Способ гутина к.и. - цагарейшвили с.а. ввода токов сигналов в линию электропередачи 380 в по схеме "фаза - фаза"



Способ гутина к.и. - цагарейшвили с.а. ввода токов сигналов в линию электропередачи 380 в по схеме "фаза - фаза"

 


Владельцы патента RU 2423789:

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 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 y, показаний счетчиков электроэнергии потребителей. В заявленном способе обеспечен технический результат - нет воздушного трансформатора, а также снижен удельный коэффициент мощности у 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 y, 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, МПК Н04В 3/54, БИ №5, 2004), в соответствии с которым через вторую обмотку воздушного трансформатора, резистор и замкнутый управляемый ключ проходит ток i(t)пр в промежутке времени ; в промежутке времени ключ разомкнут, при этом коммутируют ключ с частотой f0.

Недостатками известного способа (прототипа) является то, что трудно получить коэффициент связи между его обмотками, близким к единице, за счет больших габаритов воздушного трансформатора, большая мощность потребления при образовании тока, вводимого в линию 380 В, 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, также снижен удельный коэффициент γ в 7 раз.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение удельного коэффициента, который определяет отношение потребляемой мощности в ватах на один ампер амплитуды тока сигнала в 7 раз.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе ввода токов сигналов в линию электропередачи, в соответствии с которым через вторую обмотку трансформатора и замкнутый управляемый ключ пропускают ток i(t)пр, при этом коммутируют ключ с частотой f0, при подключении генератора, формирующего токи сигналов, к линии при разомкнутом ключе и потенциале фазы А больше потенциала вывода «земля», проходит ток i1(t) по цепи: фаза А, диод Д1 мостового трехфазного выпрямителя, вывод «плюс» первого конденсатора, вывод «минус» первого конденсатора, диод Д3 мостового трехфазного выпрямителя, вывод «земля», фаза А, при достижении напряжения на первом конденсаторе значения Е0 генератор находится в устойчивом состоянии; в момент времени t≥0 начинают коммутировать ключ с частотой f0, при этом ключ замкнут в промежутке времени 0≤t≤0,18T0, при этом проходит ток i2(t) по цепи, которая образует первый резонансный контур: вывод «плюс» первого конденсатора, ключ, воздушная катушка индуктивности, вывод «минус» первого конденсатора; при прохождении тока i2(t) через воздушную катушку индуктивности в ней запасается электромагнитная энергия W, при размыкании ключа в момент времени t=0,18T0, за счет запасенной электромагнитной энергии W в воздушной катушке индуктивности протекает ток сигнала i0(t) по цепи, которая образует второй резонансный контур: воздушная катушка индуктивности, второй конденсатор, фаза А, фаза В, третий конденсатор, воздушная катушка индуктивности, при этом первый и второй резонансные контуры настроены в резонанс на частоту f0; при прохождении тока сигнала i0(t) образуются токи прямой I1 и обратной I2 последовательностей, которые на диспетчерском пункте принимаются двумя фильтрами прямой и обратной последовательностей;

- период частоты тока сигнала;

Е0=310 В - амплитуда напряжения фаз второй обмотки трансформатора;

i1(t) - ток заряда первого конденсатора;

i2(t) - ток разряда первого конденсатора;

i0(t) - ток сигнала;

tpaз - время разомкнутого положения ключа 0,18T0≤tpaз≤T0.

На чертеже приведена схема заявленного генератора, где

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

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

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

4 - первый конденсатор с емкостью С4;

5 - управляемый ключ;

6 - воздушная катушка индуктивности с величиной индуктивности L6;

7 - второй конденсатор с емкостью С7;

8 - третий конденсатор с емкостью С3;

9 - заземленная нейтраль трансформатора 10/0,4 кВ (вывод «земля»).

РАБОТА ГЕНЕРАТОРА

При подключении генератор к линии 220 В при разомкнутом ключе 5 в промежутке времени, когда потенциал фазы А больше потенциала вывода «земля», открыты диоды Д1 и Д3. Первый конденсатор 4 заряжается до напряжения Е0 током i1(t) по цепи: фаза А, диод Д1, конденсатор 4, диод Д3, вывод «земля».

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

где τn - постоянная времени зарядной цепи конденсатора 4; E0=Um - амплитуда фазного напряжения 220 В. Второй (низковольтной) обмотки трансформатора.

После полного заряда конденсатора 4 до напряжения Е0=310В генератор находится в устойчивом состоянии.

Исходные данные для расчета генератора:

Im=38 А - амплитуда тока, вводимого в линию 380 В по схеме «Фаза-Фаза»;

f0=1950 Гц - частота тока сигнала.

- интервал времени замкнутого положения ключа.

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

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

Определим значение Im с учетом (1) через параметры генератора С4, Е0, f0 при замкнутом ключе 5 в первом резонансном контуре, который образован цепью: вывод «плюс» конденсатора 4, ключ 5, воздушная катушка индуктивности 6, вывод «минус» конденсатора 4:

где Im=38A - амплитуда тока i1(t) заряда конденсатора С4.

