ВЧ связь принцип действия

Принцип работы и назначение ВЧ-каналов связи высоковольтных линий электропередач

Канал связи — совокупность устройств и физических сред, передающих сигналы. С помощью каналов сигналы передаются из одного места в другое, а также переносятся во времени (при хранении информации).

Наиболее распространенные устройства, входящие в состав канал: усилители, антенные системы, коммутаторы и фильтры. В качестве физической среды часто используются пара проводов, коаксиальный кабель, волновод, среда, в которой распространяются электромагнитные волны.

Коаксиальный кабель — высокочастотный кабель у которого один из проводов представляет собой полую трубу, полностью охватывающую второй провод. Внутренний провод располагается точно по оси трубы, почему кабель и называется коаксиальным или концентрическим. Чтобы удержать внутренний провод в таком положении, либо пространство между внешним и внутренним проводом сплошь заполняются изоляционным материалом, либо на внутренний провод одеваются отдельные изоляторы.

Поскольку в коаксиальном кабеле все электрические и магнитные поля сосредоточены в пространстве между внешним и внутренним проводом, т. е. внешних полей нет, то потери на излучение ничтожны. Для уменьшения потерь на нагревание металла внутренний провод может быть сделан большого диаметра (поверхность внешнего провода во всяком случае достаточно велика).

Если коаксиальный кабель должен быть гибким, то его внешний провод делается в виде гибкой металлической оплетки и кабель заполняется пластичным изоляционным материалом.

С точки зрения техники связи наиболее важными характеристиками каналов связи являются искажения, которым подвергаются передаваемые по нему сигналы. Различают искажения линейные и нелинейные. Линейные искажения состоят из частотных и фазовых искажений и описываются переходной характеристикой или, что эквивалентно, комплексным коэффициентом передачи канала. Нелинейные искажения даются нелинейными зависимостями, указывающими, как изменяется сигнал при прохождении по каналу связи.

Канал связи характеризуется совокупностью сигналов, которые посылаются на передающем конце, и сигналами, которые принимаются на приемном конце. В случае, когда сигналы на входе и выходе канала являются функциями, определенными на дискретном множестве значений аргумента, канал называется дискретным. Такими каналами связи пользуются, например, при импульсных режимах работы передатчиков, в телеграфии, телеметрии, радиолокации.

Непрерывным называется канал, сигналы на выходе и входе которого представляют собой непрерывные функции. Такие каналы широко используются в телефонии, радиовещании, телевидении. Дискретные и непрерывные каналы связи широко применяются также в автоматике и телемеханике.

Несколько различных каналов могут использовать одну и ту же техническую линию связи. В этих случаях (например, в многоканальных линиях связи с частотным или временным разделением сигналов) каналы объединяются и разъединяются с помощью специальных коммутаторов или фильтров. Иногда, наоборот, один канал использует нескольких технических линий связи.

Высокочастотная связь (ВЧ-связь) — это вид связи в электрических сетях, который предусматривает использование высоковольтных линий электропередач в качестве каналов связи. По проводам линии электропередач электросетей протекает переменный ток частотой 50 Гц. Суть организации ВЧ-связи заключается в том, что те же провода используются в качестве передачи сигнала по линии, но на другой частоте.

Диапазон частоты ВЧ-каналов связи – от десятков до сотен кГц. Высокочастотная связь организуется между двумя смежными подстанциями, которые соединены линией электропередач напряжением 35кВ и выше. Для того чтобы переменный ток частотой 50 Гц попадал на шины распределительного устройства подстанции, а сигналы связи на соответствующие комплекты связи, используют высокочастотные заградители и конденсаторы связи.

ВЧ-заградитель имеет небольшое сопротивление на токе промышленной частоты и большое сопротивление на частоте каналов высокочастотной связи. Конденсатор связи — наоборот: имеет большое сопротивление при частоте 50 Гц, а на частоте канала связи – малое сопротивление. Таким образом, обеспечивается попадание на шины подстанции исключительно тока частотой 50 Гц, на комплект ВЧ-связи – только сигналов на большой частоте.

Для приема и обработки сигналов ВЧ-связи на обеих подстанциях, между которыми организована ВЧ-связь, устанавливают специальные фильтры, приемопередатчики сигналов и комплекты оборудования, которые осуществляют определенные функции. Ниже рассмотрим, какие именно функции могут реализовываться с применением ВЧ-связи.

Наиболее важная функция – использование ВЧ-канала в устройствах релейной защиты и автоматики оборудования подстанции. ВЧ-канал связи используется в защитах линий 110 и 220кВ – диференциально-фазной защиты и направленно-высокочастотной защиты. По обоим концам ЛЭП устанавливают комплекты защит, которые имеют связь между собой по ВЧ-каналу связи. Благодаря надежности, быстродействию и селективности, защиты с использованием ВЧ-канала связи используются в качестве основных для каждой ВЛ 110-220кВ.

Канал для передачи сигналов релейной защиты линий электропередач (ЛЭП) называется канал релейной защиты . В технике РЗА получили наибольшее распространения три типа ВЧ защит:

дистанционная с ВЧ блокировкой,

В первых двух типах защит по ВЧ каналу при внешнем коротком замыкании передается сплошной сигнал ВЧ блокировки, в дифференциально-фазовой защите по каналу релейной защиты передаются импульсы напряжения ВЧ. Длительность импульсов и пауз примерно одинакова и равна половине периода промышленной частоты. При внешнем коротком замыкании передатчики, расположенные по обоим концам линии, работают в разные полупериоды промышленной частоты. Каждый из приемников принимает сигналы обоих передатчиков. Вследствие этого при внешнем коротком замыкании оба приемника принимают сплошной блокирующий сигнал.

