Устаткування для вч зв'язку. Диспетчерський пункт району розподільчих мереж - високочастотні канали зв'язку по лініях електропередачі Вч зв'язок по леп принцип дії

третій

другий

перший

Схема захисту трансформатора, В якій є диференціальна і газова захисту (ДЗ), що реагують на відключення трансформатора з двох сторін і максимальний струмовий захист (СЗ), яка повинна проводити відключення тільки з одного боку.

При складанні принципової схеми релейного захисту в згорнутому вигляді може бути не виявлена \u200b\u200bелектрична зв'язок ланцюгів відключення двох вимикачів. З розгорнутої схеми (Схема 1) випливає, що при такій зв'язку (поперечна ланцюг) неминуча помилкова ланцюг. Необхідні два оперативних контакту у захисних реле (Схема 2), що діють на два вимикача або розділову проміжне реле (Схема 3).

Рис. - Схема захисту трансформатора: 1 - неправильна; 2,3 - правильні

Нерозділені ланцюга вищої і нижчої напруги трансформатора.

З малюнка (1) видно неможливість незалежного відключення однієї зі сторін трансформатора без відключення інший.

Зазначена ситуація виправляється включенням проміжного реле КL.

Рис. - Схеми захисту трансформатора: 1 - неправильна; 2 - правильна

Захисту генератора і трансформатора блоку на електростанції діють, як і потрібно, на відключення вимикача і автомата гасіння поля через розділові проміжні реле КL1 і КL2, але реле приєднані до різних секціях шинок харчування, тобто через різні запобіжники.

Хибна ланцюг, показана стрілками, утворилася через лампу контролю HL запобіжників в результаті перегорання запобіжника FU2.

Рис. - Освіта помилкової ланцюга при перегорання запобіжника

1, 2, 3 - оперативні контакти реле

Схеми з харчуванням ланцюгів вторинних з'єднань оперативним постійним і змінним струмом

При добре ізольованих від землі полюсах джерела живлення замикання на землю в одній будь-якій точці кола вторинних з'єднань зазвичай не тягне за собою шкідливих наслідків. Однак друге замикання на землю може викликати помилкове включення або відключення, неправильну сигналізацію і ін. Профілактичними заходами в цьому випадку можуть бути:

а) сигналізація про першого замикання на землю в одному з полюсів; б) двухполюсное (двостороннє) відділення елементів ланцюгів управління - практично не застосовується через складність.

При ізольованих полюсах (Рис.) Заземлення в точці а при розімкнутих замикаючих контактах 1 ще не викличе помилкового дії котушки командного органу К, але як тільки з'явиться друге пошкодження ізоляції на землю в розгалуженій мережі позитивного полюса, неминуча помилкова робота апарату, так як контакт 1 виявляється зашунтувати. Ось чому необхідна сигналізація про замиканні на землю в оперативних ланцюгах, і перш за все на полюсах джерела живлення.

Рис. - Помилкове спрацьовування апарату при другому замиканні на землю

Однак в складних ланцюгах з великим числом послідовно включених оперативних контактів така сигналізація може і не виявити виник замикання на землю (Рис.).

Рис. - Неефективність контролю ізоляції в складних ланцюгах

При появі заземлення між контактами в точці а сигналізація неможлива.

У практиці експлуатації автоматичних установок зі слаботочной апаратурою (до 60 В) вдаються іноді до навмисного заземлення одного з полюсів, наприклад позитивного (він більш запилюється і схильний до електролітичним явищ, тобто і без того має ослаблену ізоляцію). Це полегшує виявлення і ліквідацію аварійного вогнища. У такому випадку рекомендується приєднувати котушку ланцюгів управління одним кінцем до того полюса, який заземлений.

Все сказане про харчування ланцюгів на постійному оперативному струмі, може бути віднесено і до оперативного змінному струмі з живленням ланцюгів лінійною напругою. При цьому слід врахувати ймовірність помилкової роботи (через ємнісних струмів) і резонансних явищ. Оскільки передбачити умови надійної роботи в цьому випадку важко, то іноді застосовуються допоміжні ізолюючі проміжні трансформатори з заземленням одного із затискачів на вторинній стороні.

Як видно зі схеми, в цьому випадку при пошкодженні ізоляції на землю в точці 2 перегорає запобіжник FU1 і замикання на землю в точці 1 не викликає помилкового включення контактора К.

Схема включення конденсаторів з розділовими діодами

Високочастотна (ВЧ) зв'язок по лініях високої напруги набула значного поширення у всіх країнах. В Україні цей вид зв'язку широко використовується в енергосистемах для передачі інформації різного характеру. Високочастотні канали використовуються для передачі сигналів релейного захисту ліній, телеотключения вимикачів, телесигналізації, телекерування, телерегулювання і телевимірювання, для диспетчерської і адміністративно-господарської телефонного зв'язку, а також для передачі даних.

Канали зв'язку по лініях електропередачі дешевше і надійніше каналів за спеціальними провідних лініях, так як не витрачаються кошти на спорудження та експлуатацію власне лінії зв'язку, а надійність лінії електропередачі значно вище надійності звичайних дротових ліній. Здійснення високочастотного зв'язку по лініях електропередачі пов'язано з особливостями, що не зустрічаються в дротового зв'язку.

Для підключення апаратури зв'язку до проводів ліній електропередачі необхідні спеціальні пристрої обробки і приєднання, що дозволяють відокремити висока напруга від слаботочной апаратури і здійснити тракт для передачі ВЧ сигналів (рис. 1).

Рис. - Приєднання високочастотної апаратури зв'язку до ліній високої напруги

Одним з основних елементів схеми приєднання апаратури зв'язку до ліній електропередачі є конденсатор зв'язку високої напруги. Конденсатор зв'язку, що включається на повну напругу мережі, повинен мати достатню електричну міцність. Для кращого узгодження вхідного опору лінії і пристрої приєднання ємність конденсатора повинна бути досить великою. Випускаються зараз конденсатори зв'язку дають можливість мати ємність приєднання на лініях будь-якого класу по напрузі не менше 3000 пФ, що дозволяє отримати пристрої приєднання з задовільними параметрами. Конденсатор зв'язку підключають до фільтру приєднання, який заземлює нижню обкладку цього конденсатора для струмів промислової частоти. Для струмів високої частоти фільтр приєднання спільно з конденсатором зв'язку погодить опір високочастотного кабелю з вхідним опором лінії електропередачі і утворює фільтр для передачі струмів високої частоти від ВЧ кабелю в лінію з малими втратами. У більшості випадків фільтр приєднання з конденсатором зв'язку утворюють схему смугового фільтра, що пропускає певну смугу частот.

Струм високої частоти, проходячи через конденсатор зв'язку з первинної обмотці фільтра приєднання на землю, .наводіт у вторинній обмотці L2 напруга, яке через конденсатор С1 і сполучну лінію потрапляє на вхід апаратури зв'язку. Струм промислової частоти, що проходить через конденсатор зв'язку, малий (від десятків до сотень міліампер), і падіння напруги на обмотці фільтра приєднання не перевищує декількох вольт. При обриві або поганому контакті в ланцюзі фільтра приєднання він може опинитися під повним напругою лінії, і тому з метою безпеки всі роботи на фільтрі виробляють при заземленні нижньої обкладки конденсатора спеціальним заземлюючим ножем.

Узгодженням вхідного опору ВЧ апаратури зв'язку та лінії досягають мінімальних втрат енергії ВЧ сигналу. Узгодження з повітряною лінією (ПЛ), що має опір 300-450 Ом, не завжди вдається виконати повністю, так як при обмеженій ємності конденсатора зв'язку фільтр з характеристичним опором з боку лінії, рівним характеристическому опору ПЛ, може мати вузьку смугу пропускання. Для полученія.нужной смуги пропускання в ряді випадків доводиться допускати підвищений (до 2 разів) характеристичний опір фільтра з боку лінії, мириться з дещо більшими втратами внаслідок відображення. Фільтр приєднання, встановлюваний у конденсатора зв'язку, з'єднують з апаратурою високочастотним кабелем. До одного кабелю може бути підключено кілька високочастотних апаратів. Для ослаблення взаємних впливів між ними застосовують розділові фільтри.

