Номер патента: 2170

Опубликовано: 28.02.2002

Автор: Стоун Джеффри Ормистон

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Оконечная схема для N линий распределения электроэнергии, имеющая сопротивления rij, подключенные между точками Pi на N-1 из указанных линий и между указанными точками Pi и заземлением, которое соединено с одной оставшейся из указанных линий.

2. Оконечная схема по п.1, отличающаяся тем, что содержит изолирующие конденсаторы в указанных линиях для изоляции сигналов электроэнергии, распределяемых по линиям от сигналов связи, имеющих более высокую частоту, чем частота сигналов электроэнергии.

3. Оконечная схема по п.2, отличающаяся тем, что содержит входную схему для подачи сигналов связи в точки для передачи на линиях, причем указанные сигналы связи имеют более низкое напряжение, чем сигналы электроэнергии.

4. Оконечная схема по п.3, отличающаяся тем, что входная схема содержит трансформатор, вторичная обмотка которого соединена через входные сопротивления с точками Pi соответственно, при этом входные сопротивления подключены параллельно.

5. Оконечная схема по п.2, отличающаяся тем, что сигнал связи представляет собой радиочастотный (РЧ) сигнал, а заземление представляет собой РЧ заземление.

6. Оконечная схема по любому из пп.2-5, отличающаяся тем, что содержит схему изоляции для изоляции сигналов электроэнергии от сигналов связи в помещении потребителя.

7. Способ определения величин компонентов оконечной схемы для N линий распределения электроэнергии, заключающийся в том, что

определяют величины tij согласованных нагрузок между линиями, когда, по меньшей мере, одна из линий соединена с источником сигнала связи, а остальные линии соединены с заземлением,

устанавливают величины сопротивлений rij в номинальные значения и измеряют сопротивления между точками Pi для получения измеренных величин импедансов PIij точек,

определяют на основе величин tij конечные импедансы FPIij точек и определяют на основе величин tij и РIij последовательные значения импедансов SPIij точек, которые необходимо последовательно установить и измерить для установления импедансов PIij в точках в оконечной цепи в конечные значения импедансов FPIij точек.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что конечные импедансы FPIij точек получают с помощью преобразования величин tij согласованных нагрузок на основании структуры оконечной схемы.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что величины tij согласованных нагрузок преобразуют в матрицу проводимостей, которую преобразуют в матрицу импедансов, из которой получают конечные величины импедансов FPIij точек.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что последовательные значения импедансов SPIij точек получают преобразованием величин tij согласованных нагрузок в согласованные проводимости, преобразованием измеренных значений импедансов PIij точек в измеренные значения проводимости и для каждой величины сопротивления rij итеративным замещением одной из величин измеренных проводимостей на одну из величин согласованных проводимостей для получения матрицы преобразования, преобразованием матрицы преобразования в матрицу импедансов точек и установкой последовательного импеданса точки в значение импеданса из матрицы импедансов точек, которое соответствует одной из измеренных проводимостей.

Рисунок 1

 

 

