Устройство для передачи и приема сигналов по линиям электропередач

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ ПО ЛИНИЯМ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ , содержащее на передающем полукомплекте датчик фазы, вход которого соединен с линией электропередачи , выход датчика фазы через последовательно соединенный формирователь и fflyльcoв и генератор импульсов подклочен к управляющему входу элемента кодирования, выход которого соединен с входом коммутирующего элемента , первый выход которого заземлен, второй выход коммутирующего элемента через последовательно включенные ИНДУКТ1ШНЫЙ элемент и параллельно соединенные накопительный элемент и ограничивающий элемент подключен к линии электропередачи, информационные входы элемента кодирования передающего полуквмплекта являются входами устройства, на приемном полу комплекте - селектор сигналов, вход которого соединен с линией электропередачи , выход селектора сигналов подключен к входу фильтрующего элемента , выход которого соединен с nepBbiM входом элемента И, выход которого подключен к первому входу коммутирующего элемента, выход которого соединен с входом генератора импульсов , первый формирователь импульсов , первый выход которого через интегратор соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу коммутирующего элемента, второй выход первого формирователя импульсов подключен к второму входу элемента ИЛИ и входу второго формирователя импульсов , выход которого соединен с вторым входом элемента И, дешифратор, выход которого подключен к входу исполнительного.элемента, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения достоверности передаваемой информации и надежности в устройство введены в перадающем по.лукомплекте шунтирующий элемент на диоде, подключенный параллельно индуктивному ; элементу, в приемном полукомплекте управляемый фазовращатель, преобразователь длительность импульсов - напряжение, вычитатель, модулятор, О элемент сравнения, выхрд селектора сигналов соединен с первым входом управляемого фазовращателя, выход которого подключен к входу первого формирователя импульсов м первому входу модулятора, выход которого соединен с первым входом вычитателя, выход которого подключен к входу элемента сравнения, выход которого .соединен с входом дешифратора, выход второго формирователя импульсов подключен к входу преобразователя длительность HMnyjrbcoB - напря

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NINVNII

РЕСПУБЛИН

09) (222

g 22 Су 08 С 19/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCH056Y СВИДЕТЕЛЬСТВУ т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЗФ (21) 3559999/24-24 (22) 28.02.83 (46) 15.,12.84. Бюл. 22 46 (72) А.М.Оснач и В.Б.Пилюгин (71) Институт электродинамики АН УССР (53) 621.398(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

22» 551681 кл. С 08 С 19/16, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

21» 976465, кл. G 08 С 19/28, 1981 (прототип).

3. Осиаг А.М. Анализ работы передающего устройства импульсной системы телеуправления по силовой распределительной сети.-"Техническая элек"-. тродинамика", 1982, 22 1, с 83-88. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И

ПРИЕМА СИГНАЛОВ ПО ЛИНИЯМ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ, содержащее на передающем полукомплекте датчик фазы, вход которого соединен с линией электропередачи, выход датчика фазы через последовательно соединенный формирователь импульсов и генератор импульсов подклочен к управляющему входу элемента кодирования, выход которого соединен с входом коммутирующего элемента, первый выход которого эаземлен, второй выход коммутирующего элемента через последовательно включенные индуктивный элемент н параллельно соединенные накопительный элемент и ограничивающий элемент подключен к линии электропередачи, информационные входы элемента кодирования передающего полукемплекта являются входами устройства, на приемном полукомплекте — селектор сигналов, вход которого соединен с линией электропередачи, выход селектора сигналов подклк»чен к входу фильтрующего злемента, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к первому входу ком— мутирующего элемента, выход которого соединен с входом генератора импульсов, первый формирователь импульсов, первый выход которого через интегратор соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого под. ключен к второму входу коммутирующего элемента, второй выход первого формирователя импульсов подключен к второму входу элемента ИЛИ и входу второго формирователя импульсов, выход которого соединен с втоФ рым входом элемента И, деши<, >ратор, «р выход которого подключен к входу исполнительного элемента, о т л и — ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности передаваемой информации и надежности,в устрой- Я ство введены в перадающем полукомплекте шунтирующий элемент на диоде, подключенный параллельно индуктивному элементу, в приемном полукомплекте— управляемый <. »азовращатель» преобразователь длительность импульсов напряжение, вычитатель» м<1дулятор, элемент сравнения, выход селектора сигналов соединен с первым входом управляемого фазовращателя, выход которого подключен к входу первого формирователя импульсов и первому входу модулятора, выход которого фр, соединен с первым входом вьчитателя, выход которого подключен к входу элемента сравнения, выход которого