При коротком замыкании на защищаемой линии происходит сдвиг фаз манипулирующих напряжений и появляются интервалы времени, когда оба передатчика остановлены. При этом в приемнике возникает прерывистый ток, используемый для создания сигнала, действующего на отключение выключателя данного конца защищаемой линии.

Обычно передатчики на обоих концах линии работают на одной частоте. Однако на линиях большой протяженности иногда выполняются каналы релейной защиты с передатчиками, работающими на разных ВЧ или па частотах с малым интервалом (1500—1700 гц). Работа на двух частотах дает возможность избавиться от вредного влияния сигналов, отраженных от противоположного конца линии. Каналы релейной защиты используют специальный (выделенный) ВЧ канал.

Существуют также устройства, которые с использованием ВЧ-канала связи, определяют место повреждения линий электропередач. Кроме того, ВЧ-канал связи может использоваться для передачи сигналов оборудования телемеханики, SCADA, САУ и других систем оборудования АСУ ТП. Таким образом, по каналу высокочастотной связи можно осуществлять контроль над режимом работы оборудования подстанций, а также передавать команды управления выключателями и различными функциями устройств РЗА.

Еще одна функция – функция телефонной связи . ВЧ-канал можно использовать для оперативных переговоров между смежными подстанциями. В современных условиях данная функция не актуальна, так как существуют более удобные способы связи между обслуживающим персоналом объектов, но ВЧ-канал может служить резервным каналом связи в случае возникновения чрезвычайной ситуации, когда будет отсутствовать мобильная или проводная телефонная связь.

Канал связи по линиям электропередачи — канал, используемый для передачи сигналов в диапазоне от 300 до 500 кгц. Используются различные схемы включения аппаратуры канала связи. Наряду со схемой фаза — земля (рис. 1), встречающейся наиболее часто благодаря своей экономичности, применяются схемы: фаза — фаза, фаза — две фазы, две фазы — земля, три фазы — земля, фаза — фаза разных линий. ВЧ заградитель, конденсатор связи и фильтр присоединения, используемые в этих схемах, являются оборудованием обработки ЛЭП для организации по их проводам ВЧ каналов связи.

Рис. 1. Структурная схема простого канала связи по линии электропередачи между двумя смежными подстанциями: 1 — ВЧ заградитель; 2 — конденсатор связи; 3 — фильтр присоединения; 4 — ВЧ кабель; 5 — устройство ТУ — ТС; в — датчики телеизмерений; 7 —приемники телеизмерений; 8 — устройства релейной зашиты или (и) телеавтоматики; 9 — АТС; 10 — абонент АТС; 11 — прямые абоненты.

Обработка линий нужна для получения стабильного канала связи. Затухание ВЧ канала по обработанным ЛЭП почти не зависит от схемы коммутации линий. В случае отсутствия обработки связь будет прерываться при отключении или заземлении концов ЛЭП. Одной из важнейших проблем связи по линиям электропередачи является нехватка частот, обусловленная малым переходным затуханием между линиями, имеющими соединение через шины подстанций .

ВЧ-каналы могут использовать для связи с оперативно-выездными бригадами, которые осуществляют ремонт участков поврежденных линий электропередач, ликвидируют повреждения в электроустановках. Для этой цели используют специальные переносные приемопередатчики.

Применяется следующая ВЧ аппаратура, подключаемая к обработанной ЛЭП:

комбинированная аппаратура для каналов телемеханики, автоматики, релейной защиты и телефонной связи;

специализированная аппаратура для какой-либо одной из перечисленных функций;

аппаратура дальней связи, подключаемая к ЛЭП через устройство присоединения непосредственно или с помощью дополнительных блоков для сдвига частот и повышения уровня передачи;

аппаратура импульсного контроля линий.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Системы ВЧ связи по ЛЭП. Коммуникационные решения для электрических сетей

Связь по линиям электропередач снова стала активно обсуждаемой темой, на различных научных уровнях и прессе. В последние несколько лет эта технология пережила много взлетов и падений. В специальных периодических изданиях опубликовано множество статей с противоречивыми взглядами (выводами). Одни специалисты называет передачу данных по электрическим сетям технологией, умирающей, другие предсказывают блестящее будущее в сетях среднего и низкого напряжения, например, в офисах и жилых домах.

Технология, которая сегодня называется ВЧ связь по ЛЭП, на самом деле охватывает несколько различных и независящих друг от друга направлений и приложений. Это с одной стороны узкополосная передача точка-точка по ВЛ высокого напряжения (35-750 кВ), а с другой стороны широкополосная общесетевая передача данных, (BPL — Broadband Power Line), в сетях среднего и низкого напряжения (0,4-35 кВ).

Фирма Siemens является пионером в обоих направлениях. Первые ВЧ системы на высоковольтных линиях, фирмы Siemens были реализованы еще в 1926 году в Ирландии.

Привлекательность этой технологии для операторов сетей электроснабжения состоит в том, что для передачи информационных сигналов используется собственная инфраструктура электросети. Таким образом технология является не только очень экономичной — отсутствуют текущие расходы на содержание каналов связи, но и позволяет быть предприятиям энергоснабжения быть независимыми от провайдеров услуг связи, что особенно важно в аварийных случаях, и даже предписывается на законодательном уровне многих стран. ВЧ связь является универсальным технологическим решением как для предприятий занимающиеся передачей и распределением электроэнергии, так и компаний ориентированных на предоставлении услуг населению.

ВЧ связь в сетях высокого напряжения (35-750 кВ)

Во время бурного развития информационных технологий (90-е гг.) предприятия электроснабжения в промышленно развитых странах делали значительные инвестиции в прокладку линий оптической связи (ВОЛС) по ВЛ высокого напряжения в надежде обеспечить себе прибыльную долю перегретого рынка телекоммуникаций. В это время добрую старую технологию ВЧ похоронили заново. Затем раздутый информационно-технический пузырь лопнул, и во многих регионах наступило протрезвление. И именно в энергетических сетях установка оптических линий была приостановлена по экономическим соображениям, а технология ВЧ связи по ВЛ приобрела новое значение.

