Het werkingsprincipe en doel van HF-communicatiekanalen van hoogspanningslijnen

Link — een set apparaten en fysieke media die signalen verzenden. Met behulp van kanalen worden signalen van de ene plaats naar de andere verzonden en ook in de tijd overgedragen (bij het opslaan van informatie).

De meest voorkomende apparaten waaruit een kanaal bestaat, zijn versterkers, antennesystemen, schakelaars en filters. Een paar draden, een coaxiale kabel, een golfgeleider, een medium waarin elektromagnetische golven zich voortplanten, worden vaak als fysiek medium gebruikt.

Coaxiale kabel — een hoogfrequente kabel waarvan een van de geleiders een holle buis is die de tweede geleider volledig omsluit. De binnendraad bevindt zich precies langs de as van de buis, daarom wordt de kabel coaxiaal of concentrisch genoemd. Om de binnendraad in deze positie te houden, wordt ofwel de ruimte tussen de buiten- en binnendraad volledig gevuld met isolatiemateriaal, ofwel worden er individuele isolatoren over de binnendraad geplaatst.

Aangezien in een coaxiale kabel alle elektrische en magnetische velden zijn geconcentreerd in de ruimte tussen de buitenste en binnenste geleiders, d.w.z. er zijn geen externe velden, zijn stralingsverliezen te verwaarlozen. Om verliezen bij het verhitten van het metaal te verminderen, kan de binnendraad met een grote diameter worden gemaakt (het oppervlak van de buitendraad is in ieder geval groot genoeg).

Als de coaxiale kabel flexibel moet zijn, is de buitenste geleider gemaakt in de vorm van een flexibele metalen vlecht en is de kabel gevuld met plastic isolatiemateriaal.

Op het gebied van communicatietechnologie de belangrijkste kenmerken van communicatiekanalen zijn de vervormingen waaraan de signalen die erover worden verzonden, onderhevig zijn. Maak onderscheid tussen lineaire en niet-lineaire vervormingen. Lineaire vervorming bestaan ​​uit frequentie- en faseverstoringen en worden beschreven door de voorbijgaande respons of, equivalent, door de complexe versterking van het kanaal. Niet-lineaire vervorming worden gegeven door niet-lineaire afhankelijkheden die laten zien hoe het signaal verandert terwijl het door het communicatiekanaal gaat.

Een communicatiekanaal wordt gekenmerkt door een verzameling signalen die aan de zendende kant worden verzonden en signalen die aan de ontvangende kant worden ontvangen. In het geval dat de ingangs- en uitgangssignalen van het kanaal functies zijn die zijn gedefinieerd op een discrete set argumentwaarden, wordt het kanaal aangeroepen gescheiden… Dergelijke communicatiekanalen worden bijvoorbeeld gebruikt in gepulseerde werkingsmodi van zenders, in telegrafie, telemetrie en radar.

Doorlopend wordt een kanaal genoemd waarvan de uitvoer- en invoersignalen continue functies zijn. Dergelijke kanalen worden veel gebruikt in telefonie, radio-uitzendingen, televisie.Discrete en continue communicatiekanalen worden ook veel gebruikt in automatisering en telemechanica.

Verschillende kanalen kunnen dezelfde technische verbinding delen. In deze gevallen (bijvoorbeeld in communicatielijnen met meerdere kanalen met frequentie- of tijdverdelingssignalen) worden de kanalen gecombineerd en losgekoppeld met behulp van speciale schakelaars of filters. Soms gebruikt één kanaal daarentegen meerdere technische communicatielijnen.

Hoogfrequente communicatie (HF-communicatie) is een vorm van communicatie in elektrische netwerken, die voorziet in het gebruik van hoogspanningslijnen als communicatiekanalen.Een wisselstroom met een frequentie van 50 Hz stroomt door de draden van de hoogspanningslijn van de elektrische netwerken. De essentie van de organisatie van HF-communicatie is dat dezelfde draden worden gebruikt als signaaloverdracht op de lijn, maar met een andere frequentie.

