RU2007005C1

RU2007005C1 - Device for transmission and reception of relay protection signals over electric power lines

Info

Publication number: RU2007005C1
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Долотов; Р.А. Израилев; В.С. Скитальцев; Г.С. Чирков
Original assignee: Научно-исследовательский институт электроэнергетики; Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторский институт "Сельэнергопроект"
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: electrical power engineering. SUBSTANCE: device has transmitter and receiver. Transmitter includes master generator, control unit, power amplifier and line filter. Receiver includes input filter, high-frequency amplifier, frequency converter, intermediate frequency filter, detector and output amplifier. EFFECT: provision for small phase error during operation with differential-phase protections of electric power lines. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может использоваться при выполнении высокочастотной (ВЧ) релейной защиты линий электропередачи. The invention relates to the electric power industry and can be used when performing high-frequency (HF) relay protection of power lines.

Известны устройства (пpиемопередатчики) для передачи и приема сигналов релейной защиты по каналам ВЧ-связи по линиям электропередачи. Эти устройства действуют по общему принципу: передатчик передает в канал ВЧ-сигналы по программе, определяемой устройством релейной защиты, а приемник принимает из канала сигналы, детектирует их и передает в устройство релейной защиты. При этом приемник выполняется по схеме прямого усиления. Known devices (transceivers) for transmitting and receiving signals of relay protection on the channels of HF communication on power lines. These devices operate according to the general principle: the transmitter transmits RF signals to the channel according to a program determined by the relay protection device, and the receiver receives signals from the channel, detects them and transfers them to the relay protection device. In this case, the receiver is performed according to the direct amplification scheme.

Известен приемопередатчик типа ПВЗК [1] , содержащий задающий генератор, выход которого соединен с входом блока управления, выход которого подключен к входу усилителя мощности, выход которого подключен к линии, а также к входу приемника, в который входят последовательно соединенные входной фильтр, усилитель высокой частоты, пороговое устройство, детектор и выходной усилитель. Known transceiver type CWP [1], containing a master oscillator, the output of which is connected to the input of the control unit, the output of which is connected to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the line, as well as to the input of the receiver, which includes a series-connected input filter, high amplifier frequencies, threshold device, detector and output amplifier.

Недостатком этого устройства является относительно низкая избирательность приемника, обусловленная тем, что он построен по схеме прямого усилителя. The disadvantage of this device is the relatively low selectivity of the receiver, due to the fact that it is built according to the direct amplifier circuit.

Наиболее близким к изобретению является приемопередатчик типа УПЗ-70 [2] , содержащий задающий генератор, блок управления, усилитель мощности и линейный фильтр, соединенные последовательно, входной фильтр, усилитель высокой частоты, детектор, входной усилитель, соединенные последовательно, причем вход входного фильтра соединен с выходом усилителя мощности. Closest to the invention is a transceiver type UPZ-70 [2], containing a master oscillator, a control unit, a power amplifier and a linear filter connected in series, an input filter, a high-frequency amplifier, a detector, an input amplifier connected in series, and the input filter input is connected with the output of a power amplifier.

Такое устройство вносит существенную фазовую погрешность, ухудшающую характеристики дифференциально-фазной защиты линии электропередачи. Фазовая погрешность возникает из-за временного запаздывания фронтов импульсов тока приема по отношению к фронтам импульсов своего передатчика. Это проявляется при работе каналов на частотах до 140 кГц, которые используются главным образом на наиболее важных длинных линиях электропередачи. Such a device introduces a significant phase error that degrades the characteristics of the differential-phase protection of the power line. The phase error arises due to the temporary delay of the edges of the pulses of the receiving current with respect to the edges of the pulses of its transmitter. This is manifested in the operation of channels at frequencies up to 140 kHz, which are used mainly on the most important long power lines.

Указанный недостаток обусловлен тем, что приемник устройства-прототипа построен по схеме прямого усиления. Для того, чтобы в этой схеме обеспечить достаточно высокую избирательность, необходимо устанавливать минимально возможное значение ширины полосы пропускания входного фильтра, что и приводит к значительной фазовой погрешности. This drawback is due to the fact that the receiver of the prototype device is built according to the direct amplification scheme. In order to ensure sufficiently high selectivity in this circuit, it is necessary to set the minimum possible value of the passband of the input filter, which leads to a significant phase error.

