Funktionsprincipen och syftet med HF-kommunikationskanaler för högspänningsledningar

Länk — en uppsättning enheter och fysiska medier som sänder signaler. Med hjälp av kanaler överförs signaler från en plats till en annan, och överförs även i tid (vid lagring av information).

De vanligaste enheterna som utgör en kanal är förstärkare, antennsystem, switchar och filter. Ett par ledningar, en koaxialkabel, en vågledare, ett medium i vilket elektromagnetiska vågor utbreder sig används ofta som ett fysiskt medium.

Koaxialkabel — en högfrekvenskabel i vilken en av ledarna är ett ihåligt rör som helt omsluter den andra ledaren. Den inre ledningen är placerad exakt längs rörets axel, varför kabeln kallas koaxial eller koncentrisk. För att hålla den inre tråden i detta läge fylls antingen utrymmet mellan de yttre och inre trådarna helt med isoleringsmaterial, eller så placeras individuella isolatorer över den inre tråden.

Eftersom i en koaxialkabel alla elektriska och magnetiska fält är koncentrerade i utrymmet mellan de yttre och inre ledarna, dvs det finns inga yttre fält, är strålningsförlusterna försumbara. För att minska förlusterna vid uppvärmning av metallen kan den inre tråden göras med en stor diameter (ytan på den yttre tråden är i alla fall tillräckligt stor).

Om koaxialkabeln ska vara flexibel, är dess yttre ledare gjord i form av en flexibel metallfläta och kabeln är fylld med plastisoleringsmaterial.

När det gäller kommunikationsteknik de viktigaste egenskaperna hos kommunikationskanaler är de förvrängningar som de signaler som sänds över den utsätts för. Skilj mellan linjära och icke-linjära distorsioner. Linjär distorsion består av frekvens- och fasförvrängningar och beskrivs av transientsvaret eller, ekvivalent, av kanalens komplexa förstärkning. Icke-linjär distorsion ges av icke-linjära beroenden som visar hur signalen förändras när den färdas genom kommunikationskanalen.

En kommunikationskanal kännetecknas av en samling av signaler som sänds vid sändningsänden och signaler som tas emot i mottagningsänden. Om kanalens in- och utsignaler är funktioner definierade på en diskret uppsättning argumentvärden, anropas kanalen separerat… Sådana kommunikationskanaler används till exempel i pulsade driftlägen för sändare, i telegrafi, telemetri och radar.

Kontinuerligt kallas en kanal vars ut- och ingångssignaler är kontinuerliga funktioner. Sådana kanaler används ofta inom telefoni, radiosändningar, tv.Diskreta och kontinuerliga kommunikationskanaler används också i stor utsträckning inom automation och telemekanik.

Flera olika kanaler kan dela samma tekniska anslutning. I dessa fall (till exempel i flerkanaliga kommunikationslinjer med frekvens- eller tidsdelningssignaler) kombineras och kopplas kanalerna från med hjälp av speciella omkopplare eller filter. Ibland använder en kanal tvärtom flera tekniska kommunikationslinjer.

Högfrekvent kommunikation (HF-kommunikation) är en typ av kommunikation i elektriska nätverk, som möjliggör användning av högspänningsledningar som kommunikationskanaler. En växelström med en frekvens på 50 Hz flyter genom ledningarna i kraftledningen av de elektriska näten. Kärnan i organisationen av HF-kommunikation är att samma ledningar används som signalöverföring på linjen, men med en annan frekvens.

Frekvensområdet för HF-kommunikationskanaler är från tiotals till hundratals kHz. Högfrekvent kommunikation organiseras mellan två angränsande transformatorstationer, som är sammankopplade med en kraftledning med en spänning på 35 kV och mer. Till växelström med en frekvens på 50 Hz nådde samlingsskenorna i transformatorstationens ställverk, och kommunikationssignalerna till respektive kommunikationsuppsättningar använder högfrekvensdämpare och kommunikationskondensatorer.

En HF-fälla har ett litet strömmotstånd vid den industriella frekvensen och ett högt motstånd vid frekvensen av högfrekventa kommunikationskanaler. En kopplingskondensator — tvärtom: den har ett högt motstånd vid en frekvens på 50 Hz och ett lågt motstånd vid kommunikationskanalens frekvens.Detta säkerställer att endast 50 Hz ström flyter till transformatorstationsbussarna och endast högfrekventa signaler till HF-kommunikationssetet.

För att ta emot och bearbeta HF-kommunikationssignaler installeras speciella filter, signalsändtagare och uppsättningar av utrustning som utför vissa funktioner vid båda transformatorstationerna, mellan vilka HF-kommunikation är organiserad. Nedan kommer vi att överväga vilka funktioner som kan implementeras med hjälp av HF-kommunikation.

Den viktigaste funktionen är användningen av HF-kanalen i enheter för reläskydd och automatisering av transformatorstationsutrustning. HF-kommunikationskanalen används för skydd av 110 och 220 kV ledningar-fas-differentialskydd och riktat högfrekvensskydd. Skyddsuppsättningar är installerade i båda ändarna av transmissionsledningen, som är sammankopplade med en RF-kommunikationskanal. På grund av deras tillförlitlighet, hastighet och selektivitet används skydd som använder en HF-kommunikationskanal som den huvudsakliga för varje 110-220 kV luftledning.

