Η αρχή της λειτουργίας και ο σκοπός των καναλιών επικοινωνίας HF των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης

Σύνδεσμος — ένα σύνολο συσκευών και φυσικών μέσων που μεταδίδουν σήματα. Με τη βοήθεια καναλιών, τα σήματα μεταδίδονται από το ένα μέρος στο άλλο και επίσης μεταφέρονται έγκαιρα (κατά την αποθήκευση πληροφοριών).

Οι πιο συνηθισμένες συσκευές που συνθέτουν ένα κανάλι είναι οι ενισχυτές, τα συστήματα κεραιών, οι διακόπτες και τα φίλτρα. Ένα ζεύγος καλωδίων, ένα ομοαξονικό καλώδιο, ένας κυματοδηγός, ένα μέσο στο οποίο διαδίδονται ηλεκτρομαγνητικά κύματα χρησιμοποιούνται συχνά ως φυσικό μέσο.

Ομοαξονικό καλώδιο — ένα καλώδιο υψηλής συχνότητας στο οποίο ένας από τους αγωγούς είναι ένας κοίλος σωλήνας που περικλείει πλήρως τον δεύτερο αγωγό. Το εσωτερικό σύρμα βρίσκεται ακριβώς κατά μήκος του άξονα του σωλήνα, γι 'αυτό το καλώδιο ονομάζεται ομοαξονικό ή ομόκεντρο. Για να διατηρηθεί το εσωτερικό σύρμα σε αυτή τη θέση, είτε ο χώρος μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού καλωδίου γεμίζει πλήρως με μονωτικό υλικό, είτε τοποθετούνται μεμονωμένοι μονωτές πάνω από το εσωτερικό σύρμα.

Δεδομένου ότι σε ένα ομοαξονικό καλώδιο όλα τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία συγκεντρώνονται στο χώρο μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού αγωγού, δηλαδή δεν υπάρχουν εξωτερικά πεδία, οι απώλειες ακτινοβολίας είναι αμελητέες. Για να μειωθούν οι απώλειες κατά τη θέρμανση του μετάλλου, το εσωτερικό σύρμα μπορεί να κατασκευαστεί με μεγάλη διάμετρο (η επιφάνεια του εξωτερικού σύρματος σε κάθε περίπτωση είναι αρκετά μεγάλη).

Εάν το ομοαξονικό καλώδιο πρόκειται να είναι εύκαμπτο, τότε ο εξωτερικός αγωγός του γίνεται με τη μορφή εύκαμπτης μεταλλικής πλέξης και το καλώδιο γεμίζεται με πλαστικό μονωτικό υλικό.

Από πλευράς τεχνολογίας επικοινωνίας Τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά των καναλιών επικοινωνίας είναι οι παραμορφώσεις στις οποίες υπόκεινται τα σήματα που μεταδίδονται μέσω αυτών. Διάκριση μεταξύ γραμμικών και μη γραμμικών παραμορφώσεων. Γραμμική παραμόρφωση αποτελούνται από παραμορφώσεις συχνότητας και φάσης και περιγράφονται από την παροδική απόκριση ή, ισοδύναμα, από το μιγαδικό κέρδος του καναλιού. Μη γραμμική παραμόρφωση δίνονται από μη γραμμικές εξαρτήσεις που δείχνουν πώς αλλάζει το σήμα καθώς ταξιδεύει μέσω του καναλιού επικοινωνίας.

Ένα κανάλι επικοινωνίας χαρακτηρίζεται από μια συλλογή σημάτων που αποστέλλονται στο άκρο εκπομπής και σημάτων που λαμβάνονται στο άκρο λήψης. Σε περίπτωση που τα σήματα εισόδου και εξόδου του καναλιού είναι συναρτήσεις που ορίζονται σε ένα διακριτό σύνολο τιμών ορισμάτων, το κανάλι καλείται σε διασταση… Τέτοια κανάλια επικοινωνίας χρησιμοποιούνται, για παράδειγμα, σε παλμικούς τρόπους λειτουργίας πομπών, στην τηλεγραφία, την τηλεμετρία και το ραντάρ.

