled resonators | |
| RU2577522C2 (en) | Method and device for transmission of electric power | |
| Chen et al. | The impedance-matching design and simulation on high power elctro-acoustical transducer | |
| Zhang et al. | Comparative studies between KVL and BPFT in magnetically‐coupled resonant wireless power transfer | |
| Mahamat et al. | Magnetic field radiated by integrated inductors and magnetic shielding | |
| Craven et al. | Optimizing the secondary coil of a Tesla transformer to improve spectral purity | |
| CN205488544U (en) | Electromagnetic emission antenna between well | |
| Bryakin et al. | Device for Data Communication along Power Lines | |
| US11271295B1 (en) | Mechanically modulated loopstick antenna | |
| RU2423746C2 (en) | Electric high-frequency resonant transformer (versions) | |
| Fadhel et al. | Numerical simulation of electromagnetic field and experimental validation of resonant inductive wireless power transfer system to feed load | |
| Brehaut et al. | Gate driving of high power IGBT through a Double Galvanic Insulation Transformer | |
| McLean et al. | The effects of rectification on RFI in low-frequency inductive power transfer systems |