RU2734318C1 - Method of receiving and transmitting information over ac power transmission line - Google Patents

Method of receiving and transmitting information over ac power transmission line Download PDF

Info

Publication number
RU2734318C1
RU2734318C1 RU2020122716A RU2020122716A RU2734318C1 RU 2734318 C1 RU2734318 C1 RU 2734318C1 RU 2020122716 A RU2020122716 A RU 2020122716A RU 2020122716 A RU2020122716 A RU 2020122716A RU 2734318 C1 RU2734318 C1 RU 2734318C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zero
voltage
transmitting
transmission line
power transmission
Prior art date
Application number
RU2020122716A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Александрович Кабышев
Александр Михайлович Кабышев
Максим Петрович Маслаков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (СКГМИ (ГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (СКГМИ (ГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (СКГМИ (ГТУ)
Priority to RU2020122716A priority Critical patent/RU2734318C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2734318C1 publication Critical patent/RU2734318C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/121—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using the power network as support for the transmission

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention can be used in electric engineering for remote transmission of control commands for process equipment. Proposed method comprises transmitting control commands for process equipment by generating, at the moment of alternating voltage of power transmission line, zero time interval characterized by zero voltage level. Transmission is carried out in form of separate bits of information, wherein during transmission of bit corresponding to binary unit in transmitting module, performing modulation of AC voltage of power transmission line, namely, at moment of transition of alternating voltage of power transmission line through zero formation of short time interval of fixed duration, characterized by zero level of voltage, and when transmitting binary zero, alternating voltage modulation is not performed. In receiving module, receiving information message bits, time intervals of alternating voltage of the power transmission line through zero are analyzed and a binary code of the process equipment control command is generated.
EFFECT: technical result consists in simplification of functions of transmitting and receiving modules and in reduction of influence of process of information transfer to power supply network.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам передачи информации по линиям электропередачи переменного тока и может быть использовано для дистанционной передачи команд управления технологическим оборудованием.The invention relates to methods for transmitting information over AC power lines and can be used for remote transmission of control commands for technological equipment.

Известен способ передачи информации по линиям электрических сетей переменного тока, применяемый для дистанционного управления оборудованием, использующий стандарт Х10 (см. патент US 4638299 от 1987.01.20, МПК 2006.01 Н04М 11/04), признаки которого реализованы, по существу, во всех способах передачи информации в моменты перехода переменного напряжения через ноль, и являющийся аналогом предлагаемому способу. Протокол взаимодействия передающих и принимающих модулей X10 основан на амплитудной модуляции импульсных управляющих сигналов, передаваемых по силовой линии электропитания. Для передачи информации используется генерация коротких импульсов частотой 120 кГц в моменты перехода переменного напряжения электросети через ноль. Двоичной единице соответствует передача сигнала с частоты 120 кГц в течение 1 мс, а двоичному нулю соответствует отсутствие сигнала. There is a known method of transmitting information over the lines of AC electrical networks, used for remote control of equipment, using the X10 standard (see US patent 4638299 from 1987.01.20, IPC 2006.01 H04M 11/04), the features of which are implemented, in essence, in all transmission methods information at the moments of transition of alternating voltage through zero, and is analogous to the proposed method. The protocol of interaction between transmitting and receiving X10 modules is based on the amplitude modulation of pulse control signals transmitted over the power supply line. To transmit information, the generation of short pulses with a frequency of 120 kHz is used at the moments of the transition of the alternating voltage of the mains through zero. A binary one corresponds to a signal transmission from a frequency of 120 kHz for 1 ms, and a binary zero corresponds to no signal.

Недостатком данного способа передачи информации является то, что высокочастотная информационная посылка, формируемая в момент перехода напряжения электросети через ноль, является источником помех, а так же, малая дальность передачи информации, так как на высокочастотный сигнал негативное влияние оказывают реактивные составляющие сопротивления линии электропередачи.The disadvantage of this method of transmitting information is that the high-frequency information message, which is formed at the moment the mains voltage crosses zero, is a source of interference, as well as the short range of information transmission, since the reactive components of the resistance of the power transmission line negatively affect the high-frequency signal.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ передачи информации по питающей сети от передающего модуля к принимающему модулю, включающий передачу команд управления технологическим оборудованием путем формирования в моменты перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль длительных переменных временных интервалов, характеризующихся нулевым уровнем напряжения (см. Е.В. Вставская, Е.В. Костарев, Способ передачи информации по питающей сети и его применение в построении систем автоматизированного управления наружным освещением, Вестник ЮУрГУ, № 2, 2011, с.81-84).The closest to the claimed technical solution is a method of transmitting information over the supply network from the transmitting module to the receiving module, including the transmission of control commands for technological equipment by forming at the moments of the transition of the alternating voltage of the power line through zero long variable time intervals characterized by a zero voltage level (see E .V. Vstavskaya, EV Kostarev, A method of transmitting information over a power supply network and its application in the construction of automated control systems for outdoor lighting, Vestnik SUSU, No. 2, 2011, p. 81-84).