В результате применения цифровых технологий на высоковольтных сетях, сформировались новые требования к ВЧ системам.

В настоящее время, передача данных, речи осуществляется по быстрым цифровым каналам, а сигналы и данные систем защиты передаются одновременно (параллельно) по ВЧ линиям, и цифровым каналам (ВОЛС), образуя надежное резервирование (см. следующий раздел).

На ответвлениях сети и длинных участках линий электропередач использование ВОЛС экономически не целесообразно. Здесь технология ВЧ предлагает экономичную альтернативу для передачи речи, данных и сигналов-команд РЗ и ПА (РЗ — релейные защиты, ПА — противоаварийная автоматика) Рисунок1.

В связи c быстрым развитием систем автоматизации электроэнергетики и цифровых широкополосных сетей на магистральных линиях, изменились требования к современным системам ВЧ связи.

Сегодня на отводах сети ВЧ связь рассматривается как система, которая надежно передает данные систем защиты и обеспечивают прозрачный удобный интерфейс для данных и речи от широкополосных цифровых сетей до конечного потребителя при значительно большей пропускной способностью, по сравнению с обычными аналоговыми системами. С современной точки зрения высокая пропускная способность может быть достигнута только путем увеличения полосы частот. То, что в прошлом было невозможно из-за недостатка свободных частот, сегодня реализуется благодаря повсеместному применению оптических линий. Поэтому ВЧ системы усиленно используются только на ответвлениях сети. Также существуют варианты, когда отдельные участки сетей объединены между собой ВОЛС, что позволяет использовать одинаковые рабочие частоты гораздо чаще, чем в случае объединенных систем ВЧ связи.

В современных цифровых ВЧ системах плотность информации при использовании быстрых сигнальных процессоров и цифровых способов модуляции может быть увеличена по сравнению с аналоговыми системами с 0,3 до 8 бит/сек/Гц. Таким образом, для полосы частот 8 кГц в каждом направлении (прием и передача) может быть достигнута скорость 64 кбит/с.

В 2005 году фирма Siemens представила новую цифровую аппаратуру ВЧ связи «PowerLink», подтвердив лидирующее положение в данной области. Аппаратура PowerLink сертифицирована и для использования в России. Создавая PowerLink фирма Siemens создала мультисервисную платформу, пригодную как для аналогового, так и для цифрового применения Рисунок 2.

Ниже приводятся уникальные особенности этой системы

Оптимальное использование выделенной частоты: лучшая аппаратура ВЧ связи позволяют передавать данные со скоростью 64 кбит/с и менее, в то время как у PowerLink данный показатель составляет 76,8 кбит в секунду, занимая полосу 8 кГц.

Больше речевых каналов: еще одной инновацией фирмы Siemens, реализованной в системе PowerLink, является возможность передачи 3-х аналоговых речевых каналов при полосе 8 кГц вместо 2-х каналов в обычной аппаратуре.

Видеонаблюдение: PowerLink — первая система ВЧ связи позволяющая передавать сигнал видеонаблюдения.

AXC (Automatic Crasstalk Canceller) Автоматическое подавление перекрестных помех: раньше сближенные полосы приема-передачи требовали сложную ВЧ настройку для минимизации влияния передатчика на свой приемник. Запатентованный AXC блок заменил сложную гибридную настройку и соответствующий модуль, а качество приема-передачи улучшилось.

OSA (Optimized Sub channel Allocation) Оптимальное распределение подканалов: еще одно запатентованное решение компании Siemens гарантирует оптимальное распределение ресурсов при конфигурировании услуг (Речь, данные, защитная сигнализация) в выделенной частотной полосе. В результате итоговая передающая емкость увеличивается до 50%.

Повышенная гибкость: для обеспечения надежности инвестиций и возможности будущего использования фирма Siemens реализовала функцию «ease-up!» для простого и надежного обновления.

Многофункциональное оборудование: выполняя проект на базе комбинированной аппаратуры PowerLink вы можете забыть об ограничениях которые были в обычных терминалах при планировании частот. С PowerLink Вы сможете спроектировать систему ВЧ связи со всем набором услуг (передача речи, данных, сигналов РЗ и ПА) в доступной полосе. Один комплект PowerLink может заменить три (3) обычных аналоговые системы Рисунок 3.

Передача данных систем защиты

Технология ВЧ связи сейчас, как и раньше, играет важную роль в области передачи данных систем защиты. На магистральных и высоковольтных линиях с напряжением свыше 330 кВ, как правило, используются двойные системы защиты с разными способами измерения (например, дифференциальная защита и дистанционная защита). Для передачи данных систем защиты также используются различные способы передачи для обеспечения полной избыточности, включая коммуникационные каналы. Типичными каналами связи в этом случае является комбинация цифровых каналов по оптическим линиям для данных дифференциальной защиты и аналоговых ВЧ каналов для передачи сигналов-команд дистанционных защит. Для передачи сигналов защиты, технология ВЧ является самым надежным каналом. ВЧ связь является более надежным каналом передачи данных, чем другие, даже оптические линии не могут обеспечить такое качество по прошествии длительного времени. За пределами магистральных линий и на окончаниях сети, ВЧ связь часто становится единственным каналом для передачи данных систем защит.

Проверенная система SWT 3000 фирмы Siemens (Рисунок 4) является инновационным решением для передачи команд РЗ ПА с требуемой максимальной надежностью и одновременно с минимальным временем передачи команд в аналоговых и цифровых коммуникационных сетях.

