SU1653166A1 - Device for signal transmission via a three-phase power distribution line - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике электрической св зи. Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости путем подавлени  гармоник промышленной частоты пр мой и обратной последовательностей , уменьшение шунтировани  входного сопротивлени  линии, а также снижение уровн  молул ции выходного сигнала передатчика помехами линии электропередачи. Устройство содержит пункт 1 управлени , N контролируемых пунктов 2, выполненных % (Л 1 & сл со & 35 JThe invention relates to electrical communication engineering. The purpose of the invention is to increase noise immunity by suppressing the harmonics of the industrial frequency of the forward and reverse sequences, reducing the shunting of the input impedance of the line, as well as reducing the molar level of the output signal of the transmitter by interference of the transmission line. The device contains a control point 1, N controlled points 2, performed by% (L 1 & w and & 35 J

Description

идентично и содержащих блок 3 аппаратуры телемеханики, передатчик 4, приемник 5, два блока присоединени  6 и 11. В исходном состо нии пункт 1 управлени  и все контролируемые пункты 2 наход тс  в режиме приема. По заданной программе пункт 1 управлени  вырабатывает сигнал команды телеуправлени , содержащий адрес контролируемого пункта 2, и сигналidentical and containing block 3 of the telemechanic apparatus, transmitter 4, receiver 5, two attachment blocks 6 and 11. In the initial state, control point 1 and all monitored items 2 are in receive mode. According to a given program, point 1 of the control generates a telecontrol command signal containing the address of the point 2 being monitored and the signal

его включени . В случае совпадени  адреса одного из контролируемых пунктов 2 с адресом, выделенным из сигнала, он включаетс  и после обработки прин той команды вырабатывает ответный сигнал, передаваемый на пункт 1 управлени . После окончани  передачи оборудование контролируемого пункта 2 приводитс  в исходное состо ние. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.turn it on. If the address of one of the monitored items 2 coincides with the address extracted from the signal, it turns on and, after processing the received command, generates a response signal transmitted to item 1 of the control. Upon completion of the transfer, the equipment of the monitored item 2 is reset. 2 hp ff, 1 ill.

Изобретение относитс  к технике электрической св зи, в частности к системам передачи информации по лини м энергоснабжени , и может быть использовано в системах контрол  и управлени .The invention relates to electrical communication engineering, in particular, to systems for transmitting information over power supply lines, and can be used in monitoring and control systems.

Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости путем подавлени  гармоник промышленной частоты пр мой и обратной последовательностей, уменьшение шунтировани  входного сопротивлени  линии, снижение уровн  модул ции выходного сигнала передатчика помехами линии электропередачи .The purpose of the invention is to increase noise immunity by suppressing the harmonics of the industrial frequency of the forward and reverse sequences, reducing the shunting of the input impedance of the line, reducing the modulation level of the output signal of the transmitter by the interference of the transmission line.

На чертеже представлена структурна  электрическа  схема устройства передачи сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи.The drawing shows a structural electrical circuit of a device for transmitting signals through wires of a three-phase transmission line.

Устройство содержит пункт 1 управлени , N контролируемых пунктов 2. блок 3 аппаратуры телемеханики. пере датчик 4, приемник 5, первый блок 6 присоединени , содержащий первый трансформатор 7, первый и второй конденсаторы 8 и 9 и ключ 10, второй блок 11 присоединени , содержащий второй трансформатор 12, третий и четвертый конденсаторы 13 и 14, первый и второй резисторы 15 и 16 и катушку 17 индуктивности.The device contains item 1 of control, N controlled items 2. block 3 of telemechanics equipment. transducer 4, receiver 5, first connection unit 6, containing first transformer 7, first and second capacitors 8 and 9, and switch 10, second connection unit 11, containing second transformer 12, third and fourth capacitors 13 and 14, first and second resistors 15 and 16 and coil 17 inductance.

Первый блок 6 присоединени  содержит также дополнительную катушку 18 индуктивности.The first attachment unit 6 also contains an additional inductance coil 18.

Устройство передачи сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи работает следующим образом .The device for transmitting signals by wire of a three-phase transmission line operates as follows.

В исходном состо нии пункт 1 управлени  и все контролируемые пункты 2 наход тс  в режиме приема. При этом ключ 10 первого блока 6 присоединени  пункта 1 управлени In the initial state, point 1 of the control and all controlled points 2 are in the receive mode. In this case, the key 10 of the first block 6 attachment of paragraph 1 of the control

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

и контролируемых пунктов 2 находитс  в закрытом состо нии.and controlled items 2 are in the closed state.

