Высокочастотные каналы по проводам защищаемой линии
Принцип действия высокочастотных каналов заключается в передаче информации по проводу током высокой частоты параллельно с передачей тока промышленной частоты.
Высокочастотные каналы выполняются по проводам (в том числе расщепленным фазам) и грозотросам защищаемых линий. В Советском Союзе и, как следствие, в России, используются каналы фаза-земля, поскольку они требуют наименьшее количество аппаратуры. За рубежом встречается использование каналов фаза-фаза.
Принципиальная схема организации ВЧ канала показана на рис. 2 .21.
Рисунок 2.21 – Принципиальная схема ВЧ канала.
Сигнал из приемопередатчика 6проходит через ВЧ кабель5и попадает в фильтр присоединения4. Фильтр присоединения шунтируется аппаратурой защиты от перенапряжений3. Через конденсатор связи2сигнал попадает в линию. ВЧ заградители1не позволяют сигналу распространяться в нежелательных направлениях. На приемной стороне сигнал проходит через конденсатор связи, фильтр присоединения и по ВЧ кабелю попадает в ответный приемопередатчик.
ВЧ заградитель 1представляет собойRLC-контур, в котором создается резонанс токов высокой частоты (фильтр-пробка). Таким образом, он препятствует распространению токов высокой частоты за пределы выбранного канала связи. Заградители выпускаются как резонансные (одночастотные), так и двухчастотные и широкополосные. На рис. 2 .22 изображена подвеска ВЧ заградителя на входном портале подстанции.
Рисунок 2.22 – Подвеска ВЧ заградителя на входном портале подстанции.
Конденсатор связи 2представляет собой большое сопротивление для тока промышленной частоты (больше 1 МОм) и незначительное для тока ВЧ. Поэтому ток утечки через конденсатор пренебрежимо мал, а канал для ВЧ тока надежен и обладает малым затуханием. Внешний вид конденсатора связи показан на рис. 2 .23.
Рисунок 2.23 – Вид конденсатора связи с фильтром присоединения.
Вместо специального конденсатора связи может использоваться емкостный делитель напряжения НДЕ, если ими оснащена подстанция. Тогда принципиальная схема организации канала будет выглядеть, как на рис. 2 .24.
Рисунок 2.24 – Принципиальная схема организации ВЧ канала с использованием НДЕ.
Защитные устройства 3служат для защиты оборудования ВЧ канала от перенапряжений. В качестве такого устройства могут использоваться воздушные разрядники (РВ) и нелинейные ограничители напряжения (ОПН) различных типов. Аналогичные устройства применяются для защиты от перенапряжений ВЧ заградителей. На рис. 2 .22 можно видеть, что под ВЧ заградителем для его защиты подвешен ОПН (цилиндр белого цвета).
Фильтр присоединения 4представляет собой воздушный трансформатор с регулированием. Наличие конденсатора во вторичной обмотке превращает его в полосовой фильтр, пропускающий только заданную полосу частот. Благодаря этому далее по ВЧ тракту идет только необходимый сигнал, отстроенный от основных помех. Не менее важная задача фильтра присоединения – согласование входных сопротивлений линии и ВЧ кабеля для предотвращения отражения сигнала. На рис. 2 .23 можно видеть фильтр присоединения, размещенный на стойке для установки конденсатора связи.
ВЧ кабель 5– одножильный экранированный (коаксиальный) кабель с малым затуханием для ВЧ сигналов. Так как длина кабеля от фильтра присоединения до приемопередатчика, размещенного в общеподстанционном пункте управления (ОПУ), соизмерима с длиной волны ВЧ сигнала, то при расчетах ВЧ кабель рассматривается как линия с распределенными параметрами.
Приемопередатчик 6получает от релейной части защит сигналы на запуск и передает полученные по ВЧ тракту сигналы в релейную часть защиты. Приемопередающая аппаратура выпускается различных типов.
На сегодня наиболее известны приемопередатчики типов ПВЗУ, ПВЗУ-Е, ПВЗУ-М (Уралэнергосервис) и ETL500 (ООО "АББ Энергосвязь"). Наряду с этими системами действуют предыдущие поколения каналообразующей аппаратуры.
В общем случае могут использоваться каналы в диапазоне 40 - 500 кГц. Ширина полосы пропускания фильтра присоединения 1,2 – 1,4 кГц определяется затуханием и помехоустойчивостью канала.
С ростом частоты и длины канала затухание, естественно, возрастает. Особенно сильно затухание при изморози, гололеде, мокром снеге вследствие диэлектрических потерь в слое покрытия. При особенно сильном гололеде затухание может даже превысить допустимое (обычно запас по затуханию 1 – 1,5 Нп) и возникнет вопрос о выведении защиты из работы.
Также на канал ВЧ связи действуют помехи от коронного разряда, электрической дуги, других ВЧ каналов, радиостанций и атмосферных разрядов.
Частоты ВЧ каналов избираются централизованно, сейчас держателем частот является ОАО "ФСК ЕЭС".
Достоинством ВЧ каналов является отсутствие необходимости прокладки специальных линий связи, в качестве канала используется сам провод защищаемой линии. Недостатки ВЧ связи – малая емкость канала (несущественно для целей релейной защиты), большие помехи и затухание, резкий рост затухания при повреждении линии, коротком замыкании.
Значительным недостатком является невозможность организации ВЧ канала на малых расстояниях (десятки и сотни метров) в связи с невозможностью согласования входных сопротивлений линии и приемника ВЧ сигнала. Это затрудняет реализацию ВЧ защит для отпаечных подстанций. В этом случае используется проводной или оптоволоконный (редко) канал связи.