Многолетний опыт в области передачи защитных сигналов позволил создать уникальную систему. Благодаря сложной комбинации цифровых фильтров и систем цифровой обработки сигналов удалось настолько подавить влияние импульсных помех — самых сильных помех в аналоговых каналах связи, что даже в сложных реальных условиях достигается надежная передача команд РЗ и ПА. Поддерживаются все известные режимы работы прямого отключения или разрешающего срабатывания с индивидуальными таймерами и скоординированной или нескоординированной передачей. Выбор режимов работы осуществляется с помощью программного обеспечения. Специфичные для российских электросетей функции про-тивоаварийной автоматики могут быть реализованы на той же аппаратной платформе SWT 3000.

При использовании цифровых интерфейсов идентификация устройства осуществляется по адресу. Таким образом возможно предотвращение случайного подключения других устройств по цифровым сетям.

Гибкая концепция два в одном позволяет использовать SWT 3000 во всех имеющихся каналах связи — медных кабелях, высоковольтных линиях, оптических линиях или цифровых в любых комбинациях Рисунок 5:

  • цифровая + аналоговая на одной платформе;
  • 2 избыточных канала в 1 системе;
  • дублированный блок питания в 1 системе;
  • 2 системы в 1 среде.

Являясь очень экономичным решением SWT 3000 может интегрироваться в ВЧ систему PowerLink. В этой конфигурации обеспечивается возможность дублированной передачи — аналоговая по технологии ВЧ и цифровая, например, по SDH.

ВЧ связь в сетях среднего и низкого напряжения (распределительные сети)

В отличие от ВЧ связи по ЛЭП высокого напряжения, в сетях среднего и низкого напряжения системы ВЧ разработаны для режимов работы точка — много точек. Также эти системы различаются по скорости передачи данных.

Узкополосные системы (цифровые каналы связи DLC) давно используются в электросетях для определения места сбоев, дистанционной автоматики и передачи измерительных данных. Скорость передачи в зависимости от применения от 1,2 кбит/с до

ВЧ связь принцип действия

  • Главная
  • Новости
  • Скачать
  • Статьи
  • Форум
  • Видео
  • Регистрация
  • Вход
  • Поиск
  • Добавить чертеж
  • Как добавить видео с youtube
  • Помощь
  • Реклама

Чертежи и проекты

Подразделы

Остекление балконов позволяет значительно сократить затраты на отопление квартиры в осенне-зимний период. Ведь конструкции из металлопластика не только весьма эстетичны, они также позволяют поддерживать наиболее приемлемый для вас температурный режим.

Возле Окружной Дороги, что на самой окраине Киева, располагается знаменитый «Обойный рынок». На нем любой покупатель может найти практически все, что нужно для строительства и ремонта.

Терасса или веранда всегда была объектом нападения капризов природы. До современного развития промышленности, в прошлом веке, при постройке не только терасс, но и домов использовали только дерево с каснем (в последствии с кирпичем). Но на сегодняшний день есть альтернатива, превозходящая по своем свойствам деревянную доску.

В фольклоре и литературе целого ряда балтийских стран, западно-европейских стран очень часто встречаются таинственные, загадочные персонажи — трубочисты.

Арт-квартал «Выше» – первый пригород комфорт-класса всего в 20 минутах от центра Тулы. Яркие цвета фасада, выделяют ЖК на фоне городского ландшафта. Новые жители уже наслаждаются живописными пейзажами из панорамных окон своих просторных квартир, гуляют по окружающим лугам, слушают пение птиц в лесу, парке на территории района. Это принципиально новый формат жизни в городе на природе.

Предлагаем ознакомиться с большим количеством материалов, которые помогут произвести установку различных конструкций. В каталоге представлена продукция множества производителей. Она поставляется в тубах, предназначенных для использования с монтажными пистолетами.

Если мы спросим среднестатистического человека на улице: «Выгодно ли в России, на широте Москвы, построить и эксплуатировать солнечную электростанцию?», он, скорее всего, ответит «НЕТ» и будет, в общем-то, прав. Отсутствие окупаемости связано даже не с относительно высокой стоимостью самих солнечных батарей (панелей)

Если раньше пределом мечты была отдельная квартира с чередой изолированных комнат, то сегодня создатели интерьеров охотно сносят перегородки, наполняя сквозные пространства воздухом и светом.

1. Общие положения

2. Назначение, основные технические характеристики высокочастотных заградителей

3. Устройство и принцип работы высокочастотных заградителей

4. Эксплуатация высокочастотных заградителей

5. Оперативное обслуживание высокочастотных заградителей

6. Охрана труда и пожарная безопасность

Система охлаждения предназначена для отвода тепла, создаваемого потерями энергии работающего АТ-1. Система охлаждения автотрансформатора комбинированная вида М/Д/ДЦ состоит из шестнадцати радиаторов, тридцати двух электровентиляторов, четырех маслонасосов (два рабочих и два резервных), четырех обратных клапанов КОП 150-40.

Высокочастотная связь по линиям электропередачи

Для обеспечения телефонных переговоров персонала электросетевых бригад с базой сетей и друг с другом используются ультракоротковолновые радиостанции, мобильная телефонная связь и каналы высокочастотной связи по проводам или тросам линий электропередачи. Последние позволяют, кроме того, обеспечивать путем вторичного уплотнения передачу сигналов телемеханики, релейной защиты и автоматики.

Организация высокочастотной (на частоте 40. 500 кГц) связи по линиям электропередачи требует значительно меньших капитальных затрат по сравнению с другими линиями связи (проводных или кабельных).

Высокочастотная аппаратура подразделяется на телефонные установки, установки для каналов релейной защиты, каналов системной и противоаварийной автоматики, установки для передачи аварийной и предупредительной телесигнализации.