Συνεχώς ονομάζεται κανάλι του οποίου τα σήματα εξόδου και εισόδου είναι συνεχείς λειτουργίες. Τέτοια κανάλια χρησιμοποιούνται ευρέως στην τηλεφωνία, τη ραδιοφωνική μετάδοση, την τηλεόραση.Τα διακριτά και συνεχή κανάλια επικοινωνίας χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως στον αυτοματισμό και την τηλεμηχανική.

Πολλά διαφορετικά κανάλια μπορούν να μοιράζονται την ίδια τεχνική σύνδεση. Σε αυτές τις περιπτώσεις (για παράδειγμα, σε γραμμές επικοινωνίας πολλαπλών καναλιών με σήματα συχνότητας ή διαίρεσης χρόνου), τα κανάλια συνδυάζονται και αποσυνδέονται χρησιμοποιώντας ειδικούς διακόπτες ή φίλτρα. Μερικές φορές, αντίθετα, ένα κανάλι χρησιμοποιεί πολλές γραμμές τεχνικής επικοινωνίας.

Η επικοινωνία υψηλής συχνότητας (επικοινωνία HF) είναι ένας τύπος επικοινωνίας σε ηλεκτρικά δίκτυα, που προβλέπει τη χρήση γραμμών υψηλής τάσης ως καναλιών επικοινωνίας. Ένα εναλλασσόμενο ρεύμα με συχνότητα 50 Hz ρέει μέσα από τα καλώδια της γραμμής ισχύος του τα ηλεκτρικά δίκτυα. Η ουσία της οργάνωσης της επικοινωνίας HF είναι ότι τα ίδια καλώδια χρησιμοποιούνται ως μετάδοση σήματος στη γραμμή, αλλά με διαφορετική συχνότητα.

Το εύρος συχνοτήτων των καναλιών επικοινωνίας HF είναι από δεκάδες έως εκατοντάδες kHz. Η επικοινωνία υψηλών συχνοτήτων οργανώνεται μεταξύ δύο γειτονικών υποσταθμών, οι οποίοι συνδέονται με γραμμή ρεύματος με τάση 35 kV και άνω. Προς την εναλλασσόμενο ρεύμα με συχνότητα 50 Hz έφθασε στους διαύλους του διακόπτη του υποσταθμού και τα σήματα επικοινωνίας προς τα αντίστοιχα σύνολα επικοινωνίας χρησιμοποιούν καταστολείς υψηλής συχνότητας και πυκνωτές επικοινωνίας.

Μια παγίδα HF έχει μικρή αντίσταση ρεύματος στη βιομηχανική συχνότητα και υψηλή αντίσταση στη συχνότητα των καναλιών επικοινωνίας υψηλής συχνότητας. Ένας πυκνωτής σύζευξης — αντίθετα: έχει υψηλή αντίσταση σε συχνότητα 50 Hz και χαμηλή αντίσταση στη συχνότητα του καναλιού επικοινωνίας.Αυτό διασφαλίζει ότι μόνο ρεύμα 50 Hz ρέει στους διαύλους του υποσταθμού και μόνο σήματα υψηλής συχνότητας στο σετ επικοινωνίας HF.

Για τη λήψη και επεξεργασία σημάτων επικοινωνίας HF, εγκαθίστανται ειδικά φίλτρα, πομποδέκτες σημάτων και σετ εξοπλισμού που εκτελούν ορισμένες λειτουργίες και στους δύο υποσταθμούς, μεταξύ των οποίων οργανώνεται η επικοινωνία HF. Παρακάτω θα εξετάσουμε ποιες λειτουργίες μπορούν να υλοποιηθούν χρησιμοποιώντας επικοινωνία HF.

Η πιο σημαντική λειτουργία είναι η χρήση του καναλιού HF σε συσκευές για προστασία ρελέ και αυτοματισμό του εξοπλισμού του υποσταθμού. Το κανάλι επικοινωνίας HF χρησιμοποιείται για προστασία γραμμών 110 και 220 kV-φάση-διαφορική προστασία και κατευθυντική προστασία υψηλής συχνότητας. Στα δύο άκρα της γραμμής μεταφοράς τοποθετούνται σετ προστασίας, τα οποία διασυνδέονται με ένα κανάλι επικοινωνίας ραδιοσυχνοτήτων. Λόγω της αξιοπιστίας, της ταχύτητας και της επιλεκτικότητάς τους, η προστασία με χρήση καναλιού επικοινωνίας HF χρησιμοποιείται ως το κύριο για κάθε εναέρια γραμμή 110-220 kV.

