УСТРОЙСТВО СВЯЗИ ПО ЛИНИЯМ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
POWER LINE COMMUNICATION DEVICE

Предлагаемое изобретение относится к технике электрической связи, а именно к системам для передачи информации, и к системам для передачи высокочастотных сигналов по электрическим сетям промышленной частоты, и может быть использовано для организации каналов связи между сетевыми устройствами, используя линии электропередачи (ЛЭП) напряжением до 35кВ включительно.
Известно устройство передачи информации по ЛЭП («Устройство для передачи информации по фазным проводам линий электропередач» патент на изобретение №2260910 С2, МПК Н04В 3/54), содержащее ВЧ заградители, включенные по концам линии электропередачи в разрыв фазного провода, канал передачи информации образуется цепью последовательно соединенных аппаратуры уплотнения, фильтра присоединения, конденсатора связи на первом конце линии электропередачи, фазного провода и последовательно соединенных конденсатора связи, фильтра присоединения и аппаратуры уплотнения на другом конце линии электропередачи, при этом каждый из ВЧ заградителей содержит две индуктивности, два конденсатора, ВЧ согласующий трансформатор и согласующий конденсатор, каждый фильтр присоединения содержит две индуктивности и три конденсатора.
Однако, это устройство применимо лишь на линиях 6 кВ, что существенно сужает область применения. Кроме того, в данном изобретении приемопередающее устройство использует узкополосную модуляцию, что существенно снижает скорость передачи данных, что является серьезным недостатком.
Кроме того, известно устройство связи по ЛЭП, являющаяся прототипом предлагаемого изобретения («Устройство связи по линии электропередачи, содержащее розетку электропитания переменного тока» патент на изобретение №2584154 С2, МПК Н04В 3/54), включающая узел соединителей, содержащий по меньшей мере три первых соединителя, причем один из указанных по меньшей мере трех первых соединителей служит для подключения заземления; модуль питания, состоящий из сетевого фильтра по меньшей мере с тремя первыми портами, по меньшей мере тремя вторыми портами, по меньшей мере тремя цепями фильтрации, одна из которых является цепью фильтрации заземления, и фильтром нижних частот, включающим в себя элемент фильтра в каждой из указанных по меньшей мере трех цепей фильтрации, при этом каждый первый порт электрически соединен с одним из первых соединителей, каждая цепь фильтрации обеспечена между одним из первых и одним из вторых портов, и фильтр нижних частот включает в себя индуктивные и емкостные блоки, выполненные с возможностью осуществлять фильтрацию нижних частот на указанных по меньшей мере трех цепях фильтрации, и индуктивные и емкостные блоки симметрично расположены среди указанных по меньшей мере трех цепей фильтрации, причем каждая из указанных по меньшей мере трех цепей фильтрации соединена емкостной связью с каждой другой из указанных по меньшей мере трех цепей фильтрации, а так же розетки электропитания, содержащую по меньшей мере три вторых соединителя, при это каждый второй соединитель электрически соединен с одним из вторых портов, причем один второй соединитель служит для подключения заземления; приемопередающий модуль, электрически соединенный с каждым из первых портов, при этом приемопередающий модуль выполнен с возможностью передачи и/или приема данных в соответствии со способом передачи, в котором используется более одного канала передачи между двумя устройствами, соединенными проводами линии электропередачи.
Однако, указанное устройство предназначено для распределительных сетей напряжением 0.4 кВ, что приводит к невозможности использования данной технологии на линиях высокого напряжения, что является недостатком, так как ограничивает область применения предлагаемого устройства.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является расширение области применения устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом устройстве связи по линиям электропередачи, которое содержит узел соединителей, подключенный к фазе ЛЭП, модуль питания, который подключен к выходу узла соединителей, состоящий из последовательно соединенных сетевого фильтра и разъема электропитания, приемопередающий модуль с цифровыми интерфейсами, причем в устройство дополнительно введен преобразователь напряжения, состоящий из последовательно соединенных высоковольтного конденсатора, трансформатора отбора напряжения и стабилизатора напряжения, и модуль присоединения, состоящий из конденсатора связи и высокочастотного фильтра, параллельно которым подключен ограничитель напряжения, при этом к узлу соединителей параллельно подключены модуль присоединения, к которому подключен приемопередающий модуль, и преобразователь напряжения, к которому подключен модуль питания.