Высокочастотная аппаратура подключается через устройства присоединения к проводам высокого напряжения или тросам воздушной линии по схеме фаза — земля, для которой требуется минимальное количество элементов аппаратуры обработки и присоединения. К основным устройствам для присоединения высокочастотной аппаратуры к проводам линии относятся высокочастотные заградители, конденсаторы связи, фильтры присоединения и высокочастотный кабель (рис. 1.13).

Устройства, размещаемые на конечных пунктах, называются высокочастотными постами, а на транзитных подстанциях, повышающих уровни передачи без изменения характера модуляции, — высокочастотными усилителями.

Дистанционный усилительный пункт состоит из нескольких зданий и 45-метровой радиомачты для организации связи. Электроснабжение пункта осуществляется от воздушных линий напряжением 10 кВ или от собственных дизель-генераторов.

Телефонные каналы связи обычно уплотняются каналами для передачи сигналов телемеханики, занимающими верхнюю часть спектра частот.

Рис. 1.13. Организация высокочастотной связи:

  • 1—3 — шины концевых подстанций; 2 — шины транзитной подстанции;
  • 4 — высокочастотный заградитель; 5 — конденсатор связи; 6 — фильтр присоединения; 7—абонентский высокочастотный пост (контролируемый пункт); Я—главный высокочастотный пост (дистанционный усилительный пункт); 9 — высокочастотный кабель

Проектирование высокочастотного тракта состоит из следующих этапов:

  • • определение пунктов установки оконечной аппаратуры канала и пунктов, в которых необходимо выделить телефонные каналы и каналы телемеханики:
  • • выбор типов элементов обработки и присоединения и расчет их параметров;
  • • расчет ожидаемого затухания тракта и неравномерности затухания в полосе рабочих частот.

Заградители применяются для ослабления влияния шунтирующего действия шин и ответвлений линии на высокочастотный тракт канала уплотнения линии, а также для заземления изолированных тросов, по которым организована высокочастотная связь.

К грозозащитным тросам заградители подключаются параллельно. В рабочий провод линии заградители врезаются последовательно между шинами подстанции и точкой подключения конденсатора связи.

Высокочастотные заградители состоят из силовой катушки и элемента настройки, которые образуют колебательный контур, обеспечивающий необходимое резонансное сопротивление в заданной полосе частот.

Выбор высокочастотных заградителей производится по параметрам линии электропередачи (номинальный рабочий ток; установившееся значение силы ударного тока короткого замыкания линии) и по полосе частот А[, которую должен запереть заградитель, т.е.

где /ном з — номинальный длительный ток, прохождение которого через силовую катушку не вызывает ее перегрева; /ном ч — максимальный рабочий ток в линии; /ном т — номинальный ток термической стойкости заградителя, т.е. ток, который заградитель может выдержать без повреждений в течение времени Л равного 1 с; /уст — установившийся ток короткого замыкания в месте подключения высокочастотного заградителя; /дин — ток динамической стойкости заградителя; т.е. амплитуда максимально допустимого тока, характеризующего динамическую стойкость заградителя; /уд к 3 — ударный ток короткого замыкания; А/— полоса заграждения;./^,/| — соответственно верхняя и нижняя границы полосы заграждения.

Полосой активного заграждения называется полоса частот, в пределах которой активная составляющая сопротивления заградителя больше определенного заданного значения.

При выборе заградителей по токовым параметрам и полосам заграждения следует иметь в виду, что заградители могут соединяться параллельно и последовательно.

В типе высокочастотного заградителя (ВЗ) указывается его номинальный ток в амперах и индуктивность в миллигенри, например ВЗ-1000-0,6.

Конденсаторы связи выбираются по рабочему напряжению линии электропередачи. Они бывают с масляной пропиткой (тип СМ), с масляной пропиткой в металлическом корпусе (тип СММ), с масляной пропиткой с расширителем (тип СМР), с масляной пропиткой и изолирующей подставкой (тип СМИ) и т.д. Конденсаторы выпускаются в основном в цилиндрических оребренных фарфоровых корпусах на номинальное напряжение от 15 до 188 кВ. Поэтому для напряжений 35 кВ и выше может быть выбран комплект из последовательно соединенных элементов конденсаторов. В типе конденсатора связи указывается его номинальное напряжение в киловольтах и номинальная емкость в нанофарадах, например СММ-20/Тз-107.

Для присоединения к линиям напряжением 10. 750 кВ рекомендуется применять следующие конденсаторы: СММ-20/VI-35 (для линий напряжением 10 кВ); CM-66/VI-4,4 (для линий

35 кВ); СМ-110/VI-6,4 (шля линий ПО. 220 кВ); СМ-166/У1-14 (для линий 330. 750 кВ). Количество указанных конденсаторов в делителе: 1 — для линий напряжением 10. 110 кВ: 2, 3, 7 — для линий напряжением 220, 330, 750 кВ соответственно.

Выбор типа фильтра присоединения зависит от емкости конденсатора связи и частот, на которых осуществляется связь. Фильтр присоединения предназначен для присоединения аппаратуры связи и телемеханики к линиям через конденсаторы связи.

Высокочастотный кабель, используемый для соединения высокочастотных постов с фильтром присоединения, должен быть одножильным.

Если возникает необходимость присоединения высокочастотной аппаратуры связи в любом месте трассы линии, то для этого могут быть использованы антенные устройства присоединения (изолированный участок грозозащитного троса; провод, подвешенный на временных опорах вблизи от проводов линии; изолированный проводник, прокладываемый по земле под проводами воздушной линии). Длина антенны должна составлять от 0,25 до 0,125 длины волны, на которой осуществляется связь. При частоте 500 кГц длина волны равна 0,6 км, а длина антенны должна быть не менее 75. 150 м.