По заданной программе блок 3 аппаратуры телемеханики пункта 1 управлени  вырабатывает сигнал команды телеуправлени , содержащий адрес контролируемого пункта 2, а также сигнал включени  передатчика 4 и выключени  приемника 5 пункта 1 управлени . По сигналу включени  передатчика 4 открываетс  ключ 10 блока 6 присоединени  пункта 1 управлени . С выхода блока 3 аппаратуры телемеханики пункта 1 управлени  сигнал команды управлени  подаетс  на вход передатчика 4, где преобразуетс  в синусоидальный сигнал и, усилива сь по мощности, с выхода передатчика 4 поступает на первичную обмотку трансформатора 7 блока 6 присоединени , а затем с выхода трансформатора 7 через ключ 10 и конденсаторы 8 и 9 подводитс  к фазным проводам ЛЭП. После окончани  передачи сигнала телеуправлени  блок 3 аппаратуры телемеханики пункта 1 управлени  переводитс  в исходное состо ние . Далее передаваемый с пункта 1 управлени  сигнал распростран етс  по линии св зи, функцию пр мого и обратного провода которой выполн ют фазные провода ЛЭП, и через конденсаторы 13 и 14, резисторы 15 и 16, трансформатор 12 блока 11 присоединени  контролируемых пунктов 2 попадает на вход приемника 5, усиливаетс  и де- модулируетс  и поступает на вход блока 3 аппаратуры телемеханики. Блок 3 аппаратуры телемеханики контролируемых пунктов 2 выдел ет адрес прин того сигнала и в случае его совпадени  с адресом данного контролируемого пункта 2 из прин того снгнала выдел етс  сигнал команды телеуправлени  на изменение технологических Параметров объекта управлени , либо вызова телесигнализации. Если адрес прин того сигнала не совпадает с адресом данного контролируемого пункта 2, то его аппаратура остаетс  в исходном состо нии. После обработки команды управлени  блок 3 аппаратуры телемеханики контролируемого пункта 2 вырабатывает сигнал телесигнализации , содержащий адрес контролируемого пункта, который передает с  в том же пор дке на пункт 1 управлени . После окончани  передачи сигнала телесигнализации оборудование контролируемого пункта 2 приво дитс  в исходное состо ние.According to a given program, unit 3 of the telemechanics equipment of point 1 of the control generates a telecontrol command signal containing the address of the point 2 being monitored, as well as a signal to turn on the transmitter 4 and turn off the receiver 5 of point 1 of the control. The switch-on signal of the transmitter 4 opens the key 10 of the block 6 for attaching the control point 1. From the output of unit 3 of the telemechanical equipment of point 1 of the control, the control command signal is fed to the input of transmitter 4, where it is converted into a sinusoidal signal and, having increased power, from the output of transmitter 4 is fed to the primary winding of transformer 7 of block 6 of connection 6, and then from the output of transformer 7 through switch 10 and capacitors 8 and 9 leads to the phase conductors of the power lines. After the transmission of the telecontrol signal is completed, the unit 3 of the telemechanics equipment of point 1 of the control is reset. Next, the signal transmitted from point 1 of the control propagates over the communication line, the function of the forward and reverse wires of which is performed by the phase wires of the power transmission lines, and through capacitors 13 and 14, resistors 15 and 16, the transformer 12 of the connection unit 11 of the controlled points 2 is fed to the input the receiver 5 is amplified and modulated and fed to the input of the unit 3 of the remote control equipment. The unit 3 of the telemechanics equipment of the monitored items 2 allocates the address of the received signal and, if it coincides with the address of this monitored item 2, the telecommand command for changing the technological parameters of the control object or calling the tele-alarm system is selected from the received signal. If the address of the received signal does not match the address of this monitored item 2, then its equipment remains in the initial state. After processing the control command, unit 3 of the telemechanics equipment of the monitored item 2 generates a remote signaling signal containing the address of the monitored item, which transmits in the same order to item 1 of the control. Upon termination of the transmission of the television signal, the equipment of the monitored item 2 is reset.