Het frequentiebereik van HF-communicatiekanalen is van tientallen tot honderden kHz. Hoogfrequente communicatie wordt georganiseerd tussen twee naburige onderstations, die zijn verbonden door een hoogspanningslijn met een spanning van 35 kV en meer. Naar wisselstroom met een frequentie van 50 Hz bereikten de rails van het schakelsysteem van het onderstation en de communicatiesignalen naar de respectieve communicatiesets gebruiken hoogfrequente onderdrukkers en communicatiecondensatoren.

Een HF trap heeft een kleine stroomweerstand bij de industriële frequentie en een hoge weerstand bij de frequentie van hoogfrequente communicatiekanalen. Een koppelcondensator — integendeel: hij heeft een hoge weerstand bij een frequentie van 50 Hz en een lage weerstand bij de frequentie van het communicatiekanaal.Dit zorgt ervoor dat er slechts 50 Hz stroom naar de onderstationbussen stroomt en alleen hoogfrequente signalen naar de HF-communicatieset.

Voor het ontvangen en verwerken van HF-communicatiesignalen zijn op beide onderstations speciale filters, signaalontvangers en apparatuursets geïnstalleerd die bepaalde functies uitvoeren, waartussen HF-communicatie is georganiseerd. Hieronder zullen we bekijken welke functies kunnen worden geïmplementeerd met behulp van HF-communicatie.

De belangrijkste functie is het gebruik van het HF-kanaal in apparaten voor relaisbeveiliging en automatisering van onderstationapparatuur. Het HF-communicatiekanaal wordt gebruikt voor bescherming van 110 en 220 kV lijnen-faseverschilbeveiliging en directionele hoogfrequente beveiliging. Aan beide uiteinden van de transmissielijn zijn beveiligingssets geïnstalleerd, die onderling zijn verbonden door een RF-communicatiekanaal. Vanwege hun betrouwbaarheid, snelheid en selectiviteit wordt voor elke bovenleiding van 110-220 kV als hoofdbeveiliging een HF-communicatiekanaal gebruikt.

Een signaaloverdrachtskanaal voor relaisbeveiliging van hoogspanningslijnen (PTL) wordt een relaisbeveiligingskanaal genoemd... Drie soorten HF-beveiliging worden het meest gebruikt in relaisbeveiligingstechnologie:

• richtingsfilter,

• afstandsbediening met HF-blokkering,

• differentiële fase.

Bij de eerste twee soorten beveiliging wordt een continu HF-blokkeersignaal verzonden via het HF-kanaal met een externe kortsluiting, bij faseverschilbeveiliging worden de HF-spanningspulsen verzonden via het relaisbeveiligingskanaal. De duur van pulsen en pauzes is ongeveer gelijk en is gelijk aan de helft van de periode van de voedingsfrequentie.In het geval van een externe kortsluiting werken de zenders aan beide uiteinden van de lijn in verschillende halve cycli van de voedingsfrequentie. Elk van de ontvangers ontvangt signalen van beide zenders. Hierdoor ontvangen beide ontvangers bij een externe kortsluiting continu een blokkeersignaal.

In het geval van een kortsluiting op de beveiligde lijn treedt een faseverschuiving van de manipulatiespanningen op en treden er tijdsintervallen op wanneer beide zenders worden gestopt. In dit geval verschijnt er een onderbrekingsstroom in de ontvanger, die wordt gebruikt om een ​​signaal te creëren dat werkt om de stroomonderbreker aan dat uiteinde van de beschermde lijn te openen.

Normaal gesproken werken de zenders aan beide uiteinden van de lijn op dezelfde frequentie. Op langeafstandslijnen zijn er echter soms relaisbeveiligingskanalen met zenders die werken op verschillende HF of op dicht bij elkaar gelegen frequenties (1500-1700 Hz). Door op twee frequenties te werken, is het mogelijk om de schadelijke effecten van signalen die van de andere kant van de lijn worden gereflecteerd, weg te nemen. Beschermende relaiskanalen gebruiken een speciaal (speciaal) RF-kanaal.