Канали системної автоматики - релейного захисту та телеотключения, які повинні бути особливо надійні, вимагають обов'язкового застосування розділових фільтрів для відділення інших каналів зв'язку, що працюють через загальний пристрій приєднання.

Для відділення ВЧ тракту передачі сигналу від обладнання високої напруги підстанції, яке може мати низький опір для високих частот каналу зв'язку, в фазний провід лінії високої напруги включається високочастотний загороджувач. Високочастотний загороджувач складається з силової котушки (реактора), по якій проходить робочий струм лінії, і елемента настройки, що приєднується паралельно котушці. Силова котушка загороджувача з елементом налаштування утворюють двухполюсник, який має досить високий опір на робочих частотах. Для струму промислової частоти 50 Гц загороджувач має дуже малий опір. Знаходять застосування заградители, розраховані на замикання однієї або двох вузьких смуг (одно- і двочастотні заградители) і однієї широкої смуги частот в десятки і сотні кілогерц (широкосмугові заградители). Останні набули найбільшого поширення, незважаючи на менший опір в смузі загородження в порівнянні з одно- і двочастотних. Ці заградители дають можливість замикати частоти декількох каналів зв'язку, підключені до одного і того ж проводу лінії. Високий опір загороджувача в широкій смузі частот можна забезпечити тим легше, чим більше індуктивність реактора. Отримати реактор з індуктивністю в кілька міллігенрі складно, так як це призводить до значного збільшення розмірів, маси і вартості загороджувача. Якщо обмежити активний опір в смузі замикаються частот до 500-800 Ом, що досить для більшості каналів, то індуктивність силовий котушки може бути не більше 2 мГ.

Загороджувачі випускаються з індуктивністю від 0,25 до 1,2 мГ на робочі струми від 100 до 2000 А. Робочий струм загороджувача тим вище, чим вище напруга лінії. Для розподільних мереж випускають заградители на 100-300 А, а для ліній 330 кВ і вище найбільший робочий струм загороджувача 2000 А.

Різні схеми настройки і необхідний діапазон замикаються частот отримують, використовуючи конденсатори, додаткові котушки індуктивності і резистори, наявні в елементі налаштування загороджувача.

Приєднання до лінії можна здійснити різними способами. При несиметричною схемою ВЧ апаратуру включають між проводом (або декількома проводами) і землею за схемами «фаза - земля» або «дві фази - земля». При симетричних схемах ВЧ апаратуру підключають між двома або кількома проводами ліній ( «фаза - фаза», «фаза - дві фази»). На практиці застосовують схему «фаза - фаза». При включенні апаратури між проводами різних ліній використовують лише схему «фаза - фаза різних ліній».

Для організації ВЧ каналів по лініях високої напруги застосовують діапазон частот 18-600 кГц. У розподільних мережах використовують частоти, починаючи від 18 кГц, на магістральних лініях 40-600 кГц. Для отримання задовільних параметрів ВЧ тракту на низьких частотах необхідні великі значення індуктивностей силових котушок загороджувачів і ємностей конденсаторів зв'язку. Тому нижня межа по частоті обмежена параметрами пристроїв обробки і приєднання. Верхня межа частотного діапазону визначається допустимим значенням лінійного загасання, яке зростає із збільшенням частоти.

1. ВИСОКОЧАСТОТНІ Загороджувач

Схеми настройки загороджувачів. Високочастотні загороджувачі мають високим опором для струмів робочої частоти каналу і служать для відділення шунтуючих ВЧ тракт елементів (підстанцій і відгалужень), які при відсутності загороджувачів можуть привести до збільшення загасання тракту.

Високочастотні властивості загороджувача характеризуються смугою загородження, т. Е. Смугою частот, в якій опір загороджувача не менш деякого допустимого значення (зазвичай 500 Ом). Як правило, смуга загородження визначається по допустимого значення активної складової опору загороджувача, але іноді по допустимого значення повного опору.

Загороджувачі відрізняються за значеннями індуктивностей, допустимим струмів силових котушок і за схемами настройки. Застосовуються одно- і двочастотні резонансні або притуплені схеми настройки і широкосмугові схеми (за схемою повного ланки і полузвена смугового фільтра, а також за схемою полузвена фільтра верхніх частот). Загороджувачі з одно- і двох-частотними схемами настройки часто не дають можливості загородити потрібну смугу частот. У цих випадках застосовують заградители з широкосмуговими схемами настройки. Такі схеми настройки застосовують при організації каналів захисту і зв'язку, що мають загальну апаратуру приєднання.

При протіканні струму через котушку загороджувача виникають електродинамічні зусилля, що діють уздовж осі котушки, і радіальні, які прагнуть розірвати виток. Осьові зусилля нерівномірні по довжині котушки. Великі зусилля виникають на краях котушки. Тому крок витків на краю роблять більше.

Електродинамічна стійкість загороджувача визначається максимальним струмом КЗ, який він витримує. У загороджувачі КЗ-500 при струмі 35 кА виникають осьові зусилля в 7 тонн (70 кН).

Захист елементів настройки від перенапруг. Хвиля перенапруги, що виникає на повітряній лінії, потрапляє на загороджувач. Напруга хвилі розподіляється між конденсаторами елемента настройки і вхідним опором шин підстанції. Силова котушка являє собою великий опір для хвилі з крутим фронтом і при розгляді процесів, пов'язаних з перенапруженнями, її можна не враховувати. Для захисту конденсаторів налаштування і силовий котушки паралельно силовий котушці під'єднують розрядник, що обмежує напругу на елементах загороджувача до безпечного для них значення. Пробивна напруга розрядника за умовами деионизации іскрового проміжку має бути в 2 рази більше супроводжуючого напруги, т. Е. Падіння напруги на силовий котушці від максимального струму кз U опору \u003d I к.з. ωL.

При великому предразрядном часу пробивна напруга конденсаторів значно більше пробивної напруги розрядників; при малому (менше 0,1 мкс) пробивна напруга конденсаторів стає менше пробивної напруги розрядника. Тому необхідно затримувати зростання напруги на конденсаторах до моменту спрацьовування розрядника, що досягають включенням додаткової котушки індуктивності L д послідовно з конденсатором (рис. 15). Після пробою розрядника напруга на конденсаторі піднімається повільно і додатковий розрядник, включений паралельно конденсатору, добре його захищає.

Рис. - Схеми високочастотних загороджувачів з пристроєм захисту від перенапруг: а) одночастотна; б) двохчастотна

2. КОНДЕНСАТОРИ ЗВ'ЯЗКУ

Загальні відомості. Конденсатори зв'язку служать для підключення ВЧ апаратури зв'язку, телемеханіки і захисту до ліній високої напруги, а також для відбору потужності і вимірювання напруги.

Опір конденсатора обернено пропорційно частоті напруги, що прикладається до нього, і ємності конденсатора. Реактивний опір конденсатора зв'язку для струмів промислової частоти, отже, значно більше, ніж для частоти 50 - 600 кГц каналів зв'язку телемеханіки і захисту (у 1000 разів і більше), що дозволяє за допомогою цих конденсаторів розділити струми високої та промислової частоти і запобігти попаданню високого напруги на електроустановки. Токи промислової частоти відводяться на землю через конденсатори зв'язку, минаючи апаратуру ВЧ. Конденсатори зв'язку розраховані на фазну (в мережі з заземленою нейтраллю) і на лінійну напругу (в мережі з ізольованою нейтраллю).

Для відбору потужності застосовують спеціальні конденсатори відбору, що включаються послідовно з конденсатором зв'язку.

У назвах елементів конденсаторів букви позначають послідовно характер застосування, вид заповнювача, виконання; цифри - номінальна фазна напруга і ємність. СМР - зв'язку, маслонаповнений, з розширювачем; СММ - зв'язку, маслонаповнений, в металевому кожусі. Для різних напруг конденсатори зв'язку комплектують з окремих елементів, з'єднаних послідовно. Елементи конденсаторів СМР-55 / √3-0,0044 розраховані на нормальну роботу при напрузі 1,1 U іом, елементи СМР-133 / √3-0,0186 - на 1,2U іом. Ємність конденсаторів для класів ізоляції 110, 154, 220, 440 і 500 кВ приймається з допуском від -5 до + 10%.