:соединен с входом дешифратора, выХод второго формирователя импульсов подключен к входу пресбразователя длительность импульсов — вапряжение, выход которого соединен с вторым входом управляемого фазовращателя, выход элемента И соединен с вторым входом второго формироваII29640 теля импульсов, выход генератора импульсов подключен к второму входу модулятора, выход фильтрующего элемента подключен к второму входу вычитателя

Изобретение относится к энергетике и предназначено для передачи и приема информационных сигналов по силовым распределительным сетям.

Известно устройство для передачи 5 телесигналов, содержащее на передающей стороне датчик фазы, вход которого соединен с линией электропередачи, элемент кодирования, подключенный к входу коммутирующего элемента, выход которого через последовательно соединяемые индуктивный элемент и накопительный элемент подключен к линии электропередачи, и также диоды, трансформатор, на при- 15 емкой стороне — дешифратор сигналов, выход которого соединен с входом исполнительного элемента, индуктивный датчик и входной блок (1 .

Хотя устройство обладает высоким ?О быстродействием и большой емкостью команд, оио характеризуется сложностью генерирования импульсных сигналов на передающей стороне и невысокой помехоустойчивостью приема 25 информации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для передачи и приема сигналов по линиям электропередач, позволяющее при высоком быстродействии (0,01) с иметь емкости системы порядка сотен команд. В этом устройстве генерирование импульсных сигналов на передающей стороне осуществляется

35 за счет подключения к электрической сети управляемого RLC-колебатель,ного контура, а прием информации обеспечиваетея путем формирования ограниченной зоны приема стартового импульса и проверки на совпадение синхронизированных импульсов приемного устройства с сигналами передающего устройства.

Известное устройство для передачи и приема сигналов по линиям электропередач содержит на передающем полукомплекте датчик фазы, вход которого соединен с линией электропередачи, элемент кодирования, подключенный к входу коммутирующего элемента, выход которого через последовательно соединенные индуктивный элемент и накопительный элемент подключен к линии электропередачи, ограничивающий элемент, подключенный параллельно накопительному элементу, выход датчика фазы соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом генератора импульсов, выход которого подключен к входу элемента кодирования. На приемном полукомплекте известное устройство содержит дешифратор сигналов, выход которого соединен с входом исполнительного элемента, селектор сигналов, вход которого подключен к линии электропередачи, а выход — к входам первого формирователя импульсов и фильтрующего элемента. Выход фильтрующего элемента соединен с первыми входами первого и второго элементов И. Первый выход первого формирователя импульсов подключен к входу второго формирователя импульсов и первому входу элемента ИЛИ, второй выход первого формирователя импульсов через интегратор подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом коммутирующего элемента, выход которого соединен с входом генератора импульсов, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, выход которого подключен к входу дешифратора сигналов. Выход второго формирователя импульсов соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом коммутирующего элемента.