Недостатком прототипа является изменение величины действующего значения сетевого напряжения, за счет отсутствия в линии электропередачи напряжения в течение длительного временного интервала и, как следствие, влияние на работу других потребителей электроэнергии.The disadvantage of the prototype is the change in the value of the effective value of the mains voltage, due to the absence of voltage in the power transmission line for a long time interval and, as a consequence, the effect on the operation of other electricity consumers.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в упрощении функций передающего и принимающего модулей и в уменьшении влияния процесса передачи информации на сеть электропитания.The technical result of the proposed technical solution is to simplify the functions of the transmitting and receiving modules and to reduce the influence of the information transfer process on the power supply network.

Данный технический результат достигается тем, что в способе передачи и приема информации по линии электропередачи переменного тока, включающем передачу команд управления технологическим оборудованием путем формирования в момент перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль временного интервала, характеризующегося нулевым уровнем напряжения, согласно изобретению, передачу осуществляют в виде отдельных бит информации, причем при передаче бита соответствующего двоичной единице в передающем модуле выполняют модуляцию переменного напряжения линии электропередачи, а, именно, в момент перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль осуществляют формирование короткого временного интервала фиксированной длительности, характеризующегося нулевым уровнем напряжения, а при передаче двоичного нуля, модуляцию переменного напряжения не выполняют, при этом в принимающем модуле, принимая биты информационного сообщения, анализируют длительности временных интервалов перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль и формируют двоичный код команды управления технологическим оборудованием.This technical result is achieved by the fact that in the method of transmitting and receiving information over an AC power transmission line, including the transmission of control commands for technological equipment by forming at the time of the transition of the alternating voltage of the power transmission line through zero of the time interval characterized by a zero voltage level, according to the invention, the transmission is carried out in the form of separate bits of information, and when transmitting a bit corresponding to a binary one in the transmitting module, modulation of the AC voltage of the power line is performed, namely, at the moment of transition of the AC voltage of the power line through zero, a short time interval of fixed duration is formed, characterized by a zero voltage level, and at transmission of a binary zero, modulation of the alternating voltage is not performed, while in the receiving module, receiving the bits of the information message, the duration of the time intervals is analyzed the passage of the alternating voltage of the power transmission line through zero and form a binary code of the command to control the technological equipment.

Данный способ передачи и приема информации по линии электропередачи переменного тока позволит упростить функции передающего и принимающего модулей и уменьшить влияние процесса передачи информации на сеть электропитания.This method of transmitting and receiving information over an AC power line will simplify the functions of the transmitting and receiving modules and reduce the impact of the information transfer process on the power supply network.

Сущность способа поясняется фигурой, на которой изображена структурная схема передачи информационных сообщений от передающего модуля к принимающему модулю по линии электропередачи переменного тока. The essence of the method is illustrated by the figure, which shows a block diagram of the transmission of information messages from a transmitting module to a receiving module via an AC power line.

Структурная схема состоит из передающего и принимающего модулей. В состав передающего модуля входит блок синхронизации 1, вход которого подключен к электросети, а выход к входу кодера 2. Выход кодера 2 подключен к входу управления полупроводникового ключа 3 переменного тока, силовой вход которого подключен к линии электросети, а к силовому выходу ключа 3 подключена линия электропередачи, выполняющая функцию канала передачи информации.The block diagram consists of transmitting and receiving modules. The transmitting module includes a synchronization unit 1, the input of which is connected to the mains, and the output to the input of the encoder 2. The output of the encoder 2 is connected to the control input of the semiconductor AC switch 3, the power input of which is connected to the power line, and to the power output of the switch 3 a power line that serves as an information transmission channel.

Принимающий модуль содержит блок синхронизации 4, вход которого подключен к линии электропередачи, а выход к входу декодера 5. Выход декодера 5 подключен к входу управления силового полупроводникового ключа переменного тока 6, силовой вход ключа подключен к линии электропередачи, а силовой выход к технологическому оборудованию.The receiving module contains a synchronization unit 4, the input of which is connected to the power line, and the output to the input of the decoder 5. The output of the decoder 5 is connected to the control input of the AC semiconductor power switch 6, the power input of the switch is connected to the power line, and the power output to the technological equipment.