En signalöverföringskanal för reläskydd av kraftledningar (PTL) kallas reläskyddskanal... Tre typer av HF-skydd används mest inom reläskyddsteknik:

• riktningsfilter,

• fjärrkontroll med HF-blockering,

• differentiell fas.

I de två första skyddstyperna sänds en kontinuerlig HF-spärrsignal genom HF-kanalen med extern kortslutning, i fasdifferentialskydd sänds HF-spänningspulserna genom reläskyddskanalen. Varaktigheten av pulser och pauser är ungefär densamma och är lika med halva perioden av matningsfrekvensen.I händelse av en extern kortslutning arbetar sändarna i båda ändarna av ledningen i olika halvcykler av matningsfrekvensen. Var och en av mottagarna tar emot signaler från båda sändarna. Som ett resultat, i händelse av en extern kortslutning, får båda mottagarna en kontinuerlig blockeringssignal.

Vid kortslutning på den skyddade ledningen sker en fasförskjutning av manipulationsspänningarna och tidsintervall uppstår när båda sändarna stoppas. I detta fall uppstår en avbrottsström i mottagaren, som används för att skapa en signal som verkar för att öppna strömbrytaren i den änden av den skyddade ledningen.

Normalt arbetar sändarna i båda ändarna av linjen på samma frekvens. På långväga linjer finns det dock ibland reläskyddskanaler med sändare som arbetar på olika HF eller på tätt placerade frekvenser (1500-1700 Hz). Att arbeta på två frekvenser gör det möjligt att bli av med de skadliga effekterna av signaler som reflekteras från den motsatta änden av linjen. Skyddsreläkanaler använder en speciell (dedikerad) RF-kanal.

Det finns också enheter som använder en högfrekvent kommunikationskanal för att fastställa platsen för skada på kraftledningen. Dessutom kan RF-kommunikationskanalen användas för att överföra signaler telemekanisk utrustning, SCADA, ACS och andra APCS-utrustningssystem. Genom den högfrekventa kommunikationskanalen är det således möjligt att styra driftläget för transformatorstationsutrustningen, såväl som att sända kommandon för att styra omkopplare och olika funktioner. reläskyddsanordningar.

En annan funktion är en telefonfunktion... HF-kanalen kan användas för driftförhandling mellan angränsande transformatorstationer. I moderna förhållanden är denna funktion inte relevant, eftersom det finns mer bekväma sätt att kommunicera mellan anläggningarnas servicepersonal, men HF-kanalen kan fungera som en backup-kommunikationskanal i händelse av en nödsituation, när det inte kommer att finnas någon mobil eller fast telefonkommunikation .

Kommunikationskanal för kraftledning — en kanal som används för att överföra signaler i intervallet 300 till 500 kHz. Olika scheman används för att slå på kommunikationskanalens utrustning. Tillsammans med fas-jordkretsen (fig. 1), som är den vanligaste på grund av sin ekonomi, används följande kretsar: fas-fas, fas-två-fas, två-fas-jord, trefas-jord , fasfas för olika linjer. Högfrekvensfällan, kopplingskondensatorn och kopplingsfiltret som används i dessa kretsar är kraftledningsbehandlingsutrustning för att organisera högfrekventa kommunikationskanaler längs deras ledningar.

Ris. 1. Blockschema över en enkel kommunikationskanal genom en kraftöverföringsledning mellan två angränsande transformatorstationer: 1 — HF-fälla; 2 — kopplingskondensator; 3 — anslutningsfilter; 4 — HF-kabel; 5 — enhet TU — TS; c — Telemetrisensorer. 7 — telemetrimottagare; 8 — anordningar för reläskydd och/eller teleautomatisering; 9 — automatisk telefonväxel; 10 — ATS-abonnent; 11 — direkta prenumeranter.

Linjär bearbetning är nödvändig för att erhålla en stabil kommunikationskanal. Dämpningen av HF-kanalen genom de omdesignade kraftledningarna är nästan oberoende av linjeväxlingsschemat.I avsaknad av bearbetning kommer kommunikationen att avbrytas när ändarna av överföringsledningen kopplas bort eller jordas. Ett av de viktigaste problemen med kommunikation på kraftledningar är bristen på frekvenser på grund av den låga spänningen mellan ledningarna som är anslutna genom transformatorstationens samlingsskenor.

HF-kanaler kan användas för att kommunicera med personal på plats som reparerar skadade kraftledningar och felsöker elektriska installationer. Särskilda bärbara sändare används för detta ändamål.

Följande HF-utrustning ansluten till den konverterade kraftledningen används:

• kombinerad utrustning för telemekanik, automation, reläskydd och telefonkanaler;

• specialiserad utrustning för någon av de listade funktionerna;

• långdistanskommunikationsutrustning ansluten till kraftledningen genom anslutningsanordningen direkt eller med hjälp av ytterligare enheter för att flytta frekvensen och öka överföringsnivån;

• utrustning för linjeimpulskontroll.