专利名称：高频保护收发信机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高频保护收发信机，属于电力系统高频继电保护的一种远方保护通道设备。
以电力系统作为信息传递通道。用于高压架空输电线路高频方向闭锁或高频相差动两种继电保护方式发送和接收高频信号的高频保护收发信机，它主要由发信回路和收信回路两大部分构成。该机器是以单频制工作的，线路两侧的收发信机工作频率相同，任一侧收信机不仅接收对侧送来的高频信号，同时也接收本侧发信机发送的高频信号当收信回路输入端同时存在两侧的高频信号时，将会产生频拍现象。
在一个电路内，如果同时存在两个不同频率的等幅波，它们迭加后将产生幅度按周期变化的合成波形，这种现象叫做频拍。频拍合成波电压振幅的变化频率为两者频率之差。在已知技术中，频拍现象往往对高频保护收发信机工作状态发生不利的影响，倘若两侧的高频信号幅值相等，则在相位正好相反的那段时间，两侧的高频信号将相互抵消而出现一个低谷，这一低谷的电平低于收信机的灵敏起动电平时收信输出信号就会有一个缺口(如附图4所示)。
迄今已有的高频保护收发信机，为解决线路两侧同时发信期间可能发生的频拍问题，通常采用的方法是使送入收信回路的本侧高频信号和来自对侧的高频信号，两者间保持一定的幅度差和频率差。中国生产的JGX－11C型高频相差动保护装置中的高频保护收发信机和美国GE公司产的CS－26和CS－27型，以及西屋公司产的TC－10型高频保护收发信机，都采用了上述两种方法。这两种方法在高频保护收发信机中的具体结构形式可归纳为以下四种
(1)T形衰耗器在短线路情况下，收信回路入口处的两侧高频信号的电平相，会产生严重的频拍现象，对高频保护装置的工作将产生不利的影响。为此，在通道中可接入一些T形衰耗器，根据发信电平和线路长度等因素，通过报入适当的衰耗值，使送至收信回路入口处的两侧高频信号电平整定到某一适当差值，这样，即使产生频拍现象，也不会导致高频信号的间断。
(2)收信门控电路该种结构见于JGX－11C型高频相差动保护装置，在其收发信机中增设了一个收信门控电路，用以控制本侧发信时输入收信回路的信号幅值，当本侧停信时，门控电路中的┌形衰耗器衰耗很小，从而使对侧来的高频信号几乎是毫无衰耗地输入到收信回路。
(3)不对称差接网络在发信回路的输出端连接一个不对称差接网络，其对端与收信回路的输入端连接。这个差接网络使发信回路至通道的衰耗很小(大约0.5dB)，同时使通道至收信回路的衰耗较大(大约12dB)，若回波衰耗为12～25dB，那么，当本侧发信时，进入收信回路输入端的本侧发信信号电平将被衰耗24dB以上，线路匹配情况愈好，这个衰耗值就愈大，两侧信号电平衰耗的差值也愈大。
(4)两侧晶体振荡器频率微差结构为了使两侧高频保护收发信机的工作频率略有不同，最简单的办法是晶体振荡器各自选用不同的非整数标称频率的石英谐振器，使其一侧的发信频率为f＋△f，另一侧的发信频率为f－△f，通常△f＝100～500Hz。由于其简单，已往大多数高频保护收发信机广泛采用这种方法。近来还有一种方式(如GE公司和亚屋公司的产品)是采用两个具有相同频率温度特性的晶体振荡器，使其略有不同的频率f1和f2，经过混频器混频而得到。
上述几种结构形式，在实际应用中，都存在差诸多不足之处。第一种结构，不仅衰减了对侧送来的高频信号，同时也衰减了本侧发送至线路的高频信号，因此这种结构只适用于短线路的情况。第二和第三种结构，仅用以减小呈现在收信回路入口端的本侧高频信号，前者衰耗值容易控制，后者由于受线路匹配情况的影响，衰耗值难以控制。而且不对称差接网络，在某些情况下还有可能造成50Hz高频调制方波畸变。最后一种结构形式是属于频差法，它由于晶体振荡器标称频率不规范，因此给设备生产和维修都带来不方便，且这种频差法并不能独立使用，通常都是和上述三种幅差法的某种结构配合使用。