3. ФІЛЬТРИ ПРИЄДНАННЯ

Загальні відомості та розрахункові залежності. Високочастотну апаратуру підключають до конденсатора не безпосереднє через кабель, а через фільтр приєднання, який компенсує реактивне опір конденсатора, погоджує хвильові опору лінії і ВЧ кабелю, заземляє нижню обкладку конденсатора, ніж утворюється шлях для струмів промислової частоти і забезпечується безпека робіт.

При обриві ланцюга лінійної обмотки фільтра на нижній обкладці конденсатора з'являється фазна напруга по відношенню до землі. Тому все перемикання в ланцюзі лінійної обмотки фільтра приєднання виробляють при включеному заземляющем ножі.

Фільтр ОФП-4 (рис.,) Призначений для роботи на лініях 35, 110 і 220 кВ за схемою «фаза - земля» з конденсатором зв'язку 1100 і 2200 пФ і з кабелем, що має хвильовий опір 100 Ом. Фільтр має три частотні діапазони. Для кожного діапазону є окремий повітряний трансформатор, залитий ізоляційною масою.

Рис. - Принципова схема фільтра-приєднання ОФП-4

6. ОБРОБКА грозозахисного тросу, АНТЕНИ

Грозозахисні троси ліній високої напруги можуть бути також використані в якості каналів передачі інформації. Троси ізольовані від опор з метою економії електроенергії, при атмосферних перенапруженнях вони заземлюються через пробивані іскрові проміжки. Сталеві троси мають високу затухання для сигналів високої частоти і дозволяють передавати інформацію лише на коротких лініях на частотах не більше 100 кГц. Біметалічні троси (сталеві троси з алюмінієвим покриттям), троси алюмовелд (зі скручених сталеалюміневих дротів), одноповівние троси (один повів - алюмінієві дроту, інші повів - сталеві) дають можливість організувати канали зв'язку з малими загасання і рівнями перешкод. Перешкоди менше, ніж в каналах зв'язку з фазним проводам, а апаратура ВЧ обробки та приєднання простіше і дешевше, так як струми, поточні по тросах, і напруги на них невеликі. Біметалічні провода дорожче сталевих, тому їх застосування може бути виправдане, якщо ВЧ канали по фазним проводам не можуть бути виконані. Це може бути на наддалеких, а іноді на далеких електропередачах.

Канали по тросах можна включати за схемами «трос - трос», «трос - земля» і «два троса - земля». На ПЛ змінного струму троси міняють місцями через кожні 30 - 50 км для зменшення в них наведень струмів промислової частоти, що вносить додаткове загасання в 0,15 Нп на кожне схрещування в схемах «трос - трос», не впливаючи на схему «два троса - земля ». На передачах постійного струму можна застосовувати схему «трос - трос», так як тут схрещування не потрібно.

Зв'язок з грозозахисним тросах не переривається при заземленні фазних проводів, не залежить від схеми комутації ліній.

Антенна зв'язок застосовується для приєднана до ВЛ пересувний ВЧ апаратури. Провід підвішують уздовж проводів ПЛ або використовують ділянку грозозахисного троса. Такий економічний спосіб приєднання не потребує Загороджувач і конденсаторах зв'язку.

Сторінка 16 з 21

Конструкція лінії електропередачі, яка визначається її головним призначенням - передачею електричної енергії на відстань, дозволяє використовувати її для передачі інформації. Високий рівень експлуатації і велика механічна міцність ліній забезпечують надійність каналів зв'язку, близьку до надійності каналів по кабельних лініях зв'язку. Разом з тим при здійсненні по ВЛ каналів зв'язку для передачі інформації доводиться враховувати особливості ліній, що ускладнюють їх використання для цілей зв'язку. Такою особливістю є, наприклад, наявність на кінцях ліній обладнання підстанцій, яке можна уявити як ланцюг змінюються в широких межах послідовно з'єднаних реактивного і активного опору. Цими опорами через шини підстанцій утворюється зв'язок між ПЛ, що призводить до збільшення тракту зв'язку. Тому для зниження впливу між каналами і загасання за допомогою спеціальних загороджувачів перепиняють шляху струмів високої частоти в сторону підстанцій.
Значно збільшують загасання також відгалуження від ПЛ. Ці та інші особливості ліній вимагають здійснення низки заходів щодо створення умов передачі інформації.
Пристрій ВЧ каналів з розподільчих мереж 6-10 кВ пов'язане зі значними -трудностямі через специфіку побудови мереж цих напруг. На ділянках магістральних ліній 6-10 до В між сусідніми комутаційними пунктами є велика кількість отпаек, лінії секціонуючою роз'єднувачами і вимикачами, схеми первинної комутації мереж нерідко змінюються, в тому числі автоматично, через більшу пошкоджуваності ліній цих напруг їх надійність нижче, ніж В71 35 кВ і вище. Передача сигналів в розподільних мережах залежить від багатьох факторів, які впливають на загасання сигналу: від довжини і числа отпаек, матеріалу проводів лінії, навантаження та ін. Навантаження може змінюватися в широких межах. При цьому відключення окремих отпаек, Як показують дослідження, іноді не тільки не зменшує загасання, але, навпаки, через порушення взаємної компенсації затуханий між сусідніми відгалуженнями збільшує її. Тому канали навіть невеликої довжини мають значне затухання і працюють нестабільно. На роботі каналів негативно позначаються також пошкодження ізоляторів, неякісне з'єднання проводів і незадовільний стан контактів комутаційної апаратури, Ці дефекти є джерелами перешкод, порівнянних з рівнем сигналу, що передається, що може викликати припинення роботи каналу і пошкодження апаратури. Наявність на лініях секціонуючих апаратів призводить до повного припинення роботи ВЧ каналу в разі їх відключення і заземлення одного з ділянок лінії. Зазначені недоліки суттєво обмежують, хоча і не виключають, використання ліній 6-10 кВ для організації ВЧ каналів. І все-таки слід зазначити, що широкого поширення ВЧ зв'язок з розподільчих мереж в даний час не отримала.
За призначенням ВЧ канали зв'язку по лініях електропередачі діляться на чотири групи: канали диспетчерського зв'язку, технологічні, спеціальні і канали лінійно-експлуатаційної зв'язку.
Не зупиняючись детально на використанні і призначення кожної групи каналів, відзначимо, що для диспетчерських і технологічні каналів телефонного зв'язку використовується в основному смуга тональних частот 300-3400 Гц<300-2300). Верхняя часть тонального спектра (2400-3400 Гц) не пользуется для передачи сигналов телеинформации. Современная комбинированная аппаратура позволяет организовать в этом спектре до четырех независимых узкополосных каналов телеииформации.
Канали лінійно-експлуатаційної зв'язку служать для організації зв'язку диспетчера з працюючими на трасі протяжної лінії електропередачі або підстанціях ремонтними бригадами, коли постійному зв'язку з ними немає. Для цих каналів застосовується спрощена перевозная і переносна телефонна апаратура.
За ступенем складності ВЧ канали діляться на прості і складні. Канали, що складаються тільки з двох комплектів кінцевої ВЧ апаратури, називають простими. Складні канали мають в своєму складі проміжні підсилювачі або кілька комплектів кінцевої апаратури (на однакових частотах).

Устаткування високочастотних каналів зв'язку по ПЛ.

Приєднання апаратури зв'язку до проводів лінії електропередачі здійснюється за допомогою спеціальних пристроїв так званої апаратури приєднання і обробки лінії, що складається з конденсатора зв'язку, загороджувача і елементів захисту.