Ένα κανάλι μετάδοσης σήματος για προστασία ρελέ γραμμών ισχύος (PTL) ονομάζεται κανάλι προστασίας ρελέ... Τρεις τύποι προστασίας HF χρησιμοποιούνται ευρέως στην τεχνολογία προστασίας ρελέ:

• φίλτρο κατεύθυνσης,

• τηλεχειριστήριο με αποκλεισμό HF,

• διαφορική φάση.

Στους δύο πρώτους τύπους προστασίας, ένα συνεχές σήμα αποκλεισμού HF μεταδίδεται μέσω του καναλιού HF με εξωτερικό βραχυκύκλωμα, στη διαφορική προστασία φάσης, οι παλμοί τάσης HF μεταδίδονται μέσω του καναλιού προστασίας ρελέ. Η διάρκεια των παλμών και των παύσεων είναι περίπου η ίδια και ισούται με τη μισή περίοδο της συχνότητας παροχής.Σε περίπτωση εξωτερικού βραχυκυκλώματος, οι πομποί που βρίσκονται στα δύο άκρα της γραμμής λειτουργούν σε διαφορετικούς μισούς κύκλους της συχνότητας τροφοδοσίας. Κάθε ένας από τους δέκτες λαμβάνει σήματα και από τους δύο πομπούς. Ως αποτέλεσμα, σε περίπτωση εξωτερικού βραχυκυκλώματος, και οι δύο δέκτες λαμβάνουν ένα συνεχές σήμα μπλοκαρίσματος.

Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος στην προστατευμένη γραμμή, εμφανίζεται μια μετατόπιση φάσης των τάσεων χειρισμού και προκύπτουν χρονικά διαστήματα όταν και οι δύο πομποί σταματούν. Σε αυτήν την περίπτωση, εμφανίζεται ένα ρεύμα διακοπής στον δέκτη, το οποίο χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός σήματος που ενεργεί για να ανοίξει τον διακόπτη κυκλώματος σε αυτό το άκρο της προστατευμένης γραμμής.

Κανονικά, οι πομποί και στα δύο άκρα της γραμμής λειτουργούν στην ίδια συχνότητα. Ωστόσο, σε γραμμές μεγάλων αποστάσεων υπάρχουν μερικές φορές κανάλια προστασίας ρελέ με πομπούς που λειτουργούν σε διαφορετικά HF ή σε κοντινές συχνότητες (1500-1700 Hz). Η εργασία σε δύο συχνότητες καθιστά δυνατή την απαλλαγή από τις βλαβερές συνέπειες των σημάτων που αντανακλώνται από το αντίθετο άκρο της γραμμής. Τα προστατευτικά κανάλια ρελέ χρησιμοποιούν ένα ειδικό (αποκλειστικό) κανάλι RF.

Υπάρχουν επίσης συσκευές που χρησιμοποιούν ένα κανάλι επικοινωνίας υψηλής συχνότητας για να προσδιορίσουν τη θέση της ζημιάς στο καλώδιο ρεύματος. Επιπλέον, το κανάλι επικοινωνίας RF μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετάδοση σημάτων τηλεμηχανολογικό εξοπλισμό, SCADA, ACS και άλλα συστήματα εξοπλισμού APCS. Έτσι, μέσω του καναλιού επικοινωνίας υψηλής συχνότητας, είναι δυνατός ο έλεγχος του τρόπου λειτουργίας του εξοπλισμού του υποσταθμού, καθώς και η μετάδοση εντολών για έλεγχο διακοπτών και διαφόρων λειτουργιών. συσκευές προστασίας ρελέ.