Целью изобретения является улучшение характеристик работы дифференциально-фазной защиты линий электропередачи за счет уменьшения фазовой погрешности, вносимой устройством для передачи и приема сигналов релейной защиты по линиям электропередачи без ухудшения его избирательности. The aim of the invention is to improve the performance characteristics of the differential-phase protection of power lines by reducing the phase error introduced by the device for transmitting and receiving signals of relay protection on power lines without compromising its selectivity.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 приведены кривые зависимости избирательности приемника от расстройки частоты помехи относительно частоты канала. In FIG. 1 shows a block diagram of a device; in FIG. Figure 2 shows the curves of the selectivity of the receiver on the detuning of the interference frequency relative to the channel frequency.

Устройство для передачи и приема сигналов релейной защиты по линиям электропередачи содержит задающий генератор 1 с двумя выходами, блок 2 управления, усилитель 3 мощности, линейный фильтр 4, входной фильтр 5, усилитель 6 высокой частоты, преобразователь 7 частоты, фильтр 8 промежуточной частоты, детектор 9, выходной усилитель 10. A device for transmitting and receiving signals of relay protection over power lines contains a master oscillator 1 with two outputs, a control unit 2, a power amplifier 3, a line filter 4, an input filter 5, a high-frequency amplifier 6, a frequency converter 7, an intermediate frequency filter 8, a detector 9, the output amplifier 10.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Задающий генератор 1 создает на первом выходе напряжение высокой частоты для передатчика, а на втором выходе напряжение несущей частоты для преобразователя 7 частоты приемника. Напряжение высокой частоты с первого выхода генератора 1 поступает на вход блока 2 управления, который пропускает его на свой выход в соответствии с сигналами управления, поступившими от релейной защиты. Напряжение высокой частоты проходит через усилитель 3 мощности и линейный фильтр 4 и поступает в линию электропередачи. Напряжение с выхода усилителя 3 мощности поступает также на входной фильтр 5. Туда же поступают сигналы от линии, прошедшие линейный фильтр 4. Напряжение с выхода входного фильтра 5, пройдя усилитель 6 высокой частоты, поступает на первый вход преобразователя 7 частоты. На второй его вход подается напряжение несущей частоты с второго выхода задающего генератора 1. Напряжение с выхода преобразователя 7 частоты поступает на фильтр 8 промежуточной частоты, который выделяет сигнал промежуточной частоты. Он проходит через детектор 9, определяющий чувствительность приемника, и с выходного усилителя 10 поступает в релейную защиту. The master oscillator 1 generates a high frequency voltage for the transmitter at the first output, and a carrier frequency voltage for the frequency converter 7 of the receiver at the second output. High-frequency voltage from the first output of the generator 1 is supplied to the input of the control unit 2, which passes it to its output in accordance with the control signals received from the relay protection. High-frequency voltage passes through a power amplifier 3 and a line filter 4 and enters the power line. The voltage from the output of the power amplifier 3 also goes to the input filter 5. The signals from the line that have passed the line filter 4 come in. The voltage from the output of the input filter 5, after passing the high-frequency amplifier 6, is fed to the first input of the frequency converter 7. The voltage of the carrier frequency is supplied to its second input from the second output of the master oscillator 1. The voltage from the output of the frequency converter 7 is supplied to the intermediate frequency filter 8, which emits an intermediate frequency signal. It passes through the detector 9, which determines the sensitivity of the receiver, and from the output amplifier 10 enters the relay protection.

Полоса пропускания фильтра 8 промежуточной частоты выбирается исходя из допустимого значения фазовой погрешности, вносимой устройством. Этот фильтр имеет постоянную частоту настройки, не зависящую от частоты канала, что позволяет выполнять его с высокой избирательностью. Полоса пропускания входного фильтра 5 шире, чем полоса фильтра промежуточной частоты и практически не влияет на фазовую погрешность. Входной фильтр 5 обеспечивает избирательность приемника по зеркальному каналу. The passband of the intermediate frequency filter 8 is selected based on the allowable value of the phase error introduced by the device. This filter has a constant tuning frequency, independent of the channel frequency, which allows it to be performed with high selectivity. The passband of the input filter 5 is wider than the filter bandwidth of the intermediate frequency and practically does not affect the phase error. The input filter 5 provides the selectivity of the receiver on the mirror channel.