Е0=310 В - согласно (1).

f0=1950 Гц - согласно исходных данных.

Определим величину емкости конденсатора 4, с учетом выражения (3) и исходных данных:

В момент времени t>0 начинают коммутировать ключ 5 с частотой f0. При замкнутом ключе в первом резонансном контуре протекает ток i2(t) за счет разряда конденсатора 4 по цепи: вывод «плюс» конденсатора 4, ключ 5, катушка индуктивности 6, вывод «минус» конденсатор С4.

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 380 В по цепи: катушка индуктивности 6, конденсатор 7, фаза А низковольтной обмотки трансформатора, фаза В низковольтной обмотки трансформатора, 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, фаза А и фаза В трансформатора 10/0,4 кВ будут замкнуты накоротко) по цепи: конденсатор 8, катушка индуктивности 6, конденсатор 7. В связи с тем, что суммарное сопротивление второго резонансного контура мало можем считать, что по указанной выше цепи наступает короткое металлическое замыкание на частоте f0=1950 Гц, при этом, как известно, образуются токи прямой İ1 и обратной İ2 последовательностей, которые на ДП принимаются двумя фильтрами прямой и обратной последовательностей. «Теоретические основы электротехники» - Издательство «Энергия». Москва 1966 г. - Ленинград, с.211.

Определим величину индуктивности катушки индуктивности 6 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 низковольтная обмотка фазы А будет иметь индуктивность, которая равна:

Определим суммарную индуктивность второго резонансного контура:

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=0,18Т0 из известного выражения:

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

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

Аналитическое выражение тока сигнала, который вводят в линию 380 В имеет вид:

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

е-δtфаз - коэффициент затухания тока свободных колебаний в интервале времени

tpaз - интервал времени, когда ключ разомкнут:

Определим амплитуду тока свободных колебаний во втором резонансном контуре через промежуток времени 4,2·10-4 с, 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

где индекс «3» - относится к заявленному генератору.

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

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=17A, R=100 м, τ3=0,25T0 параметры прототипа; коэффициент 0,25 в (17) учитывает, что энергия из линии 380 В в прототипе отбирается только 0,25Т0.

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 А - амплитуда тока в прототипе.

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

Таким образом, цель, поставленная изобретением, достигнута, при этом в заявленном генераторе нет воздушного трансформатора, а удельное потребление мощности снижено в 7 раз согласно выражения (20).

Способ ввода токов сигналов в линию электропередачи, в соответствии с которым через вторую обмотку трансформатора и замкнутый управляемый ключ пропускают ток i(t)пр, при этом коммутируют ключ с частотой f0, отличающийся тем, что при подключении генератора, формирующего токи сигналов, к линии при разомкнутом ключе и потенциале фазы А больше потенциала вывода «земля», проходит ток i1(t) по цепи: фаза А, диод Д1 мостового трехфазного выпрямителя, вывод «плюс» первого конденсатора, вывод «минус» первого конденсатора, диод Д3 мостового трехфазного выпрямителя, вывод «земля», фаза А, при достижении напряжения на первом конденсаторе значения Е0 генератор находится в устойчивом состоянии; в момент времени t≥0 начинают коммутировать ключ с частотой f0, при этом ключ замкнут в промежутке времени 0≤t≤0,18T0, при этом проходит ток i2(t) по цепи, которая образует первый резонансный контур: вывод «плюс» первого конденсатора, ключ, воздушная катушка индуктивности, вывод «минус» первого конденсатора; при прохождении тока i2(t) через воздушную катушку индуктивности в ней запасается электромагнитная энергия W, при размыкании ключа в момент времени t=0,18T0, за счет запасенной электромагнитной энергии W в воздушной катушке индуктивности протекает ток сигнала i0(t) по цепи, которая образует второй резонансный контур: воздушная катушка индуктивности, второй конденсатор, фаза А, фаза В, третий конденсатор, воздушная катушка индуктивности, при этом первый и второй резонансные контуры настроены в резонанс на частоту f0; при прохождении тока сигнала i0(t) образуются токи прямой I1 и обратной I2 последовательностей, которые на диспетчерском пункте принимаются двумя фильтрами прямой и обратной последовательностей;
- период частоты тока сигнала;
Е0=310 В - амплитуда напряжения фаз второй обмотки трансформатора;
i1(t) - ток заряда первого конденсатора;
i2(t) - ток разряда первого конденсатора;
i0(t) - ток сигнала;
tpaз - время разомкнутого положения ключа 0,18T0≤tpaз≤T0.



 

Похожие патенты:

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

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

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 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 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 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 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 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 п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к комбинированной системе электроснабжения и коммуникации для электрического обеспечения и передачи данных между сервером (4) данных и, по меньшей мере, одним из нескольких оконечных приборов (5, 6) через питающий кабель (3)

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
Наверх