Zasada działania i przeznaczenie kanałów komunikacyjnych HF linii elektroenergetycznych wysokiego napięcia

Link — zestaw urządzeń i nośników fizycznych, które przesyłają sygnały. Za pomocą kanałów sygnały są przesyłane z jednego miejsca do drugiego, a także przenoszone w czasie (podczas przechowywania informacji).

Najczęstszymi urządzeniami tworzącymi kanał są wzmacniacze, systemy antenowe, przełączniki i filtry. Para przewodów, kabel koncentryczny, falowód, ośrodek, w którym rozchodzą się fale elektromagnetyczne, są często używane jako ośrodek fizyczny.

Kabel koncentryczny — kabel wysokiej częstotliwości, w którym jeden z przewodów jest wydrążoną rurką całkowicie otaczającą drugi przewód. Drut wewnętrzny znajduje się dokładnie wzdłuż osi rury, dlatego kabel nazywa się koncentrycznym lub koncentrycznym. Aby utrzymać przewód wewnętrzny w tej pozycji, przestrzeń między przewodami zewnętrznym i wewnętrznym jest całkowicie wypełniona materiałem izolacyjnym lub na przewodzie wewnętrznym umieszcza się pojedyncze izolatory.

Ponieważ w kablu koncentrycznym wszystkie pola elektryczne i magnetyczne skupiają się w przestrzeni między przewodami zewnętrznym i wewnętrznym, czyli nie ma pól zewnętrznych, straty promieniowania są pomijalne. Aby zmniejszyć straty podczas ogrzewania metalu, drut wewnętrzny może być wykonany z dużą średnicą (powierzchnia drutu zewnętrznego jest w każdym przypadku wystarczająco duża).

Jeżeli kabel koncentryczny ma być giętki, to jego zewnętrzny przewodnik wykonany jest w postaci elastycznego metalowego oplotu, a kabel wypełniony jest plastycznym materiałem izolacyjnym.

Pod względem technologii komunikacyjnej najważniejszą cechą kanałów komunikacyjnych są zniekształcenia, jakim poddawane są przesyłane nimi sygnały. Rozróżnij zniekształcenia liniowe i nieliniowe. Zniekształcenie liniowe składają się ze zniekształceń częstotliwości i fazy i są opisywane przez odpowiedź przejściową lub, równoważnie, przez złożone wzmocnienie kanału. Zniekształcenie nieliniowe są podane przez nieliniowe zależności, które pokazują, jak zmienia się sygnał, gdy przechodzi przez kanał komunikacyjny.

Kanał komunikacyjny charakteryzuje się zbiorem sygnałów wysyłanych po stronie nadawczej i sygnałów odbieranych po stronie odbiorczej. W przypadku, gdy sygnały wejściowe i wyjściowe kanału są funkcjami zdefiniowanymi na dyskretnym zbiorze wartości argumentów, kanał jest wywoływany rozdzielony… Takie kanały komunikacyjne są wykorzystywane np. w impulsowych trybach pracy nadajników, w telegrafii, telemetrii i radarach.

Bez przerwy nazywamy kanałem, którego sygnały wyjściowe i wejściowe są funkcjami ciągłymi. Takie kanały są szeroko stosowane w telefonii, radiu, telewizji.Powszechnie stosowane są również kanały komunikacji dyskretnej i ciągłej w automatyce i telemechanice.

Kilka różnych kanałów może współdzielić to samo połączenie techniczne. W takich przypadkach (na przykład w wielokanałowych liniach komunikacyjnych z sygnałami z podziałem częstotliwości lub czasu) kanały są łączone i rozłączane za pomocą specjalnych przełączników lub filtrów. Czasami wręcz przeciwnie, jeden kanał wykorzystuje kilka technicznych linii komunikacyjnych.

Komunikacja wysokiej częstotliwości (komunikacja HF) to rodzaj komunikacji w sieciach elektrycznych, który przewiduje wykorzystanie linii wysokiego napięcia jako kanałów komunikacyjnych.Prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz przepływa przez przewody linii elektroenergetycznej sieci elektryczne. Istotą organizacji komunikacji HF jest to, że te same przewody służą do transmisji sygnału na linii, ale z inną częstotliwością.