На фиг. 2 приведены кривые зависимости избирательности приемника Δ а от расстройки частоты помехи относительно частоты канала Δ f для прототипа и предлагаемого устройства. При этом для прототипа полоса пропускания входного фильтра 1,4 кГц для частот до 140 кГц и 2 кГц для 200 кГц, для предлагаемого устройства полоса пропускания фильтра промежуточной частоты 2 кГц, что обеспечивает для частот до 140 кГц снижение фазовой погрешности в 1,5 раза. Из кривых видно, что при этом избирательность предлагаемого устройства существенно выше, чем у прототипа. In FIG. 2 shows the curves of the selectivity of the receiver Δ and the detuning of the interference frequency relative to the channel frequency Δ f for the prototype and the proposed device. Moreover, for the prototype, the input filter bandwidth of 1.4 kHz for frequencies up to 140 kHz and 2 kHz for 200 kHz, for the proposed device, the filter bandwidth of the intermediate frequency is 2 kHz, which provides a frequency error of 1.5 times for frequencies up to 140 kHz . The curves show that the selectivity of the proposed device is significantly higher than that of the prototype.

Возможность реализации устройства обеспечивается тем, что оно состоит из узлов и блоков, схемы которых известны и используются в радиоэлектронной аппаратуре. Задающий генератор 1 представляет собой генератор с кварцевой стабилизацией частоты в сочетании с двумя синтезаторами. На выходе одного из них получается частота передатчика, на выходе другого - несущая частота для преобразователя приемника. Блок 2 управления представляет собой электронный ключ, пропускающий ВЧ-сигналы и управляемый логическими сигналами от релейной защиты. Усилитель 3 мощности представляет собой многокаскадный высокочастотный усилитель. Линейный фильтр 4 - это LC-фильтр, выполняемый по дифференциально-мостовой схеме. Входной фильтр - также LC-фильтр, обычно выполняется по цепочечной схеме. Усилитель 6 высокой частоты выполняется по известным схемам. Преобразователь 7 частоты выполняется либо по схеме кольцевого модулятора, либо с использованием перемножителя. Фильтр 8 промежуточной частоты может быть электромеханическим либо многозвенным LC-фильтром. Детектор выполнен по обычной схеме. Выходной усилитель 10 - низкочастотный для частот от 0 до 50 Гц, выполняется по известным схемам. (56) 1. Микуцкий Г. В. Высокочастотные каналы релейной защиты. М. : Госэнергоиздат, 1959. The possibility of implementing the device is ensured by the fact that it consists of nodes and blocks whose circuits are known and used in electronic equipment. The master oscillator 1 is a oscillator with quartz frequency stabilization in combination with two synthesizers. At the output of one of them, the transmitter frequency is obtained, at the output of the other, the carrier frequency for the receiver converter. The control unit 2 is an electronic key that transmits RF signals and is controlled by logic signals from relay protection. The power amplifier 3 is a multi-stage high-frequency amplifier. Line filter 4 is an LC-filter based on a differential bridge circuit. The input filter is also an LC filter, usually performed in a chain fashion. The amplifier 6 high frequency is performed according to known schemes. The frequency Converter 7 is performed either according to the circuit of a ring modulator, or using a multiplier. The intermediate frequency filter 8 may be an electromechanical or multi-link LC filter. The detector is made in the usual way. The output amplifier 10 is low-frequency for frequencies from 0 to 50 Hz, performed according to known schemes. (56) 1. G. Mikutsky. High-frequency channels of relay protection. M.: Gosenergoizdat, 1959.

2. Микуцкий Г. В. Каналы высокочастотной связи для релейной защиты и автоматики. М. : Энергия, 1977, с. 244. 2. Mikutsky G. V. Channels of high-frequency communication for relay protection and automation. M.: Energy, 1977, p. 244.

Claims

DEVICE FOR TRANSMISSION AND RECEIVING OF SIGNALS OF RELAY PROTECTION BY ELECTRIC TRANSMISSION LINES, containing a serially connected master oscillator, control unit, power amplifier and linear filter, the output of the latter is intended to be connected to a high-frequency, the second input of the control unit is designed to connect to the output of the relay protection unit, to the output the power amplifier is connected to the input filter input, the output of which is connected to the input of the high-frequency amplifier, the detector and the output amplifier connected in series, in the course of the latter is intended to be connected to the input of the relay protection unit, characterized in that a series-connected frequency converter and an intermediate frequency filter are additionally introduced, while the output of the high-frequency amplifier is connected to the first input of the frequency converter, the second input of which is connected to the second output of the master oscillator, the output an intermediate frequency filter is connected to the input of the detector.