Рис. 21. Схема високочастотного каналу зв'язку по ПЛ
На рис. 21 зображена схема освіти каналу зв'язку по ПЛ. Передача сигналів струмами високої частоти Здійснюється передавачами апаратури ущільнення J, розміщеними на обох кінцях ПЛ на підстанціях А і В.
Тут же в складі апаратури ущільнення 1 є приймачі, які здійснюють прийом модульованих струмів ВЧ і їх перетворення. Для забезпечення передачі енергії сигналу струмами ВЧ по дротах досить обробити на кожному кінці лінії один провід за допомогою загороджувача 5, конденсатора зв'язку 4 і фільтра приєднання 3, який з'єднується з апаратурою ущільнення 1 за допомогою ВЧ кабелю 2. Для забезпечення безпеки роботи персоналу на фільтрі приєднання при працюючому ВЧ каналі служить заземлювальний ніж 6.
Приєднання високочастотної апаратури за схемою рис. 21 носить назву фаза-земля. Така схема може використовуватися для утворення одноканальних і багатоканальних систем передачі інформації. Застосовуються також інші схеми приєднання.
При необхідності підключення до лінії електропередачі апаратури, встановленої на трасі лінії (телефонна пересувна апаратура ремонтних бригад, апаратура дистанційно керованої УКВ радіостанції і т. П.), Використовуються, як правило, антенні пристрої приєднання. В якості антени застосовуються відрізки ізольованого проводу певної довжини або ділянки грозозахисного троса.
Високочастотний (лінійний) загороджувач володіє високим опором для робочої частоти каналу і служить для загородження шляху цим струмів, зменшуючи їх відплив в сторону підстанції. При відсутності загороджувача загасання каналу може збільшитися, оскільки невелика вхідний опір підстанції шунтирует ВЧ канал. Загороджувач складається з силової котушки (реактора), елементу настройки і пристрої захисту. Силова котушка є основним елементом загороджувача. Вона повинна витримувати максимальні робочі струми лінії і струми КЗ. Силова котушка виготовляється з свити в спіраль мідних або алюмінієвих проводів відповідного перетину, намотаних на рейки з деревинно-шаруватого пластику (дельта-деревина) або склотекстоліти. Кінці рейок закріплюються на металевих хрестовинах. На верхній хрестовині кріпиться елемент настройки з захисними разрядниками. Елемент налаштування служить для отримання щодо високого опору загороджувача на одній або декількох частотах або смугах частот.
Елемент налаштування складається з конденсаторів, котушок індуктивності і резисторів і включається паралельно
силовий котушці. Силова котушка і елемент настройки загороджувача піддаються впливам при атмосферних і комутаційних перенапруженні і КЗ. Роль захисту від перенапруг, як правило, виконує вентильний розрядник, що складається з іскрового проміжку і нелінійного вілітового резистора.
В електричних мережах 6-220 кВ знайшли застосування заградители ВЗ-600-0,25 і КЗ-500, а також заградители зі сталевим сердечником типів ВЧЗС-100 і ВЧЗС-100В, що відрізняються один від одного номінальним струмом і індуктивністю, стійкістю і геометричними параметрами силовий котушки, а також типом елемента настройки і його захисту.
Загороджувачі врізаються в фазний провід лінії електропередачі між лінійним роз'єднувачем і конденсатором зв'язку. Високочастотні загороджувачі можуть монтуватися в підвісному вигляді, на опорних конструкціях, в тому числі і на конденсаторах зв'язку.
Конденсатори зв'язку служать для підключення ВЧ апаратури до повітряної лінії, при цьому струми витоку промислової частоти відводяться через конденсатор зв'язку на землю, минаючи апаратуру високої частоти. Конденсатори зв'язку розраховані на фазну напругу (в мережі з заземленою нейтраллю) і на лінійну напругу (в мережі з ізольованою нейтраллю). У нашій країні випускаються конденсатори зв'язку двох типів: СМР (зв'язку, маслонаповнений, з розширювачем) і СММ (зв'язку, маслонаповнений, в металевому корпусі). Для різних напруг конденсатори комплектують з окремих елементів, з'єднаних послідовно. Конденсатори зв'язку можуть встановлюватися на залізобетонні або металеві опори висотою близько 3 м. Для ізоляції нижнього елемента конденсатора типу СМР від тіла опори використовують спеціальні фарфорові підставки круглого перетину.

Фільтр приєднання служить сполучною ланкою між конденсатором зв'язку і ВЧ апаратурою, розділяючи лінію високої напруги і установку слабкого струму, якою є апаратура ущільнення. Фільтр приєднання забезпечує тим самим безпеку персоналу і захист апаратури від високої напруги, так як при заземленні нижньої обкладки конденсатора зв'язку утворюється шлях для струмів витоку промислової частоти. За допомогою фільтра приєднання здійснюється узгодження хвильових опорів лінії і високочастотного кабелю, а також компенсації реактивного опору конденсатора зв'язку в заданій смузі частот. Фільтри приєднання виконуються по трансформаторної і автотрансформаторной схемами і разом з конденсаторами зв'язку утворюють смугові фільтри.
Найбільшого поширення в організації ВЧ каналів зв'язку по лініях електропередачі підприємства отримав фільтр приєднання типу ОФП-4 (див. Рис. 19). Фільтр укладений в сталевому звареному корпусі з прохідним ізолятором для приєднання конденсатора зв'язку та кабельної лійкою для введення ВЧ кабелю. На стінці корпусу кріпиться розрядник, що має подовжену шпильку для підключення шинки заземлення і призначений для захисту елементів фільтра приєднання від перенапруг. Фільтр розрахований для приєднання ВЧ апаратури за схемою фаза-земля в комплекті з конденсаторами зв'язку ємністю 1100 і 2200 пФ. Фільтр встановлюється, як правило, на опорі конденсатора зв'язку і кріпиться до опори болтами на висоті 1,6-1,8 м від рівня землі.
Як зазначалося, все перемикання в ланцюгах фільтра приєднання виробляються при включеному заземляющем ножі, який служить для заземлення нижньої обкладки конденсатора зв'язку при роботі персоналу. Як заземляющего ножа застосовується однополюсний роз'єднувач для напруги 6-10 кВ. Операції з заземлюючим ножем виробляються за допомогою ізолюючої штанги. Деякі типи фільтрів приєднання мають змонтований всередині корпусу заземлювальний ніж. Для забезпечення безпеки в цьому випадку повинен встановлюватися окремо стоїть заземлювальний ніж.
Високочастотний кабель служить для електричного з'єднання фільтру приєднання (див. Рис. 21) з приймально-передавальної апаратурою. При підключенні апаратури до лінії за схемою фаза - земля застосовуються коаксіальні кабелі. Найбільш поширеним є високочастотний коаксіальний кабель марки РК-75, внутрішній провідник (одножильний або багатожильний) якого відділений від зовнішньої обплетення ізоляцією з високочастотного діелектрика. Зовнішня екранна обплетення служить зворотним проводом. Зовнішній провідник укладений в захисну ізолюючу оболонку.
Високочастотні характеристики кабелю РК-75, як і звичайних кабелів зв'язку, визначаються тими ж параметрами: хвильовим опором, кілометріческім загасанням і швидкістю поширення електромагнітних хвиль.
Надійну роботу ВЧ каналів по ВЛ забезпечують якісне і регулярне виконання планово-профілактичних робіт, які передбачають цілий комплекс робіт на обладнанні ВЧ каналів зв'язку по ПЛ. Для виконання профілактичних вимірювань канали виводяться з роботи. До складу профілактичного обслуговування входять планові перевірки апаратури і каналів, періодичність яких визначається станом апаратури, якістю експлуатаційного обслуговування з урахуванням профілактичних робіт і встановлюється не рідше 1 разу на 3 роки. Позапланові перевірки каналів виконуються при зміні ВЧ тракту, пошкоджень обладнання і при ненадійною роботі каналу через порушення регламентованих параметрів.

Поділ вертикально інтегрованої структури пострадянської електроенергетики, ускладнення системи управління, збільшення частки вироблення електроенергії малої генерації, нові правила підключення споживачів (скорочення термінів і вартості підключення) при цьому підвищення вимог до надійності енергопостачання тягне за собою пріоритетне ставлення до розвитку систем телекомунікацій.

В енергетиці застосовується безліч типів зв'язку (близько 20-ти) розрізняються по:

• призначенням,
• середовищі передачі,
• фізичним принципам роботи,
• типу переданих даних,
• технології передачі.

Серед усього цього різноманіття виділяється ВЧ зв'язок по високовольтних лініях (ВЛ) електропередачі, яка на відміну від інших видів створювалася фахівцями-енергетиками для потреб самої електроенергетики. Устаткування інших видів зв'язку, спочатку створене для систем зв'язку загального користування, в тій чи іншій мірі, адаптується до потреб енергокомпаній.

Сама ідея використання ПЛ для поширення інформаційних сигналів виникла при проектуванні і будівництві перших високовольтним ліній (так як будівництво паралельної інфраструктури для систем зв'язку спричиняло суттєве подорожчання), відповідно, вже на початку 20-х років минулого століття вводяться в роботу перші комерційні системи ВЧ зв'язку.