Способ передачи и приема информации по линии электропередачи осуществляли следующим образом.The method of transmitting and receiving information over the power line was carried out as follows.

В передающем модуле, в блоке синхронизации 1 определяли моменты перехода синусоидального напряжения электросети через ноль и формировали импульсы синхронизации, которые поступали в кодер 2, в котором формировали сигналы управления работой силового полупроводникового ключа 3, в соответствии с требуемым алгоритмом передачи бита информации. Например, при передаче двоичной единицы выключали силовой полупроводниковый ключ 3 и оставляли его в выключенном состоянии в течение короткого временного интервала фиксированной длительности, например, 1мс, после окончания временного интервала силовой полупроводниковый ключ 3 включали. Поэтому, в момент перехода напряжения электросети через ноль, на силовом выходе полупроводникового ключа 3 и в синусоидальном напряжении линии электропередачи, формировали короткий временной интервал фиксированной длительности, например, 1мс, характеризующийся нулевым уровнем напряжения. При необходимости, передачи двоичного нуля, оставляли силовой полупроводниковый ключ 3 включенным до следующего момента перехода напряжения электросети через ноль.In the transmitting module, in the synchronization unit 1, the moments of the transition of the sinusoidal voltage of the mains through zero were determined and synchronization pulses were generated, which were fed to the encoder 2, in which the control signals for the operation of the power semiconductor switch 3 were generated, in accordance with the required information bit transmission algorithm. For example, when transmitting a binary unit, the power semiconductor switch 3 was turned off and left in the off state for a short time interval of a fixed duration, for example, 1 ms, after the end of the time interval, the power semiconductor switch 3 was turned on. Therefore, at the moment of the transition of the mains voltage through zero, at the power output of the semiconductor switch 3 and in the sinusoidal voltage of the power line, a short time interval of a fixed duration was formed, for example, 1 ms, characterized by a zero voltage level. If necessary, transfer of a binary zero, the power semiconductor switch 3 was left on until the next moment of the transition of the mains voltage through zero.

В принимающем модуле с помощью блока синхронизации 4 определяли моменты перехода синусоидального напряжения линии электропередачи через ноль и формировали импульсы синхронизации с длительностью, зависящей от значения, принятого бита информации. При приеме двоичной единицы формировали более длительный импульс синхронизации, чем при приеме двоичного нуля. Импульсы синхронизации поступали в декодер 5, в котором анализировали величину длительности импульсов синхронизации, разделяли биты (единицы и нули) принятой информации и формировали двоичный код команды управления силовым полупроводниковым ключом переменного тока 6, управляющим работой технологического оборудования. In the receiving module, using the synchronization unit 4, the moments of transition of the sinusoidal voltage of the power transmission line through zero were determined and synchronization pulses were formed with a duration depending on the value of the received information bit. When receiving a binary one, a longer synchronization pulse was formed than when receiving a binary zero. Synchronization pulses entered the decoder 5, in which the value of the synchronization pulse duration was analyzed, the bits (ones and zeros) of the received information were separated, and a binary code of the command for controlling the AC power semiconductor switch 6 controlling the operation of the technological equipment was formed.

Использование предлагаемого способа передачи и приема информации по линии электропередачи переменного тока позволит по сравнению с прототипом упростить функции передающего и принимающего модулей и уменьшить влияние процесса передачи информации на сеть электропитания. The use of the proposed method for transmitting and receiving information over an AC power line will allow, in comparison with the prototype, to simplify the functions of the transmitting and receiving modules and to reduce the influence of the information transfer process on the power supply network.

Claims (1)

Способ передачи и приема информации по линии электропередачи переменного тока, включающий передачу команд управления технологическим оборудованием путем формирования в момент перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль временного интервала, характеризующегося нулевым уровнем напряжения, отличающийся тем, что передачу осуществляют в виде отдельных бит информации, причем при передаче бита, соответствующего двоичной единице в передающем модуле, выполняют модуляцию переменного напряжения линии электропередачи, а именно, в момент перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль осуществляют формирование короткого временного интервала фиксированной длительности, характеризующегося нулевым уровнем напряжения, а при передаче двоичного нуля модуляция переменного напряжения отсутствует, при этом в принимающем модуле, принимая биты информационного сообщения, анализируют длительности временных интервалов перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль и формируют двоичный код команды управления технологическим оборудованием.A method for transmitting and receiving information over an AC power transmission line, including the transmission of commands to control technological equipment by forming a time interval characterized by a zero voltage level at the moment of transition of the AC voltage of the power transmission line through zero, characterized in that the transmission is carried out in the form of separate bits of information, and when transmission of a bit corresponding to a binary one in the transmitting module, modulation of the AC voltage of the power line is performed, namely, at the moment of transition of the AC voltage of the power line through zero, a short time interval of fixed duration is formed, characterized by a zero voltage level, and when transmitting a binary zero, modulation of the AC voltage is absent, while in the receiving module, receiving the bits of the information message, the duration of the time intervals of the transition of the alternating voltage of the power line ch Without zero and form a binary code of a command to control technological equipment.
RU2020122716A 2020-07-09 2020-07-09 Method of receiving and transmitting information over ac power transmission line RU2734318C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122716A RU2734318C1 (en) 2020-07-09 2020-07-09 Method of receiving and transmitting information over ac power transmission line

