Способ передачи информации по линиям энергопитания переменного тока
METHOD OF TRANSMITTING INFORMATION OVER AC POWER SUPPLY LINES

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи информации по линиям энергопитания переменного тока с модуляцией основной гармоники питающего напряжения.
Передача информации, в основном в целях мониторинга и/или дистанционного управления энергопотребителями, подключенными к линиям энергопитания переменного тока достаточно актуальна.
Для передачи информации между двумя устройствами необходим канал связи. Известны технические решения организации отдельных каналов связи, в качестве которых можно использовать:
- дополнительно проложенные проводные каналы (например, витая пара),
- телефонные сети; радиосети;
- радиосети операторов мобильной связи GPRS (англ. General Packet Radio Service - пакетная радиосвязь общего пользования) с выходом в сеть Интернет.
Наличие оконечного оборудования (интерфейсные блоки, модемы, маршрутизаторы и др.) приводит к лишним материальным затратам, уменьшает надежность и иногда помехозащищенность передачи информации. Например, малое применение систем, использующих радиоканалы, обусловлено недостаточной помехозащищенностью, необходимостью выделения отдельной частоты в радиоэфире, и следовательно получение разрешения от государственных служб радиоконтроля, а также большими затратами на их создание и эксплуатацию.
Наиболее актуально в качестве канала связи использовать линии энергопитания переменного тока, к которым подключены энергопотребители. На сегодняшний день чаще всего используются два способа передачи информации по силовым сетям:
- с модуляции наложенного напряжения;
- с модуляцией основной гармоники питающего напряжения.
Передача информации с модуляции наложенного напряжения имеет недостатки:
- нестабильность электромагнитных характеристик сетей энергопитания;
- высокий уровень электромагнитных помех, источниками которых являются потребители электроэнергии;
- жесткие ограничения на параметры передаваемых сигналов, и следовательно, высокий уровень технических и экономических требований к оборудованию систем передачи информации.
Передача информации с модуляцией основной гармоники питающего напряжения представляется более целесообразным исходя из простоты реализации, технических и экономических требований к оборудованию.
Из существующих технических решений, реализующих передачу информации с модуляцией основной гармоники питающего напряжения, известен способ кодирования информации величиной временного интервала (US Patent №5107184, IPC H02J 13/00. Remote control of fluorescent lamp ballast using power flow interruption coding with means to maintain filament voltage substantially constant as the lamp voltage decreases / Hu Feng-Kang (Torrance, С A), et al.; Electronic Ballast Technology, Inc. (Torrance, CA) April 21, 1992.), принятый за аналог. Числовые данные кодируются количеством полуволн основной гармоники напряжения, прошедшими между двумя "вырезами" полуволн ("маркерами").
Недостатки способа - время передачи символа зависит от значения его кода, отсутствие полей чисел приводит к невозможности передачи адресных команд и кодов управления. Спектральный состав передаваемого сигнала будет зависеть от передаваемой информации, и следовательно, спектральный состав в некоторых случаях, может не соответствовать нормам качества электроэнергии и электромагнитной совместимости, регламентируемые международными и национальными стандартами.
Известен также способ адресной передачи информации по линиям электроснабжения переменного тока (RU 2390933, опубл. 27.05.2010), принятый за прототип. Способ заключается в том, что в начале линии размещают главный узел, вдоль линии размещают множество подчиненных узлов, каждый из которых имеет свой порядковый номер (идентификатор). Информацию, передаваемую от главного узла, кодируют последовательностью символов из заранее заданного алфавита, причем каждому символу соответствует его порядковый номер в алфавите (код символа). Полученную последовательность символов формируют в пакет, состоящий из полей чисел. В первом поле пакета записывают идентификатор подчиненного узла, в оставшихся полях записывают коды символов передаваемой последовательности. В начале каждого поля выполняют прерывание питающего напряжения на время полупериода питающей сети ("маркер" начала поля). Передачу символа осуществляют подачей в линию соответствующего его коду количества полуволн питающего напряжения. После передачи последнего поля выполняют прерывание питающего напряжения ("маркер" окончания пакета).
Недостатком данного способа является то, что в питающем напряжении имеются "вырезы" полуволн ("маркеры"), и, следовательно, спектральный состав в некоторых случаях (например, короткие полях чисел), может не соответствовать нормам качества электроэнергии и электромагнитной совместимости, регламентируемые международными и национальными стандартами.
Задачей, на решение которой направлен заявляемый метод, является повышение качества электрической энергии и электромагнитной совместимости при организации обмена информацией по линиям энергопитания переменного тока.
Данная задача решается за счет изменения формы маркера, который представляет собой пониженную по амплитуде полуволну одного полупериода сетевого напряжения. Информационный пакет, передаваемый по линиям энергопитания переменного тока, показан на чертеже.
Таким образом, способ передачи информации по линиям энергопитания переменного тока заключается в том, что информация, предназначенная для передачи, формируется в пакеты, каждый из которых состоит из поля адреса и поля данных, ограниченных маркерами. При этом первый и второй маркер ограничивают поле адреса - номер устройства, для которого предназначены последующие данные, а второй и третий маркер ограничивают поле данных. При этом маркер представляет собой пониженную по амплитуде полуволну одного полупериода сетевого напряжения.
Изобретение может быть использовано для передачи информации по линиям энергопитания переменного тока, в том числе по распределительным электрическим сетям переменного тока напряжением 0,4 кВ и для дистанционного мониторинга и/или управления режимами работы потребителей электроэнергии, подключенных к линии энергопитания переменного тока.