Zakres częstotliwości kanałów komunikacyjnych HF wynosi od kilkudziesięciu do setek kHz. Komunikacja wysokiej częstotliwości jest zorganizowana między dwiema sąsiednimi podstacjami, które są połączone linią elektroenergetyczną o napięciu 35 kV i wyższym. Do prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz docierają do szyn zbiorczych rozdzielni stacyjnej, a sygnały komunikacyjne do odpowiednich zestawów komunikacyjnych wykorzystują tłumiki w.cz. i kondensatory komunikacyjne.

Pułapka HF ma małą rezystancję prądową przy częstotliwości przemysłowej i dużą rezystancję przy częstotliwości kanałów komunikacyjnych o wysokiej częstotliwości. Kondensator sprzęgający — wręcz przeciwnie: ma dużą rezystancję przy częstotliwości 50 Hz i małą rezystancję przy częstotliwości kanału komunikacyjnego.Dzięki temu do szyn podstacji płynie tylko prąd o częstotliwości 50 Hz, a do zestawu komunikacyjnego HF tylko sygnały o wysokiej częstotliwości.

Aby odbierać i przetwarzać sygnały komunikacyjne HF, na obu podstacjach, między którymi zorganizowana jest komunikacja HF, instalowane są specjalne filtry, nadajniki-odbiorniki sygnału i zestawy urządzeń wykonujących określone funkcje. Poniżej rozważymy, które funkcje można zaimplementować za pomocą komunikacji HF.

Najważniejszą funkcją jest wykorzystanie toru HF w urządzeniach do zabezpieczania przekaźników i automatyzacji urządzeń stacyjnych. Kanał komunikacyjny HF służy do zabezpieczania linii 110 i 220 kV – zabezpieczenia różnicowo-fazowego oraz kierunkowego zabezpieczenia w.cz. Zestawy zabezpieczające są instalowane na obu końcach linii transmisyjnej, które są połączone kanałem komunikacyjnym RF. Ze względu na ich niezawodność, szybkość i selektywność zabezpieczenia z wykorzystaniem toru komunikacyjnego HF stosowane są jako główne dla każdej linii napowietrznej 110-220 kV.

Nazywa się kanał transmisji sygnału do zabezpieczenia przekaźników linii elektroenergetycznych (PTL) kanał zabezpieczenia przekaźnika... W technologii zabezpieczeń przekaźników najczęściej stosowane są trzy rodzaje zabezpieczeń HF:

• filtr kierunkowy,

• pilot z blokadą HF,

• faza różnicowa.

W pierwszych dwóch typach zabezpieczeń ciągły sygnał blokujący HF jest przesyłany kanałem HF z zewnętrznym zwarciem, w zabezpieczeniu różnicowo-fazowym impulsy napięciowe HF są transmitowane przez kanał zabezpieczający przekaźnika. Czas trwania impulsów i przerw jest w przybliżeniu taki sam i równy połowie okresu częstotliwości zasilania.W przypadku zwarcia zewnętrznego nadajniki umieszczone na obu końcach linii pracują w różnych półokresach częstotliwości zasilania. Każdy z odbiorników odbiera sygnały z obu nadajników. Dzięki temu w przypadku zwarcia zewnętrznego oba odbiorniki otrzymują ciągły sygnał blokujący.

W przypadku zwarcia w zabezpieczanej linii następuje przesunięcie fazowe napięć manipulacyjnych i występują przerwy czasowe zatrzymania obu nadajników. W takim przypadku w odbiorniku pojawia się prąd przerywający, który jest wykorzystywany do wytworzenia sygnału, który działa w celu otwarcia wyłącznika na tym końcu chronionej linii.

Zwykle nadajniki na obu końcach linii działają na tej samej częstotliwości. Jednak na liniach dalekobieżnych czasami występują przekaźnikowe kanały zabezpieczające z nadajnikami pracującymi na różnych częstotliwościach HF lub na blisko rozmieszczonych częstotliwościach (1500-1700 Hz). Praca na dwóch częstotliwościach pozwala na pozbycie się szkodliwego wpływu sygnałów odbitych od przeciwległego końca linii. Kanały przekaźników ochronnych wykorzystują specjalny (dedykowany) kanał RF.