Текст

Смотреть все

1 Настоящее изобретение относится к оконечной схеме для линий распределения энергии и способу определения величин компонентов этой схемы. Настоящее изобретение также относится к изолирующей схеме и схеме режима работы. Системы распределения энергии представляют собой уже существующую инфраструктуру, которая может быть успешно использована для передачи сигналов связи. Трудность, связанная с созданием систем связи, использующих систему распределения энергии, заключается в создании эффективной оконечной схемы для линий системы распределения. Другая трудность состоит в том, что необходимо обеспечить достаточную изоляцию между сигналами силового напряжения, традиционно распределяемых по этим линиям, и сигналами связи. Изоляция может потребоваться как в помещении потребителя, так и в точках соединения линий системы. Конфигурация многолинейной системы распределения энергии может существенно различаться в зависимости от местных факторов,таких как установленные правила, уровень развития и физические характеристики. В Австралии линии распределения энергии используются для распределения потребителям сигнала энергии с высоким напряжением и низкой частотой,который обычно имеет частоту 50 Гц и напряжение распределения, равное 415 В между фазами (низкое напряжение - НН), 6,5, 11, 22 или 66 кВ между фазами (высокое напряжение - ВН) в каждой из N линий системы. Количество линий N обычно составляет от 2 до 5, но может быть больше в случаях, когда система НН и система ВН расположены в непосредственной близости друг от друга. ОбычноN=4 для трехфазной системы энергоснабжения с переменным напряжением, равным 415 В,причем одна линия выделяется как нейтральная. Провода линий могут быть открытыми и проложены в виде воздушной линии без изоляции,при этом они разделяются воздухом. Провода также могут быть заведены в кабель, такой как воздушный кабель или подземные кабели, где они отделены изоляцией и имеют покрытие. Линии электропередач электрически не окончены, когда они достигают оконечной точки, в которой не имеют продолжения, например в конце улицы. В линии также присутствуют и другие точки разомкнутой цепи, там, где на линии имеются точки физической напряженности или где энергия, поставляемая из противоположных направлений встречается в разомкнутой точке. С другой стороны, понижающие трансформаторы представляют собой разрыв импеданса, который может быть коротким замыканием для сигнала низкой частоты, и относительно высоким импедансом для сигналов высокой частоты. Такие характеристики разомкнутых или замкнутых цепей затрудняют эффективную передачу сигнала связи радиочастоты(РЧ) низкого напряжения. Эта проблема может быть решена, если в точках разомкнутой и замкнутой цепи будет подключена оконечная схема для сигнала связи, импеданс которой соответствует импедансу линий так, чтобы устранить нежелательное отражение сигнала связи. Как оказалось, особенно трудно создать и правильно сконфигурировать оконечную схему с согласованным импедансом. Эти трудности,прежде всего, возникают потому, что любой,переданный по линиям импульс РЧ, вызывает связь между линиями, что приводит к трудности измерения эффективного импеданса для определения величин компонентов оконечной схемы, в частности, в случаях, когда требуется передавать сигналы в широком диапазоне частот. Способность линий распределения энергии передавать высокочастотные сигналы связи также затрудняется разрывами импеданса, которые имеют место в различных точках системы распределения, и в частности, происходят в точках соединения, имеющихся на большинстве электрических мачт в системе с воздушной линией передачи электроэнергии. Услуги системы связи поставляются в помещение пользователя обычно с помощью проводов энергоснабжения,приходящих в помещение, и соединяющихся с остальной частью системы распределения на мачтах с использованием распределительных коробок. Из-за шунтирующего воздействия,получающегося в результате разрыва импеданса в распределительных коробках при передаче по проводам энергоснабжения, может быть потеряна существенная часть мощности сигнала связи, и лишь незначительная часть мощности останется для передачи далее по другим частям системы распределения в другие точки соединения. Если этому не будет уделено внимание,это может привести к быстрому затуханию сигнала связи по мере его распространения по линиям системы к другим потребителям. В соответствии с настоящим изобретением предлагается оконечная схема для N линий распределения энергии, имеющая сопротивленияrij, подключенные между точками PI на N-1 указанных линиях, а также между указанными точками Pi и заземлением, которое соединено с остающейся одной из указанных линий. В настоящем изобретении также предлагается способ определения величин компонентов оконечной схемы, включающий определение величин tij согласованных нагрузок между указанными линиями, когда, по меньшей мере, одна из линий соединена с