Principiul de funcționare și scopul canalelor de comunicație HF ale liniilor electrice de înaltă tensiune

Link — un set de dispozitive și medii fizice care transmit semnale. Cu ajutorul canalelor, semnalele sunt transmise dintr-un loc în altul și, de asemenea, transferate în timp (la stocarea informațiilor).

Cele mai comune dispozitive care alcătuiesc un canal sunt amplificatoarele, sistemele de antene, comutatoarele și filtrele. O pereche de fire, un cablu coaxial, un ghid de undă, un mediu în care se propagă undele electromagnetice sunt adesea folosite ca mediu fizic.

Cablu coaxial — un cablu de înaltă frecvență în care unul dintre conductori este un tub tubular care închide complet al doilea conductor. Firul interior este situat exact de-a lungul axei țevii, motiv pentru care cablul se numește coaxial sau concentric. Pentru a menține firul interior în această poziție, fie spațiul dintre firele exterioare și interioare este complet umplut cu material izolator, fie izolatori individuali sunt plasați peste firul interior.

Deoarece într-un cablu coaxial toate câmpurile electrice și magnetice sunt concentrate în spațiul dintre conductorii exterior și interior, adică nu există câmpuri externe, pierderile de radiație sunt neglijabile. Pentru a reduce pierderile la încălzirea metalului, firul interior poate fi realizat cu un diametru mare (suprafața firului exterior în orice caz este suficient de mare).

Dacă cablul coaxial trebuie să fie flexibil, atunci conductorul său exterior este realizat sub forma unei împletituri metalice flexibile, iar cablul este umplut cu material izolator plastic.

În ceea ce privește tehnologia comunicațiilor cele mai importante caracteristici ale canalelor de comunicatie sunt distorsiunile la care sunt supuse semnalele transmise prin acestea. Distingeți între distorsiunile liniare și neliniare. Distorsiune liniară constau din distorsiuni de frecvență și fază și sunt descrise de răspunsul tranzitoriu sau, echivalent, de câștigul complex al canalului. Distorsiune neliniară sunt date de dependențe neliniare care arată cum se modifică semnalul pe măsură ce se deplasează prin canalul de comunicație.

Un canal de comunicație este caracterizat printr-o colecție de semnale care sunt trimise la capătul de transmisie și semnale care sunt recepționate la capătul de recepție. În cazul în care semnalele de intrare și de ieșire ale canalului sunt funcții definite pe un set discret de valori de argument, canalul este numit separat… Astfel de canale de comunicație sunt utilizate, de exemplu, în modurile de funcționare în impulsuri ale emițătorilor, în telegrafie, telemetrie și radar.

Continuu se numește un canal ale cărui semnale de ieșire și de intrare sunt funcții continue. Astfel de canale sunt utilizate pe scară largă în telefonie, radiodifuziune, televiziune.Canalele de comunicare discrete și continue sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în automatizare și telemecanică.

Mai multe canale diferite pot partaja aceeași conexiune tehnică. În aceste cazuri (de exemplu, în liniile de comunicație multicanal cu semnale de frecvență sau diviziune în timp), canalele sunt combinate și deconectate folosind comutatoare sau filtre speciale. Uneori, dimpotrivă, un canal folosește mai multe linii tehnice de comunicare.

Comunicarea de înaltă frecvență (comunicarea HF) este un tip de comunicație în rețelele electrice, care prevede utilizarea liniilor electrice de înaltă tensiune ca canale de comunicare.Un curent alternativ cu o frecvență de 50 Hz circulă prin firele liniei de alimentare din retelelor electrice. Esența organizării comunicației HF este aceea că aceleași fire sunt folosite ca transmisie de semnal pe linie, dar cu o frecvență diferită.

Gama de frecvență a canalelor de comunicație HF este de la zeci la sute de kHz. Comunicația de înaltă frecvență este organizată între două substații învecinate, care sunt conectate printr-o linie electrică cu o tensiune de 35 kV și mai mult. La curent alternativ cu o frecvență de 50 Hz au ajuns la barele de distribuție ale aparatului de distribuție al stației, iar semnalele de comunicație către seturile de comunicații respective folosesc supresoare de înaltă frecvență și condensatoare de comunicație.

O capcană HF are o rezistență de curent mică la frecvența industrială și o rezistență ridicată la frecvența canalelor de comunicație de înaltă frecvență. Un condensator de cuplare — dimpotrivă: are o rezistență mare la o frecvență de 50 Hz și o rezistență scăzută la frecvența canalului de comunicație.Acest lucru asigură că numai curentul de 50 Hz circulă către magistralele stației și numai semnale de înaltă frecvență către setul de comunicații HF.

Pentru recepționarea și procesarea semnalelor de comunicație HF, la ambele substații sunt instalate filtre speciale, transceiver-uri de semnal și seturi de echipamente care îndeplinesc anumite funcții, între care se organizează comunicația HF. Mai jos vom lua în considerare ce funcții pot fi implementate folosind comunicația HF.

Cea mai importantă funcție este utilizarea canalului HF în dispozitivele pentru protecția cu relee și automatizarea echipamentelor substațiilor. Canalul de comunicație HF este utilizat pentru protecția liniilor de 110 și 220 kV, protecție diferențială de fază și protecție direcțională de înaltă frecvență. Seturile de protecție sunt instalate la ambele capete ale liniei de transmisie, care sunt interconectate printr-un canal de comunicație RF. Datorită fiabilității, vitezei și selectivității lor, protecția folosind un canal de comunicație HF este utilizată ca principală pentru fiecare linie aeriene de 110-220 kV.