针对现有高频保护收发信机存在的上述缺陷，本实用新型的目的是对现有设备进行改进，使其以根本上消除频拍现象带来的不利影响。
本实用新型的基本技术方案是利用分时接收原理，在高频保护收发信机收信部分入口端安装一个分时控制开关，将两侧(对侧和本侧)发信机发来的高频信号由分时开关电路轮流送入收信回路，它使本侧发信期间，收信回路只接收本侧发送的高频信号，而不接收对侧发送来的高频信号。
体现本实用新型基本技术方案的一个具体实施例是一个我们将定名为BSF－1型高频保护收发信机(以下简称BSF－1型机)，
以下结合
BSF－1型机的基本结构特征和实施过程。
附图1是符合本实用新型基本特征的BSF－1型机结构示意图与已有的各类高频保护收发信机不同，BSF－1型机采用一个100KHz高稳定度温度补偿晶体振荡器控制的频率合成器作为发信振荡器和收信本机振荡器，以提供频率和电平都比稳定的高频信号。该频率合成器包括六部分高稳定温度补偿晶体振荡器、固体分频器相位比较器、环路滤波器、压控振荡器(VCO)以及可变分频器等，它们联接成如图2所示的闭环频率反馈系统。压控振荡器(VCO)的频率f。被可变分频器按予置数÷N后，与参考频率Fr在相位比较器中进行频率和相位比较并产生一误差电压VC(t)，它正比于f.／N和Fr的频率差。误差电压VC(t)经环滤波器滤波后加至压控振荡器(VCO)的控制输入，使VCO朝着f.／N＝Fr的方向改变其频率。当VCO的频率变化到f.／N足够接近Fr时锁相环的闭环特性迫使VCO锁定在f.＝NFr的频率上。此时频率合成器的输出频率f.＝NFr，频率稳定度跟温度补偿晶体振荡器相同。只要改变可变分频器的予置数，就可得到不同分频比，从而得到一系列频率间隔为Fr(本机Fr＝1KHz)的输出频率。可变分频器的予置数就等于所需要的分频比，当N由50按1的增量变化至400时，输出频率f.便以1KHz的步进量由50KHz变化至400KHz.1000KHz高稳定度温度补偿晶体振荡器的频率稳定度为1×10－6。因此本机的频率稳定度可达(△f)/(f) ＝41000×10－6＝4×10－7，与通常所用的晶体振荡器相比，频率合成器的改频毋需更动任何一个元件，只要改变跳线位置即可，这将给生产和运行维护提供极大的方便。
从频率合成器产生的高频信号，经前置放大器和功率放大器放大后，通过线路滤波器和隔离变压器送至外线端。BSF－1型机采用平常不发信，仅在系统发生短路故障时发信的工作方式，为了确保收发信机在系统发生短路故障时能立即起动发信，本机所有各级电路平常都处于停信工作状态。
来自高频保护装置的控制信号，经发信部分的分时控制开关电路直接加到前置放大器，控制发信或停信。当控制信号为50Hz方波时，外线端就输出50Hz调制高频方波。
BSF－1型机功率放大器采用两组完全相同的工作于AB类状态的准互补放大器组成的桥型电路，并由同一组－40V电源供电。它由前级所提供的两个幅度相等，相位相反的信号电压推动。为确保其工作稳定可靠，放大器中设有过激励保护电路。大环路的电流负反馈和电压负反馈，可使功率放大器在50－400KHz频率范围内获得良好的线性和阻抗精度。本机的功率放大器最大输出功率可达40W。
BSF－1型机在功率放大器后，设有线路滤波器用以滤除高频信号的谐波分量和减小并机时的分流表耗。
BSF－1型机的输出入阻抗主要由功率放大器和线路滤波器来保证，外线端的发信电平可以在40－43dBm(即10－20W)范围内进行调节。
