El principi de funcionament i la finalitat dels canals de comunicació HF de les línies elèctriques d'alta tensió

Enllaç: conjunt de dispositius i mitjans físics que transmeten senyals. Amb l'ajuda de canals, els senyals es transmeten d'un lloc a un altre i també es transfereixen en el temps (quan s'emmagatzema informació).

Els dispositius més habituals que conformen un canal són els amplificadors, els sistemes d'antenes, els interruptors i els filtres. Com a mitjà físic s'utilitzen sovint un parell de cables, un cable coaxial, una guia d'ones, un medi en què es propaguen les ones electromagnètiques.

Cable coaxial — un cable d'alta freqüència en què un dels conductors és un tub buit que tanca completament el segon conductor. El cable interior es troba exactament al llarg de l'eix de la canonada, per això el cable s'anomena coaxial o concèntric. Per mantenir el cable interior en aquesta posició, l'espai entre els cables exterior i interior s'omple completament amb material aïllant, o bé es col·loquen aïllants individuals sobre el cable interior.

Com que en un cable coaxial tots els camps elèctrics i magnètics es concentren a l'espai entre els conductors exterior i interior, és a dir, no hi ha camps externs, les pèrdues de radiació són insignificants. Per reduir les pèrdues en escalfar el metall, el cable interior es pot fer amb un gran diàmetre (la superfície del cable exterior en qualsevol cas és prou gran).

Si el cable coaxial ha de ser flexible, el seu conductor exterior es fa en forma d'una trena metàl·lica flexible i el cable s'omple de material aïllant plàstic.

Pel que fa a les tecnologies de la comunicació les característiques més importants dels canals de comunicació són les distorsions a les quals estan sotmeses els senyals transmesos per ell. Distingir entre distorsions lineals i no lineals. Distorsió lineal consisteixen en distorsions de freqüència i fase i es descriuen per la resposta transitòria o, de manera equivalent, pel complex guany del canal. Distorsió no lineal estan donades per dependències no lineals que mostren com canvia el senyal a mesura que viatja pel canal de comunicació.

Un canal de comunicació es caracteritza per una col·lecció de senyals que s'envien a l'extrem emissor i senyals que es reben a l'extrem receptor. En cas que els senyals d'entrada i sortida del canal siguin funcions definides en un conjunt discret de valors d'argument, el canal s'anomena separats… Aquests canals de comunicació s'utilitzen, per exemple, en modes de funcionament polsat dels transmissors, en telegrafia, telemetria i radar.

Contínuament s'anomena canal els senyals de sortida i entrada del qual són funcions contínues. Aquests canals s'utilitzen àmpliament en telefonia, radiodifusió, televisió.També s'utilitzen àmpliament els canals de comunicació discrets i continus en automatització i telemecànica.

Diversos canals diferents poden compartir la mateixa connexió tècnica. En aquests casos (per exemple, en línies de comunicació multicanal amb senyals de divisió de freqüència o temps), els canals es combinen i es desconnecten mitjançant interruptors o filtres especials. De vegades, per contra, un canal utilitza diverses línies tècniques de comunicació.

La comunicació d'alta freqüència (comunicació HF) és un tipus de comunicació en xarxes elèctriques, que preveu l'ús de línies elèctriques d'alta tensió com a canals de comunicació. Un corrent altern amb una freqüència de 50 Hz flueix pels cables de la línia elèctrica de les xarxes elèctriques. L'essència de l'organització de la comunicació HF és que s'utilitzen els mateixos cables com a transmissió de senyal a la línia, però amb una freqüència diferent.

El rang de freqüències dels canals de comunicació HF és de desenes a centenars de kHz. La comunicació d'alta freqüència s'organitza entre dues subestacions veïnes, que estan connectades per una línia elèctrica amb una tensió de 35 kV i més. A corrent altern amb una freqüència de 50 Hz va arribar a les barres de l'aparell de commutació de la subestació i els senyals de comunicació als conjunts de comunicació respectius utilitzen supressors d'alta freqüència i condensadors de comunicació.

Una trampa HF té una petita resistència de corrent a la freqüència industrial i una alta resistència a la freqüència dels canals de comunicació d'alta freqüència. Un condensador d'acoblament, per contra: té una alta resistència a una freqüència de 50 Hz i una resistència baixa a la freqüència del canal de comunicació.Això garanteix que només flueixi 50 Hz de corrent als busos de la subestació i només senyals d'alta freqüència al conjunt de comunicacions d'HF.

Per rebre i processar senyals de comunicació en HF, s'instal·len filtres especials, transceptors de senyal i conjunts d'equips que realitzen determinades funcions a les dues subestacions, entre les quals s'organitza la comunicació en HF. A continuació considerarem quines funcions es poden implementar mitjançant la comunicació HF.

La funció més important és l'ús del canal HF en dispositius de protecció de relés i automatització d'equips de subestació. El canal de comunicació HF s'utilitza per a la protecció de línies de 110 i 220 kV, protecció diferencial de fase i protecció direccional d'alta freqüència. Els conjunts de protecció s'instal·len als dos extrems de la línia de transmissió, que estan interconnectats per un canal de comunicació RF. A causa de la seva fiabilitat, velocitat i selectivitat, la protecció mitjançant un canal de comunicació HF s'utilitza com a principal per cada línia aèria de 110-220 kV.