Istnieją również urządzenia wykorzystujące kanał komunikacyjny o wysokiej częstotliwości do określania miejsca uszkodzenia linii elektroenergetycznej. Ponadto kanał komunikacyjny RF może być używany do przesyłania sygnałów sprzęt telemechaniczny, SCADA, ACS i inne systemy urządzeń APCS. W ten sposób, poprzez kanał komunikacyjny wysokiej częstotliwości, możliwe jest sterowanie trybem pracy urządzeń podstacji, a także nadawanie poleceń do przełączników sterujących i różnych funkcji. przekaźnikowe urządzenia zabezpieczające.

Kolejną funkcją jest funkcja telefoniczna… Kanał HF może być wykorzystany do negocjacji operacyjnych pomiędzy sąsiednimi podstacjami. W nowoczesnych warunkach ta funkcja nie ma znaczenia, ponieważ istnieją wygodniejsze sposoby komunikacji między personelem obsługi obiektów, ale kanał HF może służyć jako zapasowy kanał komunikacji w przypadku awarii, gdy nie będzie mobilnego lub łączność telefonii stacjonarnej.

Kanał komunikacyjny linii elektroenergetycznej — kanał służący do przesyłania sygnałów w zakresie od 300 do 500 kHz. Do włączania sprzętu kanału komunikacyjnego stosuje się różne schematy. Oprócz najczęściej spotykanego ze względu na ekonomię obwodu faza-ziemia (rys. 1) stosuje się obwody: faza-faza, faza-dwie fazy, dwufazy-ziemia, trójfazy-ziemia , faza-faza różnych linii. Pułapka wysokiej częstotliwości, kondensator sprzęgający i filtr sprzęgający stosowane w tych obwodach to sprzęt przetwarzający linie energetyczne do organizowania kanałów komunikacyjnych o wysokiej częstotliwości wzdłuż ich przewodów.

Ryż. 1. Schemat blokowy prostego kanału komunikacyjnego linią elektroenergetyczną między dwiema sąsiednimi stacjami: 1 — pułapka HF; 2 — kondensator sprzęgający; 3 — podłączenie filtra; 4 — kabel wysokiej częstotliwości; 5 — urządzenie TU — TS; c — czujniki telemetryczne; 7 — odbiorniki telemetryczne; 8 — urządzenia do zabezpieczania przekaźników i/lub teleautomatyki; 9 — automatyczna centrala telefoniczna; 10 — abonent ATS; 11 — bezpośredni abonenci.

Przetwarzanie liniowe jest niezbędne do uzyskania stabilnego kanału komunikacyjnego. Tłumienie kanału HF przez przeprojektowane linie energetyczne jest prawie niezależne od schematu przełączania linii.W przypadku braku przetwarzania komunikacja zostanie przerwana, gdy końce linii transmisyjnej zostaną odłączone lub uziemione. Jednym z najważniejszych problemów komunikacji na liniach elektroenergetycznych jest brak częstotliwości spowodowany niskim napięciem między liniami, które są połączone szynami zbiorczymi stacji.

Kanały HF mogą być wykorzystywane do komunikacji z ekipami naprawczymi uszkodzonych linii energetycznych i rozwiązującymi problemy z instalacjami elektrycznymi. Do tego celu służą specjalne przenośne nadajniki.

Stosowany jest następujący sprzęt HF podłączony do konwertowanej linii energetycznej:

• sprzęt kombinowany dla telemechaniki, automatyki, ochrony przekaźników i kanałów telefonicznych;

• specjalistyczny sprzęt do dowolnej z wymienionych funkcji;

• sprzęt komunikacyjny na duże odległości podłączony do linii elektroenergetycznej przez urządzenie łączące bezpośrednio lub za pomocą dodatkowych jednostek w celu przesunięcia częstotliwości i zwiększenia poziomu transmisji;

• urządzenia sterujące impulsami liniowymi.