Механизм подавлени  помех пр мой и обратной последовательностей напр жений промышленной частоты рассмотрим на примере работы второго блока 11 присоединени  пункта 1 управлени The interference suppression mechanism of direct and inverse sequences of industrial frequency voltages is considered on the example of the operation of the second unit 11 of joining point 1 of the control

Пусть Ugjj, Uac и UjjC - линейные напр жени  трехфазной линии электропередачи; W и Wg - половины вторичной обмотки трансформатора 12 блока 11 присоединени ; W - первична  обмотка трансформатора 12 блока 11 присоединени .Let Ugjj, Uac, and UjjC be the linear voltages of a three-phase transmission line; W and Wg are half of the secondary winding of the transformer 12 of the connection unit 11; W - the primary winding of the transformer 12 of the block 11 connection.

Со стороны точек подключени  к линии электропередачи блока 11 присоединени  дл  ее линейных напр жений образуютс  три контура последовательного резонанса, а именно дл  линейного напр жени  UaL.контур образуетс  из последовательно соединенных емкости конденсатора 13, сопротивлени  резистора 15, полного сопротивлени  катушки 17 индуктивности; дл  линейного напр жени  Ut,c емкости конденсатора 14, сопротивлени  резистора 16. полного сопротивлени  половины вторичной обмотки W2 трансформатора 12, полного сопротивлени  катушки 17 индуктивности; дл  линейного напр жени  U,,0- емкости конденсатора 13, сопротивлени  резистора 15, полного сопротивлени  вторичной обмотки трансформатора 12, сопротивлени  резистора 16, емкости конденсатора 14.From the point of connection to the power line of the junction unit 11, for its linear voltages, three circuits of series resonance are formed, namely for the linear voltage UaL. The circuit is formed from series-connected capacitor 13, resistance of resistor 15, impedance of inductor 17; for the linear voltage Ut, c of the capacitor capacitance 14, the resistance of the resistor 16. half the half of the secondary winding W2 of the transformer 12, the impedance of the inductor 17; for linear voltage U ,, 0 - capacitor 13 capacitance, resistor 15 impedance, transformer 12 secondary impedance, resistor 16 resistor, capacitor 14 capacitance.

Резонансные частоты и добротности всех трех этих контуров равны между собой, следовательно, фазовые сдвиги векторов напр жений любой из гармоник промышленной частоты на индуктивных сопротивлени х кажThe resonant frequencies and Q-factors of all three of these circuits are equal to each other, therefore, the phase shifts of the voltage vectors of any of the harmonics of the industrial frequency at the inductive resistances of each

00

дого контура одинаковы по величине 1и знаку. При одинаковых уровн х напр жений, приложенных к входу контуров (полна  симметри  линейных напр жений линии электропередач), уровни напр жений на индуктивных сопротивлени х каждого контура также равны между собой.The dog contour is the same in size and sign. With the same voltage levels applied to the input of the circuits (full of symmetrical linear voltages of the power line), the voltage levels on the inductive resistances of each circuit are also equal to each other.

Услови  равенства резонансных частот и добротностей контуров, к которым приложены линейные напр жени  ab и Ьс выполн ютс  в силу их полной симметрии.The conditions for the equality of the resonant frequencies and the Q factors of the circuits to which the linear voltages ab and Lc are applied are fulfilled by virtue of their complete symmetry.

Индуктивность половины обмотки трансформатора 12 в 4 раза меньше индуктивности всей обмотки вследствие квадратичной зависимости индуктивности обмотки от количества витков . В контуре, к которому приложено напр жение Ua(,, индуктивность в два раза меньше (последовательное соединение половины первичной обмоткиThe inductance of the half winding of the transformer 12 is 4 times less than the inductance of the entire winding due to the quadratic dependence of the winding inductance on the number of turns. In the circuit to which the voltage Ua is applied (a, the inductance is two times less (series connection of half the primary winding

WW

трансформатора 12 и катушки 17transformer 12 and coil 17

индуктивности, а емкость в два раза больше, чем в контуре, к которому приложено напр жение Uac, т.е. резонансные частоты совпадают. Активное сопротивление первого из этих контуров в два раза меньше активного сопротивлени  второго контура, т.е. добротности этих контуров также одинаковы .inductance, and the capacitance is twice as large as in the circuit to which the voltage Uac is applied, i.e. resonant frequencies are the same. The resistance of the first of these circuits is two times less than the active resistance of the second circuit, i.e. The Q-factors of these circuits are also the same.