Un canal de transmissió de senyal per a la protecció de relés de línies elèctriques (PTL) s'anomena canal de protecció de relés... Tres tipus de protecció HF s'utilitzen més àmpliament en la tecnologia de protecció de relés:

• filtre direccional,

• comandament a distància amb bloqueig d'HF,

• fase diferencial.

En els dos primers tipus de protecció, es transmet un senyal de bloqueig HF continu a través del canal HF amb un curtcircuit extern, en protecció diferencial de fase, els polsos de tensió HF es transmeten a través del canal de protecció del relé. La durada dels polsos i les pauses és aproximadament la mateixa i és igual a la meitat del període de la freqüència de subministrament.En cas de curtcircuit extern, els transmissors situats als dos extrems de la línia funcionen en diferents semicicles de la freqüència d'alimentació. Cadascun dels receptors rep senyals dels dos transmissors. Com a resultat, en cas d'un curtcircuit extern, ambdós receptors reben un senyal de bloqueig continu.

En cas de curtcircuit a la línia protegida, es produeix un desfasament de les tensions de manipulació i es produeixen intervals de temps quan els dos transmissors estan aturats. En aquest cas, apareix un corrent interruptor al receptor, que s'utilitza per crear un senyal que actua per obrir l'interruptor en aquest extrem de la línia protegida.

Normalment, els transmissors dels dos extrems de la línia funcionen a la mateixa freqüència. Tanmateix, a les línies de llarga distància hi ha de vegades canals de protecció de relés amb transmissors que funcionen a diferents HF o a freqüències molt espaciades (1500-1700 Hz). Treballar amb dues freqüències permet desfer-se dels efectes nocius dels senyals reflectits des de l'extrem oposat de la línia. Els canals de relé de protecció utilitzen un canal de RF especial (dedicat).

També hi ha dispositius que utilitzen un canal de comunicació d'alta freqüència per determinar la ubicació dels danys de la línia elèctrica. A més, el canal de comunicació RF es pot utilitzar per transmetre senyals equips telemecànics, SCADA, ACS i altres sistemes d'equips APCS. Així, a través del canal de comunicació d'alta freqüència, és possible controlar el mode de funcionament de l'equip de la subestació, així com transmetre ordres per controlar interruptors i diverses funcions. dispositius de protecció de relés.

Una altra funció és una funció telefònica... El canal HF es pot utilitzar per a la negociació operativa entre subestacions veïnes. En condicions modernes, aquesta funció no és rellevant, ja que hi ha maneres més convenients de comunicació entre el personal de servei de les instal·lacions, però el canal HF pot servir com a canal de comunicació de seguretat en cas d'emergència, quan no hi haurà mòbil. o comunicació telefònica fixa.

Canal de comunicació de línia elèctrica: un canal utilitzat per transmetre senyals en el rang de 300 a 500 kHz. S'utilitzen diferents esquemes per encendre l'equip del canal de comunicació. Juntament amb el circuit fase-terra (Fig. 1), que és el més comú per la seva economia, s'utilitzen els següents circuits: fase-fase, fase-bifàsica, bifàsica-terra, trifàsica-terra , fase-fase de diferents línies. La trampa d'alta freqüència, el condensador d'acoblament i el filtre d'acoblament utilitzats en aquests circuits són equips de processament de línia elèctrica per organitzar canals de comunicació d'alta freqüència al llarg dels seus cables.

Arròs. 1. Diagrama de blocs d'un canal de comunicació senzill a través d'una línia de transmissió d'energia entre dues subestacions adjacents: 1 — Trampa HF; 2 — condensador d'acoblament; 3 — filtre de connexió; 4 — cable HF; 5 — dispositiu TU — TS; c — sensors de telemetria; 7 — receptors de telemetria; 8 — dispositius de protecció de relés i/o teleautomatització; 9 — centralita telefònica automàtica; 10 — Abonat ATS; 11 — subscriptors directes.

El processament lineal és necessari per obtenir un canal de comunicació estable. L'atenuació del canal HF a través de les línies elèctriques redissenyades és gairebé independent de l'esquema de commutació de línia.En absència de tramitació, la comunicació s'interromprà quan els extrems de la línia de transmissió estiguin desconnectats o posats a terra. Un dels problemes més importants de comunicació a les línies elèctriques és la manca de freqüències a causa de la baixa tensió entre les línies que es connecten a través de les barres de la subestació.

Els canals HF es poden utilitzar per comunicar-se amb els equips in situ que reparen línies elèctriques danyades i resolen problemes d'instal·lacions elèctriques. Amb aquesta finalitat s'utilitzen transmissors portàtils especials.

S'utilitzen els següents equips d'HF connectats a la línia elèctrica convertida:

• equips combinats per a telemecànica, automatització, protecció de relés i canals telefònics;

• equips especialitzats per a qualsevol de les funcions enumerades;

• Equips de comunicació de llarga distància connectats a la línia elèctrica mitjançant el dispositiu de connexió directament o amb l'ajuda d'unitats addicionals per canviar la freqüència i augmentar el nivell de transmissió;

• equip de control d'impulsos de línia.