При передаче команд телеуправления иа вход коммутирующего элемента в необходимые моменты времени по3 !!2 даются импульсы управления. Они создаются синхронизированным с сетью генератором импульсов с определенными фазовыми углами по отношению к одному из полуволн напряжения промыш5 ленной частоты. Синхронизация с сетью осуществляется с помощью датчика фазы и формирователя однополяр-. ных прямоугольных импульсов. При открытии коммутирующего элемента в цепи, содержащей индуктивный элемент

I накопительный и ограничительный элементы, возникает колебательный процесс. При. этом .потребляемый нз сети ток, создающий информационный

15, сигнал, представляет сумму токов, протекающих через накопительный и ограничительный элементы. Закрытие коммутирующего элемента происходит при переходе тока через нуль.

После этого в ограничительном эле20 менте происходит гашение накопленной энергии, и передающий полукомплект снова готов к созданию в,сети следующего информационного импульса

25 в течение одного из полупериодов напряжения сети. Выбор величины ограничительного элемента осуществляется таким образом, чтобы обеспечивался колебательный процесс в последовательном контуре с переходом тока коммутирующего элемента через нулевое значение во всем диапазоне углов включения передающего устройства.

В приемном полукомплекте в тече- З5 ние каждого периода напряжения сети на выходе селектора .сигналов формируются прямоугольные импульсы с продолжительностью, равной половине периода питающего напряжения. 40

По. переднему фронту этих импульсов запускается второй формирователь импульсов, создающий зону приема стартового сигнала. Информационные сигналы, выявленные иэ сети фильтрующим 45 элементом, сравниваются на первом элементе И. При совпадении сигналов фильтрующего элемента и второго формирователя импульсов происходит переключение коммутирующего элемен- 50 та, и на его выходе устанавливается уровень напряжения, соответствующий "l". Если импульсный сигнал на выходе фильтрующего элемента появляется вне зоны действия вто- 55 рого формирователя импульсов, то он не воспринимается приемным полукомплектом. После переключения ком9640 4 ,мутирующего элемента начинает работать генератор импульсов и на втором элементе И осуществляется проверка совпадения импульсов, поступающих с фильтрующего элемента и с генератора импульсов. При полном совпадении происходит расшифровка принятой команды дешифратором и выдается сигнал на срабатывание исполнительного органа. Возврат коммутирующего элемента в исходное состояние осуществляется сигналами, которые формируются интегратором и элементом ИЛИ (2) .

Рабочее напряжение накопительного элемента, как показывает, анализ работы передающего устройства 3), необходимо выбирать равным не ниже

l,7 амплитуды напряжения питающей сети из-за возникновения перенапряжений на накопительном элементе. Это является одним из недостатков прототипа.

Передающее устройство в течение полупериода напряжения сети создает

I амплитудно-модулированные импульсные сигналы, однако их селекция ка приемном полукомплекте осуществляется. только по фаэовым признакам сигналов. В условиях больших импульсных помех передача информации устройством может оказаться ненадежной.

Целью изобретения является повы шение достоверности передаваемой информации и надежности.

Для достижения этой цели в устройство, содержащее на передающем полукомплекте датчик фазы, вход которого соединен с линией электропередачи, выход датчика фазы соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом генератора импульсов, выход которого подключен к управляющему входу элемента кодирования, выход которого соединен с входом коммутнрующего элемента, первый выход которого заэемлен, второй выход коммутирующего элемента через последовательно включенные индуктивный элемент и цепь из параллельно соединенных накопительного элемента н ограничивающего элемента подключен к линии электропередачи, информационные входы элемента кодирования передающего полукомплекта являются входами устройства, на приемном полукомплекте — селектор сигналов, вход которого соединен с линией электропередачи, выход селек1129640 б тора сигналов подключен к входу фильт рующего элемента, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к первому входу коммутирующего элемента, выход 5 которого соедиией с входом генератора импульсов, первый формирователь импульсов, первый выход которого через интегратор соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу коммутирующего элемента, второй выход первого формирователя импульсов подключен к второму входу элемента ИЛИ и входу второго формирователя импуль- 15 сов, выход которого соединен с вторым входом элемента И, дешифратор, выход которого подключен к входу исполнительного элемента, введены в передающем полукомплекте шунтирую- 20 щий элемент на диоде, подключенный параллельно индуктивному элементу, в приемном полукомнлекте — управляемый фаэовращатель, преобразователь длительность импульсов — на- 25 пряженне, вычитатель» модулятор, элемент сравнения, выход селектора сигналов соединен с первым входом управляемого фаэовращателя, выход которого подключен к входу первого формирователя импульсов и первому входу модулятора, выход которого соединен с первым входом вычитателя; выход которого соединен с входом дешифратора, выход второго .фор35 мирователя импульсов подключен к входу преобразователя длительность импульсов — напряжение, выход которого соединен с вторым входом управляемого фазовращателя, выход генера40 тора импульсов подключен к второму входу модулятора, выход элемента И соединен с вторым входом второго формирователя импульсов, выход фильтрующего элемента подключен к второ45 му входу вычитателя.

