Nguyên lý hoạt động và mục đích của kênh liên lạc HF đường dây cao áp

Liên kết — một tập hợp các thiết bị và phương tiện vật lý truyền tín hiệu. Với sự trợ giúp của các kênh, tín hiệu được truyền từ nơi này sang nơi khác và cũng được truyền theo thời gian (khi lưu trữ thông tin).

Các thiết bị phổ biến nhất tạo nên một kênh là bộ khuếch đại, hệ thống ăng-ten, công tắc và bộ lọc. Một cặp dây, cáp đồng trục, ống dẫn sóng, môi trường truyền sóng điện từ thường được sử dụng làm môi trường vật lý.

cáp đồng trục - cáp tần số cao trong đó một trong các dây dẫn là ống rỗng bao bọc hoàn toàn dây dẫn thứ hai. Dây bên trong nằm chính xác dọc theo trục của ống, đó là lý do tại sao cáp được gọi là đồng trục hoặc đồng tâm. Để giữ dây bên trong ở vị trí này, khoảng trống giữa dây bên ngoài và bên trong được lấp đầy hoàn toàn bằng vật liệu cách điện hoặc các chất cách điện riêng lẻ được đặt trên dây bên trong.

Vì trong cáp đồng trục, tất cả điện trường và từ trường đều tập trung ở khoảng trống giữa dây dẫn bên ngoài và bên trong, tức là không có trường bên ngoài nên tổn thất bức xạ là không đáng kể. Để giảm tổn thất khi làm nóng kim loại, dây bên trong có thể được chế tạo với đường kính lớn (bề mặt của dây bên ngoài trong mọi trường hợp đủ lớn).

Nếu cáp đồng trục là linh hoạt, thì dây dẫn bên ngoài của nó được chế tạo dưới dạng dây bện kim loại linh hoạt và cáp được làm đầy bằng vật liệu cách điện bằng nhựa.

Về công nghệ truyền thông các đặc điểm quan trọng nhất của các kênh truyền thông là các biến dạng mà các tín hiệu truyền qua nó phải chịu. Phân biệt giữa biến dạng tuyến tính và phi tuyến tính. Biến dạng tuyến tính bao gồm các biến dạng tần số và pha và được mô tả bằng đáp ứng nhất thời hoặc tương đương bằng độ lợi phức tạp của kênh. méo phi tuyến được đưa ra bởi các phụ thuộc phi tuyến tính cho thấy tín hiệu thay đổi như thế nào khi truyền qua kênh liên lạc.

Một kênh truyền thông được đặc trưng bởi một tập hợp các tín hiệu được gửi ở đầu phát và các tín hiệu được nhận ở đầu nhận. Trong trường hợp các tín hiệu đầu vào và đầu ra của kênh là các hàm được xác định trên một tập hợp các giá trị đối số rời rạc, thì kênh được gọi là ly thân… Các kênh liên lạc như vậy được sử dụng, ví dụ, trong các chế độ hoạt động xung của máy phát, trong điện báo, đo từ xa và radar.

liên tục được gọi là kênh có tín hiệu đầu ra và đầu vào là hàm liên tục. Các kênh như vậy được sử dụng rộng rãi trong điện thoại, phát thanh, truyền hình.Các kênh liên lạc rời rạc và liên tục cũng được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa và cơ điện tử.

Một số kênh khác nhau có thể chia sẻ cùng một kết nối kỹ thuật. Trong những trường hợp này (ví dụ: trong các đường truyền thông đa kênh có tín hiệu phân chia tần số hoặc thời gian), các kênh được kết hợp và ngắt kết nối bằng cách sử dụng các công tắc hoặc bộ lọc đặc biệt. Ngược lại, đôi khi, một kênh sử dụng một số đường truyền thông kỹ thuật.

Giao tiếp tần số cao (giao tiếp HF) là một loại giao tiếp trong mạng điện cung cấp cho việc sử dụng các đường dây điện cao áp làm kênh liên lạc Dòng điện xoay chiều có tần số 50 Hz chạy qua dây dẫn của đường dây điện các mạng điện. Bản chất của việc tổ chức giao tiếp HF là các dây giống nhau được sử dụng làm đường truyền tín hiệu trên đường dây, nhưng với tần số khác nhau.