источником сигнала связи, а остальные линии соединены с указанным заземлением; установку величин сопротивлений rij в номинальные значения и измерение сопротивлений между точками Pi для получения измеренных величин импедансов PIij точек; определение на основе величин tij конечных импедансов FPIij точек; и 3 определение на основе величин tij и PIij последовательных значений импедансов SPIij точек, которые необходимо последовательно установить и измерить для установления импедансов PIij в точках в оконечной цепи в конечные значения импедансов FPIij точек. В настоящем изобретении также описывается схема, используемая при подводе сигнала связи к системе распределения электроэнергии,причем указанный сигнал связи имеет более высокую частоту по отношению к частоте указанных сигналов электроэнергии, указанная схема включает трансформатор, который имеет обмотки для каждой из фаз системы распределения и не имеет суммарного результирующего потока для сигналов электроэнергии, при этом имеет некоторый суммарный результирующий поток для сигнала связи. Предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения описаны ниже только с помощью примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает схему предпочтительного варианта выполнения оконечной схемы; фиг. 2 - алгоритм программы определения импеданса; фиг. 3 - схему шунтированных линий системы распределения электроэнергии; фиг. 4 - схему предпочтительного варианта выполнения изолирующей цепи, подсоединенной в помещении потребителя; фиг. 5 - схему, выполненную с обеспечением предпочтительного варианта режима работы; фиг. 6 - первую эквивалентную схему для схемы, изображенной на фиг. 5; фиг. 7 - вторую эквивалентную схему для схемы, изображенной на фиг. 5; и фиг. 8 - блок-схему распределительной коробки, включающую схему режима работы. На фиг. 1 показана оконечная схема 2 дляN линий 4, 6, 8 и 10 системы распределения энергии, которая включает три части 12, 14 и 16. Первая часть 12 представляет собой изолирующую часть, которая используется для изоляции сигнала электроэнергии с высоким уровнем напряжения и низкой частотой в линиях 4-10 от сигнала радиочастоты (РЧ) с низким уровнем напряжения, обрабатываемого второй и третьей частями 14 и 16 оконечной схемы 2. Сигнал электроэнергии обычно имеет частоту 50 Гц и одно из напряжений распределения,например 415 В между фазами, 6,5, 11, 22 или 66 кВ между фазами на каждой из линий 4-10. Сигнал радиочастоты обычно имеет напряжение менее 1 В с частотой от 2 до 100 МГц. Соответственно, эффективная изоляция может быть достигнута включением в линии 4-10 изолирующих конденсаторов 18. Вторая часть 14 оконечной схемы 2 представляет собой цепь входных точек, которая включает в себя входной трансформатор 22, 002170 4 имеющий вторичную обмотку 24, подсоединенную к точкам входа/выхода P1, Р 2 и Р 3 на N-1 линиях 4, 6 и 8. Входные сопротивления 26, 28 и 30 имеют величины r1, r2 и r3 и соединены параллельно со вторичной обмоткой 24 между обмоткой 24 и соответствующими точками P1,P2 и Р 3, как показано на фиг. 1. Первичная обмотка 32 трансформатора 22 присоединена к окончанию 20 коаксиального кабеля для ввода и вывода РЧ сигнала связи, который либо прикладывается к точкам P1, P2 и Р 3, либо снимается с этих точек. Остающаяся линия 10 соединена с РЧ заземлением 34 вместе с противоположными выводами катушек 32 и 24 трансформатора и внешней оболочкой коаксиального окончания 20. Линия 10, которая соединена с заземлением 34, обычно представляет собой нейтральную линию. Третья часть схемы 2 представляет собой цепь 16 окончания, которая является окончанием N-1 линий 4-8 и представляет собой согласованный импеданс для любого РЧ сигнала связи,принимаемого по линиям 4-8. Предполагая, что линии 4-10 дают низкий уровень потерь на поглощение для всех РЧ-сигналов, появляющихся в линиях 4-8, цепь 16 окончания содержит N(N1)/2 резисторов, присоединенных к линиям 4-10 во всех комбинациях для образования соединения между линиями. Это предполагает соединение резисторов с согласованными величинами сопротивлений между всеми возможными парами входных точек P1, Р 2 и Р 3 и между каждой из входных точек P1, Р 2 и Р 3 и РЧ заземлением 34. Как показано на фиг. 1 для N=4, сопротивленияrij, полученные с помощью потенциометров 36,38, 40, 42, 44 и 46 соединены между соответствующими парами точек P1, Р 2 и Р 3 и между соответствующими парами каждой входной точкиP1, Р 2 и Р 3 и РЧ заземлением 34. Эффективность цепи 16 окончания может быть показана при рассмотрении бегущей волны с произвольным напряжением по системе распределения электроэнергии, вместе с соответствующей бегущей волной тока, которые соединены с помощью матриц индуктивности и емкостных сопротивлений линий 4-10 распределения. Для согласованного окончания цепь 16 окончания нуждается в обслуживании для поддерживания соотношения между бегущими волнами напряжения и тока, когда эти волны поступают в цепь 16. Волны могут