Il principio di funzionamento e lo scopo dei canali di comunicazione HF delle linee elettriche ad alta tensione

Collegamento: un insieme di dispositivi e supporti fisici che trasmettono segnali. Con l'aiuto dei canali, i segnali vengono trasmessi da un luogo all'altro e anche trasferiti nel tempo (durante la memorizzazione delle informazioni).

I dispositivi più comuni che compongono un canale sono amplificatori, sistemi di antenne, interruttori e filtri. Una coppia di fili, un cavo coassiale, una guida d'onda, un mezzo in cui si propagano le onde elettromagnetiche sono spesso usati come mezzo fisico.

Cavo coassiale — un cavo ad alta frequenza in cui uno dei conduttori è un tubo cavo che racchiude completamente il secondo conduttore. Il filo interno si trova esattamente lungo l'asse del tubo, motivo per cui il cavo è chiamato coassiale o concentrico. Per mantenere il filo interno in questa posizione, o lo spazio tra il filo esterno e quello interno è completamente riempito di materiale isolante, oppure singoli isolatori vengono posizionati sopra il filo interno.

Poiché in un cavo coassiale tutti i campi elettrici e magnetici sono concentrati nello spazio tra il conduttore esterno e quello interno, cioè non ci sono campi esterni, le perdite per radiazione sono trascurabili. Per ridurre le perdite durante il riscaldamento del metallo, il filo interno può essere realizzato di grande diametro (la superficie del filo esterno è comunque sufficientemente grande).

Se il cavo coassiale deve essere flessibile, il suo conduttore esterno è realizzato sotto forma di una treccia metallica flessibile e il cavo è riempito con materiale isolante plastico.

In termini di tecnologia della comunicazione le caratteristiche più importanti dei canali di comunicazione sono le distorsioni a cui sono soggetti i segnali trasmessi su di esso. Distinguere tra distorsioni lineari e non lineari. Distorsione lineare sono costituiti da distorsioni di frequenza e di fase e sono descritte dalla risposta ai transitori o, equivalentemente, dal guadagno complesso del canale. Distorsione non lineare sono dati da dipendenze non lineari che mostrano come cambia il segnale mentre viaggia attraverso il canale di comunicazione.

Un canale di comunicazione è caratterizzato da un insieme di segnali inviati all'estremità trasmittente e segnali ricevuti dall'estremità ricevente. Nel caso in cui i segnali di input e output del canale siano funzioni definite su un insieme discreto di valori di argomenti, viene chiamato il canale separato… Tali canali di comunicazione sono utilizzati, ad esempio, nelle modalità di funzionamento a impulsi dei trasmettitori, nella telegrafia, nella telemetria e nel radar.

Continuamente è chiamato un canale i cui segnali di uscita e di ingresso sono funzioni continue. Tali canali sono ampiamente utilizzati nella telefonia, nelle trasmissioni radiofoniche, nella televisione.Anche i canali di comunicazione discreti e continui sono ampiamente utilizzati nell'automazione e nella telemeccanica.

Diversi canali diversi possono condividere la stessa connessione tecnica. In questi casi (ad esempio, nelle linee di comunicazione multicanale con segnali di frequenza oa divisione di tempo), i canali vengono combinati e disconnessi mediante appositi interruttori o filtri. A volte, al contrario, un canale utilizza diverse linee di comunicazione tecnica.

La comunicazione ad alta frequenza (comunicazione HF) è un tipo di comunicazione nelle reti elettriche, che prevede l'utilizzo di linee elettriche ad alta tensione come canali di comunicazione.Una corrente alternata con una frequenza di 50 Hz scorre attraverso i fili della linea elettrica di le reti elettriche. L'essenza dell'organizzazione della comunicazione HF è che gli stessi fili vengono utilizzati come trasmissione del segnale sulla linea, ma con una frequenza diversa.

La gamma di frequenza dei canali di comunicazione HF va da decine a centinaia di kHz. La comunicazione ad alta frequenza è organizzata tra due sottostazioni vicine, che sono collegate da una linea elettrica con una tensione di 35 kV e oltre. A corrente alternata con una frequenza di 50 Hz hanno raggiunto le sbarre del quadro di sottostazione e i segnali di comunicazione ai rispettivi set di comunicazione utilizzano soppressori ad alta frequenza e condensatori di comunicazione.

Una trappola HF ha una piccola resistenza di corrente alla frequenza industriale e un'elevata resistenza alla frequenza dei canali di comunicazione ad alta frequenza. Un condensatore di accoppiamento - al contrario: ha un'alta resistenza alla frequenza di 50 Hz e una bassa resistenza alla frequenza del canale di comunicazione.Ciò garantisce che solo la corrente a 50 Hz fluisca ai bus della sottostazione e solo i segnali ad alta frequenza al set di comunicazione HF.

Per ricevere ed elaborare segnali di comunicazione HF, in entrambe le sottostazioni sono installati filtri speciali, ricetrasmettitori di segnale e set di apparecchiature che svolgono determinate funzioni, tra le quali è organizzata la comunicazione HF. Di seguito considereremo quali funzioni possono essere implementate utilizzando la comunicazione HF.

La funzione più importante è l'uso del canale HF nei dispositivi per la protezione dei relè e l'automazione delle apparecchiature di sottostazione. Il canale di comunicazione HF viene utilizzato per la protezione di linee da 110 e 220 kV, protezione differenziale di fase e protezione direzionale ad alta frequenza. I set di protezione sono installati su entrambe le estremità della linea di trasmissione, che sono interconnesse da un canale di comunicazione RF. Per la loro affidabilità, velocità e selettività, la protezione tramite un canale di comunicazione HF viene utilizzata come principale per ogni linea aerea da 110-220 kV.