Dải tần của các kênh truyền thông HF là từ hàng chục đến hàng trăm kHz. Liên lạc tần số cao được tổ chức giữa hai trạm biến áp lân cận, được kết nối bằng đường dây điện có điện áp từ 35 kV trở lên. ĐẾN dòng điện xoay chiều có tần số 50 Hz đến các thanh cái của thiết bị đóng cắt trạm biến áp và các tín hiệu liên lạc đến các bộ liên lạc tương ứng sử dụng các bộ khử tần số cao và tụ điện liên lạc.

Bẫy HF có điện trở dòng nhỏ ở tần số công nghiệp và điện trở cao ở tần số của các kênh liên lạc tần số cao. Một tụ điện ghép nối - ngược lại: nó có điện trở cao ở tần số 50 Hz và điện trở thấp ở tần số của kênh liên lạc.Điều này đảm bảo rằng chỉ có dòng điện 50 Hz chạy đến các thanh cái của trạm biến áp và chỉ các tín hiệu tần số cao đến bộ truyền thông HF.

Để nhận và xử lý tín hiệu liên lạc HF, các bộ lọc đặc biệt, bộ thu phát tín hiệu và bộ thiết bị thực hiện các chức năng nhất định được lắp đặt tại cả hai trạm biến áp, giữa đó tổ chức liên lạc HF. Dưới đây chúng ta sẽ xem xét những chức năng nào có thể được thực hiện bằng giao tiếp HF.

Chức năng quan trọng nhất là sử dụng kênh HF trong các thiết bị bảo vệ rơle và tự động hóa thiết bị trạm biến áp. Kênh liên lạc HF được sử dụng để bảo vệ bảo vệ so lệch pha đường dây 110 và 220 kV và bảo vệ tần số cao có hướng. Các bộ bảo vệ được lắp đặt ở cả hai đầu đường truyền, được kết nối với nhau bằng kênh liên lạc RF. Do độ tin cậy, tốc độ và tính chọn lọc của chúng, bảo vệ sử dụng kênh liên lạc HF được sử dụng làm kênh chính cho mọi đường dây trên không 110-220 kV.

Kênh truyền tín hiệu cho rơle bảo vệ đường dây điện (PTL) được gọi là kênh bảo vệ rơle... Ba loại bảo vệ HF được sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật bảo vệ rơle:

• bộ lọc định hướng,

• điều khiển từ xa có chặn HF,

• pha vi phân.

Trong hai loại bảo vệ đầu tiên, tín hiệu chặn HF liên tục được truyền qua kênh HF với ngắn mạch bên ngoài, trong bảo vệ so lệch pha, các xung điện áp HF được truyền qua kênh bảo vệ rơ le. Khoảng thời gian của các xung và khoảng dừng xấp xỉ như nhau và bằng một nửa khoảng thời gian của tần số cung cấp.Trong trường hợp xảy ra đoản mạch bên ngoài, các máy phát nằm ở cả hai đầu của đường dây sẽ hoạt động ở các nửa chu kỳ khác nhau của tần số nguồn. Mỗi máy thu nhận tín hiệu từ cả hai máy phát. Do đó, trong trường hợp xảy ra đoản mạch bên ngoài, cả hai bộ thu đều nhận được tín hiệu chặn liên tục.

Trong trường hợp ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ, xảy ra sự lệch pha của điện áp thao tác và các khoảng thời gian xảy ra khi cả hai máy phát đều dừng. Trong trường hợp này, một dòng điện ngắt xuất hiện trong máy thu, dòng điện này được dùng để tạo ra tín hiệu có tác dụng mở máy cắt ở đầu đường dây được bảo vệ đó.

Thông thường, các máy phát ở hai đầu đường dây hoạt động trên cùng một tần số. Tuy nhiên, trên các đường dây dài đôi khi có các kênh bảo vệ rơle với các máy phát hoạt động ở các HF khác nhau hoặc ở các tần số cách nhau gần nhau (1500-1700 Hz). Hoạt động trên hai tần số giúp loại bỏ tác hại của tín hiệu phản xạ từ đầu dây đối diện. Các kênh chuyển tiếp bảo vệ sử dụng một kênh RF đặc biệt (chuyên dụng).

