O princípio de operação e finalidade dos canais de comunicação HF de linhas de alta tensão

Link — um conjunto de dispositivos e meios físicos que transmitem sinais. Com a ajuda de canais, os sinais são transmitidos de um lugar para outro e também transferidos no tempo (ao armazenar informações).

Os dispositivos mais comuns que compõem um canal são amplificadores, sistemas de antenas, interruptores e filtros. Um par de fios, um cabo coaxial, um guia de ondas, um meio no qual as ondas eletromagnéticas se propagam são frequentemente usados ​​como meio físico.

Cabo coaxial — um cabo de alta frequência em que um dos condutores é um tubo oco que envolve completamente o segundo condutor. O fio interno está localizado exatamente ao longo do eixo do tubo, por isso o cabo é chamado de coaxial ou concêntrico. Para manter o fio interno nessa posição, o espaço entre os fios externo e interno é completamente preenchido com material isolante ou isoladores individuais são colocados sobre o fio interno.

Como em um cabo coaxial todos os campos elétricos e magnéticos estão concentrados no espaço entre os condutores externo e interno, ou seja, não há campos externos, as perdas por radiação são desprezíveis. Para reduzir as perdas ao aquecer o metal, o fio interno pode ser feito com um diâmetro grande (a superfície do fio externo em qualquer caso é grande o suficiente).

Se o cabo coaxial for flexível, então seu condutor externo é feito na forma de uma trança de metal flexível e o cabo é preenchido com material isolante de plástico.

Em termos de tecnologia de comunicação as características mais importantes dos canais de comunicação são as distorções a que estão sujeitos os sinais transmitidos por eles. Distinguir entre distorções lineares e não lineares. Distorção linear consistem em distorções de frequência e fase e são descritos pela resposta transitória ou, de forma equivalente, pelo ganho complexo do canal. Distorção não linear são dadas por dependências não lineares que mostram como o sinal muda à medida que viaja pelo canal de comunicação.

Um canal de comunicação é caracterizado por uma coleção de sinais que são enviados na extremidade transmissora e sinais recebidos na extremidade receptora. Caso os sinais de entrada e saída do canal sejam funções definidas em um conjunto discreto de valores de argumento, o canal é chamado separados… Esses canais de comunicação são usados, por exemplo, em modos pulsados ​​de operação de transmissores, em telegrafia, telemetria e radar.

Continuamente é chamado de canal cujos sinais de saída e entrada são funções contínuas. Esses canais são amplamente utilizados em telefonia, transmissão de rádio e televisão.Canais de comunicação discretos e contínuos também são amplamente utilizados em automação e telemecânica.

Vários canais diferentes podem compartilhar a mesma conexão técnica. Nesses casos (por exemplo, em linhas de comunicação multicanal com sinais de divisão de frequência ou tempo), os canais são combinados e desconectados usando chaves ou filtros especiais. Às vezes, ao contrário, um canal usa várias linhas de comunicação técnica.

A comunicação de alta frequência (comunicação HF) é um tipo de comunicação em redes elétricas, que prevê o uso de linhas de alta tensão como canais de comunicação. Uma corrente alternada com frequência de 50 Hz flui pelos fios da linha de energia de as redes elétricas. A essência da organização da comunicação HF é que os mesmos fios são usados ​​\u200b\u200bcomo transmissão de sinal na linha, mas com frequência diferente.

A faixa de frequência dos canais de comunicação HF é de dezenas a centenas de kHz. A comunicação de alta frequência é organizada entre duas subestações vizinhas, conectadas por uma linha de energia com tensão de 35 kV ou mais. Para corrente alternada com frequência de 50 Hz atingiram os barramentos do quadro da subestação, e os sinais de comunicação para os respectivos conjuntos de comunicação usam supressores de alta frequência e capacitores de comunicação.

Um trap HF tem uma pequena resistência de corrente na frequência industrial e uma alta resistência na frequência dos canais de comunicação de alta frequência. Um capacitor de acoplamento — pelo contrário: possui alta resistência na frequência de 50 Hz e baixa resistência na frequência do canal de comunicação.Isso garante que apenas 50 Hz de corrente flua para os barramentos da subestação e apenas sinais de alta frequência para o conjunto de comunicação HF.

Para receber e processar sinais de comunicação HF, filtros especiais, transceptores de sinal e conjuntos de equipamentos que executam determinadas funções são instalados em ambas as subestações, entre as quais a comunicação HF é organizada. A seguir, consideraremos quais funções podem ser implementadas usando a comunicação HF.

A função mais importante é a utilização do canal HF em dispositivos para proteção de relés e automação de equipamentos de subestações. O canal de comunicação HF é usado para proteção de linhas de 110 e 220 kV, proteção diferencial de fase e proteção direcional de alta frequência. Conjuntos de proteção são instalados em ambas as extremidades da linha de transmissão, que são interligadas por um canal de comunicação de RF. Devido à sua confiabilidade, velocidade e seletividade, a proteção usando um canal de comunicação HF é usada como principal para toda linha aérea de 110-220 kV.