Введение диода .в передающем полукомплекте позволяет снизить мощность накопительного элемента в 3 раза, повышая тем самым надежность работы передающего устройства.

Введение на приемном полукомплекте новых элементов позволяет по стартовому импульсу осуществлять коррек" цию фазы модулирующего напряжения, обеспечивая его. синхронизацию с напряженнем иа передающем полукомплекте. При этом на вычитателе осущестl вляется сравнение принятых импульсных сигналов йередающего полукомплекта с сигналами модулятора как по фазе, так и по амплитуде, что позволяет повысить помехоустойчивость приема импульсных сигналов.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит передающий полукомплект 1, приемный полуком" лект 2, линво 3 электропередачи. Передающий полукомплект включает s себя датчик 4 фазы, формирователь 5 импульсов, генератор 6 импульсов, элемент 7 кодирования, коммутирующий элемент 8, индуктивный элемент 9, накопительный элемент 10, ограничивающий элемент ll, диод 12. В приемный полукомплект входят селектор сигналов 13, управляемый фазовращатель

14, первый формирователь HMHYJIbcoB 15 фильтрующнй элемент 16, второй формирователь импульсов 17, преобразователь 18 длительность импульсов — напряжение, интегратор 19, элемент 20

ИЛИ, элемент 21 И, коммутирующий элемент 22, генератор 23 импульсов, модулятор 24, вычитатель 25, элемент

26 сравнения, дешифратор 27 сигналов, исполнительный элемент 28.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости передачи какойлибо команды телеуправления на вход коммутирующего элемента 8 в необходимые моменты времени подаются с элемента 7 импульсы управления. Эти имнульсы создаются синхронизированным с сетью генератором 6 с определенными фазовыми углами по отношению к одной из полуволи напряжения промышленной частоты. Синхронизация с сетью осуществляется с помощью датчика 4 и формирователя 5 однополярными прямоугольными импульсами, которые поступают с его выхода на генератор 6.

Продолжительность этих импульсов соответствует продолжительности одного полупериода напряжения сети. При превышении напряжения на накопительном элементе сетевого напряжения происходит включение диодной цепи; и напряжение на накопительном элементе ограничивается практически до уровня питающего напряжения. В предлагаемом устройстве формирователи 5 и 15 выполнены аналогично и каждый представ7 1129 ляет собой операционный усилитель с положительной обратной связью, на вью, ходе которого включен логический зле. мент с прямым и инверсным выходом.

Вследствие изменения нагрузки се% ти фазовые соотношения между напряжениями U< иа передающем полукомплекте и U на приемном полукомплек2 те не постоянны (на фиг.2 углом отмечен максимально возможный

2 юаи фазовый сдвиг между напряжениями

U u U ). Поэтому стартовый импульс, f который формируется на передающем полукомплекте с углом открытия коммутирующего элемента 6(е, на прием иом полукомплекте имеет иное фазовое положение по отношению к напряжению У (фиг.2), На приемном полукомплекте управляежй фазовращатель 14 первоначально смещает фазу входного напряжения "2 таким обра- зом, чтобы стартовый импульс попадал в положительную полуволну выходного напряжения 1су при 9 = ч"2,„,к

Формирователь 15 в течение каждого периоде напряжения Уяя формирует прямоугольные импульсы U >> (фиг. 2) .