Необходимость использования грозозащитных тросов линий электропередачи для организации каналов высокочастотной связи обусловлена тем, что с повышением номинального напряжения линии качество связи по проводам линии ухудшается из-за помех, вызываемых коронированием проводов и существенным затуханием высокочастотного сигнала, невозможностью ремонта устройств связи без отключения линии, а также нарушением работы высокочастотной связи при внезапных и плановых отключениях линии.

Использование проводящих одиночных или расщепленных на два (для увеличения количества каналов связи с расстоянием между расщепленными тросами 400 мм) грозозащитных тросов для организации каналов высокочастотной связи позволяет получать большее количество каналов, повышать надежность их работы, снижать стоимость и улучшать качество указанной связи, т.е. уменьшать уровень высокочастотных и радиопомех от короны (на тросах более низкая напряженность поля короны) при более низком километрическом затухании, чем при организации связи по фазным проводам линии.

При расщеплении тросов на два и соединении их между собой с помощью изолирующих дистанционных распорок напряженность на поверхности троса оказывается ниже допустимой по условию ограничения короны, т.е. ниже 33. 34 кВ.

Стоимость высокочастотной обработки линий для присоединения устройств связи к проводящему тросу снижается в связи с возможностью применения передатчиков меньшей мощности, так как при передаче высокочастотных сигналов по проводящим грозозащитным тросам уменьшается линейное затухание сигнала и снижается уровень помех при его прохождении. Кроме того, ремонт устройств связи, присоединенных к грозозащитным тросам, может производиться без отключения линии, что невозможно в случае присоединения их к проводам действующей электропередачи.

Все участки троса, используемые для высокочастотной связи, должны быть связаны между собой через достаточно малое сопротивление, а тросы на всех опорах должны быть изолированы от земли. При этом уровень изоляции должен быть достаточным для предотвращения ее перекрытия в нормальном режиме работы линии и восстановления электрической прочности изоляции после ликвидации аварий.

При заземлении троса по обоим концам линии через небольшое индуктивное сопротивление высокочастотных заградителей значительный ток электромагнитной индукции имеет место лишь вблизи концов участка линии, где сказывается активное сопротивление цепи замыкания троса на землю. При такой схеме подвески в контурах трос — земля и трос — трос в нормальном режиме работы линии возникают значительные токи, которые вызывают потери энергии в активном сопротивлении тросов. Необходимо отметить, что здесь наблюдается уменьшение реактивного сопротивления нулевой последовательности линии передачи, а следовательно, увеличение силы тока однофазного короткого замыкания на линии. Это объясняется тем, что токи, проходящие по контуру трос—земля, а именно, трос — за- землитель (небольшое индуктивное сопротивление высокочастотного заградителя в конце участка — земля — сопротивление высокочастотного заградителя на другом конце участка — трос), как во вторичной обмотке трансформатора, вызывают размагничивание, обусловливающее уменьшение результирующего магнитного потокосцепления с фазными проводами.

Увеличение силы тока однофазного короткого замыкания необходимо учитывать при выборе коммутационной аппаратуры линии. Для снижения степени затухания высокочастотного сигнала при его передаче по тросам на большие расстояния вместо обычных одиночных или расщепленных на два сталеалюминиевых проводов в последнее время применяются биметаллические провода, выполненные, например, из алюмовелда, состоящего из стальных проволок, покрытых слоем алюминия толщиной 0,2. 0,3 мм. Такой трос обладает улучшенными высокочастотными характеристиками, требует меньшего расхода алюминия, имеет меньшую массу и более высокую прочность по сравнению со сталеалюминиевыми проводами.

Дальнейшее повышение эффективности высокочастотной связи в настоящее время нашло свое отражение в том, что внутрь грозозащитного троса, выполненного из алюмовелда, встраивается волоконно-оптическая линия связи.

Снятие электростатического потенциала с тросов, используемых в качестве каналов высокочастотной связи, осуществляется специальным запирающим устройством, входящим в состав аппаратуры.

Оборудование ВЛ для обмена командами по ВЧ каналам

Для передачи информации между защитами и автоматикой по концам высоковольтной линии используется канал, созданный для токов высокой частоты по схеме соединения “фаза–земля”.

В составе тракта включается одна фаза действующей ВЛ, которая через конденсаторы связи на подстанциях соединяется с землей для создания замкнутого контура ВЧ токам.

Наиболее часто на линии используют две удаленные фазы “А” и “С” для передачи по одной из них с подстанции команд частоты №1, а по второй – приема на частоте №2.

Схема подключения ВЧ аппаратуры к высоковольтной линии

Устройство и назначение канала ВЧ связи. На каждой подстанции устанавливаются передатчики и приемники высокочастотных сигналов. В данном случае современная аппаратура ВЧ приемопередатчиков выполнена на микропроцессорной базе терминалов ETL640 v.03.32 копании АВВ.

Для обработки сигналов на каждой частоте изготавливается свой приемопередатчик. Поэтому для одной подстанции требуется 2 комплекта терминалов, настроенных на одновременное принятие и передачу сигналов по разным фазам ВЛ.

Подключением ВЧ приемопередатчика к ВЛ занимается специальная аппаратура, отделяющее высокое напряжение от слаботочного оборудования и создающая магистраль для передачи ВЧ сигналов. Ее комплектуют:

— высоковольтным конденсатором связи (КС); — фильтром присоединения (ФП); — высокочастотным заградителем (ВЗ); — ВЧ кабелем.

Назначение высоковольтного конденсатора связи состоит в надежном изолировании от земли транспортируемых по ВЛ мощностей с промышленной частотой и пропускании через себя высокочастотных токов.