оказаться в такой фазе, что цепь 16 окончания будет иметь матрицу полной проводимости, которая представляет схему положительных сопротивлений,взаимосоединяющих каждую линию, которая представляет собой форму цепи 16 окончания,описанную выше. Правильное определение и установка величин сопротивления rij описаны ниже. Для каждой конкретной конфигурации N линий 4-10, для которых разрабатывается оконечная схема, необходимо установить свой на 5 бор величин сопротивления rij (ij изменяются от 0 до N-1). Существующие конфигурации линий 4-10 распределения электроэнергии различаются не только количеством N линий, но также и размером проводников в линиях 4-10 и расстоянием между ними. Линии 4-10, как описано выше, могут также представлять собой тесно переплетенные и скрученные, покрытые изоляционным материалом металлические кабели. Первоначально набор согласованных величин tij окончания определяется с помощью проведения серии N(N-2)/2 экспериментов на N линиях 4-10, которые могут представлять собой действующую секцию линий или их имитацию,которая представляет собой модель в масштабе. Если используется модель в масштабе, необходимо сохранить пропорции размеров поперечного сечения линий 4-10 системы распределения. Каждый эксперимент включает определение согласованной величины tij окончания для конкретной шунтирующей мостовой конфигурации каждого конца линии 4-10. В этом контексте "шунтирование" означает соединение короткозамкнутой по высокой частоте линией между определенными комбинациями линий,как на конце источника, так и на конце нагрузки. Каждая комбинация шунтирования имеет РЧ линию "заземления" или набор линий и "активную" РЧ линию или просто набор линий. Каждая шунтирующая комбинация является также независимой от других и идентична на концах источника и нагрузки в каждом конкретном эксперименте. Для проведения этих экспериментов, если подтверждаются несоответствия импедансов на конце источника, к линиям РЧ заземления и активным РЧ линиям или наборам таких линий через трансформатор импеданса подключается подходящий импульсный генератор. Окончание со стороны источника контролируется с помощью осциллографа. Одиночный регулируемый резистор окончания подсоединен на окончании нагрузки между линиями РЧ заземления и активными РЧ линиями или наборами линий. Каждый эксперимент затем состоит в установке переменного резистора окончания при одновременном контроле отраженного сигнала на окончании источника, так, чтобы не было какого-либо отраженного сигнала, приходящего обратно от окончания нагрузки. Величина этого сопротивления измеряется и составляет согласованную величину tij окончания для этого эксперимента. Данная процедура повторяется и в других экспериментах. Пример условий шунтирования и обозначений, представляющих окончательные согласованные окончания, показаны в таблице 1. 6 Таблица 1. Пример условий шунтирования РЧ-активная линияРЧ - заземление [Согласованные символы окончания][t3b] и т.д.- Эксперимент не применим для данной величины N. Например для N=4, в соответствии с таблицей 1, в первых трех экспериментах 1 А, 1 В и 1 С одна из линий 4, 6 и 8, включающая соответствующие входные точки P1, Р 2 и Р 3, подключается соответственно к активной РЧ линии, в то время как остальные линии, включая нейтральную линию 10, соединяются с РЧ заземлением 34. В каждом эксперименте переменные сопротивления соединяются между РЧ заземлением и линией, которая выбирается как активная РЧ линия. В трех остальных экспериментах 2 А, 2 В и 2 С нейтральная линия 10 и одна из других линий 4, 6 или 8 соединяются с РЧ заземлением,причем остальные две линии используются как РЧ активные линии. Эти две линии соединяются друг с другом и с активной РЧ линией, и затем переменный резистор подключается между активными РЧ линиями и линиями РЧ заземления. Набор согласованных величин окончания, получаемый для линии передачи электроэнергии с открытым проводом при N=4, представлен в таблице 2. Таблица 2. Пример согласованных величин окончания дляN=4, полученных из экспериментов, определенных в таблице 1 Согласованное окончание Величина (Ом) 7 Как только будут определены согласованные величины tij окончания, они могут использоваться в процедуре, которая может выполняться с помощью компьютерной программы 50, представленной на фиг. 2 для определения конечных импедансов FPIij точки, которые необходимо установить между точками Pi, а также между точками Pi и РЧ заземлением 34 для того,чтобы обеспечить эффективную работу цепи 16 окончания. Согласованные величины tij окончания вводятся на этапе 52 программы 50 и на этапе 54 преобразуются в элементы gij проводимости цепи окончания для цепи 16 с использованием линейного преобразования LT1. Затем получается матрица [YTN] полной проводимости с использованием второго линейного преобразования LT2 на этапе 55 из соответствующих величин tij окончания. Затем на этапе 56 используется матрица [YTN] полной проводимости для получения