Способ ввода токов сигналов в трехфазную линию электропередачи



Способ ввода токов сигналов в трехфазную линию электропередачи

 


Владельцы патента RU 2419970:

Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием трехфазных линий электропередачи (0,4-35) кВ без обработки их высокочастотными заградителями. Задачей предлагаемого изобретения является снижение потребляемой мощности из сети 0,4 кВ в 2,8 раза. В результате использования предлагаемого изобретения достигнут технический результат - снижена мощность потребления в 2,8 раза без применения воздушного трансформатора. Амплитуды тока сигнала, вводимого в фазы ВС линии 0,4 кВ, для сравнения в прототипе и предлагаемом способе приняты одинаковыми и равными Im=17 A. Результат достигается тем, что в предлагаемом способе в трехфазную линию электропередачи вводят ток сигнала в низковольтные обмотки трансформатора 10/0,4 кВ фаз В и С через последовательный резонансный контур, образованный первым конденсатором, низковольтной обмоткой трансформатора 10/0,4 кВ фазы С, низковольтной обмоткой трансформатора 10/0,4 кВ фазы В, вторым конденсатором, катушкой индуктивности, при этом за счет запасенной электромагнитной энергии W в катушке индуктивности, в резонансном контуре в промежутке времени 0,18T0≤t≤T0, при разомкнутом ключе, образуют ток свободных колебаний i2(t) на частоте ω0св, который равен i2(t)=Imcosω0t·e-δt, при этом последовательный резонансный контур настроен в резонанс на частоту тока сигнала f0, где:

где

- амплитуда тока i2(t), в момент времени размыкания ключа, который равен t=0,18T0, L - индуктивность воздушной катушки индуктивности, C=C1=C2, где СΣ - резонансное значение емкости резонансного контура, - постоянная составляющая выпрямленного двухполупериодного трехфазного напряжения 0,4 кВ частоты 50 Гц, R - сопротивление резистора, при этом индуктивностями обмоток трансформатора 10/0,4 кВ фаз А, В, С пренебрегают в связи с их малостью по сравнению с индуктивностью катушки индуктивности, также пренебрегают активными сопротивлениями обмоток трансформатора 10/0,4 кВ в связи с их малостью по сравнению с сопротивлением резистора R, C1 и С2 соответственно емкости первого и второго конденсаторов, ω0св=2πf0 - угловая частота тока свободных колебаний в последовательном резонансном контуре. - период частоты тока Т0 сигнала, е-δt - коэффициент затухания тока сигнала в промежутке времени 0,18T0≤t≤T0 при разомкнутом ключе. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием трехфазных линий электропередачи (0,4-3 5) кВ без обработки их высокочастотными заградителями.

Известен пассивно-активный способ ввода токов сигналов в трехфазную электрическую сеть (патент РФ №2224363, опубл. 20.02.2004, бюл. №5). Недостатками данного способа являются большая мощность, потребляемая из линии 0,4 кВ; наличие воздушного трансформатора, который развязывает цепи линии 0,4 кВ от цепей выпрямляемого постоянного напряжения трехфазным двухполупериодным мостом.

Известен также способ ввода токов сигналов в трехфазную линию электропередачи, который реализован в генераторе Гутина К.И. ввода токов сигналов в трехфазную линию электропередачи, который принят за прототип (патент РФ №2224366, опубл. 20.02.2004, бюл. №5). Недостатком данного способа являются большая мощность, потребляемая из линии 0,4 кВ; наличие воздушного трансформатора, который развязывает цепи линии 0,4 кВ от цепей выпрямленного постоянного напряжения мостом. Следует отметить, что в воздушном трансформаторе трудно технологически получить коэффициент связи между первичной и вторичной обмотками близким к единице.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение потребляемой мощности из сети 0,4 кВ в 2,8 раза.

Достигаемый технический результат - снижение потребляемой мощности из сети 0,4 кВ в 2,8 раза без применения воздушного трансформатора. Амплитуды тока сигнала, вводимого в фазы В и С линии 0,4 кВ, для сравнения в прототипе и предлагаемом способе приняты одинаковыми и равными Im=17 А.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе ввода токов сигналов в трехфазную линию электропередачи, в соответствии с которым запасают электромагнитную энергию