Фазы каждой гармоники промышленной частоты линейных напр жений трехфазной линии электропередач сдвинуты друг относительно друга на 120 ив каждой фазе момент времени и сумма векторов линейных напр жений равныThe phases of each harmonic of the industrial frequency of linear voltages of a three-phase power line are shifted relative to each other by 120 and in each phase the time and the sum of the vectors of linear voltages are equal to

нулю. Из-за равенства резонансных частот и добротностей всех трех контуров устройства присоединени , к которым приложены эти линейные напр жени , сдвиг фаз напр жений (токов)to zero. Due to the equality of the resonant frequencies and the Q-factors of all three loops of the connection device, to which these linear voltages are applied, the phase shift of the voltages (currents)

каждой гармоники промышленной частоты , приложенных к половине W первичной обмотки, половине W первичной обмотки и всей первичной обмотке трансформатора 12, сохран етс each industrial frequency harmonic applied to the half W of the primary winding, half the W of the primary winding and the entire primary winding of the transformer 12 is kept

равным 120 D и при равенстве уровней магнитных потоков, создаваемых ими в сердечнике трансформатора 12, суммарный магнитный поток также будет равен нулю, так как помехи промыш-equal to 120 D and if the levels of magnetic fluxes created by them in the core of the transformer 12 are equal, the total magnetic flux will also be equal to zero, since industrial noise

ленной частоты на выводах вторичной обмотки W отсутствуют.There are no lines at the terminals of the secondary winding W.

Магнитный поток, создаваемый обмоткой в магнитном сердечнике, определ етс  из выражени The magnetic flux created by the winding in the magnetic core is determined from the expression

иand

2frf W,2frf W,

(1)(one)

где U - напр жение, приложенное к обмотке, В;where U is the voltage applied to the winding, B;

f - частота напр жени , Гц;f is the voltage frequency, Hz;

WQ - количество витков обмотки. Уровни магнитных потоков, создаваемые напр жени ми UflL и U о с помощью половин первичной обмотки W( и W2 трансформатора 12, равны между собой в силу симметрии конутров устройства присоединени , к которым приложены эти напр жени .WQ - the number of turns of the winding. The levels of magnetic fluxes created by the voltages UflL and U o using the half of the primary winding W (and W2 of the transformer 12 are equal to each other due to the symmetry of the edges of the connection device to which these voltages are applied.

Напр жение, приложенное к половине первичной обмотки W,j, в два раза меньше напр жени , приложенного ко всей первичной обмотке трансформатора 12, а количество витков первой из них в два раза меньше количества витков второй, т.е. создаваемые ими магнитные потоки также равны по уровню между собой (см.выражение (1)).The voltage applied to the half of the primary winding W, j is two times less than the voltage applied to the entire primary winding of the transformer 12, and the number of turns of the first one is two times less than the number of turns of the second, i.e. the magnetic fluxes created by them are also equal in level with each other (see Expression (1)).

Принцип подавлени  помех в первом и втором блоках 6 и 11 присоединени  контролируемого пункта 2 и первом блоке 6 присоединени  пункта 1 управлени  аналогичен рассмотренному.The principle of interference suppression in the first and second blocks 6 and 11 of attaching controlled item 2 and the first block 6 of attaching control point 1 is similar to that considered.

Снижение шунтировани  входного сопротивлени  линии св зи достигаетс  за счет применени  резисторов 15 и 16, размыкающих цепь подключени  блока 6 присоединени  при включенных передатчиках 4. Введение в сос тав блока 6 присоединени  ключа 10, закрытого при неработающем передатчике 4,уменьшает нагрузку дл  работающего передатчика 4, н тем самым увеличивает напр жение передаваемого сигнала, что и повышает помехоустойчивость .Reducing the bypass of the input line resistance is achieved through the use of resistors 15 and 16, opening the connection circuit of the attachment unit 6 with the transmitters 4 turned on. Introduction to the unit of the attachment unit 6 of the switch 10, which is closed when the transmitter 4 is not working, reduces the load for the operating transmitter 4, thereby increasing the voltage of the transmitted signal, which increases the noise immunity.