Er zijn ook apparaten die een hoogfrequent communicatiekanaal gebruiken om de locatie van schade aan het elektriciteitsnet te bepalen. Bovendien kan het RF-communicatiekanaal worden gebruikt om signalen te verzenden telemechanische apparatuur, SCADA, ACS en andere APCS-apparatuursystemen. Via het hoogfrequente communicatiekanaal is het dus mogelijk om de werkingsmodus van de onderstationapparatuur te regelen en om commando's te verzenden naar besturingsschakelaars en verschillende functies. relais bescherming apparaten.

Een andere functie is een telefoonfunctie... Het HF-kanaal kan worden gebruikt voor operationele onderhandeling tussen naburige onderstations. In moderne omstandigheden is deze functie niet relevant, omdat er gemakkelijkere manieren zijn om te communiceren tussen het servicepersoneel van de faciliteiten, maar het HF-kanaal kan dienen als een back-upcommunicatiekanaal in geval van nood, wanneer er geen mobiel is of vaste telefooncommunicatie.

Power line communicatiekanaal — een kanaal dat wordt gebruikt om signalen te verzenden in het bereik van 300 tot 500 kHz. Verschillende schema's worden gebruikt om de apparatuur van het communicatiekanaal in te schakelen. Samen met het fase-aardingscircuit (Fig. 1), dat vanwege zijn economie het meest voorkomt, worden de volgende circuits gebruikt: fase-fase, fase-twee-fase, twee-fase-aarde, drie-fase-aarde , fase-fase van verschillende lijnen. De hoogfrequente val, koppelcondensator en koppelfilter die in deze circuits worden gebruikt, zijn powerline-verwerkingsapparatuur voor het organiseren van hoogfrequente communicatiekanalen langs hun draden.

Rijst. 1. Blokschema van een eenvoudig communicatiekanaal via een hoogspanningslijn tussen twee aangrenzende onderstations: 1 — HF-trap; 2 — koppelcondensator; 3 — verbindingsfilter; 4 — HF-kabel; 5 — apparaat TU — TS; c — telemetriesensoren; 7 — telemetrie-ontvangers; 8 — apparaten voor relaisbeveiliging en/of teleautomatisering; 9 — automatische telefooncentrale; 10 — ATS-abonnee; 11 — directe abonnees.

Lineaire verwerking is nodig om een ​​stabiel communicatiekanaal te verkrijgen. De verzwakking van het HF-kanaal door de opnieuw ontworpen stroomkabels is vrijwel onafhankelijk van het lijnschakelschema.Als er geen verwerking plaatsvindt, wordt de communicatie onderbroken wanneer de uiteinden van de transmissielijn worden losgekoppeld of geaard. Een van de belangrijkste communicatieproblemen op hoogspanningslijnen is het gebrek aan frequenties vanwege de lage spanning tussen de lijnen die zijn verbonden via de onderstationrails.

HF-kanalen kunnen worden gebruikt om te communiceren met bemanningen ter plaatse die beschadigde elektriciteitsleidingen repareren en problemen met elektrische installaties oplossen. Hiervoor worden speciale draagbare zenders gebruikt.

De volgende HF-apparatuur aangesloten op de geconverteerde voedingslijn wordt gebruikt:

• gecombineerde apparatuur voor telemechanica, automatisering, relaisbeveiliging en telefoonkanalen;

• gespecialiseerde apparatuur voor een van de vermelde functies;

• langeafstandscommunicatieapparatuur aangesloten op de stroomlijn via het verbindingsapparaat, rechtstreeks of met behulp van extra eenheden om de frequentie te verschuiven en het transmissieniveau te verhogen;

• regelapparatuur voor lijnimpulsen.