Перше покоління ВЧ зв'язку було більше схоже на радіозв'язок. Приєднання передавача і приймача високочастотних сигналів виконувалося за допомогою антени довжиною до 100 м, підвішується на опори паралельно силового дроту. Сама ж ВЛ, була направляючої для ВЧ сигналу - в той час, для передачі мови. Антенне приєднання ще довго застосовувалося для організації зв'язку аварійних бригад і на залізничному транспорті.

Подальша еволюція ВЧ зв'язку привела до створення устаткування ВЧ приєднання:

• конденсаторів зв'язку та фільтрів приєднання, що дозволило розширити смугу надісланих та отриманих частот,
• ВЧ загороджувачів (загороджувальні фільтри), що дозволило знизити вплив пристроїв підстанції та неоднорідностей ВЛ на характеристики ВЧ сигналу до прийнятного рівня, і відповідно, поліпшити параметри ВЧ тракту.

Наступні покоління каналообразующей апаратури стали передавати не тільки мова, але і сигнали телеуправління, захисні команди релейного захисту, протиаварійної автоматики, дозволили організувати передачу даних.

Як окремий вид ВЧ зв'язок сформувалася в 40-і, 50-і роки минулого століття. Були розроблені міжнародні стандарти (МЕК), керівні вказівки для проектування, розробки і виробництва обладнання. У 70-ті роки в СРСР силами таких фахівців як Шкарін Ю.П., вони мандрувати В.С. були розроблений математичні методики і рекомендації розрахунку параметрів ВЧ трактів, що істотно спростило роботу проектних організацій при проектуванні ВЧ каналів і виборі частот, підвищило технічні характеристики вводяться ВЧ каналів.

До 2014 року ВЧ зв'язок офіційно була основним видом зв'язку електроенергетики в Російській Федерації.

Поява та впровадження волоконно-оптичних каналів зв'язку, в умовах широкого поширення ВЧ зв'язку, стало взаємодоповнюючим фактором в сучасній концепції розвитку мереж зв'язку електроенергетики. В даний час актуальність ВЧ зв'язку залишається на колишньому рівні, а інтенсивний розвиток і суттєві інвестиції саме в оптичну інфраструктуру сприяють розвитку й освіті нових сфер застосування ВЧ зв'язку.

Незаперечні переваги і наявність величезного позитивного досвіду застосування ВЧ зв'язку (майже 100 років) дають підстави вважати, що напрямок ВЧ буде актуально як в найближчій так і у віддаленій перспективі, розвиток же даного виду зв'язку дозволить вирішувати як поточні завдання, так і сприяти розвитку всієї електроенергетичної галузі.

МОСКВА, 11 травня - РІА Новини. У книзі Володимира Богомолова "Момент істини" про Велику Вітчизняну Війну часто згадуються "записки по ВЧ" і апарати ВЧ-зв'язку, за якими верховний головнокомандувач зв'язувався зі штабами. Зв'язок була захищеною, і її неможливо було слухати без використання спеціальних засобів. Що це був за тип зв'язку?

"ВЧ-зв'язок", "кремлёвка", АТС-1 - система захищених каналів зв'язку, яка і до цього дня забезпечує стабільність і конфіденційність переговорів керівників держави, міністерств, стратегічних підприємств. Методи захисту багаторазово ускладнилися і вдосконалилися, але завдання залишилася незмінною: берегти розмови державного рівня від сторонніх вух.

У роки Великої Вітчизняної Війни, за словами маршала И.Х.Баграмян "без ВЧ-зв'язку не починалися і не проводилося жодного значного військового дії. ВЧ-зв'язок зіграла виняткову роль як засіб управління військами і сприяв виконанню бойових операцій". Їй забезпечувалися не тільки штаби, але і командування безпосередньо на передових лініях, на дозорних пунктах, плацдармах. Вже під кінець війни найкоротше внесок урядового зв'язку в перемогу охарактеризував прославлений маршал К.К. Рокоссовський: "Використання коштів урядового зв'язку в роки війни зробило революцію в управлінні військами".

В основу урядового зв'язку, що з'явилася в 1930-і роки, був покладений принцип високочастотного (ВЧ) телефонування. Він дозволяє передавати людський голос, "перенесений" на більш високі частоти, роблячи його недоступним для прямого прослуховування і даючи можливість передавати кілька переговорів по одному дроту.
Перші досліди з впровадженням високочастотної багатоканальної телефонної зв'язку проводилися з 1921 р на Московському заводі "Електрозв'язок" під керівництвом В.М. Лебедєва. У 1923 р вчений П.В. Шмаков завершив досліди по одночасній передачі двох телефонних переговорів на високих частотах і одного на низькій частоті по кабельній лінії протяжністю 10 км.
Великий внесок у розвиток високочастотної телефонного зв'язку вніс вчений, професор Павло Андрійович Азбукін. Під його керівництвом в 1925 р на Ленінградській науково-випробувальної станції була розроблена і виготовлена \u200b\u200bперша вітчизняна апаратура ВЧ-зв'язку, яку можна було використовувати на мідних телефонних проводах.

Щоб зрозуміти принцип телефонного ВЧ-зв'язку, згадаємо, що звичайний людський голос виробляє коливання повітря в смузі частот 300-3200 Гц, і тому для передачі звуку по звичайному телефонному каналу необхідна виділена смуга в межах від 0 до 4 кГц, де звукові коливання будуть перетворюватися в електромагнітні. Прослухати телефонна розмова з простої телефонної лінії можна, просто підключивши телефон, телефонну трубку або динамік до проводу. Але можна пустити по дроту вищу смугу частот, що значно перевищує частоту голосу - від 10 кГц і вище.

© Ілюстрація РІА Новини. Аліна Полянина

© Ілюстрація РІА Новини. Аліна Полянина

Це буде так званий має сигнал. І тоді коливання, що виникають від людського голосу, можна "сховати" в зміні його характеристик - частоти, амплітуди, фази. Ці зміни несучого сигналу і передаватимуть звук людського голосу, утворюючи огинає сигнал. Спроби підслухати розмову, підключившись до лінії простим телефонним апаратом, без спеціального пристрою не вийде - буде чути тільки високочастотний сигнал.
Перші лінії урядового ВЧ-зв'язку були протягнуті від Москви до Харкова і Ленінград в 1930 році і незабаром технологія поширилася по всій країні. До середини 1941 р мережу урядового ВЧ-зв'язку включала в себе 116 станцій, 20 об'єктів, 40 трансляційних пунктів і обслуговувала близько 600 абонентів. Роботи інженерів того часу дозволили також запустити в 1930 році першу автоматичну станцію Москви, яка згодом пропрацювала 68 років.

У роки Великої Вітчизняної війни Москва ні хвилини не залишалася без телефонного зв'язку. Працівники музею МГТС показали унікальні експонати, які забезпечували в важкі роки безперебійне сполучення.

У той період вчені та інженери вирішували завдання щодо вдосконалення захисту ліній зв'язку та одночасно вели розробки складної шифрувальної апаратури. Розроблені системи шифрування були дуже високого рівня і за оцінками керівництва армією багато в чому забезпечили успіх військових операцій. Маршал Г. Жуков зазначав: "Хороша робота шифрувальників допомогла виграти не один бій". Подібної думки дотримувався і маршал А.М. Василевський: "Жодне повідомлення про підготовлювані військово-стратегічних операціях нашої армії не стало надбанням фашистських розвідок".

Зв'язок по лініях електропередач знову стала активно обговорюваною темою, на різних наукових рівнях і пресі. В останні кілька років ця технологія пережила багато злетів і падінь. У спеціальних періодичних виданнях опубліковано безліч статей з суперечливими поглядами (висновками). Одні фахівці називає передачу даних по електричних мережах технологією, вмираючої, інші пророкують блискуче майбутнє в мережах середнього та низького напруги, наприклад, в офісах і житлових будинках.

Технологія, яка сьогодні називається ВЧ зв'язок по ЛЕП, насправді охоплює кілька різних і незалежних один від одного напрямків і додатків. Це з одного боку узкополосная передача точка-точка по ЗЛ високої напруги (35-750 кВ), а з іншого боку широкосмугова загальномережевого передача даних, (BPL Broadband Power Line), в мережах середнього та низького напруги (0,4-35 кВ ).