По переднему фронту этих импульсов осуществляется запуск второго формирователя импульсов 17 „ . Информационные импульсные сигналы, выявлен30 ,ные из сети фильтрующим элементом 16, поступают на один вход элемента И 21 а на другой его вход поступают им1

|пульсные сигналы с выхода формирователя 17. При совпадении сигналов происходит переключение комчутирующего элемента 22 и запуск генератора 23 (иа фиг.2 — 2-й и 3-й положи-. тельные полуиериоды напряжения U ).

При этом также импульсами Уст. 0

eÐ 49

ФИ2 устанавливается в первоначальное состояние формирователь импульcos 17. Если импульсный сигнал на выходе фильтрующего элемента 16 появляется вне эоны действия формирователя импульсов 17 то он не воспринимается приемным полукомплектом tl-й положительный полупериод напряжения 9 на фиг.2)..Импульсные сигналы с формирователя 17 поступают на преобразователь 18 длительность импульсов — напряжение, вы. ходкое напряжение которого зависит от длительности импульсов U ><. Если при приеме стартового импульса длительность импульсов U „ отлича-. е4 ется от величины †вЂ, где Я - круго640 8 вая частота сети, то преобразователь 14 такой величины, чтобы напряжения U и U> совпадали по фазе (на фиг. 2 - 2-й и 3-й положительные полупериоды напряжения U +).

Сигналы с выхода генератора 23 постулают на управляющий вход модуля" тора 24, а на другой его вход подается модулирующее напряжение Ц <+.

Иодулятор 24 в приемном полукомплекте представляет собой модель передающего устройства, создающего в электрической сети амплитудно-модулированные информационные сигналы 0 .

Сигнапы с выхода модулятора на вычитателе 25 сравниваются- с сигналами фильтрующего элемента 16. Прк положительной полярности сигнала вычитателя на выходе элемента сравнения 26 появляется импульсный сигнал, в противном случае cmraan на выходе элемента 26 отсутствует (2-й положительный полуиериод напряжения М, на фиг.21. В этом случае импульсный сигнал хотя и ирккят селектором импульсов с тем ке фазовым углом, что и импульс передайцего устройства, ко, поскоиьку его амплитуда ие.удовлетворяет, условию амплитудно-импульсный модуляции, ок ке принят ириемнвм устройством. В течение третьего иолуперкода напряжения и это условие выполняется, к все информационные импульсы прини- маются приемнън устройством. Интегратор 19 к элемент ИЛИ 20 формкруют сигналы, устанавливающие коммутирующий элемент .22 в исходное состояние. После этого устройство сновя готово к прием информации.

Таким образом, использование в предлагаемом устройстве ковых элементрв позволяет повысить надежность передачи м достоверность приема амплитудно-модулкроваккых икформацкоикых сигналов.

Предлагаемое устройство мокко использовать для передачи информации о температурном режиме работы иогруккой кефтекасосной установки. с целью защиты иогружкого электродвигателя от перегрева к выбора его окткмалького теэпеватуркого .режима работы. При этом кз-эа сккжеккя.мощности накопительного элемента уменьшаются габариты передающего;иоаукомилекта на 25Z.

9 1129640 10

В качестве базового объекта приня- томатика . Быстродействие предта система аварийной циркулярной раэ- лагаемомо устройства примерно в грузки, выпускаемая Пятигорским 40 раэ выше, чем у базового опытным заводом " Союзэнергоав— объекта

:ll29640 . СоставителЪ Б. Бурдзейко

Редактор М.Циткина Техред А.Кикемезей Корректор В.Бутяга

Заказ 9456/40. Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.уагород, ул.Проектная,4