конечных величин импеданса FPIij точки с использованием третьего преобразования LT3. Конечные импедансы FPIij точки представляют собой последние требуемые измеряемые величины сопротивлений между точками Pi(i изменяется от 0 до N-1) для цепи 16 окончания. Учитывая то, что набор величин tij окончания выражен в виде проводимостей в условиях окончания, которые, в свою очередь, устанавливаются в соответствии с описанием, приведенным в таблице 1, можно определить конечные величины импедансов FPIij точки. Например,для N=4 в эксперименте 1 А вторая и третья линии 6 и 8 шунтируются на РЧ заземление 34 с нейтральной линией 10 на окончании источника, остающаяся первая линия 4 используется,как активная РЧ линия для приема РЧ испытательного сигнала. На противоположный конец нагрузки испытательный сигнал приходит в той же форме, в какой он вышел с конца источника,и поэтому шунтирование окончания нагрузки не повлияет на отраженную волну. Следовательноt1a может быть выражено в величинах сопротивления rij или соответствующих проводимостейgij, которые не являются короткозамкнутыми шунтированиями в данном эксперименте, как показано на фиг. 3. В связи с этимt1a=1/r01+1/r12+1/r13=g01+g12+g13. Аналогично могут быть написаны другие выражения. Расчет gij по tij проводят с помощью преобразования LT1. Например, для N=4, линейное преобразованиеg31 = 1/2(t1c + t1a - t2b),которые дают величины gij, используемые на этапе 66, как описано ниже. ПреобразованиеLT2, используемое на этапе 55, может быть получено с помощью методики стандартного анализа цепей. Линейное преобразование LT2 дляN=4 определяется уравнениями, относящимися к матрице полной проводимости элементовYTNig цепи окончания для величин tij следующим образом:YTN31 = YTN13 = 1/2(t2b - t1c - t1a). Эти девять величин формируют матрицу[YTN] полной проводимости, относящуюся к трем напряжениям в точках Pi, причем i изменяется от 1 до 3, по отношению к РЧ заземлению 34 Р 0 для токов, приходящих на эти точки. Инвертирование дает матрицу элементов ZTNij импеданса, которая для величин, представленных в таблице 2 выражена следующим образом:ZTnij, как определено на этапе 56, равны следующим:FPI31 = ZTN33 + ZTN11 - 2ZTN31 ,что дает окончательные величины, представленные в таблице 3, описанной ниже. Два последних набора взаимозависимостей, связывающие YTNij с FPIij, определяют преобразование LT3. Цепь входных точек 14 может быть не включена, если требуется только установить оконечную нагрузку для линий 4-10. Однако,если цепь 14 входных точек присутствует, она будет воздействовать на импедансы N-1 линий 4-8. Для конфигурации N=4, которая показана на фиг. 1 цепь 14 входных точек представляет собой эквивалентную оконечную цепь, присоединенную параллельно к действительной цепи 16 окончания, как это видно в точках P1, Р 2 и Р 3. Цепь 14 входных точек может быть представлена матрицей [YDPN] полной проводимости и поэтому эффективная оконечная схема имеет матрицу полных проводимостей, заданную матрицей [YTNeff] и равную [YTN] + [YDPN]. Вместе или без цепи 14 входных точек конечные импедансыFPIij точки останутся теми же, хотя установка измерительных потенциометров 36-46 будет различной. При измерениях в условиях постоянного тока резистор 49 включается параллельно трансформатору 22 и имеет величину сопротивления r0, которая является входным импедансом, представленным вторичной обмоткой 24 трансформатора 22, поскольку при измерении в условиях постоянного тока катушка 24 9 вызывает короткое замыкание. Трансформатор 22 наматывается соответственно как трансформатор импеданса и имеет импеданс РЧ источника, который обычно составляет 50 Ом, прикладываемый на первичную обмотку 32. Преобразование импеданса является всего лишь приближением, поэтому действительная величина r0 выбирается так, чтобы составлять сопротивление, измеренное со стороны вторичной обмотки 24 на интересующей РЧ частоте, то есть на несущей частоте сигнала связи. Для того, чтобы это можно было реализовать, то есть получить положительные величины сопротивления, элементы YTNeffij и YDPNij последних двух матриц должны, в соответствии с этим, удовлетворять уравнению YDPNijYTNeffij для каждого значенияij=1 3 для N=4, поскольку YDPNij + YTNij = YTneffij. Это соотношение используется как вспомогательное средство для определения величин входных сопротивлений 26, 28 и 30. Величины входных сопротивлений 26-30 выбираются так,чтобы обеспечить максимальную подачу энергии на линии 4-8 для данного РЧ входа. Входные сопротивления 26-30 могут иметь одинаковую величину сопротивления для аналогичных уровней сигналов по всем линиям 4-8, и сумма величин r1 + r2 + r3 входных сопротивлений выбирается так, чтобы она была больше, чем максимальное сопротивление rij для обеспечения возможности реализации схемы, поскольку преобразование звезда-треугольник входных сопротивлений 6-30 соединяет r1 + r2 + r3 параллельно с каждым из межлинейных сопротивлений rij. Величины rij