Фірма Siemens є піонером в обох напрямках. Перші ВЧ системи на високовольтних лініях, фірми Siemens були реалізовані ще в 1926 році в Ірландії.

Привабливість цієї технології для операторів мереж електропостачання полягає в тому, що для передачі інформаційних сигналів використовується власна інфраструктура електромережі. Таким чином технологія є не тільки дуже економічною відсутні поточні витрати на утримання каналів зв'язку, але і дозволяє бути підприємствам енергопостачання бути незалежними від провайдерів послуг зв'язку, що особливо важливо в аварійних випадках, і навіть пропонується на законодавчому рівні багатьох країн. ВЧ зв'язок є універсальним технологічним рішенням як для підприємств займаються передачею і розподілом електроенергії, так і компаній орієнтованих на надання послуг населенню.

ВЧ зв'язок в мережах високої напруги (35-750 кВ)

Під час бурхливого розвитку інформаційних технологій (90-е рр.) Підприємства електропостачання в промислово розвинених країнах робили значні інвестиції в прокладку ліній оптичного зв'язку (ВОЛЗ) по ПЛ високої напруги в надії забезпечити собі прибуткову частку перегрітого ринку телекомунікацій. В цей час добру стару технологію ВЧ поховали заново. Потім роздутий інформаційно-технічний міхур лопнув, і в багатьох регіонах настало протверезіння. І саме в енергетичних мережах установка оптичних ліній була припинена з економічних міркувань, а технологія ВЧ зв'язку по ПЛ набула нового значення.

В результаті застосування цифрових технологій на високовольтних мережах, сформувалися нові вимоги до ВЧ системам.

В даний час, передача даних, мови здійснюється зі швидких цифрових каналах, а сигнали і дані систем захисту передаються одночасно (паралельно) з ВЧ лініях, і цифрових каналах (ВОЛЗ), утворюючи надійне резервування (див. Наступний розділ).

На відгалуженнях мережі і довгих ділянках ліній електропередач використання ВОЛЗ економічно не доцільно. Тут технологія ВЧ пропонує економічну альтернативу для передачі мови, даних і сигналів-команд РЗ і ПА (РЗ релейні захисту, ПА протиаварійне автоматика) Рисунок1.

У зв'язку c швидким розвитком систем автоматизації електроенергетики і цифрових широкосмугових мереж на магістральних лініях, змінилися вимоги до сучасних систем ВЧ зв'язку.

Сьогодні на відводах мережі ВЧ зв'язок розглядається як система, яка надійно передає дані систем захисту і забезпечують прозорий зручний інтерфейс для даних і мови від широкосмугових цифрових мереж до кінцевого споживача при значно більшою пропускною здатністю, в порівнянні зі звичайними аналоговими системами. З сучасної точки зору висока пропускна здатність може бути досягнута тільки шляхом збільшення смуги частот. Те, що в минулому було неможливо через нестачу вільних частот, сьогодні реалізується завдяки повсюдному застосуванню оптичних ліній. Тому ВЧ системи посилено використовуються тільки на відгалуженнях мережі. Також існують варіанти, коли окремі ділянки мереж об'єднані між собою ВОЛЗ, що дозволяє використовувати однакові робочі частоти набагато частіше, ніж в разі об'єднаних систем ВЧ зв'язку.

У сучасних цифрових ВЧ системах щільність інформації при використанні швидких сигнальних процесорів і цифрових способів модуляції може бути збільшена в порівнянні з аналоговими системами з 0,3 до 8 біт / сек / Гц. Таким чином, для смуги частот 8 кГц в кожному напрямку (прийом і передача) може бути досягнута швидкість 64 кбіт / с.

У 2005 році фірма Siemens представила нову цифрову апаратуру ВЧ зв'язку «PowerLink», підтвердивши лідируюче положення в даній області. Апаратура PowerLink сертифікована і для використання в Росії. Створюючи PowerLink фірма Siemens створила мультисервісну платформу, придатну як для аналогового, так і для цифрового застосування Малюнок 2.

Нижче наводяться унікальні особливості цієї системи

Оптимальне використання виділеної частоти: найкраща апаратура ВЧ зв'язку дозволяють передавати дані зі швидкістю 64 кбіт / с і менше, в той час як у PowerLink даний показник становить 76,8 кбіт на секунду, займаючи смугу 8 кГц.

Більше мовних каналів:ще однією інновацією фірми Siemens, реалізованої в системі PowerLink, є можливість передачі 3-х аналогових мовних каналів при смузі 8 кГц замість 2-х каналів в звичайній апаратурі.

відеоспостереження:PowerLink перша система ВЧ зв'язку дозволяє передавати сигнал відеоспостереження.

AXC (Automatic Crasstalk Canceller) Автоматичне придушення перехресних перешкод:раніше зближені смуги прийому-передачі вимагали складну ВЧ настройку для мінімізації впливу передавача на свій приймач. Запатентований AXC блок замінив складну гібридну настройку і відповідний модуль, а якість прийому-передачі покращився.

OSA (Optimized Sub channel Allocation) Оптимальний розподіл подканалов:ще одне запатентоване рішення компанії Siemens гарантує оптимальний розподіл ресурсів при конфігуруванні послуг (Мова, дані, захисна сигналізація) в виділеної частотної смузі. В результаті підсумкова передає ємність збільшується до 50%.

Підвищена гнучкість:для забезпечення надійності інвестицій і можливості майбутнього використання фірма Siemens реалізувала функцію «ease-up!» для простого і надійного відновлення.

Багатофункціональне обладнання:виконуючи проект на базі комбінованої апаратури PowerLink ви можете забути про обмеження які були в звичайних терміналах при плануванні частот. З PowerLink Ви зможете спроектувати систему ВЧ зв'язку з усім набором послуг (передача мови, даних, сигналів РЗ і ПА) в доступній смузі. Один комплект PowerLink може замінити три (3) звичайних аналогові системи Малюнок 3.

Передача даних систем захисту

Технологія ВЧ зв'язку зараз, як і раніше, відіграє важливу роль в області передачі даних систем захисту. На магістральних і високовольтних лініях з напругою понад 330 кВ, як правило, використовуються подвійні системи захисту з різними способами вимірювання (наприклад, диференційний захист і дистанційна захист). Для передачі даних систем захисту також використовуються різні способи передачі для забезпечення повної надмірності, включаючи комунікаційні канали. Типовими каналами зв'язку в цьому випадку є комбінація цифрових каналів по оптичних лініях для даних диференціального захисту і аналогових ВЧ каналів для передачі сигналів-команд дистанційних захистів. Для передачі сигналів захисту, технологія ВЧ є найнадійнішим каналом. ВЧ зв'язок є більш надійним каналом передачі даних, ніж інші, навіть оптичні лінії не можуть забезпечити таку якість після тривалого часу. За межами магістральних ліній і на закінченнях мережі, ВЧ зв'язок часто стає єдиним каналом для передачі даних систем захистів.

Перевірена система SWT 3000 фірми Siemens (Малюнок 4) є інноваційним рішенням для передачі команд РЗ ПА з необхідною максимальною надійністю і одночасно з мінімальним часом передачі команд в аналогових і цифрових комунікаційних мережах.

Багаторічний досвід в області передачі захисних сигналів дозволив створити унікальну систему. Завдяки складній комбінації цифрових фільтрів і систем цифрової обробки сигналів вдалося настільки придушити вплив імпульсних перешкод найсильніших перешкод в аналогових каналах зв'язку, що навіть в складних реальних умовах досягається надійна передача команд РЗ і ПА. Підтримуються всі відомі режими роботи прямого відключення або дозволяє спрацьовування з індивідуальними таймерами і скоординованої або нескоординованою передачею. Вибір режимів роботи здійснюється за допомогою програмного забезпечення. Специфічні для російських електромереж функції про- тівоаварійной автоматики можуть бути реалізовані на тій же апаратній платформі SWT 3000.

При використанні цифрових інтерфейсів ідентифікація пристроїв здійснюється за адресою. Таким чином можливе запобігання випадкового підключення інших пристроїв по цифрових мережах.

