Введение к работе
Актуальность темы.
Управление работой современных систем электроснабжения городов, представляющих сложные электротехнические комплексы, немыслимо без систем диспетчерского управления, Эффективность работы систем диспетчерского управления определяется оперативностью, высокой достоверностью, полнотой доставки информации в центр управления, и обеспечивается системой передачи дискретной информации (СГТДИ).
В СПДИ широко применяются проводные линии связи, радиоканал, но привлекает внимание использование кабельных линий электропередачи в качестве линий связи. Этой проблеме посвятили ряд работ отечественные и зарубежные ученые: Сидельников В.В, Владимирова Г. И, Кадомская К. П, Ефремов В. Е., Ильин А. А., Шайдуров Г. Я., Dostert К. и др. в которых они показали высокие потенциальные возможности кабельных линий электропередачи как среды передачи дискретной информации.
Однако, наличие избирательных цепей в СПДИ при прохождении по ним радиосигналов приводит к возникновению переходных процессов, вызывающих искажения информативного параметра (амплитуды, фазы, частоты), ограничивая тем самым возможную скорость передачи.
Исследование переходных режимов радиотехнических устройствпроведены в работах Гоноровского И. С, Евтянова С. И., Гарднера М. Ф., и Бэрнса Дж. Л., Золотарева И. Д., Теплова Н.Л., Алексеевой В. Г. и других авторов.
В связи с трудоемкостью и громоздкостью промежуточных преобразований многие авторы при исследовании переходных процессов использовали различные допущения для упрощения решений, что приводило к приближенным решениям. Если такие допущения являются приемлемыми при анализе поведения амплитуды, то результаты анализа поведения фазы в переходном режиме не могут быть использованы из-за возможности получения неверных выводов по приближенным решениям.
Отчетливо проявляется тенденция предельного увеличения скорости переработки информации, 'когда преобразование, съем и обработка информативного параметра происходит не после окончания переходных
4 процессов, а в течение их действия. Это неизбежно ведет к искажению информативного параметра сигнала и появлению ошибок в работе системы, поэтому представляет несомненный интерес проведение всесторонних исследований работы различных узлов СПДИ в переходных режимах. Что позволяет выявить и учесть влияние параметров избирательных цепей системы на поведение информативного параметра и тем самым, оптимизировать построение системы, повысить ее пропускную способность.
Цель работы. Исследование способов повышения пропускной способности систем передачи дискретной информации по кабельным линиям электропередачи с учетом влияния переходных процессов в избирательных цепях этих систем
Учитывая, что на быстродействие СПДИ существенное влияние оказывают переходные процессы в избирательных цепях этих систем, которые приводят к искажению информативного параметра сигнала, а вопросы, связанные с исследованиями переходных процессов в избирательных цепях высокоскоростных СПДИ методами, описывающими поведение радиосигнала с точностью до фазы применительно к рассматриваемой структуре системы, исследовались недостаточно и требуют дальнейшего исследования, поэтому для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- получить аналитические соотношения, описывающие поведение фазы
радиосигналов на выходе избирательных цепей многоканальной СПДИ;
исследовать поведение фазы радиосигналов на выходе избирательных цепей многоканальной СПДИ с учетом влияния значений фазы фазоманипулированных сигналов в основном и соседних каналах;
оценить время установления фазы радиосигнала на выходе избирательных цепей с учетом влияния значений фазы фазоманипулированных сигналов в основном и соседних каналах многоканальной СПДИ;
- исследовать комплексное влияние нестабильности несущих частот
сигналов, основных элементов избирательных цепей на поведение фазы при
прохождении радиосигналов через избирательные цепи.
Методы исследования. Использовались методы теории электрических цепей, теории обыкновенных дифференциальных уравнений, операционного исчисления, теории связи. Вычислительные эксперименты и расчеты осуществлялись с помощью математической системы Mathcad 2001. Сравнение
5 результатов математического моделирования с процессами в конкретных узлах системы основывались на натурных экспериментах.
Научная новизна. Новыми являются следующие результаты работы:
предложен способ передачи дискретной информации, позволяющий увеличить пропускную способностью системы передачи дискретной информации по кабельным линиям электропередачи на (10-20)% по сравнению с известными системами, благодаря тому, что считывание информативного параметра (фазы) сигнала осуществляется в динамическом режиме, т.е. до завершения переходных процессов.
получены строгие аналитические соотношения, описывающие поведение фазы выходного сигнала квазиоптимального фильтра (КОФ) с учетом влияния сигналов соседних каналов многоканальной СПДИ и являющиеся справедливыми при изменении параметров в широком диапазоне;
исследовано комплексное влияние на поведение фазы выходного сигнала КОФ коэффициента затухания, нестабильности несущих частот и значений фазы фазоманипулированных сигналов в основном и соседних каналах многоканальной СПДИ;
определено время установления фазы выходного сигнала КОФ с учетом влияния значений фазы фазоманипулированного сигнала в основном и соседних каналах многоканальной СПДИ;
- получены аналитические соотношения, описывающие переходные
процессы в КОФ, выполненном на кварцевом резонаторе.
Практическая полезность работы. Результаты исследования и рекомендации, полученные в диссертационной работе, могут быть использованы при разработке многоканальных устройств и систем передачи дискретной информации, в которых передача информации осуществляется методом фазовой манипуляции, а в приемнике используется квазиоптимальный фильтр.
Реализация и внедрение результатов исследований. По результатам диссертационной работы в НПО "МИР" разработаны и изготовлены опытные образцы СПДИ, которые установлены на испытания в систему диспетчерского управления "ОМЬ" МУПЭП "Омскэлектро" г. Омска и ООО "УК ГЭС" г. Нижневартовска.
Апробация результатов работы. Результаты работы по теме диссертации докладывались и обсуждались: на "Региональной НТК студентов, аспирантов,
молодых ученых", Новосибирск, 2001; на третьей научно-технической конференции "Кибернетика и технологии XXI века", Воронеж, 2002; на седьмой международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация, связь", Воронеж, 2002; на девятой международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация, связь", Воронеж, 2003; на седьмой международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-2004, Новосибирск, 2004; на всероссийской научно-технической конференции "Информационно-телекоммуникационные технологии", Сочи, 2004.
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 14 научных работ, получено два патента, подана заявка на предполагаемое изобретение. Список работ приведен в конце автореферата.
Основные положения, выносимые на зашиту:
- способ повышения пропускной способности системы передачи дискретной
информации по кабельным линиям электропередачи на
(10-20) %, благодаря считыванию информативного параметра (фазы) сигнала в динамическом режиме, т.е. до завершения переходных процессов.
- строгие аналитические соотношения, описывающие поведение фазы выходного сигнала КОФ с учетом влияния сигналов соседних каналов многоканальной СПДИ и являющиеся справедливыми при изменении параметров в широком диапазоне;
- результаты оценки времени установления фазы выходного сигнала КОФ с
учетом влияния значений фазы фазоманипулированных сигналов в основном и
соседних каналах многоканальной СПДИ;
- результаты комплексного влияния: нестабильности несущих частот,
коэффициента затухания, значений фазы фазоманипулированных сигналов в
основном и соседних каналах многоканальной СПДИ на поведение фазы
выходного сигнала КОФ;
- результаты исследования переходных процессов в КОФ, выполненном на
кварцевом резонаторе.