устанавливаются, как описано выше, для получения согласованной цепи 16 окончания и, если эти величины входного сопротивления будут слишком велики, потери ввода будут чрезмерными, так что процедуру выбора нужно будет повторить с меньшими величинами входных сопротивлений до тех пор,пока rij все еще будут иметь возможность реализации в соответствии с программой 50. Окончательная часть программы 50 включает определение последовательности значений импедансов SPIij в точке, которые могут быть измерены и установлены один за другим для того, чтобы в итоге получить требуемые конечные величины импедансов FPIij точек. Эта последовательность значений важна, поскольку при регулировании любой из величин сопротивления rij оказывается воздействие на конечные импедансы PIij точки. На этапе 58 устанавливаются величины rij установкой измерительных потенциометров 36-46 в среднее положение, и измеряются импедансы PIij исходной точки. Как описано выше, во время измерений трансформатор 22 исключен из цепи и представлен резистором 49, имеющим величину r0, которая позволяет производить измерения при постоянном токе, имитируя действительные импедансы,преобладающие при рабочих радиочастотах. На этапе 60 измеряемые величины импедансов PIij 10 точки преобразуются в проводимость gij действительных или измеряемых элементов. Затем на этапе 64 для k итераций вводится цикл 62 определения последовательности. Количество итераций k равно числу импедансов между парами точек Pi и точек Pi и РЧ заземлением 34. ДляN=4, k=6. На первом этапе 66 цикла 62 одна из величин действительной проводимости gij замещается требуемой величиной проводимости gij,определенной на этапе 54. Все величины проводимости затем преобразуются в импедансы PIij на этапе 68, используя взаимосвязь между gij иLT3. На этапе 70 берется импеданс точки kth в последовательности, который должен быть установлен в SPIij, для получения величины PIij,соответствующей импедансу, полученному в матрице, определенной на этапе 68 и соответствующий элементу gij, выбранному на этапе 66. Например, если g10 было установлено равным требуемой величине на этапе 66, то SPI10 представляет собой первый импеданс в последовательности и используется для получения величины РI10 на этапе 70, которая получается на этапе 68. На этапе принятия решения 72 определяется, все ли итерации цикла 62 были завершены. Как только все итерации цикла 62 будут завершены, последовательность величин SPIij записывается по порядку вместе с конечными величинами FPIij на этапе 74, и программа 50 завершается. В таблице 3, приведенной ниже,представлены результаты, полученные с помощью программы 50 для N=4, где первый столбец определяет импедансы в точках между парами линий, с нейтралью, соответcтвующей РЧ линии 34 заземления, причем Красный соответствует первой линии 4, Белый соответствует второй линии 6 и Синий соответствует третьей линии 8. Исходные измеряемые импедансы точки PIij, введенные на этапе 58, устанавливаются в первом столбце, последовательность значений импедансов SPIij в точке, определенные с помощью цикла 62, устанавливаются во втором столбце, и конечные импедансы FPIij точки устанавливаются в третьем столбце. Следовательно, чтобы получить импедансы точки FPIij, прежде всего необходимо измерить импеданс между красной линией 4 в точке P1 и заземлением,необходимо установить и измерить на 381 Ом. Затем импеданс между белой линией 6 в точкеP2 и заземлением необходимо установить и измерить на 411 Ом и т.д., пока импеданс между синей линией 8 в точке Р 3 и красной линией 4 в точке P1 не будет окончательно измерен и установлен на 598 Ом. 11 Таблица 3. Импедансы оконечной схемы Последова- ОкончательИсходные Точки ij тельные SPIij ные FPIij Оконечная схема 2 может использоваться в помещении потребителя, как показано на фиг. 4 для приема сигналов, поступающих на линии распределения 4-10 от источника 103. Линии 410 распределения, в соответствии с их нормальной функцией, подают энергию в помещение потребителя, которое представлено нагрузкой 100. Для изоляции оконечной схемы 2 от нагрузки 100 используется схема 102 изоляции,которая включает тороидальный сердечник 104,включенный последовательно с линиями 4-10,соединенный с нагрузкой 100, и конденсаторыC1, C2 и С 3, соединенные между нейтральной линией 10 и красной, белой и синей линиями 4,6 и 8, соответственно. Импеданс Z0 подсоединен к обмотке тороидального сердечника 104 на нейтральной линии 10, 160. Схема 102 изоляции обеспечивает изоляцию оконечной схемы 2 от шумов цепи ответвления, и импеданс представляет собой нагрузку 100 на РЧ частотах, одновременно позволяя максимальному требуемому току проходить через нагрузку 100 на частоте силовой сети системы распределения энергии. Тороидальный сердечник 104 имеет различные характеристики при частоте силовой сети и при РЧ частотах. На частоте силовой сети обмотки каждой фазы намотаны на кольцо 104 так, что магнитные потоки складываются. Также