Гнучка концепція два в одному дозволяє використовувати SWT 3000 у всіх наявних каналах зв'язку мідних кабелях, високовольтних лініях, оптичних лініях або цифрових в будь-яких комбінаціях Малюнок 5:

• цифрова + аналогова на одній платформі;
• 2 надлишкових каналу в 1 системі;
• дубльований блок живлення в 1 системі;
• 2 системи в 1 середовищі.

Будучи дуже економічним рішенням SWT 3000 може інтегруватися в ВЧ систему PowerLink. У цій конфігурації забезпечується можливість дубльованої передачі аналогова за технологією ВЧ і цифрова, наприклад, по SDH.

ВЧ зв'язок в мережах середнього та низького напруги (розподільні мережі)

На відміну від ВЧ зв'язку по ЛЕП високої напруги, в мережах середнього та низького напруги системи ВЧ розроблені для режимів роботи точка багато точок. Також ці системи розрізняються по швидкості передачі даних.

вузькополосні системи (Цифрові канали зв'язку DLC) давно використовуються в електромережах для визначення місця збоїв, дистанційній автоматики і передачі вимірювальних даних. Швидкість передачі в залежності від застосування від 1,2 кбіт / с до< 100 кбит/с. Передача сигналов в линиях среднего напряжения осуществляется емкостным способом по экрану кабеля среднего напряжения.

На ринку комунікаційних систем фірма Siemens з 2000-го року успішно пропонує цифрову систему зв'язку DCS3000. Постійні зміни стану електромережі, викликані частими перемиканнями або підключенням різних споживають пристроїв вимагають реалізації складної технологічної завдання інтегрованої продуктивної системи обробки сигналів, реалізація, якої стала можливо тільки сьогодні.

DCS3000 використовує якісну технологію передачі даних OFDM мультиплексування з ортогональним частотним поділом сигналів. Надійна технологія забезпечує автоматичну адаптацію до змін в мережі передачі. При цьому передана інформація в певному діапазоні оптимально модулюється на декількох окремих несучих і передається в стандартизованому для електромереж діапазоні CENELEC (від 9 до 148 кГц). При дотриманні дозволеного діапазону частот і потужності передачі необхідно подолати зміни в конфігурації електромережі, а також типові для електромережі перешкоди, наприклад, широкосмуговий шум, імпульсні перешкоди і вузькосмугові завади. Додатково забезпечується надійна підтримка функції передачі даних з використанням стандартних протоколів шляхом повторення пакетів даних в разі несправності. Система DCS3000 була розроблена для низкоскоростной передачі даних стосуються служб електропостачання в діапазоні від 4 кГц до 24 кГц.

Мережі середньої напруги зазвичай експлуатуються з відкритою схемою, що забезпечує двосторонній доступ до кожної трансформаторної станції.

Система DCS3000 складається з модему, базового блоку (BU) і індуктивних або ємнісних модулів зв'язку. Зв'язок здійснюється за принципом головний-підлеглий (master slave). Головний базовий блок DCS3000 в трансформаторній підстанції через підлеглі базові блоки DCS3000 періодично опитує з них дані підключених телеметричних приладів і передає їх далі на пульт управління Малюнок 6. Передача пакетів даних на пульт управління і на телеметричні прилади може здійснюватися за стандартом IEC61870-5-101 або DNP3.

Введення і виведення інформаційного сигналу реалізується перед або після розподільних пристроїв, так як екран кабелю, заземлений тільки на кінцях введення, за допомогою простих індуктивних з'єднань (CDI). Спільні ферритові сердечники можуть монтуватися на екрані кабелю або на кабелі. Залежно від конкретних умов. При монтажі відключення лінії середньої напруги не є обов'язковим.

Для інших кабелів або повітряних ліній введення здійснюється по фазним проводам за допомогою ємнісних з'єднань (CDC). Для різних рівнів напруг фірма Siemens пропонує різні сполуки для кабельних, повітряних розподільних систем і систем з газової ізоляцією.

Розподільна мережа може создваться і з іншого топологією. Система DCS3000 прекрасно підходить для мереж середньої напруги з лінійної або деревовидної топологією або топологією зірка. Якщо між двома трансформаторними станціями є екранована лінія з захисним трансформатором, то вона може безпосередньо підключатися до DCS3000. Для забезпечення постійного доступу до каналу бажано створити логічне кільце. Якщо це неможливо через топології мережі, то дві лінії можуть бути об'єднані в логічне кільце за допомогою вбудованого модему.

Створена фірмою Siemens система DCS3000 є єдиною успішно реалізованої на практиці системою зв'язку в розподільній мережі. Серед інших замовлень фірма Siemens створила системи зв'язку в Сінгапурі для Singapore Power Grid і в Макао для CEM Macao. Аргументом для реалізації цих проектів послужила можливість уникнути великих витрат у будівництво нової інфраструктури лінії зв'язку. Фірма Siemens протягом 25 років поставляє Singapur PG обладнанням для комунікаційних рішень для передачі даних по екранованих кабелів. У 2000 році фірма Siemens отримала замовлення на поставку 1100 систем DCS3000, які використовуються Singapore PG в розподільній електромережі з напругою 6 кВ для автоматизації та локалізації ушкоджень. Розподільна мережа в основному побудована по кільцевій схемі.

CEM Macao експлуатує свою розподільчу електромережу тільки на одному рівні напруги. Тому що пред'являються тут вимоги схожі на вимоги до мережі високої напруги. Особливі вимоги пред'являються до надійності створюваної системи зв'язку. Тому система DCS3000 була розширена надлишковими базовими блоками і надлишковими входами на пульт управління. Мережа середньої напруги побудована у вигляді кільця і \u200b\u200bзабезпечує передачу даних в двох напрямках. Більше 1000 систем DCS3000 протягом багатьох років забезпечують надійну роботу створеної мережі зв'язку і є підтвердженням її ефективності.

В Єгипті трансформаторні станції не були оснащені вхідними каналами віддаленого обслуговування. Створення нових з'єднань вимагало великих витрат. Існувала принципова можливість використання радіомодемів, проте кількість доступних частот для окремих трансформаторних станцій було обмежено і неможливо було уникнути значних додаткових експлуатаційних витрат. Альтернативним рішенням стала система DCS3000. Дані віддалених терміналів телемеханіки передавалися на трансформаторну підстанцію. Система телемеханіки вищого рівня збирала дані і передавала їх по радіозв'язку в концентратори даних, звідки вони в свою чергу передавалися по існуючих лініях віддаленого контролю в центр управління. Для двох проектів фірма Siemens поставила понад 850 систем DCS3000 в MEEDCO (10 кВ) і DELTA (6 кВ).

широкосмугові системи (Broadband Power Line BPL) Після багаторічних експериментальних інсталяцій в різних країнах світу і численних комерційних проектів в другому поколінні технології BPL розвинулося настільки, що стало привабливою альтернативою для інших широкосмугових мережах доступу.

У мережах низької напруги BPL дає провайдеру можливість реалізовувати на «останньої милі» широкосмуговий доступ до послуг «тріпл-плей»:

• швидкісний доступ в інтернет;
• IP-телефонія;
• відео.

Користувачі можуть користуватися цими пропонованими послугами, підключившись до будь-якої розетки. Також можлива організація в будинку локальної мережі для з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв без прокладки додаткових кабелів.

Для комунальних підприємств BPL сьогодні не розглядається. Для єдиною використовуваної сьогодні служби дистанційного зчитування показань лічильників використовуються економічні рішення, наприклад, GSM або повільні системи DLC. Однак в поєднанні з широкосмуговими службами BPL стає привабливою і для зчитування показань лічильників. Таким чином «тріпл-плей» перетворюється в «квадро-плей» (Малюнок 8).

У мережі середньої напруги BPL використовується для широкосмугових послуг як транспортний канал до найближчої точки доступу провайдера. Для комунальних служб в даний час дистанційного зчитування показань лічильників приладів АСКОЕ досить вузькосмугових систем, що працюють в відведеному CENELEC для комунальних служб діапазоні від 9 до 148 кГц. Зрозуміло, системи BPL середньої напруги зі змішаними службами ( «спільний канал») можуть використовуватися і для провайдера і для комунальних служб.