в катушке индуктивности при токе

по цепи низковольтная обмотка трансформатора фазы А - трехфазный выпрямительный двухполупериодный мост, резистор, ключ, катушка индуктивности, трехфазный выпрямительный двухполупериодный мост, низковольтная обмотка трансформатора 10/0,4 кВ фазы В, при замкнутом положении ключа, который коммутируют с частотой f0, в трехфазную линию электропередачи вводят ток сигнала в низковольтные обмотки трансформатора фаз В и С через последовательный резонансный контур, образованный первым конденсатором, низковольтной обмоткой трансформатора фазы С, низковольтной обмоткой трансформатора фазы В, вторым конденсатором, катушкой индуктивности, при этом за счет запасенной электромагнитной энергии W в катушке индуктивности, в резонансном контуре в промежутке времени 0,18T0≤t≤T0, при разомкнутом ключе, образуют ток свободных колебаний i2(t) на частоте ω0св, который равен

,

при этом последовательный резонансный контур настроен в резонанс на частоту тока сигнала f0, где:

где

- амплитуда тока i2(t), в момент времени размыкания ключа, который равен t=0,18T0,

L - индуктивность воздушной катушки индуктивности,

C=C1=C2,

где СΣ - резонансное значение емкости резонансного контура,

- постоянная составляющая выпрямленного двухполупериодного трехфазного напряжения 0,4 кВ частоты 50 Гц,

R - сопротивление резистора, при этом индуктивностями обмоток трансформатора фаз А, В, С пренебрегают в связи с их малостью по сравнению с индуктивностью катушки индуктивности, также пренебрегают активными сопротивлениями обмоток трансформатора в связи с их малостью по сравнению с сопротивлением резистора R,

С1 и C2 соответственно емкости первого и второго конденсаторов,

ω0св=2πf0 - угловая частота тока свободных колебаний в последовательном резонансном контуре.

- период частоты тока сигнала,

е-δt - коэффициент затухания тока сигнала в промежутке времени 0,18T0≤t≤T0 при разомкнутом ключе.

На чертеже приведена схема генератора, которая реализует заявленное техническое предложение:

1. Трансформатор 10/0,4 кВ - (трансформатор);

2. Трехфазная линия электропередачи 10 кВ;

3. Трехфазная линия электропередачи 0,4 кВ;

4. Трехфазный двухполупериодный выпрямительный мост;

5. Воздушная катушка индуктивности;

6. Первый конденсатор;

7. Второй конденсатор;

8. Резистор;

9. Управляемый ключ;

10. Блок управления.

Определим мощность потребления из линии 0,4 кВ в прототипе, при этом активными сопротивлениями обмоток трансформатора 10/0,4 кВ, активными сопротивлениями первичной и вторичной обмоток воздушного трансформатора пренебрегаем.

Из описания прототипа следует, что амплитуда тока, протекающего по цепи: мост - первичная обмотка воздушного трансформатора - резистор - ключ - мост, равна 17 А, при этом принимаем, что коэффициент трансформации воздушного трансформатора равен единице.

Мощность потребления в прототипе с учетом допущений, принятых выше равна:

где Im=17 А - амплитуда тока, вводимого в фазы В и С линии 0,4 кВ, R9=10 Ом - сопротивление резистора.

Коэффициент 0,25 в (1) соответствует времени замкнутого положения ключа, который замкнут 0,25 Т0, при этом потребляется мощность из линии 0,4 кВ.

Генератор в соответствии с предложенным способом работает следующим образом: при потенциале фазы А больше, чем потенциал фазы В открыты диоды 1, 5 моста 4. При замкнутом ключе 9 ток протекает по цепи: фаза А низковольтной обмотки трансформатора - диод Д1 - резистор 8 - ключ 9 - воздушная катушка индуктивности 5 - диод Д5 - фаза В низковольтной обмотки трансформатора.

При протекании тока через воздушную катушку индуктивности 9 в ней будет накапливаться электромагнитная энергия, которая в момент времени размыкания ключа равна:

где

Im - амплитуда тока в момент времени размыкания ключа 9,

L - индуктивность воздушной катушки индуктивности 5.

Алгоритм работы ключа принят следующим:

где

τ - интервал времени замкнутого положения ключа;

- период частоты тока сигнала;

f0 - частота тока сигнала, вводимого в фазы В и С линии 0,4 кВ.

В момент времени t=0,18T0 ключ размыкают, при этом за счет накопленной электромагнитной энергии в воздушной катушке индуктивности 5 возникает ток свободных колебаний в колебательном контуре по цепи:

катушка индуктивности 5 - конденсатор 6 - фаза С низковольтной обмотки трансформатора - фаза В низковольтной обмотки трансформатора - конденсатор 7 - катушка индуктивности 5.

Элементы колебательного контура имеют величины, соответствующие резонансу на частоте f0, где емкости первого и второго конденсаторов 6, 7

C1=C2=10·10-6Ф;

индуктивность воздушной катушки индуктивности 5 равна:

L=5·10-3 Гн.