На чертеже приведена Структурная схема устройства связи по линиям электропередачи.
Структурная схема устройства связи по линиям электропередачи (см. чертеж) состоит из узла соединителей (1), преобразователя напряжения (2), обозначенного на чертеже пунктиром, включающее в себя высоковольтный конденсатор (3), трансформатор отбора напряжения (4), стабилизатор напряжения (5), а так же модуля питания (6), обозначенного на чертеже пунктиром, который в свою очередь состоит из сетевого фильтра (7) и разъема электропитания (8), кроме того, в составе устройства имеется модуль присоединения (9), а так же приемопередающий модуль (10).
Узел соединителей (1) выполняет стыковочную функцию, между фазными проводами линии и цепями подключения к устройству присоединения (9) и преобразователю напряжения (2). В случае с высоковольтной линей, узел соединителей (1) может быть выполнен в виде изоляторов.
Преобразователь напряжения (2), состоящий из высоковольтного конденсатора (3), трансформатора отбора напряжения (4) и стабилизатора напряжения (5), позволяет непосредственно от линии запитать как PLC модуль, входящий в состав приемопередающего модуля (10), так и внешние устройства.
Модуль питания (6), состоящий из сетевого фильтра (7) и разъема электропитания (8), позволяет подключить цепи питания как внешних устройств, так и приемопередающего модуля (10), кроме того рассматриваемый модуль улучшает качество передачи PLC, подавляя помехи, которые создают внешние устройства, и уменьшая паразитное излучение PLC.
Устройство присоединения (9) содержит последовательно соединенные высоковольтный конденсатор и фильтр присоединения, параллельно которому подключен ограничитель напряжения. Данный модуль согласует высокочастотный выход приемопередающего модуля (10), с линией, одновременно выполняя функцию защиты модуля от высокого напряжения.
Приемопередающий модуль (10) выполняет функции преобразования цифрового сигнала в аналоговый и наоборот. Данный модуль анализирует сигнал, полученный от аналогичного модуля на другой стороне линии, после чего посылает ответный сигнал, тем самым организовывая канал связи между устройствами. Рассматриваемый модуль может состоять из широкополосного PLC модуля, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователя, цифровых фильтров, встроенного усилителя с автоматической регулировкой коэффициента усиления, модулятора-демодулятора аналогового сигнала, а так же различных цифровых интерфейсов передачи данных.
Основными функциями предлагаемого устройства является организация высокоскоростного канала связи по линиям электропередач напряжением до 35 кВ включительно.
Устройство работает следующим образом. Приемопередающий модуль (10) формирует низковольтный, высокочастотный (ВЧ) модулированный сигнал в мегагерцевом диапазоне и передается через устройство присоединения (9) и далее через узел соединителей (1) в одну из фаз линии электропередачи. На противоположном конце линии, аналогичное устройство принимает полученный сигнал, анализирует полученную информацию, и пересылает ответный сигнал. Таким образом, организуется канал связи между двумя предлагаемыми устройствами.
В случае необходимости передачи информации по двум или трем фазам линии электропередачи, в предлагаемое устройство необходимо для каждой дополнительной фазы установить последовательно соединенные модуль присоединения (9) и приемопередающий модуль (10), которые будут подключены через узел соединителей (1) к соответствующей фазе линии.
Функцию питания приемопередающего модуля (10) осуществляют в совокупности преобразователь напряжения (2) и модуль питания (6). Напряжение с одной из фаз линии через узел соединителей (1) подается на вход преобразователя напряжения (2), на выходе которого получаем переменный ток напряжением 220 В, который подается на модуль питания (6) с которого происходит распределение питания внешних устройств и приемопередающего модуля (10).
Техническим результатом устройства связи по линиям электропередачи является расширение области применения за счет возможности использования устройства в сетях воздушных и кабельных линий электропередач, как низкого, так и высокого напряжения (от 0,2 до 35 кВ включительно).
Таким образом, за счет введения в конструктив предлагаемого устройства модуля присоединения и преобразователя напряжения, организация канала связи по линиям электропередачи стала возможной не только в сетях низкого напряжения, но и высокого напряжения до 35 кВ включительно.