Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети

 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в каналах связи. Достигаемый технический результат - повышение отношения сигнал/помеха. Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети содержит передатчик пассивно-активного типа, соединенный через фазные провода с передатчиком, шесть конденсаторов, фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности, фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности, два узкополосных фильтра. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при организации каналов связи с использованием линий без обработки их высокочастотными заградителями.

Известно "Устройство для передачи сигналов по трехфазной линии электропередачи низкого напряжения" (патент 2122285, Н 04 В 3/54, 1998 г.) Недостатком данного устройства является его ограниченная применяемость, которая заключается в том, что сигналы передают только от питающего трансформатора к нагрузке, где установлены приемные устройства.

Известна "Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети", которая принята за прототип (патент 2161371, Н 04 В 3/54, 1999 г.).

Недостатками известной системы являются: 1. Малые входные сопротивления приемных фильтров напряжения симметричных составляющих прямой последовательности (ФНССПП) и фильтров напряжения симметричных составляющих обратной последовательности (ФНССОП). В связи с тем, что входные цепи ФНССПП и ФНССОП подключают на линейные напряжения 380 В, элементы этих фильтров должны быть высоковольтными, т.е. выдерживать высокие напряжения.

2. Выходы ФНССПП и ФНССОП подключены к входам узкополосных фильтров (УПФ), входы которых выполнены из низковольтных элементов, поэтому между выходами ФНССПП, ФНССОП и входами УПФ подключены заграждающие фильтры, настроенные на частоту 50 Гц, элементы которых также являются высоковольтными, т.е. громоздкими и дорогостоящими.

3. Основным недостатком является способ приема сигналов по напряжению. В ЭНИНе доказали, что прием сигналов по току дает более высокое отношение сигнал/помеха, чем прием сигналов по напряжению (Понамарев А.М. О возможности использования контроля тока сигнала в циркулярном управлении. -Минск: Известия ВУЗов. Энергетика, 1978 г., 8, стр.18-23).

Заявленное изобретение устраняет перечисленные недостатки.

Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, содержащая передатчик 1 пассивно-активного типа, соединенный через фазные провода А, В, С трехфазной электрической сети 2 с приемником 3, включающим первый 12 и второй 13 узкополосные фильтры (УПФ), в приемник введены первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 7, пятый 8, шестой 9 конденсаторы, фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности 10 (ФТССПП), фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности 11 (ФТССОП), при этом первые обкладки первого 4, второго 5, третьего 6 конденсаторов подключены соответственно к фазным проводам С, А, В трехфазной электрической сети 2, вторые обкладки каждого из которых подключены соответственно к входам ФТССОП (точки T₁, T₂, Т₃), выход которого подключен к входу второго УПФ 13, первые обкладки четвертого 7, пятого 8, шестого 9 конденсаторов подключены соответственно к фазным проводам С, А, В трехфазной электрической сети 2, вторые обкладки каждого из которых подключены соответственно к входу ФТССПП (точки Т₄, Т₅, Т₆), выход которого подключен к входу первого УПФ 12 (фиг.1).

Система работает следующим образом: При работе передатчика пассивно-активного типа 1 в его фазных проводах А, В, С образуются следующие трехфазные токи сигнала: или в другой форме записи: где I_m - аплитудное значение тока.

ω₁ = (ω₀•Ω); ω₂ = (ω₀•Ω); ω₀ = 2πf₀; Ω = 2πF; f₁=f₀-F; f₂=f₀+F;

ω₁ = 2πf₁;
ω₂ = 2πf₂;
f₀ - частота запуска передатчика 1;
F - частота напряжения электрической сети.

Векторные диаграммы токов обратной последовательности на частоте f₁ и прямой последовательности на частоте f₂ приведены на фиг.2.

Токи согласно (1) поступают на первые обкладки соответственно конденсаторов 4, 5, 6, 7, 8, 9. Со вторых обкладок конденсаторов 4, 5, 6 токи обратной последовательности поступают на входы ФТССОП 11 соответственно в точки T₁, T₂, Т₃. Эти токи с учетом затухания в тракте передачи сигналов между передающим и приемным пунктами имеют вид:

где К - коэфициент передачи токов.

Со вторичных обкладок конденсаторов 7, 8, 9 токи прямой последовательности поступают на входы ФТССПП 10 соответственно в точки Т₄, Т₅, Т₆. Эти токи с учетом затухания в тракте передачи между передающим и приемным пунктами имеют вид:

На выходе ФТССПП - 10 имеют напряжение только при наличии на его входах токов прямой последовательности. Это напряжение подают на вход первого УПФ - 12 и с его выхода получают напряжение сигнала на частоте f₂
U₁(t) = U_m1cosω₂t (4).
На выходе ФТССОП имеют напряжение только при наличии на его входах токов обратной последовательности. Это напряжение подают на вход второго УПФ - 13 и с его выхода получают напряжение сигнала на частоте f₁
U₂(t) = U_m2cosω₁t (5).
Напряжения U₂(t) и U₁(t) являются информационными. Эти напряжения используют для дальнейшей обработки сигналов одним из известных способов.

Примечание:
1. Элементами ФТССОП - 11 являются элементы R и С, а именно 11₁, 11₂, 11₃, 11₄. Трансформатор 11₅ является развязывающей цепочкой.

2. Элементы ФТССПП - 10 являются элементы R и С, а именно 10₁, 10₂, 10₃, 10₄. Трансформатор 10₅ является развязывающей цепочкой (Фабрикант В.Л., Глухов В. П. , Паперно Л. Б. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование. -М.: Высшая школа, 1968 г., стр.163).

Таким образом доказано, что в заявленном техническом решении устранены недостатки прототипа, что и является целью изобретения, а именно:
1. Устранен заграждающий фильтр (ЗФ), имеющий элементы, которые должны работать с большими напряжениями. В прототипе был включен между выходами ФНССПП, ФНССОП и входами первого и второго УПФ 12 и 13 (на схеме в прототипе не показан, т.к. он входит составной частью в ФНССПП и ФНССОП, что очевидно, т. к. в его отсутствии УПФ 12 и 13 сгорели бы). Изъятие ЗФ стало возможным в связи с установкой последовательно ФТССОП, ФТССПП конденсаторов 4-9, которые для высокой частоты сигнала имеют малые сопротивления, а для частоты 50 Гц - большое сопротивление.

2. За счет применения способа приема сигналов по току повышено отношение сигнал/помеха, что дает возможность при прочих равных условиях снизить мощность передатчика.

Формула изобретения

Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети, содержащая передатчик пассивно-активного типа, соединенный через фазные провода А, В, С трехфазной электрической сети с приемником, включающим первый и второй узкополосные фильтры, отличающаяся тем, что в приемник введены первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой конденсаторы, фильтр тока симметричных составляющих прямой последовательности, фильтр тока симметричных составляющих обратной последовательности, при этом первые обкладки первого, второго, третьего конденсаторов подключены соответственно к фазным проводам С, В, А трехфазной электрической сети, вторые обкладки каждого из которых подключены соответственно к входам фильтра тока симметричных составляющих обратной последовательности, выход которого подключен к входу второго узкополосного фильтра, первые обкладки четвертого, пятого, шестого конденсаторов подключены соответственно к фазным проводам С, А, В трехфазной электрической сети, вторые обкладки каждого из которых подключены соответственно к входам фильтра тока симметричных составляющих прямой последовательности, выход которого подключен к входу первого узкополосного фильтра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2