наматывается обмотка нейтральной линии 10, но таким образом, что она компенсирует поток,производимый фазами других линий 4-8 так,что результирующий поток на частоте силовой сети в тороидальном сердечнике 104 равен 0,это гарантирует то, что кольцо не будет насыщаться из-за тока силовой сети, а также гарантирует, что изолирующая схема 102 будет представлять собой очень низкий импеданс для источника 104 на частоте силовой сети. На РЧ частотах нейтральная линия 10, по существу,шунтируется импедансом Z0 так, что образуется некоторый результирующий РЧ поток в кольце и, в соответствии с этим, наводится индуктивность, которая используется как часть РЧ фильтра цепи 102. Импеданс Z0 включает конденсатор С 0 и резистор R0, соединенные последовательно. R0 включен для предотвращения магнитного короткого замыкания для активных фаз. Конденсаторы C1, С 2 и С 3 формируют остальную часть РЧ фильтра для цепи 102, обеспечивающую то, что цепь 102 представляет высокий импеданс для оконечной схемы 2 на РЧ 12 частотах. Конденсаторы C1, С 2 и С 3 шунтируют все РЧ сигналы, такие как РЧ шумы, получаемые на нагрузке 100. Тороидальный сердечник 104 также может успешно использоваться как часть схемы 150 режима работы, показанной на фиг. 5 для использования соединения кабелей линии 152 энергоснабжения из помещения потребителя с воздушными линиями 4-10. Линия 152 энергоснабжения потребителя, которая проходит от воздушной линии 4-10 в помещение потребителя, включает красную, белую, синюю и нейтральные линии 154, 156, 158 и 160 для трехфазной системы. Красная, белая, синяя и нейтральные линии 4-10 распределения соединяются соответствующими последовательными обмотками сердечника 104 с красной, белой, синей и нейтральной линиями 154-160 поставки электроэнергии потребителю, соответственно. Импеданс Z0 затем вновь соединяется через обмотки с нейтральными линиями 10 и 160, в то время как соответствующие импедансы ZR, ZW и ZB режима работы присоединяются к обмоткам остающихся линий. Сердечник 104 вновь наматывается так, чтобы для частоты электросистемы магнитные потоки складывались в сердечнике для красной, белой и синей фаз и обмотка нейтральной линии была такой, чтобы она компенсировала поток, производимый остальными фазами, так, чтобы результирующий поток на частоте электросети в сердечнике 104 был равен нулю. Величина емкости С 0 импеданса Z0 также выбирается такой, чтобы на РЧ частотах, нейтральная линия 10, 160, по существу, обходила сердечник 104 так, чтобы на радиочастоте в сердечнике 104 производился некоторый результирующий поток. R0 опять используется для предотвращения магнитного короткого замыкания цепи для активных фаз. Величины импеданса, представленные для подвесных линий 4-10 могут поэтому быть различными на частоте энергоснабжения и РЧ частоте для обеспечения условий импеданса, которые являются неизменяемыми для служебных кабелей линии 152 распределения энергии, и которые также предотвращают резкое затухание уровня сигнала связи на РЧ частоте. Разница между частотами силовой линии и РЧ частотой, используемой для сигналов связи позволяет сети 150 режима работы представлять величину индуктивности для линий 4-10, которая имеет очень низкое реактивное сопротивление на частоте 50 Гц, но высокое реактивное сопротивление на РЧ частоте. Цепь 150 также не представляет какую-либо проблему, связанную с насыщением, из-за потенциально больших токов на частоте электросети, поскольку сумма результирующего потока в сердечнике 104 будет равна нулю. Что касается поведения схемы 150 режима работы на РЧ частотах, на фиг. 6 показана эквивалентная схема 170. На РЧ частотах, индуктивность обмоток каждой фазы LR, LW и LB будут 13 иметь существенное реактивное сопротивление. Индуктивности утечки LLR, LLW и LLB также будут иметь существенные реактивные сопротивления, поскольку трансформатор 104 не имеет плотной обмотки и используется только небольшое количество витков. Также имеет место падение магнитной проницаемости на РЧ частотах. Из эквивалентной цепи 170 можно видеть,что импедансы, представленные на каждом входе для каждой активной фазы в помещении потребителя, то есть R-Rc, В-Вс и W-Wc будут высокими на РЧ частотах, предотвращая, таким образом, значительные потери или быстрое затухание сигнала связи для каждого набора кабелей линии 152 энергоснабжения вдоль системы распределения. Можно видеть, что комбинированные входные импедансы для активных фаз представляют собой сумму импедансов подвесных линий 4-10 распределения и линии 152 энергоснабжения, причем все они имеют общую нейтральную линию 10, 160, и поэтому будут высокими. Импедансы на входе красной фазы сердечника 104, поскольку белая и синяя фазы подсоединены к сердечнику 104, будут иметь тот же порядок, что и ХR, являясь реактивным сопротивлением LR. Однако может оказаться, что сигнал в кабелях линии 152 энергоснабжения для каждой из активных фаз 154-158 окажется несбалансированным. Эта проблема