BSF－1型机的发信输出部分包括隔离变量器、指示电路、自动量程切换电路和录波器接口电路，用以分别检测本侧发信信号和对侧发送来的信号大小。在检测对侧来的信号时，其指示器能自动地切换小量程，其它时候，指示器均处于大量程位置。录波器接口电路供故障录波用。
从BSF－1型机发信部分前置放大器集电报送出的信号经过门电路处理后加至如附图3所示的一个专门设计的分时控制开关，两侧发信机的高频信号通过分时控制开关电路而轮流送入收信滤波器，以便实现本侧发信期间，收信回路只接收本侧发送的信号，而不接收对侧发送来的信号，只有在本侧停信期间，收信回路才接收对侧发送的信号。
图3所示的分时控制开关，是由晶体三极管1、2和3组成的电路，电路中还包括有输入隔离电阻5和10，输入耦合电容4和11，输出隔离电阻15和17，输出耦合电容14和16，以及阻抗匹配电容12。输入端A接至发信回路的功放输出(高电平信号)，输入端B接至发信回路前置放大输出(低电平信号)，输入端C接高频保护装置停发信控制信号，D为分时开关的输出端，它与收信回路输入端连接。当本侧单独发信时，C端为高电平，晶体管1饱和导通。输入端A的本侧发信信号(高电平)被管1旁路，管2发射极无输出信号。输入端B的本侧发信号(低电平)则由管3的发射极输出至D端当对侧发信时，C端为低电平，管1截止。由于此时本侧停信，输入端A和B均无本侧发信信号，仅输入端A有对侧传送来的信号，因此管3发射极无输出信号，对侧信号由管2的发射极输至D端。当两侧同时发信时，C端为高电平，管1饱和导通。输入端A的本侧发信信号(高电平)和对侧来的信号，同时被管1旁路，管2发射极无输出信号。输入端B的本侧发信信号(低电平)则由管3的发射极输出至D端。
BSF－1型机收信部分采用超外差接收方式，被接收信号通过收信滤波器，经变频器变换式12KHz中频信号，再经中频滤波和放大后分成两路输出，一路经收信输出电路输出至高频保护装置，另一路经通道告警电路给出通道衰耗增加超过3dB的告警信号。收信防卫度由收信滤波器和中频滤波器共同提供，带宽为2KHz。
BSF－1型机的电源由逆变器采用晶体管型它激式桥型电路方波振荡器推动控制桥臂上四只大功率管进行逆变，由变压器的两个次级绕组输出，经过整流，分别加至40V集电极输出型直流稳压器和240V集成电路稳压器，输出－40V和＋24V直流电压。＋24V，＋18V直流电压是经二次稳压获得。
为了实现自动定时监视线路和设备的运行情况，BSF－1型机还装设有定时发信电路，自动发信时间间隔为8、12、24小时等三种。
权利要求1.一种高频保护收发信机，由发信回路和收信回路两部分组成，其特征是在收信回路的入口端安装一个分时控制开关，该分时控制开关由三极管[1，2，3]、偏流电阻[7，9]、发射极电阻[8、13]、输入隔离电阻[5，10]、输入耦合电容[4，11]、输出隔离电阻[15，17]、输出耦合电容[14，16]和阻抗匹配电阻[12]组成。
2.根据权利要求1所述的高频保护收发信机，其特征是该机的发信振荡器和收信本机振荡器，可以采用输出频率以1KHz的步进量由50KHz变化至400KHz的频率合成器来代替。
专利摘要一种用于电力系统继电保护的高频保护收发信机，采用分时接收原理，两侧的高频信号由分时开关电路轮流送入收信回路，使本侧发信期间，收信回路只接收本侧发送的高频信号；只有当本侧发信回路停信时，收信回路才接收对侧发送来的高频信号。从而根本上解决了线路两侧同时发信期间可能发生的频拍问题。本机的发信频率和收信本振频率均由一个频率合成器产生，这将给生产和运行维护提供方便。
文档编号H02J13/00GK2035543SQ8820818
公开日1989年4月5日 申请日期1988年7月7日 优先权日1988年7月7日
发明者邱群 申请人:水利电力部华东列车电站基地