На фотоснимке рассматриваемой линии установлено 3 конденсатора с ФП в каждой фазе. Они используются для связи с оборудованием дальнего конца линии в целях:

1. Передачи команд РЗ и ПА; 2. Приема команд РЗ и ПА; 3. Работы ВЧ аппаратуры службы связи.

Для отделения ВЧ сигнала от высоковольтного оборудования подстанции в фазный провод ВЛ высокого напряжения монтируется ВЧ заградитель. который ограничивает величину потерь ВЧ сигналов через параллельные контуры.

Сквозь него хорошо проходят токи промышленной частоты и не пропускаются высокочастотные. ВЗ состоит из реактора (силовой катушки), пропускающего рабочий ток линии, и элементов настройки, параллельно подключенных с реактором.

Для согласования параметров входных сопротивлений ВЧ кабеля и линии используется фильтр присоединения, который выполняется моделью воздушного трансформатора с отпайками от обмоток, позволяющих выполнять необходимые регулировки. ВЧ кабель соединяет фильтр присоединения с приемопередатчиком.

Высокочастотные приёмопередатчики (ETL640), назначение. Приёмопередатчики типа ETL640 (ПРМ/ПРД) предназначены для передачи и приема ВЧ сигналов в виде команд, формируемых релейной защитой (РЗ) и противоаварийной автоматикой (ПА) на противоположный конец ВЛ.

Проверка исправности ВЧ канала. Сложное оборудование тракта ВЧ передачи располагается на расстояниях в сотни километров, требует контроля и поддержания его целостности. Приёмопередатчики ETL640 по концам ВЛ постоянно в обычном режиме эксплуатации обмениваются (осуществляют передачу/приём) сигналами контрольной частоты.

При уменьшении сигнала по величине или изменении его частоты сверх допустимых пределов срабатывает сигнализация неисправности. После восстановления работоспособности приёмопередатчик в автоматическом режиме возвращается к нормальному режиму работы.

Обмен сигналами. Передача и прием сигналов производится на выделенных частотах, к примеру:

— комплекс на фазе “А”: Тх: 470 + 4 кГц, Rx: 474 + 4 кГц; — комплекс на фазе “С”: Тх: 502 + 4 кГц, Rx: 506 + 4 кГц.

Аппаратура ETL640 предназначена для круглосуточной постоянной работы в условиях отапливаемых ОПУ.

Прием и передача команд. Терминалы №1 и №2 комплексов ETL640 принимают и передают по 16 команд от РЗ и ПА.

Команды приемопередатчиков ETL640. Типовые команды приемопередатчика любого комплекса ETL640 могут иметь вид:

1. Отключение 3-х фаз ВЛ-330 кВ с дальнего конца ВЛ без контроля с запретом ТАПВ и пуском от УРОВ или ЗНР комплекса №… REL-670;

2. Отключение 3-х фаз ВЛ-330 кВ с дальнего конца ВЛ с контролем измерительными органами Z3 ДЗ и 3-й ступени НТЗНП комплекса №… защит REL670 без запрета ТАПВ и пуском от фактора 3-х фазного отключения комплекса №… защит REL;

3. Телеускорение ДЗ с действием на одно или 3-х фазное отключение ВЛ-330 кВ с дальнего конца ВЛ, с контролем параметров ступени Z3 ДЗ комплекса №… защит REL670 с ОАПВ/ТАПВ и пуском от ступени Z3 ДЗ комплекса №… защит REL-670;

4. Телеускорение НТЗНП с действием на одно или 3-х фазное отключение ВЛ-330 кВ с дальнего конца ВЛ с контролем параметров ступени Z3 НТЗНП комплекса №… защит REL670 с ОАПВ/ТАПВ и пуском от измерительного органа 3 ступени НТЗНП комплекса №… защит REL670;

5. Фиксация отключения линии со своей стороны ВЛ и действием в схему логики АФОЛ комплекса №… защит РЗА. Пуск от выходного реле схемы логики АФОЛ комплекса №… защит РЗА при отключении линии со своей стороны;

6. III очередь ОН, действующая на пуск: — 5-й команды АКАП прд 232 кГц ВЛ №…; — 2-й команды АКПА прд 286 кГц ВЛ №…; — 4-й команды АНКА прд 342 кГц ВЛ №….

7. Фиксация включения линии со своей стороны и действием в схему логики АФОЛ комплекса №… защит РЗА ВЛ с пуском от выходного реле схемы логики АФОЛ комплекса №… защит РЗА ВЛ-330 при включении со своей стороны;

8. Пуск от 1-й ступени схемы САПАХ … с запуском: — 6-й команды АНКА прд 348 кГц ВЛ №…; — 4-й команды АКАП прд 122 кГц ВЛ №….

9. 3-я очередь отключения нагрузки с действием …

Каждая команда формируется для конкретных условий ВЛ с учетом ее конфигурации в электрической сети и эксплуатационных условий. Выходные реле ВЧ аппаратуры и переключающие устройства расположены в отдельном шкафу.

Цепи сигнализации ВЛ. Сигнализация терминалов. На лицевой панели терминалов расположено 3 светодиода, отражающих состояние самого устройства REL670 и 15 светодиодов, указывающих на срабатывания защит, неисправности и состояние оперативных переключателей.

Светодиоды терминалов REL670 (защита 1-го и 2-го комплексов) и REC670 (автоматика и УРОВ 1-го и 2-го комплекса В1 и В2) первых шести номеров имеют красную окраску. Светодиоды с номерами от 7 до 15 имеют желтый цвет.

Светодиоды статусной индикации. Над блоком ЖКД терминалов REС670 и REL670 вставлены 3 светодиодных индикатора “Ready”, “Start” и “Trip”. Для обозначения разной информации они светятся разным цветом. Зеленый цвет индикатора обозначает:

— работу устройств — устойчивым свечением; — внутреннее повреждение — миганием; — отсутствие питания оперативного тока — затемнением цвета.