может быть решена с помощью включения в цепь 150 импедансов ZR,ZW и ZB режима работы, которые содержат резисторы и конденсаторы, соединенные последовательно вдоль обмоток фазы на сердечнике 104, как показано на РЧ эквивалентной схеме 172 на фиг. 7. Конденсаторы ZR, ZW и ZB выбираются так, чтобы они были короткозамкнутой цепью для РЧ частот и обеспечивали блокирующий импеданс для сигналов электроэнергии на частоте электрической сети. Это позволяет регулировать резисторы ZR, ZW и ZB и выбирать их так, чтобы сбалансировать РЧ сигналы в фазах, подводимые в помещение потребителя. Цепь 150 также действует как устройство, балансирующее сигнал через соединенные обмотки сердечника 104. Поэтому эта схема дает реактивную изоляцию и обладает эффектом установки режима работы, который может регулироваться, при необходимости, в зависимости от количества витков обмотки, размера и материала, используемого для сердечника 104, и величин, выбираемых для компонентов ZR, ZW, ZB иZ0 режима работы. Схема 150 может быть помещена в распределительной коробке 180, как показано на фигуре 8, установлена на поддерживающей мачте воздушной системы распределения для подсоединения линии 4-10 воздушной системы распределения к линиям 152-160 электроснабжения потребителя. Для специалистов в данной области техники могут быть очевидными различные модифи 002170 14 кации без отхода от объема настоящего изобретения, которое было описано выше со ссылками на прилагаемые чертежи. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Оконечная схема для N линий распределения электроэнергии, имеющая сопротивленияrij, подключенные между точками Pi на N-1 из указанных линий и между указанными точкамиPi и заземлением, которое соединено с одной оставшейся из указанных линий. 2. Оконечная схема по п.1, отличающаяся тем, что содержит изолирующие конденсаторы в указанных линиях для изоляции сигналов электроэнергии, распределяемых по линиям от сигналов связи, имеющих более высокую частоту, чем частота сигналов электроэнергии. 3. Оконечная схема по п.2, отличающаяся тем, что содержит входную схему для подачи сигналов связи в точки для передачи на линиях,причем указанные сигналы связи имеют более низкое напряжение, чем сигналы электроэнергии. 4. Оконечная схема по п.3, отличающаяся тем, что входная схема содержит трансформатор, вторичная обмотка которого соединена через входные сопротивления с точками Pi соответственно, при этом входные сопротивления подключены параллельно. 5. Оконечная схема по п.2, отличающаяся тем, что сигнал связи представляет собой радиочастотный (РЧ) сигнал, а заземление представляет собой РЧ заземление. 6. Оконечная схема по любому из пп.2-5,отличающаяся тем, что содержит схему изоляции для изоляции сигналов электроэнергии от сигналов связи в помещении потребителя. 7. Способ определения величин компонентов оконечной схемы для N линий распределения электроэнергии, заключающийся в том, что определяют величины tij согласованных нагрузок между линиями, когда, по меньшей мере, одна из линий соединена с источником сигнала связи, а остальные линии соединены с заземлением,устанавливают величины сопротивлений rij в номинальные значения и измеряют сопротивления между точками Pi для получения измеренных величин импедансов PIij точек,определяют на основе величин tij конечные импедансы FPIij точек и определяют на основе величин tij и РIij последовательные значения импедансов SPIij точек, которые необходимо последовательно установить и измерить для установления импедансов PIij в точках в оконечной цепи в конечные значения импедансов FPIij точек. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что конечные импедансы FPIij точек получают с помощью преобразования величин tij согласо 15 ванных нагрузок на основании структуры оконечной схемы. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что величины tij согласованных нагрузок преобразуют в матрицу проводимостей, которую преобразуют в матрицу импедансов, из которой получают конечные величины импедансов FPIij точек. 10. Способ по п.7, отличающийся тем, что последовательные значения импедансов SPIij точек получают преобразованием величин tij согласованных нагрузок в согласованные про водимости, преобразованием измеренных значений импедансов PIij точек в измеренные значения проводимости и для каждой величины сопротивления rij итеративным замещением одной из величин измеренных проводимостей на одну из величин согласованных проводимостей для получения матрицы преобразования, преобразованием матрицы преобразования в матрицу импедансов точек и установкой последовательного импеданса точки в значение импеданса из матрицы импедансов точек, которое соответствует одной из измеренных проводимостей.

МПК / Метки

МПК: H04B 3/54

Метки: оконечная, схема

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-2170-okonechnaya-shema.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Оконечная схема</a>

Похожие патенты