Значення BPL зростає, про що свідчить збільшення інвестицій в даний вид зв'язку комунальних служб, провайдерів і промисловості. У минулому основними діючими гравцями ринку BPL були переважно невеликі підприємства, що спеціалізуються виключно на цій технології, проте сьогодні на цей ринок виходять великі концерни, наприклад, Schneider Electric, Misubishi Electric, Motorola і Siemens. Це ще одна ознака зростаючого значення даної технології. Однак значного прориву поки не відбулося з двох ключових причин:

1. Відсутності стандартизації

BPL використовує діапазон частот від 2 до 40 МГц (в США до 80 МГц), в якому працюють різні короткохвильові служби, державні органи та радіоаматори. Саме радіоаматори розгорнули в деяких європейських країнах компанію проти BPL і ця тема активно обговорюється. Міжнародні інститути стандартизації, наприклад, ETSI, CENELEC, IEEE в спеціальних робочих групах розробляють стандарт, що регулює застосування BPL в мережах середнього та низького напруги і розподільних мережах
в будівлях і гарантує співіснування з іншими службами.

2. Вартість і бізнес-модель

Вартість інфраструктури Powerline з модемами, обладнанням приєднання і повторювачами як і раніше висока в порівнянні, наприклад, технологією DSL. Висока вартість, з одного боку пояснюється невеликими обсягами виробництва, а з іншого боку ранньою стадією розвитку цієї технології. При використанні широкосмугових послуг технологія BPL повинна бути конкурентоспроможна по відношенню до DSL як по продуктивності, так і за вартістю.

Відносно бізнес-моделі роль комунальних служб у створенні вартості може сильно варіюватися від продажу права використання до повного надання провайдерських послуг. Головна відмінність між різними моделями полягає в частці участі комунальних служб.

Тенденції розвитку комунікаційних технологій

У телекомунікаційних мережах загального користування сьогодні більше 90% трафіку даних проходить через SDH / SONET. Такі канали з фіксованою комутацією сьогодні становяться неекономічними, так як вони знаходяться в робочому стані, навіть коли не використовуються. Крім того, зростання ринку помітно перемістився від мовних додатків (TDM) до передачі даних (пакетна орієнтація). Перехід від роздільних мереж мобільного і дротового зв'язку, LAN і WAN до єдиної інтегрованої IP-мережі здійснюється в кілька етапів з урахуванням існуючої мережі. На першому етапі пакетно-орієнтований трафік даних передається в віртуальних пакетах існуючої мережі SDH. Це називається PoS ( «Пакетні через SDH») або EoS ( «Ethernet через SDH») зі зниженою модульностью і, отже, більш низькою ефективністю використання виділеної смуги. Наступний перехід від TDM до IP пропонують сьогоднішні системи NG SDH (SDH наступного покоління) з мультисервісної платформою, яка вже оптимізована для пакетно-орієнтованих додатків GFP (загальна процедура синхронізації), LCAS (схема регулювання пропускної здатності лінії), RPR (гнучкі пакетні кільця) і інших додатків в середовищі SDH.

Ця еволюція в комунікаційних технологіях вплинула і на структуру управління енергомережами. Традиційно зв'язок між керуючими центрами і підстанціями для систем диспетчерського управління та збору даних базувалася на послідовних протоколах і виділених каналах, які забезпечують мале час проходження сигналу і знаходяться в стані постійної готовності. Зрозуміло, виділені канали не забезпечують гнучкості, необхідної для експлуатації сучасної електромережі. Тому тенденція переходу на використання протоколу TCP / IP (протокол управління передачею / міжмережевий протокол) припала до речі. Основними стимулами переходу з послідовного протоколу на протокол IP в системах диспетчерського управління та збору даних є:

• поширення оптичних систем забезпечує збільшення пропускної смуги і стійкість до електричних перешкод;
• протокол TCP / IP і відповідні технології фактично стали стандартом для мереж передачі даних;
• виникнення стандартизованих технологій, що забезпечують необхідну якість функціонування мереж з протоколом TCP / IP (QoS якість обслуговування).

Ці технології здатні розвіяти технічні побоювання в надійності і можливості забезпечення швидкого часу реакції для додатків диспетчерського управління та збору даних.

Цей перехід до мережі TCP / IP робить можливим інтеграцію управління мережами диспетчерського управління та збору даних в загальне мережеве управління.

Зміна конфігурації в цьому випадку можна здійснювати завантаженням з центрального блоку управління замість вимагає значних витрат часу поновлення мікропрограм відповідних підстанцій. Стандарти для заснованих на IP протоколів телемеханических систем розробляються світовим співтовариством і вже випущені для зв'язку на підстанціях (IEC61850) Малюнок 10.

Стандарти для зв'язку між підстанціями і центром управління і між самими підстанціями поки знаходяться в стадії розробки. Паралельно переклад мовних додатків з TDM на VoIP, що дозволить значно спростити кабельні з'єднання на підстанціях, так як всі пристрої і IP-телефонія використовують одну локальну мережу.

У старих розподільних електромережах комунікаційні з'єднання встановлювалися рідко, так як рівень автоматизації був низьким, а збір даних лічильників проводився рідко. Еволюція енергетичних мереж в майбутньому вимагатиме каналів зв'язку саме на цьому рівні. Постійно зростаюче споживання в мегаполісах, дефіцит сировинних ресурсів, збільшення частки поновлюваних джерел енергії, вироблення електроенергії в безпосередній близькості від споживача ( «розподілена генерація») і надійне розподіл електроенергії з малими втратами ось основні чинники, що визначають управління мережами завтрашнього дня. Зв'язок в АСКОЕ в майбутньому буде використовуватися не тільки для зчитування даних споживання, але і як двосторонній комунікаційний канал для гнучкого формування тарифів, підключення систем подачі газу, води і тепла, передачі рахунків і надання додаткових послуг, наприклад, охоронної сигналізації. Повсюдне надання можливості Ethernet-з'єднань і достатня пропускна здатність на ділянці від системи управління до споживача необхідні для управління експлуатацією майбутніх мереж.

висновок

Інтеграція телекомунікаційних служб в енергомережах потребують тісної інтеграції різних технологій. В одній енергомережі, в залежності від топології і вимог, будуть застосовуються кілька типів зв'язку.

Системи ВЧ зв'язку по ЛЕП можуть стати вирішенням цих завдань. Розвиток підтримки протоколу IP, особливо для ВЧ по ЛЕП високої напруги, забезпечує значне підвищення пропускної здатності. Фірма Siemens також вносить свій внесок у цей розвиток уже сьогодні розробляються технології, що дозволяють збільшити смугу пропускання і, отже, швидкість передачі до 256 кбіт / с. Технологія BPL є прекрасною платформою для забезпечення зв'язку в майбутніх мережах середнього та низького напруги для надання споживачу всіх нових послуг. Майбутні BPL-системи фірми Siemens пропонують єдину апаратну платформу для вузькосмугових (CENELEC) і для широкосмугових додатків. В енергетичних мережах наступного покоління ВЧ зв'язок займе міцне місце і стане ідеальним доповненням для оптичних і бездротових широкосмугових систем.

Фірма Siemens слід цієї тенденції і є одним з небагатьох світових виробників як в області ВЧ, так і в області комунікаційних мереж, готовим запропонувати єдине інтегроване рішення.

література:

1. Energie Spektrum, 04/2005: S. Schlattmann, R. Stoklasek; Digital-Revival von PowerLine.
2. PEI, 01/2004: S. Green; Communication Innovation. Asian Electricity 02/2004: Powerline Carrier for HV Networtk.
3. Middle East Electricity, Feb. 2003: Додати J. Buerger: Transmission Possible.
4. Die Welt, April 2001; J. Buerger: Daten vom Netz ubers Netz.
5. VDI Nachrichten 41; Oktober; 2000 M. Wohlgenannt: Stromnetz ubertrugt Daten zur eigenen Steuerung. Elektrie Berlin 54 (2000) 5-6; J. Buerger, G. Kling, S. Schlattmann: Power Line Communication-Datenubertragung auf dem Stromverteilnetz.
6. EV Report, Marz 2000: J. Buerger, G. Kling, S. Schlattmann: Kommunikationsruckrat fur Verteilnetze.
7. ETZ 5/2000; G. Kling: Power Line Communication Technik fur den deregulierten Markt.

Karl Dietrich, компанія «Siemens AG»,
Департамет «Передачі і розподілу електроенергії PTD»,
підрозділ EA4 CS.
Переклад: Е. А. МАЛЮТІН.