Способ гутина к.и.-цагарейшвили с.а. ввода токов сигналов в линию электропередачи 220в по схеме "фаза-земля"



Способ гутина к.и.-цагарейшвили с.а. ввода токов сигналов в линию электропередачи 220в по схеме "фаза-земля"

 


Владельцы патента RU 2419971:

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

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. С КП передают сигналы телесигнализации положения управляемых переключателей и сигналы телеизмерений, которые содержат информацию о величинах токов, напряжений, cos γ, показаний счетчиков электроэнергии потребителей. В заявленном способе, который реализован в генераторе, получен технический результат - нет воздушного трансформатора, а также снижен удельный коэффициент мощности γ в 7 раз. 1 ил.

 

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 380 В. С КП на ДП передают сигналы телесигнализации положения управляемых переключателей и сигналы телеизмерений, которые содержат информацию о величинах токов, напряжений, cos γ, показаний счетчиков электроэнергии потребителей.

Известен «Пассивно-активный способ ввода токов сигналов в трехфазную электрическую сеть», патент RU 2224363 С2, 7 Н04В 3/54 от 20.02.2004 г. Бюл. №5. Данный АНАЛОГ имеет следующие недостатки:

1. Наличие в генераторе, реализующем способ, воздушного трансформатора, при изготовлении которого трудно получить коэффициент связи между его обмотками близким к единице за счет больших габаритов воздушного трансформатора;

2. Большая мощность потребления при образовании тока, вводимого в линию 380 В.

Известен также «Способ Гутина К.И. ввода токов сигналов в трехфазную линию электропередачи», который принят за прототип (Патент RU 2224365 С2, 7 Н04В 3/54 от 20.02.2004 г. Бюл. №5). Данный способ имеет недостатки аналога п.п.1 и 2, а также имеет малый удельный коэффициент, который определяет отношение потребляемой мощности в ваттах на один ампер амплитуды тока сигнала:

где:

Р - потребляемая генератором мощность в ваттах;

Im - амплитуда тока сигнала, вводимого в линию напряжением 380 В, при передаче сигналов с КП на ДП - в амперах.

В заявленном способе устранены недостатки прототипа по п.п.1 и 2, а также снижен удельный коэффициент γ в 7 раз.

На чертеже приведена схема заявленного генератора, где:

1 - трансформатор 10/0,4 кВ, который установлен на ДП;

2 - низковольтная фаза А трансформатора 10/0,4 кВ;

3 - двухполупериодный выпрямительный мост, собранный на диодах Д1, Д2, Д3, Д4;

4 - первый конденсатор с величиной емкости С4;

5 - управляемый ключ;

6 - воздушная катушка индуктивности с величиной индуктивности L6;

7 - второй конденсатор с величиной емкости С7;

8 - третий конденсатор с величиной емкости C8;

9 - заземленная нейтраль трансформатора 10/0,4 кВ.

При подключении генератора к линии 220 В при разомкнутом ключе в промежутке времени, когда потенциал фазы А больше потенциала вывода «земля», открыты диоды Д1 и Д3. Конденсатор 4 заряжается током i1(t) до напряжения Е0 по цепи: фаза А, диод Д1, вывод «плюс» выпрямительного моста, конденсатор 4, диод Д3, вывод «земля».

Через промежуток времени Δt=4τn конденсатор 4 зарядился полностью до напряжения Е0:

где: τn - постоянная времени зарядной цепи конденсатора 4;

Um - амплитуда фазного напряжения 220 В.

После полного заряда конденсатора 4 до напряжения Е0=310 В схема генератора будет находиться в устойчивом состоянии.

Исходные данные для расчета генератора:

Im=38 А - амплитуда тока, вводимого в линию 220 В по схеме «Фаза - Земля»;

fc=1950 Гц частота тока сигнала.

- интервал времени замкнутого положения ключа.

S=400 кВА - мощность трансформатора 10/0,4 кВ.

Известное равенство энергий: запасаемой в катушке индуктивности и электрической энергии - в конденсаторе, при резонансе, имеет вид:

Значение Im при замкнутом ключе в первом резонансном контуре, который образован цепью: «плюс» конденсатора 4, ключ, воздушная катушка индуктивности L6, «минус» конденсатора 4 с учетом (1) определяется через параметры генератора C4, E0, f0 по формуле:

где: Im=38 A - амплитуда тока i1(t) заряда конденсатора 4;

Е0=310 В - согласно (1);

f0=1950 Гц - согласно исходных данных.

Величина емкости конденсатора 4 (С4) рассчитывается с учетом выражения (3) и исходных данных по формуле:

В момент времени t>0 начинают коммутировать ключ с частотой f0.

При замкнутом ключе - в первом резонансном контуре будет протекать ток i2(t) за счет разряда конденсатора 4 по цепи: вывод «плюс» выпрямительного моста, ключ 5, катушка индуктивности 6, конденсатор 4, вывод «минус» выпрямительного моста.

При протекании тока i2(t) через воздушную катушку индуктивности 6 в ней будет запасаться электромагнитная энергия W.

В момент времени размыкания ключа t=τ3 за счет запасенной электромагнитной энергии W во втором резонансном контуре начнутся свободные колебания тока сигнала i0(t), который вводят в линию 220 В по цепи: вывод «минус» выпрямительного моста, конденсатор C7, вывод «земля», обмотка фазы В трансформатора 10/0,4 кВ, конденсатор 8, воздушная катушка индуктивности 6, при этом первый и второй резонансные контуры настроены в резонанс на частоту f0. При наличии тока i0(t) сигнала во втором резонансном контуре согласно чертежу, фаза В трансформатора 10/0,4 кВ будет замкнута накоротко на землю по цепи: конденсатор 8, катушка индуктивности 6, конденсатор 7, земля. В связи с тем что суммарное сопротивление второго резонансного контура , можем считать, что по указанной выше цепи наступает короткое металлическое замыкание на частоте 1950 Гц, при этом, как известно, образуются токи прямой и обратной последовательностей, которые на ДП принимаются двумя фильтрами прямой и обратной последовательностей. «Теоретические основы электротехники» - Издательство «Энергия». Москва, 1966 г. - Ленинград, стр.211.