Колебательный контур настроен в резонанс на частоту тока сигнала f0=1000T0 при условии:

где

C1=C2=C;

СΣ - емкость колебательного контура;

L - индуктивность колебательного контура.

В связи с тем, что конденсаторы C1 и C2 включены последовательно, емкость колебательного контура Ск равна:

С учетом (4) индуктивность контура равна 5·10-3 Гн.

Определим амплитуду тока, который вводят в фазы В и С линии 0,4 кВ:

где

Е0=512 В - постоянная составляющая выпрямленного трехфазного двухполупериодного напряжения при разложении его в ряд Фурье,

R=5 Ом

L=5·10-3 Гн - индуктивность катушки 5.

Таким образом, амплитуды токов, вводимых в фазы В и С, в прототипе и в заявке равны.

Определим мощность потребления в заявке по аналогии с прототипом (1)

где

Im=17 A - амплитуда тока, вводимого в фазы В и С линии 0,4 кВ, R8=5 Ом - сопротивление резистора 8.

Коэффициент 0,18 в (7) соответствует времени замкнутого положения ключа, когда потребляется энергия из сети 0,4 кВ.

Таким образом, в заявленном генераторе с учетом выражений (1) и (7) можно утверждать, что мощность потребления в заявке меньше в 360/130·2,8 раза при отсутствии воздушного трансформатора, как это было а прототипе.

Полученный результат является выполнением цели, поставленной в заявленном техническом предложении.

Способ ввода токов сигналов в трехфазную линию электропередачи, в соответствии с которым запасают электромагнитную энергию во второй катушке индуктивности при протекании через нее тока по цепи: низковольтная обмотка трансформатора фазы А, трехфазный выпрямительный мост, резистор, ключ, катушка индуктивности, резистор, ключ, трехфазный выпрямительный мост, низковольтная обмотка трансформатора фазы В, при замкнутом положении ключа, который коммутируют с частотой f0, отличающийся тем, что в трехфазную линию электропередачи вводят ток сигнала в низковольтные обмотки трансформатора фаз В и С через последовательный резонансный контур, образованный первым конденсатором, низковольтной обмоткой трансформатора фазы С, низковольтной обмоткой трансформатора фазы В, вторым конденсатором, катушкой индуктивности, при этом за счет запасенной электромагнитной энергии W в катушке индуктивности, в резонансном контуре в промежутке времени 0,18T0≤t≤T0 при разомкнутом ключе формируют ток свободных колебаний i2(t) на частоте ω0св, который равен
,
при этом последовательный резонансный контур настроен в резонанс на частоту тока сигнала f0, где ,
где - амплитуда тока i2(t) в момент времени размыкания ключа, который равен t=0,18Т0, L - индуктивность воздушной катушки индуктивности, C=C1=C2 - резонансное значение емкости резонансного контура, - постоянная составляющая выпрямленного трехфазного напряжения Um 0,4 кВ частоты 50 Гц, R - сопротивление резистора, при этом индуктивностями обмоток трансформатора фаз А, В, С пренебрегают в связи с их малостью по сравнению с индуктивностью катушки индуктивности, также пренебрегают активными сопротивлениями обмоток трансформатора в связи с их малостью по сравнению с сопротивлением резистора R, C1 и С2 соответственно емкости первого и второго конденсаторов, ω0св=2πf0 - угловая частота тока свободных колебаний в последовательном резонансном контуре, - период частоты тока сигнала, е-δt - коэффициент затухания тока сигнала в промежутке времени 0,18Т0≤t≤Т0 при разомкнутом ключе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 380 В.

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием трехфазных линий электропередачи (0,4-3 5) кВ без обработки их высокочастотными заградителями.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах дистанционного контроля и диагностики технических объектов, в измерительных комплексах, предназначенных для работы с вращающимися объектами.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для подводной связи по линии электропередач. .

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к радиотехническим комплексам крайне низких частот и сверхнизких частот, и может быть использовано для передачи радиосигналов в диапазоне низких частот при изучении земной коры, поиске полезных ископаемых и прогнозе землетрясений.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в устройствах ввода/вывода информации в электронных системах автоматизированного контроля, защиты и управления различного назначения, в частности для сбора данных с различных датчиков.

Изобретение относится к технике построения бортовых систем контроля, защиты и управления. .

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на пункт связи 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 380 В

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к способу связи по линиям электропитания для сетей передачи электрической энергии

Изобретение относится к модему, в частности, для подводной связи по линии электропередачи, содержащему электронные компоненты на печатной плате и металлический корпус
Наверх