Um canal de transmissão de sinal para proteção de relé de linhas de energia (PTL) é chamado de canal de proteção de relé... Três tipos de proteção de HF são mais amplamente usados ​​na tecnologia de proteção de relé:

• filtro direcional,

• controle remoto com bloqueio de HF,

• fase diferencial.

Nos dois primeiros tipos de proteção, um sinal de bloqueio HF contínuo é transmitido através do canal HF com um curto-circuito externo, na proteção diferencial de fase, os pulsos de tensão HF são transmitidos através do canal de proteção do relé. A duração dos pulsos e pausas é aproximadamente a mesma e é igual à metade do período da frequência de alimentação.No caso de um curto-circuito externo, os transmissores localizados nas duas extremidades da linha operam em meios-ciclos diferentes da frequência de alimentação. Cada um dos receptores recebe sinais de ambos os transmissores. Como resultado, no caso de um curto-circuito externo, ambos os receptores recebem um sinal de bloqueio contínuo.

No caso de um curto-circuito na linha protegida, ocorre um deslocamento de fase das tensões de manipulação e ocorrem intervalos de tempo quando ambos os transmissores são parados. Nesse caso, uma corrente de interrupção aparece no receptor, que é usada para criar um sinal que atua para abrir o disjuntor naquele extremo da linha protegida.

Normalmente, os transmissores em ambas as extremidades da linha operam na mesma frequência. No entanto, em linhas de longa distância, às vezes existem canais de proteção de relé com transmissores operando em HF diferentes ou em frequências próximas (1500-1700 Hz). Trabalhar em duas frequências permite eliminar os efeitos nocivos dos sinais refletidos na extremidade oposta da linha. Os canais de relé de proteção usam um canal de RF especial (dedicado).

Existem também dispositivos que usam um canal de comunicação de alta frequência para determinar a localização de danos na linha de energia. Além disso, o canal de comunicação RF pode ser usado para transmitir sinais equipamento telemecânico, SCADA, ACS e outros sistemas de equipamentos APCS. Assim, através do canal de comunicação de alta frequência, é possível controlar o modo de operação dos equipamentos da subestação, bem como transmitir comandos para chaves de controle e funções diversas. dispositivos de proteção de relé.

Outra função é uma função de telefone... O canal HF pode ser usado para negociação operacional entre subestações vizinhas. Nas condições modernas, essa função não é relevante, pois existem formas de comunicação mais convenientes entre o pessoal de atendimento das instalações, mas o canal HF pode servir como canal de comunicação reserva em caso de emergência, quando não houver celular ou comunicação por telefone fixo.

Canal de comunicação da linha de energia — um canal usado para transmitir sinais na faixa de 300 a 500 kHz. Diferentes esquemas são usados ​​para ligar o equipamento do canal de comunicação. Junto com o circuito fase-terra (Fig. 1), que é o mais comum devido à sua economia, são utilizados os seguintes circuitos: fase-fase, fase-bifásica, bifásica-terra, trifásica-terra , fase-fase de diferentes linhas. A armadilha de alta frequência, capacitor de acoplamento e filtro de acoplamento usados ​​nesses circuitos são equipamentos de processamento de linha de força para organizar canais de comunicação de alta frequência ao longo de seus fios.

Arroz. 1. Diagrama de blocos de um canal de comunicação simples através de uma linha de transmissão de energia entre duas subestações adjacentes: 1 — Trap HF; 2 — capacitor de acoplamento; 3 — filtro de conexão; 4 — Cabo HF; 5 — dispositivo TU — TS; c — sensores de telemetria; 7 — receptores de telemetria; 8 — dispositivos para proteção de relés e/ou teleautomação; 9 — central telefónica automática; 10 — Assinante ATS; 11 — assinantes diretos.

O processamento linear é necessário para obter um canal de comunicação estável. A atenuação do canal HF através das linhas de energia reprojetadas é quase independente do esquema de comutação da linha.Na ausência de processamento, a comunicação será interrompida quando as extremidades da linha de transmissão forem desconectadas ou aterradas. Um dos problemas mais importantes da comunicação em linhas elétricas é a falta de frequências devido à baixa tensão entre as linhas que são conectadas através dos barramentos da subestação.

Os canais HF podem ser usados ​​para se comunicar com as equipes no local, reparando linhas de energia danificadas e solucionando problemas em instalações elétricas. Transmissores portáteis especiais são usados ​​para essa finalidade.

O seguinte equipamento de HF conectado à linha de energia convertida é usado:

• equipamentos combinados para telemecânica, automação, proteção de relés e canais telefônicos;

• equipamento especializado para qualquer uma das funções listadas;

• equipamento de comunicação de longa distância conectado à linha de energia através do dispositivo de conexão diretamente ou com a ajuda de unidades adicionais para mudar a frequência e aumentar o nível de transmissão;

• equipamento de controle de impulso de linha.