Ngoài ra còn có các thiết bị sử dụng kênh liên lạc tần số cao để xác định vị trí hư hỏng của đường dây điện. Ngoài ra có thể sử dụng kênh giao tiếp RF để truyền tín hiệu thiết bị cơ điện tử, SCADA, ACS và các hệ thống thiết bị APCS khác. Do đó, thông qua kênh liên lạc tần số cao, có thể điều khiển chế độ vận hành của thiết bị trạm biến áp, cũng như truyền lệnh đến các công tắc điều khiển và các chức năng khác nhau. thiết bị bảo vệ rơ le.

Một chức năng khác là chức năng điện thoại… Kênh HF có thể được sử dụng để đàm phán vận hành giữa các trạm biến áp lân cận. Trong điều kiện hiện đại, chức năng này không phù hợp, vì có nhiều cách liên lạc thuận tiện hơn giữa các nhân viên bảo trì của cơ sở, nhưng kênh HF có thể đóng vai trò là kênh liên lạc dự phòng trong trường hợp khẩn cấp, khi không có điện thoại di động hoặc liên lạc qua điện thoại cố định.

Kênh liên lạc đường dây điện — một kênh được sử dụng để truyền tín hiệu trong dải tần từ 300 đến 500 kHz. Các sơ đồ khác nhau được sử dụng để bật thiết bị của kênh liên lạc. Cùng với mạch pha-đất (Hình 1), phổ biến nhất do tính kinh tế của nó, các mạch sau được sử dụng: pha-pha, pha-hai pha, hai pha-nối đất, ba pha-nối đất , pha-pha của các dòng khác nhau. Bẫy cao tần, tụ điện ghép nối và bộ lọc ghép nối được sử dụng trong các mạch này là thiết bị xử lý đường dây điện để tổ chức các kênh liên lạc tần số cao dọc theo dây dẫn của chúng.

Cơm. 1. Sơ đồ khối của kênh liên lạc đơn giản thông qua đường dây truyền tải điện giữa hai trạm biến áp liền kề: 1 — bẫy HF; 2 — tụ điện nối; 3 — bộ lọc kết nối; 4—cáp HF; 5 — thiết bị TU — TS; c — cảm biến đo từ xa; 7 — máy thu từ xa; 8 — thiết bị bảo vệ rơ le và/hoặc tự động hóa từ xa; 9 — tổng đài điện thoại tự động; 10 — thuê bao ATS; 11 — thuê bao trực tiếp.

Xử lý tuyến tính là cần thiết để có được kênh liên lạc ổn định. Sự suy giảm của kênh HF thông qua các đường dây điện được thiết kế lại hầu như không phụ thuộc vào sơ đồ chuyển mạch đường dây.Trong trường hợp không xử lý, liên lạc sẽ bị gián đoạn khi các đầu cuối của đường truyền bị ngắt hoặc nối đất. Một trong những vấn đề quan trọng nhất của thông tin liên lạc trên đường dây điện là thiếu tần số do điện áp thấp giữa các đường dây được kết nối thông qua các thanh cái của trạm biến áp.

Các kênh HF có thể được sử dụng để liên lạc với các đội tại chỗ đang sửa chữa đường dây điện bị hư hỏng và khắc phục sự cố lắp đặt điện. Máy phát di động đặc biệt được sử dụng cho mục đích này.

Thiết bị HF sau được kết nối với đường dây điện chuyển đổi được sử dụng:

• thiết bị kết hợp cho cơ điện tử, tự động hóa, bảo vệ rơle và kênh điện thoại;

• thiết bị chuyên dụng cho bất kỳ chức năng nào được liệt kê;

• thiết bị liên lạc đường dài kết nối với đường dây điện thông qua thiết bị kết nối trực tiếp hoặc với sự trợ giúp của các thiết bị bổ sung để thay đổi tần số và tăng mức độ truyền dẫn;

• thiết bị điều khiển xung dòng.