Устройство присоединения аппаратуры высокочастотной связи к проводам линий электропередачи

 

Изобретение относится к области высокочастотной связи по проводам линий электропередачи, используемой в энергетике для передачи сигналов диспетчерского управления, противоаварийной автоматики и релейной защиты энергетических объектов. Технический результат состоит в устранении шунтирующего действия защитного устройства, в расширении рабочей полосы пропускания и повышении электрической прочности. Технический результат достигается тем, что в устройстве присоединения, выполненном по трехконтурной схеме полосового фильтра, содержащем линейные выводы, средство согласования сопротивлений, состоящем из входной цепи, индуктивно связанной с выходной цепью, которая шунтирована конденсатором и с помощью LC-контура соединена с кабельным выходным выводом, дополнительно между линейным выводом и входной цепью средства согласования сопротивления подключен конденсатор, а между линейными выводами подключена катушка индуктивности. При этом в качестве защитного устройства к линейным выводам подключен ограничитель напряжения, а в качестве средства согласования используется двухобмоточный трансформатор или автотрансформатор. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области высокочастотной связи по проводам линий электропередачи, используемой в энергетике для передачи сигналов диспетчерского управления, противоаварийной автоматики и релейной защиты энергетических объектов.

Устройство присоединения через конденсатор связи подключается к проводам линий электропередачи и снабжено защитным устройством для защиты от воздействия перенапряжений, набегающих со стороны линии электропередачи на элементы устройства присоединения.

Функциональные возможности устройства присоединения оцениваются шириной его полосы пропускания.

Известно устройство присоединения, содержащее согласующий трансформатор, входная цепь которая служит для подключения через конденсатор связи к проводу линии электропередачи, а выходная цепь соединена с выходными выводами, которые используются для подключения высокочастотного кабеля связи (Микуцкий Г.В. Высокочастотные заградители и устройства присоединения для каналов высокочастотной связи. М.: Энергоатомиздат, 1984, с.100, рис.5.5а). При этом на входе и выходе устройства установлены защитные устройства.

В такой схеме число элементов минимально, но она обладает узкой полосой пропускания.

В другом известном устройстве присоединения, выполненном также в виде трансформаторной схемы, дополнительно в выходной цепи подключен конденсатор для расширения полосы пропускания (Микуцкий Г.В. Высокочастотные заградители и устройства присоединения для каналов высокочастотной связи. М.: Энергоатомиздат, 1984, с.121, рис.5.1, 2а).

Таким образом, совместно с конденсатором связи, подключаемым со стороны входа устройства присоединения, образуется схема полосового фильтра, полоса пропускания которой также недостаточна.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является широкополосная трехконтурная схема, в которой кроме согласующего трансформатора или автотрансформатора с параллельным конденсатором в его выходной цепи подключен последовательно LC-контур между выходной цепью и выходными кабельными выводами (Микуцкий Г.В., Скитальцев B.C. Высокочастотная связь по линиям электропередачи. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.233, рис.8.10).

Однако и в этом случае не всегда обеспечивается необходимая ширина полосы пропускания. Кроме того, в последние годы в качестве защитных устройств взамен традиционных разрядников используются более эффективные ограничители перенапряжений (в дальнейшем ОПН) на входе и варисторы на выходе устройства. ОПН, включаемые с линейной стороны устройства, обладают значительной емкостью, которая шунтирует на входе поступающие высокочастотные сигналы и уменьшает таким образом рабочую полосу частот.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение полосы пропускания устройства присоединения в случаях использования в ней со стороны входа в качестве высокоэффективного защитного устройства ограничителей перенапряжения и повышении эксплуатационной надежности его работы в условиях перенапряжений.

Технический результат состоит в устранении шунтирующего действия защитного устройства, в расширении рабочей полосы пропускания и повышении электрической прочности.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в устройстве присоединения аппаратуры высокочастотной связи к проводам линий электропередачи, содержащем первый и второй входные выводы, первый входной вывод предназначен для подключения через конденсатор связи к фазному проводу линии электропередачи, а также первого вывода входной цепи средства согласования сопротивлений, второй вывод которого заземлен, выходной кабельный вывод, соединенный через последовательно подсоединенные первую катушку индуктивности и первый конденсатор с первым выводом выходной цепи средства согласования сопротивлений, второй конденсатор, включенный между выводами выходной цепи средства согласования сопротивлений, при этом второй вывод выходной цепи средства согласования сопротивлений соединен с вторыми входным и выходным выводами устройства, ограничитель перенапряжения, подключенный к входным выводам устройства, и варистор, подключенный к выходным выводам, введены третий конденсатор, соединенный с первым входным выводом и первым выводом входной цепи средства согласования сопротивлений, и вторая катушка индуктивности, включенная между входными первым и вторым выводами параллельно ограничителю перенапряжения (защитному устройству).

В устройстве присоединения аппаратуры высокочастотной связи к проводам линий электропередачи средство согласования сопротивлений выполнено в виде двухобмоточного трансформатора.

В устройстве присоединения аппаратуры высокочастотной связи к проводам линий электропередачи средство согласования сопротивлений выполнено в виде автотрансформатора.

