Устройство передачи и приема сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для передачи и приема телесигналов по проводам трехфазной линии электропередачи. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости приема сигналов. Устройство содержит передатчик 1, три фазных провода 2, приемник 3 с фильтрами напряжения симметричных составляющих (ФНСС) обратной 4₁ и прямой 4₂ последовательностей и первым 5₁ и вторым 5₂ фазовращателями, выпрямительный мост 6 и узкополосный фильтр 7. При передаче информации передатчик формирует токи сигналов на частоте f₀, которые поступают в трехфазную линию электропередачи 2 и образуют в ней трехфазные напряжения обратной и прямой последовательностей на частотах f₁ и f₂. Эти напряжения поступают на вход ФНСС 4₁ и 4₂ и на их выходах выделяются соответственно первое напряжение сигнала и первое напряжение промышленной частоты F и второе напряжение сигнала и второе напряжение промышленной частоты. Фазовращатели 5₁ и 5₂ осуществляют "выравнивание" фаз напряжений промышленной частоты, с их объединенных выходов напряжения поступают на вход выпрямительного моста 6, на выходе которого образуется суммарное напряжение сигнала. В результате на выходе узкополосного фильтра 7 с полосой пропускания F F выделяется полезный сигнал на частоте f₀, который с информационного выхода устройства поступает, например, в блок контроля и управления. Помехоустойчивость приема сигналов увеличивается за счет того, что при одной и той же мощности передатчика напряжение сигнала на выходе устройства в раз больше, чем в известных устройствах 1 - 2 - 4₁ - 5₁ - 6 - 7, 1 - 2 - 4₂ - 5₂ - 6 - 7. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для приема и передачи телесигналов.

Известно устройство передачи и приема сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи, содержащее передатчик, трехфазную линию электропередачи, приемник [1] Недостатками этого устройства являются потеря работоспособности устройства при неполнофазном режиме в трехфазной линии электропередачи, а также необходимость передачи сигнала большой мощности из-за приема сигналов без подавления гармонических составляющих напряжения промышленной частоты.

Наиболее близким к изобретению является устройство передачи и приема сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи [2] Недостатком такого устройства является низкая помехозащищенность при приеме сигналов.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости приема сигналов.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит передатчик 1, фазные провода 2 "А", "В", "С" линии электропередачи, приемник 3, включающий фильтр 4₁ напряжения симметричных составляющих обратной последовательности и фильтр 4₂напряжения симметричных составляющих прямой последовательности, первый 5₁ и второй 5₂ фазовращателя, выпрямительный мост 6, узкополосный фильтр 7.

Устройство работает следующим образом.

При работе передатчика 1 в его фазных проводах "А", "В", "С" образуются следующие токи сигнала [3] i_A I_m[cos( _ot- t)-cos( _ot + t + 180^o)] i_B I_m[cos( _ot t + 120^o) cos( _ot + t + 60^o)] i_c I_m[cos( _ot t + 240^o) cos ( _ot + + t 60^o)] (1) где I_m амплитудное значение токов на частотах ₁ ( _о ) и ₂ ( _о + ); _o 2 f_o; 2 F; f₁= , f₂= , f₀= ; F частота промышленного напряжения.

Эти токи образуют на входе приемного устройства 3 трехфазные напряжения сигналов, мгновенные значения которых описываются выражениями U_A U_m[cos( _ot- t)-cos( _ot + t + 180^o)] U_BU_m[cos( _ot t + 120^o) cos( _ot + t + 60^o)] U_c U_m[cos( _ot t + 240^o) cos ( _ot + + t 60^o)] (2) где U_A, U_B, U_С фазные напряжения сигнала.

Из формулы (2) следует, что на частоте ₁ имеем напряжения обратного чередования фаз А, С, В, а на частоте ₂ прямого чередования фаз А, В, С. Напряжение сигнала обратной последовательности на частоте ₁ принимается фильтром напряжения симметричных составляющих (ФНСС) обратной последовательности 4₁. Напряжение сигнала прямой последовательности на частоте ₂ принимается ФНСС 4₂ прямой последовательности.

Аналитические выражения мгновенных значений напряжений сигнала на соответствующих выходных клеммах ФНСС обратной и прямой последовательностей будут иметь вид (3) где ₁ и ₂ начальные фазы.

Первый и второй фазовращатели производят сдвиг фаз так, чтобы ₁= ₂ 0.

Выражения мгновенных значений напряжений сигнала на соответствующих выходных клеммах фазовращателей 5₁ и 5₂ с учетом равенства будут иметь вид (4) При этом считаем, что коэффициенты передачи напряжений ФНСС и фазовращателей равны 1.