Viene chiamato un canale di trasmissione del segnale per la protezione del relè delle linee elettriche (PTL) canale di protezione del relè... Tre tipi di protezione HF sono più ampiamente utilizzati nella tecnologia di protezione del relè:

• filtro direzionale,

• remoto con blocco HF,

• fase differenziale.

Nei primi due tipi di protezione, un segnale di blocco HF continuo viene trasmesso attraverso il canale HF con un cortocircuito esterno, nella protezione differenziale di fase, gli impulsi di tensione HF vengono trasmessi attraverso il canale di protezione del relè. La durata degli impulsi e delle pause è approssimativamente la stessa ed è pari alla metà del periodo della frequenza di alimentazione.In caso di cortocircuito esterno, i trasmettitori posti alle due estremità della linea operano in semiperiodi diversi della frequenza di alimentazione. Ciascuno dei ricevitori riceve i segnali da entrambi i trasmettitori. Di conseguenza, in caso di cortocircuito esterno, entrambi i ricevitori ricevono un segnale di blocco continuo.

In caso di cortocircuito sulla linea protetta, si verifica uno sfasamento delle tensioni di manipolazione e si verificano intervalli di tempo in cui entrambi i trasmettitori sono fermi. In questo caso, nel ricevitore appare una corrente di interruzione, che viene utilizzata per creare un segnale che agisca per aprire l'interruttore a quell'estremità della linea protetta.

Normalmente, i trasmettitori ad entrambe le estremità della linea operano sulla stessa frequenza. Tuttavia, sulle linee a lunga distanza sono talvolta presenti canali di protezione relè con trasmettitori operanti a diverse HF oa frequenze ravvicinate (1500-1700 Hz). Lavorare su due frequenze consente di eliminare gli effetti dannosi dei segnali riflessi dall'estremità opposta della linea. I canali del relè di protezione utilizzano uno speciale canale RF (dedicato).

Esistono anche dispositivi che utilizzano un canale di comunicazione ad alta frequenza per determinare la posizione del danno alla linea elettrica. Inoltre, il canale di comunicazione RF può essere utilizzato per trasmettere segnali apparecchiature telemeccaniche, SCADA, ACS e altri sistemi di apparecchiature APCS. Pertanto, attraverso il canale di comunicazione ad alta frequenza, è possibile controllare la modalità operativa delle apparecchiature della sottostazione, nonché trasmettere comandi per controllare interruttori e varie funzioni. dispositivi di protezione relè.

Un'altra funzione è una funzione telefonica... Il canale HF può essere utilizzato per la negoziazione operativa tra sottostazioni vicine. Nelle condizioni moderne, questa funzione non è rilevante, poiché esistono modalità di comunicazione più convenienti tra il personale di servizio delle strutture, ma il canale HF può fungere da canale di comunicazione di backup in caso di emergenza, quando non ci saranno dispositivi mobili o comunicazione telefonica su rete fissa.

Canale di comunicazione su linea elettrica: un canale utilizzato per trasmettere segnali nell'intervallo da 300 a 500 kHz. Schemi diversi vengono utilizzati per accendere l'apparecchiatura del canale di comunicazione. Insieme al circuito fase-terra (Fig. 1), che è il più comune per la sua economia, vengono utilizzati i seguenti circuiti: fase-fase, fase-bifase, bifase-terra, trifase-terra , fase-fase di diverse linee. La trappola ad alta frequenza, il condensatore di accoppiamento e il filtro di accoppiamento utilizzati in questi circuiti sono apparecchiature di elaborazione powerline per l'organizzazione di canali di comunicazione ad alta frequenza lungo i loro fili.

Riso. 1. Schema a blocchi di un semplice canale di comunicazione attraverso una linea di trasmissione di potenza tra due sottostazioni adiacenti: 1 — trappola HF; 2 - condensatore di accoppiamento; 3 — filtro di collegamento; 4 — cavo HF; 5 — dispositivo TU — TS; c - sensori di telemetria; 7 - ricevitori di telemetria; 8 — dispositivi per protezione relè e/o teleautomazione; 9 - centralino telefonico automatico; 10 — abbonato ATS; 11 — abbonati diretti.

L'elaborazione lineare è necessaria per ottenere un canale di comunicazione stabile. L'attenuazione del canale HF attraverso le linee elettriche ridisegnate è quasi indipendente dallo schema di commutazione della linea.In assenza di elaborazione, la comunicazione verrà interrotta quando le estremità della linea di trasmissione vengono scollegate o messe a terra. Uno dei problemi più importanti della comunicazione sulle linee elettriche è la mancanza di frequenze dovuta alla bassa tensione tra le linee che sono collegate attraverso le sbarre di cabina.

I canali HF possono essere utilizzati per comunicare con le squadre in loco che riparano le linee elettriche danneggiate e risolvono i problemi delle installazioni elettriche. A tale scopo vengono utilizzati speciali trasmettitori portatili.

Vengono utilizzate le seguenti apparecchiature HF collegate alla linea elettrica convertita:

• apparecchiature combinate per telemeccanica, automazione, protezione relè e canali telefonici;

• attrezzature specializzate per una qualsiasi delle funzioni elencate;

• apparecchiature di comunicazione a lunga distanza collegate alla linea elettrica tramite il dispositivo di connessione direttamente o con l'ausilio di unità aggiuntive per spostare la frequenza e aumentare il livello di trasmissione;

• apparecchiature di controllo degli impulsi di linea.