Μια άλλη λειτουργία είναι μια λειτουργία τηλεφώνου… Το κανάλι HF μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επιχειρησιακή διαπραγμάτευση μεταξύ γειτονικών υποσταθμών. Στις σύγχρονες συνθήκες, αυτή η λειτουργία δεν είναι σχετική, καθώς υπάρχουν πιο βολικοί τρόποι επικοινωνίας μεταξύ του προσωπικού σέρβις των εγκαταστάσεων, αλλά το κανάλι HF μπορεί να χρησιμεύσει ως εφεδρικό κανάλι επικοινωνίας σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, όταν δεν θα υπάρχει κινητό ή σταθερή τηλεφωνική επικοινωνία .

Κανάλι επικοινωνίας γραμμής ισχύος — ένα κανάλι που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση σημάτων στην περιοχή από 300 έως 500 kHz. Χρησιμοποιούνται διαφορετικά σχήματα για την ενεργοποίηση του εξοπλισμού του καναλιού επικοινωνίας. Μαζί με το κύκλωμα φάσης-γείωσης (Εικ. 1), το οποίο είναι το πιο κοινό λόγω της οικονομίας του, χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα κυκλώματα: φάση-φάση, φάση-διφασική, διφασική-γείωση, τριφασική-γείωση , φάση-φάση διαφορετικών γραμμών. Η παγίδα υψηλής συχνότητας, ο πυκνωτής ζεύξης και το φίλτρο ζεύξης που χρησιμοποιούνται σε αυτά τα κυκλώματα είναι εξοπλισμός επεξεργασίας γραμμής ισχύος για την οργάνωση καναλιών επικοινωνίας υψηλής συχνότητας κατά μήκος των καλωδίων τους.

Ρύζι. 1. Μπλοκ διάγραμμα απλού καναλιού επικοινωνίας μέσω γραμμής μεταφοράς ισχύος μεταξύ δύο παρακείμενων υποσταθμών: 1 — Παγίδα HF. 2 — πυκνωτής ζεύξης. 3 — φίλτρο σύνδεσης. 4 — Καλώδιο HF. 5 — συσκευή TU — TS; γ — αισθητήρες τηλεμετρίας. 7 — δέκτες τηλεμετρίας. 8 — συσκευές προστασίας ρελέ και/ή τηλε-αυτοματισμού. 9 — αυτόματος τηλεφωνικός πίνακας. 10 — συνδρομητής ATS. 11 — άμεσοι συνδρομητές.

Η γραμμική επεξεργασία είναι απαραίτητη για την απόκτηση ενός σταθερού καναλιού επικοινωνίας. Η εξασθένηση του καναλιού HF μέσω των επανασχεδιασμένων γραμμών ισχύος είναι σχεδόν ανεξάρτητη από το σχήμα μεταγωγής γραμμής.Σε περίπτωση απουσίας επεξεργασίας, η επικοινωνία θα διακοπεί όταν τα άκρα της γραμμής μεταφοράς αποσυνδεθούν ή γειωθούν. Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα επικοινωνίας στις γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας είναι η έλλειψη συχνοτήτων λόγω της χαμηλής τάσης μεταξύ των γραμμών που συνδέονται μέσω των ζυγών του υποσταθμού.

Τα κανάλια HF μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επικοινωνία με επιτόπου συνεργεία που επισκευάζουν κατεστραμμένα καλώδια ρεύματος και επιλύουν ηλεκτρικές εγκαταστάσεις. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται ειδικοί φορητοί πομποί.

Χρησιμοποιείται ο ακόλουθος εξοπλισμός HF που είναι συνδεδεμένος στη μετατρεπόμενη γραμμή ρεύματος:

• συνδυασμένος εξοπλισμός για τηλεμηχανική, αυτοματισμό, προστασία ρελέ και τηλεφωνικά κανάλια.

• εξειδικευμένο εξοπλισμό για οποιαδήποτε από τις αναφερόμενες λειτουργίες·

• εξοπλισμός επικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων που συνδέεται με τη γραμμή τροφοδοσίας μέσω της συσκευής σύνδεσης απευθείας ή με τη βοήθεια πρόσθετων μονάδων για τη μετατόπιση της συχνότητας και την αύξηση του επιπέδου μετάδοσης·

• εξοπλισμός ελέγχου παλμών γραμμής.