Напряжение сигнала на первой диагонали выпрямительного моста Uявляется суммой двух напряжений сигналов U и U. Эта сумма, учитывая выражение (4), равна U U_m sin ₁t + U_m sin ₂t 2U_m cos t sin _ot (5)
В связи с тем, что ФНСС обратной 4₁ и прямой 4₂последовательностей, а также первый и второй фазовращатели настроены соответственно на частоты ₁ и ₂, на первой диагонали выпрямительного моста 6 будет также присутствовать напряжение промышленной частоты F, определяемое как сумма двух напряжений на выходных клеммах первого и второго фазовращателей, т.е.

U U_m(F) sin t + U_m(F) sin t
2 U_m(F) sin t (6)
Причем всегда выполняется условие
U_m(F) > >U_m (7)
Диоды выпрямительного моста 6 открываются напряжением промышленной частоты F, которое определено выражением (6), и на выходе выпрямительного моста 6 формируется двухполупериодное выпрямленное напряжение промышленной частоты
U= + + + (8)
Выражение (8) показывает, что на выходе выпрямительного моста будет присутствовать постоянная составляющая выпрямленного напряжения промышленной частоты и ее четные гармоники, т.е. напряжения с частотами 100, 200, 300 Гц и т.д. (при F 50 Гц).

На выходе выпрямительного моста 6 будет присутствовать также напряжение сигнала на частоте _o, так как в выражении(5) cos t cos 01.

Действующее значение напряжения сигнала U на входе выпрямительного моста на частоте ₁ из (4)
U= (9)
Действующее значение напряжения сигнала U на входе выпрямительного моста на частоте ₂ из (4) равно
U= (10)
Действующее значение напряжения сигнала на выходе выпрямительного моста U на частоте _o с учетом (9) и (10)
U= U_m (11)
При этом коэффициент передачи по напряжению выпрямительного моста 6 на частоте _o принимается равным 1.

Для доказательства достижения цели, поставленной изобретением, достаточно показать, что при одной и той же мощности сигнала на выходе передатчика 1, частоте сигнала _o и одной и той же ширине полосы пропуская F узкополосных фильтров приемника 3 напряжение сигнала на выходе узкополосного фильтра в данном устройстве будет больше, чем напряжение сигнала в прототипе, т.е.

> 1 (12) где U₁ действующее значение напряжения сигнала на выходе узкополосного фильтра 7 в предлагаемом устройстве; U₂ действующее значение напряжения сигнала на выходе узкополосного фильтра в прототипе (при этом считаем коэффициенты передачи по напряжению узкополосных фильтров в прототипе и предлагаемом устройствах равными).

Примем полосы пропускания узкополосных фильтров в прототипе в предлагаемом устройстве F 50 Гц для того, чтобы в полосу пропускания узкополосных фильтров попало не больше одной гармоники промышленного напряжения частоты F.

Напряжение сигнала на выходе узкополосного фильтра в прототипе на частоте _o:
U₂ U_m sin ( _ot + ₂ ) (13)
Действующее значение напряжения сигнала на выходе узкополосного фильтра в прототипе из формулы (13)
U₂= (14)
Определим отношение учитывая, что действующее значение напряжения сигнала на выходе узкополосного фильтра в предлагаемом устройстве на частоте _o равно U_m (11). Тогда
(15)
Таким образом, при одной и той же мощности передающего устройства напряжение сигнала на выходе узкополосного фильтра в предлагаемом устройстве будет в раз больше, чем в прототипе. Из этого следует, что при одном и том же напряжении помехи на частоте _o отношение сигнал/помеха в предлагаемом устройстве будет также выше в раз, чем в прототипе, и соответственно выше помехоустойчивость приема сигналов.

Формула изобретения

Устройство передачи и приема сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи, содержащее передатчик, соединенный через фазные провода A, B и C линии электропередачи с приемником, включающим фильтр напряжения симметричных составляющих прямой последовательности и фильтр напряжения симметричных составляющих обратной последовательности, входные клеммы которых подключены к фазным проводам ACB и ABC линии электропередачи соответственно, узкополосный фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости приема сигналов, в приемник введены выпрямительный мост, первый и второй фазовращатели, входные клеммы которых соединены с соответствующими выходными клеммами фильтра напряжения симметричных составляющих обратной последовательности и фильтра напряжения симметричных составляющих прямой последовательности, разноименные выходные клеммы первого и второго фазовращателей попарно объединены и подключены к одной диагонали выпрямительного моста, другая диагональ которого соединена с входными клеммами узкополосного фильтра, выход которого является выходом приемника.

РИСУНКИ

Рисунок 1