Un canal de transmisie a semnalului pentru protecția prin releu a liniilor de alimentare (PTL) se numește canal de protecție cu relee... Trei tipuri de protecție HF sunt cele mai utilizate pe scară largă în tehnologia de protecție a releului:

• filtru direcțional,

• telecomanda cu blocare HF,

• faza diferentiala.

În primele două tipuri de protecție, un semnal continuu de blocare HF este transmis prin canalul HF cu scurtcircuit extern, în protecție diferențială de fază, impulsurile de tensiune HF sunt transmise prin canalul de protecție releu. Durata impulsurilor și pauzelor este aproximativ aceeași și este egală cu jumătate din perioada frecvenței de alimentare.În cazul unui scurtcircuit extern, emițătoarele situate la ambele capete ale liniei funcționează în semicicluri diferite ale frecvenței de alimentare. Fiecare dintre receptori primește semnale de la ambele transmițătoare. Ca urmare, în cazul unui scurtcircuit extern, ambele receptoare primesc un semnal continuu de blocare.

În cazul unui scurtcircuit pe linia protejată, se produce o defazare a tensiunilor de manipulare și se produc intervale de timp când ambele transmițătoare sunt oprite. În acest caz, în receptor apare un curent de întrerupere, care este folosit pentru a crea un semnal care acționează pentru a deschide întrerupătorul de circuit la acel capăt al liniei protejate.

În mod normal, emițătoarele de la ambele capete ale liniei funcționează pe aceeași frecvență. Cu toate acestea, pe liniile de lungă distanță există uneori canale de protecție releu cu transmițătoare care funcționează la diferite HF sau la frecvențe apropiate (1500-1700 Hz). Lucrul pe două frecvențe face posibilă eliminarea efectelor nocive ale semnalelor reflectate de la capătul opus al liniei. Canalele relee de protecție utilizează un canal RF special (dedicat).

Există, de asemenea, dispozitive care utilizează un canal de comunicație de înaltă frecvență pentru a determina locația deteriorării liniei de alimentare. În plus, canalul de comunicație RF poate fi utilizat pentru a transmite semnale echipamente telemecanice, SCADA, ACS și alte sisteme de echipamente APCS. Astfel, prin canalul de comunicație de înaltă frecvență, este posibil să se controleze modul de funcționare al echipamentului substației, precum și să se transmită comenzi pentru a controla comutatoarele și diverse funcții. dispozitive de protecție cu relee.

O altă funcție este o funcție de telefon... Canalul HF poate fi utilizat pentru negocierea operațională între substațiile învecinate. În condițiile moderne, această funcție nu este relevantă, deoarece există modalități mai convenabile de comunicare între personalul de serviciu al unităților, dar canalul HF poate servi ca canal de comunicare de rezervă în caz de urgență, când nu va exista mobil. sau comunicare prin telefon fix .

Canal de comunicație pe linia de alimentare — un canal utilizat pentru a transmite semnale în intervalul de la 300 la 500 kHz. Sunt utilizate diferite scheme pentru a porni echipamentul canalului de comunicație. Împreună cu circuitul fază-masă (Fig. 1), care este cel mai comun datorită economiei sale, sunt utilizate următoarele circuite: fază-fază, fază-bifazată, bifazată-împământare, trifazată-împământare , fază-fază a diferitelor linii. Capcana de înaltă frecvență, condensatorul de cuplare și filtrul de cuplare utilizate în aceste circuite sunt echipamente de procesare a liniilor electrice pentru organizarea canalelor de comunicație de înaltă frecvență de-a lungul firelor lor.

Orez. 1. Schema bloc a unui canal simplu de comunicație printr-o linie de transmisie a energiei electrice între două substații adiacente: 1 — trap HF; 2 — condensator de cuplare; 3 — filtru de conectare; 4 — cablu HF; 5 — dispozitiv TU — TS; c — senzori de telemetrie; 7 — receptoare de telemetrie; 8 — dispozitive de protecție cu relee și/sau tele-automatizare; 9 — centrală telefonică automată; 10 — abonat ATS; 11 — abonați direcți.

Procesarea liniară este necesară pentru a obține un canal de comunicare stabil. Atenuarea canalului HF prin liniile electrice reproiectate este aproape independentă de schema de comutare a liniei.În absența procesării, comunicarea va fi întreruptă atunci când capetele liniei de transport sunt deconectate sau legate la pământ. Una dintre cele mai importante probleme de comunicare pe liniile electrice este lipsa de frecvențe din cauza tensiunii scăzute dintre liniile care sunt conectate prin barele stației.

Canalele HF pot fi folosite pentru a comunica cu echipele de la fața locului care repară liniile electrice deteriorate și depanează instalațiile electrice. În acest scop se folosesc emițătoare portabile speciale.

Se utilizează următoarele echipamente HF conectate la linia de alimentare transformată:

• echipamente combinate pentru telemecanica, automatizare, protectie relee si canale telefonice;

• echipamente specializate pentru oricare dintre funcțiile enumerate;

• echipamente de comunicații la distanță lungă conectate la linia de alimentare prin dispozitivul de conectare direct sau cu ajutorul unor unități suplimentare pentru a schimba frecvența și a crește nivelul de transmisie;

• echipament de control al impulsurilor de linie.