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122716A RU2734318C1 (en) 2020-07-09 2020-07-09 Method of receiving and transmitting information over ac power transmission line

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734318C1 true RU2734318C1 (en) 2020-10-15

Family

ID=72940273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020122716A RU2734318C1 (en) 2020-07-09 2020-07-09 Method of receiving and transmitting information over ac power transmission line

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2734318C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4638299A (en) * 1982-04-06 1987-01-20 Pico Electronics Limited Electrical appliance control
WO2002005449A1 (en) * 2000-07-07 2002-01-17 Cleansun Pty Ltd Power line communications method
RU2479092C1 (en) * 2012-01-10 2013-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ГОРИЗОНТ" (ООО "ГОРИЗОНТ") Method of address transfer of information along lines of ac power supply
RU2525854C2 (en) * 2009-06-15 2014-08-20 Йозеф СЕДЛАК System and method of communication via amplitude modulation of power supply lines

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4638299A (en) * 1982-04-06 1987-01-20 Pico Electronics Limited Electrical appliance control
WO2002005449A1 (en) * 2000-07-07 2002-01-17 Cleansun Pty Ltd Power line communications method
RU2525854C2 (en) * 2009-06-15 2014-08-20 Йозеф СЕДЛАК System and method of communication via amplitude modulation of power supply lines
RU2479092C1 (en) * 2012-01-10 2013-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ГОРИЗОНТ" (ООО "ГОРИЗОНТ") Method of address transfer of information along lines of ac power supply

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Вставская Е.В. и др., Способ передачи информации по питающей сети и его применение в построении систем автоматизированного управления наружным освещением, "Вестник ЮУрГУ", 2011, N2, с.81-84. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10116227B2 (en) System and method for pulse driving for reducing number of optical fibers
US7843145B2 (en) System and method for power line carrier communication using high frequency tone bursts
US6842668B2 (en) Remotely accessible power controller for building lighting
RU2390933C1 (en) Method of address transmission of information via ac power lines
US20150264759A1 (en) Light source driving device and method for driving light source
US20240072726A1 (en) Solar panel disconnect and reactivation system
KR20010071218A (en) Magnetic field based power transmission line communication method and system
US9906040B2 (en) Method and arrangement for data communication between an inverter and a network monitoring unit
EP1938467B1 (en) Method, devices and system for transmitting information on power supply electric line
WO2015031929A1 (en) Driver circuit for a light source and method of transmitting data over a power line
RU2015102805A (en) APPARATUS, METHOD AND SOFTWARE COMPUTER MEANS FOR TRANSMISSION OF DATA WITH REDUCED POWER CONSUMPTION DURING CONNECTION INACTIVITY TIME
RU2734318C1 (en) Method of receiving and transmitting information over ac power transmission line
CN105762785A (en) Current sharing control method for parallel intelligent rectifier bridges
RU2525854C2 (en) System and method of communication via amplitude modulation of power supply lines
CN103797722B (en) The closed circuit electric line communication system of Large Copacity load
CN109639123B (en) Multi-IGBT clock synchronous driving method and system of high-voltage frequency converter
CN112533334B (en) Lighting control method, power box and system based on power supply line
RU2479092C1 (en) Method of address transfer of information along lines of ac power supply
RU2511429C2 (en) Serial interface transceiver with galvanic isolation element
KR20120096923A (en) Method and device for driving a lamp
KR102349100B1 (en) Power line communication system using phase control
RU2669379C2 (en) Controller for power line coding and method for power line coding
EP2104240A1 (en) Digital control of electronic ballasts using AC power lines as a communication medium
CN107959353B (en) A kind of wireless charging device and method
Kumar et al. Microcontroller Based Digital AC Dimming Techniques for Light Intensity Control