Желтый цвет индикатора обозначает:

— пуск аварийного регистратора — устойчивым свечением;; — нахождение терминала в тестовом режиме — сопровождается миганием.

Красный цвет индикатора обозначает выдачу команды аварийного отключения (устойчивое свечение).

Таблица светодиодной сигнализации в терминале REL670

Таблица светодиодной сигнализации терминала REС670

Сброс и опробование сигнализации. Сброс сигнализации, счетчиков учета приема и передачи ВЧ команд и информации по зонам ДЗ и НТЗНП для терминала производится от нажатия на кнопку SB1 (сброс сигнализации) на передней стороне шкафа.

Для опробования светодиодов терминалов REL670 (REС670) требуется нажать и удерживать дольше 5 секунд кнопку SB1.

Общепанельная световая сигнализация. С лицевой стороны шкафов REС670 находятся лампы: — HLW – работы АПВ, ЗНФ, УРОВ; — HLR2 – неисправность комплексов автоматики и УРОВ В-1или В-2.

С лицевой стороны шкафов REL670 находятся лампы: — HLW – работы защит; — HLR1 – комплекс защит выведен; — HLR2 – неисправность комплексов защит.

С лицевой стороне шкафов ETL находятся лампы сигнализации: — HLW1 – неисправность ETL 1-го комплекса; — HLW2 – неисправность ETL 2-го комплекса.

Перспективы развития оборудования воздушных ЛЭП. Проверенные временем воздушные выключатели для высоковольтных ЛЭП постепенно вытесняются современными элегазовыми конструкциями, которым не требуется постоянная работа мощных компрессорных станций для поддержания давления воздуха в баках и воздушных магистралях.

Громоздкие аналоговые устройства РЗА и ПА для высоковольтного оборудования, требующие пристального внимания со стороны обслуживающего персонала, заменяются новыми микропроцессорными терминалами.

Системы высокочастотной связи в современной электроэнергетике

Разделение вертикально интегрированной структуры постсоветской электроэнергетики, усложнение системы управления, увеличение доли выработки электроэнергии малой генерации, новые правила подключения потребителей (сокращение сроков и стоимости подключения) при этом повышение требований к надежности энергоснабжения влечет за собой приоритетное отношение к развитию систем телекоммуникаций.

В энергетике применяется множество типов связи (порядка 20-ти) различающиеся по:

  • назначению,
  • среде передачи,
  • физическим принципам работы,
  • типу передаваемых данных,
  • технологии передачи.

Среди всего этого многообразия выделяется ВЧ связь по высоковольтным линиям (ВЛ) электропередачи, которая в отличие от остальных видов создавалась специалистами-энергетиками для нужд самой электроэнергетики. Оборудование прочих видов связи, изначально созданное для систем связи общего пользования, в той или иной степени, адаптируется к потребностям энергокомпаний.

Сама идея использования ВЛ для распространения информационных сигналов возникла при проектировании и строительстве первых высоковольтным линий (так как строительство параллельной инфраструктуры для систем связи влекло существенное удорожание), соответственно, уже в начале 20-х годов прошлого века вводятся в работу первые коммерческие системы ВЧ связи.

Первое поколение ВЧ связи было больше похоже на радиосвязь. Присоединение передатчика и приемника высокочастотных сигналов выполнялось с помощью антенны длинною до 100 м, подвешиваемой на опоры параллельно силовому проводу. Сама же ВЛ, являлась направляющей для ВЧ сигнала — в то время, для передачи речи. Антенное присоединение еще долго применялось для организации связи аварийных бригад и на железнодорожном транспорте.

Дальнейшая эволюция ВЧ связи привела к созданию оборудования ВЧ присоединения:

  • конденсаторов связи и фильтров присоединения, что позволило расширить полосу передаваемых и принимаемых частот,
  • ВЧ заградителей (заградительные фильтры), что позволило снизить влияние устройств подстанции и неоднородностей ВЛ на характеристики ВЧ сигнала до приемлемого уровня, и соответственно, улучшить параметры ВЧ тракта.

Следующие поколения каналообразующей аппаратуры стали передавать не только речь, но и сигналы телеуправления, защитные команды релейной защиты, противоаварийной автоматики, позволили организовать передачу данных.

Как отдельный вид ВЧ связь сформировалась в 40-ые, 50-ые годы прошлого столетия. Были разработаны международные стандарты (МЭК), руководящие указания для проектирования, разработки и производства оборудования. В 70-ые годы в СССР силами таких специалистов как Шкарин Ю.П., Скитальцев В.С. были разработан математические методики и рекомендации расчета параметров ВЧ трактов, что существенно упростило работу проектных организаций при проектировании ВЧ каналов и выборе частот , повысило технические характеристики вводимых ВЧ каналов.

До 2014 года ВЧ связь официально была основным видом связи электроэнергетики в Российской Федерации.

Появление и внедрение волоконно-оптических каналов связи, в условиях широкого распространения ВЧ связи, стало взаимодополняющим фактором в современной концепции развития сетей связи электроэнергетики. В настоящее время актуальность ВЧ связи остается на прежнем уровне, а интенсивное развитие и существенные инвестиции именно в оптическую инфраструктуру способствуют развитию и образованию новых сфер применения ВЧ связи.

Неоспоримые преимущества и наличие огромного положительного опыта применения ВЧ связи (почти 100 лет) дают основания полагать, что направление ВЧ будет актуально как в ближайшей так и в отдаленной перспективе, развитие же данного вида связи позволит решать как текущие задачи, так и способствовать развитию всей электроэнергетической отрасли.