Величину индуктивности катушки индуктивности 6 можно определить по формуле с учетом выражения (4):

В связи с тем что конденсаторы 7 и 8 соединены последовательно во втором резонансном контуре, емкость каждого из них будет равна:

С учетом мощности трансформатора 10/0,4 кВ обмотка фазы В будет иметь индуктивность, которая равна:

Суммарную индуктивность второго резонансного контура можно определить по формуле:

Определим суммарное активное сопротивление второго резонансного контура:

где: Q=10 - добротность второго резонансного контура.

Определим с учетом выражений (1), (8), (9) правильность выбора значения τ3=0,18 Т0 из известного выражения:

где: τ3=0,18 Т0 - задано в исходных данных.

Таким образом, сравнивая величину амплитуды тока, которая задана в исходных данных Im=38 А, с величиной, полученной в (10), делаем вывод, что интервал времени замкнутого положения ключа τ3=0,18 Т0 выбран правильно.

Аналитическое выражение тока сигнала, который вводят в линию 220 В, имеет вид:

где: ω0св=1950 Гц - частота тока свободных колебаний во втором резонансном контуре;

- коэффициент затухания тока свободных колебаний в интервал времени tраз;

- коэффициент, характеризующий степень затухания.

tpaз - интервал времени, когда ключ разомкнут:

Определим амплитуду тока свободных колебаний во втором резонансном контуре через промежуток времени 4,2·10-4 сек, т.е. в момент следующего замыкания ключа, с учетом (10), (12) и (13):

Определим среднее значение амплитуды тока сигнала за период Т0 с учетом выражения (14):

Определим мощность потерь в заявленном генераторе с учетом выражения (9):

где:

индекс «3» относится к заявленному генератору.

Коэффициент 0,18 в (16) учитывает, что энергия из линии 220 В отбирается только 0,18 Т0.

Определим мощность потерь в прототипе, при этом для простоты расчетов мощность потерь в воздушном трансформаторе прототипа не учитываем:

где: индекс «пр» относится к генератору прототипа;

Im=17 A, R=100 м, τ3=0,25 Т0 - параметры прототипа.

Коэффициент 0,25 в (17) учитывает, что энергия из линии 380 В в прототипе отбирается только 0,25 Т0.

Определим удельное потребление мощности в заявленном генераторе на 1 ампер амплитудного значения тока сигнала с учетом (10) и (16):

Определим удельное потребление мощности у ПРОТОТИПА на 1 ампер амплитудного значения тока сигнала с учетом (17):

где: Im=17 A - амплитуда тока в прототипе.

Определим во сколько раз удельное потребление мощности в заявке меньше, чем в прототипе, с учетом (18) и (19):

Таким образом, технический результат изобретением достигнут, при этом в заявленном генераторе нет воздушного трансформатора, а удельное потребление мощности снижено в 7 раз согласно выражению (20).

Способ ввода токов сигналов в линию электропередачи по схеме «Фаза-Земля», в соответствии с которым через низковольтную обмотку трансформатора и замкнутый управляемый ключ проходит ток, при этом коммутируют ключ с частотой f0, отличающийся тем, что при подключении генератора, реализующего способ, к линии при разомкнутом ключе и потенциале фазы А больше потенциала вывода «земля», проходит ток i1(t) по цепи: фаза А, диод Д1, первый конденсатор, диод Д3, вывод «земля» при достижении напряжения на первом конденсаторе значения Е0 схема генератора будет находиться в устойчивом состоянии; в момент времени t≥0 начинают коммутировать ключ с частотой f0, при этом ключ замкнут в промежутке времени 0≤t≤0,18 T0, при этом проходит ток i2(t) по цепи, которая образует первый резонансный контур: вывод «плюс» выпрямительного моста, ключ, воздушная катушка индуктивности, первый конденсатор; при прохождении тока i2(t) через воздушную катушку индуктивности в ней запасается электромагнитная энергия W, при размыкании ключа в момент времени t=0,18 T0 за счет запасенной электромагнитной энергии W в воздушной катушке индуктивности будет протекать ток сигнала i0(t) по цепи, которая образует второй резонансный контур: вывод «минус» выпрямительного моста, второй конденсатор, вывод «земля», низковольтная обмотка трансформатора фазы В, третий конденсатор, воздушная катушка индуктивности, вывод «минус» выпрямительного моста, при этом первый и второй резонансные контуры настроены в резонанс на частоту f0; при прохождении тока сигнала i0(t) через низковольтную обмотку фазы В трансформатора ток будет трансформироваться в линию электропередачи, который будет принят приемником на диспетчерском пункте,
где - период частоты тока сигнала;
Е0=310 В - амплитуда напряжения фаз низковольтных обмоток;
i1(t) - ток заряда первого конденсатора;
i2(t) - ток разряда первого конденсатора;
i0(t) - ток сигнала;
- коэффициент затухания тока сигнала в промежутке времени, когда ключ разомкнут;
tpaз - время разомкнутого положения ключа 0,18T0≤tpaз≤T0;
δ - коэффициент, характеризующий степень затухания.



 

Похожие патенты:

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.

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 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

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 380 В
Наверх