Включение дополнительной второй катушки индуктивности на входе параллельно защитному устройству позволяет исключить шунтирующее действие собственной емкости ОПН в пределах рабочей полосы пропускания на высокочастотные сигналы и совместно с третьим конденсатором обеспечивает расширение более чем на 20% рабочей полосы пропускания устройства относительно функциональных возможностей прототипа.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1, 2 и 3.

На фиг.1 представлена электрическая принципиальная схема заявляемого устройства, где средство согласования выполнено в виде двухобмоточного трансформатора.

На фиг.2 представлена электрическая принципиальная схема заявляемого устройства, где средство согласования выполнено в виде автотрансформатора.

Устройство присоединения аппаратуры высокочастотной связи к проводам линий электропередачи содержит входные выводы 1 и 2, первый из которых линейный, а второй соединен с землей, защитное устройство 3 типа ОПН, средство согласования сопротивлений 4 с подключенными к его выходной цепи первым конденсатором 5 и первой катушкой индуктивности 6, соединенной с выходным “кабельным”выходом 7, а второй выходной вывод 8 соединен с “землей” и средством согласования 4. Параллельно выходной цепи средства 4 включен второй конденсатор 9.

Вторая катушка индуктивности 10, включенная между входными первым и вторым выводами устройства, нейтрализует шунтирующее действие емкости ОПН и совместно с третьим конденсатором 11, включенным между входным выводом 1 и входной цепью средства, расширяют рабочую полосу частот.

Средство согласования сопротивлений 4 на фиг.1 может быть выполнено в виде двухобмоточного трансформатора 12, который при необходимости обеспечивает поворот фазы на 180° и гальваническое разделение входных и выходных цепей, либо, как показано на фиг.2, в виде автотрансформатора 13, что дает в некоторых случаях преимущества по ширине полосы пропускания за счет увеличения коэффициента магнитной связи между обмотками. На выходе устройства подключен варистор 14 для защиты кабеля связи от перенапряжений.

Конденсатор связи 15 не входит в устройство присоединения и приведен на фиг.1 и 2 для пояснения его работы, которую опишем на примере схемы фиг.1.

Высокочастотные сигналы от передатчика по проводам линии электропередачи поступают через конденсатор связи 15, который включен последовательно между проводом линии и первым входным выводом и представляет большое сопротивление токам на промышленной частоте, на линейный входной вывод 1 и вывод 2 по “земле”.

Для высокочастотных сигналов электрическая схема устройства, приведенная на фиг.1, и значение всех ее элементов подобраны таким образом, что создают полосовой фильтр с низким значением затухания в полосе пропускания на рабочих частотах передатчика. Трансформатор 12 обеспечивает согласование значения сопротивления на выходных выводах 8 и 9 устройства с входным сопротивлением высокочастотного кабеля связи, который подключен к приемнику сигналов. В результате высокочастотные сигналы проходят через устройство присоединения с низким затуханием. При этом дополнительная катушка индуктивности 10 совместно с собственной емкостью защитного устройства 3 создают параллельный LC-контур, который устраняет шунтирующие действия ОПН в рабочей полосе, и совместно с дополнительным конденсатором 11 смещают соответственно верхнюю и нижнюю граничные частоты полосы пропускания, увеличивая таким образом ширину полосы пропускания устройства на 20% относительно прототипа.

Преимущества предлагаемого устройства подтверждены результатами расчета частотных характеристик рабочего затухания. На фиг.3 штрихпунктирной линией показано рабочее затухание известного устройства присоединения с граничными частотами f₁ и f₂.

В случае применения заявляемого устройства при аналогичных требованиях к рабочему затуханию Δа была получена частотная характеристика, показанная на фиг.3 сплошной линией, которая создает более широкую полосу пропускания между граничными частотами f₁’ и f₂’’_.

Таким образом, приведенное сопоставление подтверждает эффективность предлагаемого устройства.

Формула изобретения

1. Устройство присоединения аппаратуры высокочастотной связи к проводам линий электропередачи, содержащее первый, второй входные выводы, первый входной вывод предназначен для подключения через конденсатор связи к фазному проводу линии электропередачи, а также первого вывода входной цепи средства согласования сопротивлений, второй вывод которой заземлен, выходной кабельный вывод, соединенный через последовательно подсоединенные первую катушку индуктивности и первый конденсатор с первым выводом выходной цепи средства согласования сопротивлений, второй конденсатор, включенный между выводами выходной цепи средства согласования сопротивлений, при этом второй вывод выходной цепи средства согласования сопротивлений соединен с вторыми входным и выходным выводами устройства, ограничитель перенапряжения, подключенный к входным выводам устройства, и варистор, подключенный к выходным выводам, отличающееся тем, что введены третий конденсатор, соединенный с первым входным выводом и первым выводом входной цепи средства согласования сопротивлений, и вторая катушка индуктивности, включенная между входными первым и вторым выводами параллельно ограничителю перенапряжения.

2. Устройство присоединения аппаратуры высокочастотной связи к проводам линий электропередачи по п.1, отличающееся тем, что средство согласования сопротивлений выполнено в виде двухобмоточного трансформатора.

3. Устройство присоединения аппаратуры высокочастотной связи к проводам линий электропередачи по п.1, отличающееся тем, что средство согласования сопротивлений выполнено в виде автотрансформатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3