Claims (2)

1. Устройство передачи сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи , содержащее пункт управлени  и N контролируемых пунктов. соединенных проводами трехфазной линии электропередачи, при этом пункт управлени  и каждый контролируемый пункт содержат блок аппаратуры телемеханики, вхол и выход которого соединены соответственно с выходом приемника и входом передатчика , выход которого чррст первый блок присоединени  подкчючен к соответствующим проводам ч ррхфа-жой1. A device for transmitting signals through wires of a three-phase transmission line containing a control point and N controlled points. the three-phase transmission line wired, and the control point and each controlled point contain a telemechanic hardware unit, the base and the output of which are connected respectively to the receiver output and the transmitter input, the output of which is connected to the corresponding wires of the other type 1515 2020 2525 1653166816531668 линии электропередачи, к которым подключен также вход приемника через второй блок присоединени , при этом первый блок присоединени  пункта - управлени  содержит первый трансформатор , первична  обмотка которого  вл етс  входом первого блока присоединени , первый и второй конденсаторы , первые выводы которых соединены с соответствующими концами вторичной обмотки первого трансформатора, вторые выводы первого и второго конденсаторов  вл ютс  соответствующими выходами первого блока присоединени  пункта управлени , второй блок присоединени  пункта управлени  содержит второй трансформатор, вторична  об - мотка которого  вл етс  выходом второго блока присоединени  пункта управлени , а второй блок присоединени  каждого контролируемого пункта содержит третий и четвертый конденсаторы , отличающеес  тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости путем подавлени  гармоник промышленной частоты пр мой и обратной последовательностей, первый блок присоединени  каждого контролируемого пункта выполнен идентично первому блоку присоединени  пункта управлени , вторые блоки присоединени  каждого контролируемого пункта и пункта управлени  содержат две цепочки последовательно соединенных третьего конденсатора, первого резистора и четвертого конденсатора, второго резистора , вторые выводы первого и второго резисторов соединены с соответствующими концами первичной обмотки второго трансформатора, средн   точка которой соединена с первым выводом катушки индуктивности, второй вывод которой, а также вторые выводы третьего и четвертого конденсаторов  вл ютс  соответствующими входами второго блока присоединени , вторична  обмотка второго трансформатора  вл етс  выходом второго блока присоединени .transmission lines, to which the receiver input is also connected through the second connection unit, the first connection unit of the control station contains the first transformer, the primary winding of which is the input of the first connection unit, the first and second capacitors, the first terminals of which are connected to the corresponding ends of the secondary winding the first transformer, the second terminals of the first and second capacitors are the corresponding outputs of the first control unit connection unit, the second receiver unit The control unit contains a second transformer, the secondary winding of which is the output of the second control unit of the control center, and the second connection block of each controlled point contains the third and fourth capacitors, which, in order to improve noise immunity by suppressing the industrial frequency harmonics, direct and reverse sequences, the first block of attachment of each controlled point is made identical to the first block of attachment of the control point, the second block and the connection of each controlled point and control point contains two chains of a series-connected third capacitor, a first resistor and a fourth capacitor, a second resistor, the second terminals of the first and second resistors are connected to the respective ends of the primary winding of the second transformer, the middle point of which is connected to the first output coil, the second terminal of which, as well as the second terminals of the third and fourth capacitors, are the corresponding inputs of the second unit when connection, the secondary winding of the second transformer is the output of the second connection unit. 2. Устройство по п.1, о т л и- чающеес  тем, что, с целью уменьшени  шунтировани  входного сопротивлени  линии, в первом блоке присоединени  пункта управлени  и каждого контролируемого пункта первый конец вторичной обмотки первого трансформатора соединен с первым выводом первого конденсатора море ч2. The device according to claim 1, in order to reduce the shunting of the input resistance of the line, in the first unit of connection of the control point and each controlled point, the first end of the secondary winding of the first transformer is connected to the first terminal of the first sea capacitor 30thirty 3535 4040 4545 5Q5Q 5555 у1653166ЮW1653166Y ключ, управл ющий вход которого сое-присоединени  пункта управлени  иthe key, the control input of which is soy-joining the control point and динен с управл ющим выходом пере-каждого контролируемого пункта втодатчика .рична  обмотка первого трансформатораdinene with control output of the re-each controlled point of the sensor; oriental winding of the first transformer выполнена со средним выводом, кото3 . Устройство по п.1, о т л и -рый соединен с первым выводом дополчающеес  тем, что, с цельюнительной катушки индуктивности,made with an average output of 3. The device according to claim 1, about t l and -ry is connected to the first output, implying that, for the purpose of an inductive coil, снижени  уровн  модул ции выходноговторой вывод которой  вл етс  соот-.reducing the modulation level of the output; the output of which is correspondingly. сигнала передатчика помехами линииветствующим выходом первого блокаthe signal of the transmitter interference interference linear output of the first block электропередачи, в первом блокеприсоединени .power transmission, in the first block connection.