หลักการทำงานและวัตถุประสงค์ของช่องสัญญาณ HF ของสายไฟฟ้าแรงสูง

ลิงค์ — ชุดอุปกรณ์และสื่อทางกายภาพที่ส่งสัญญาณ ด้วยความช่วยเหลือของช่องทางสัญญาณจะถูกส่งจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งและถ่ายโอนในเวลา (เมื่อจัดเก็บข้อมูล)

อุปกรณ์ทั่วไปที่ประกอบกันเป็นช่องคือเครื่องขยายสัญญาณ ระบบสายอากาศ สวิตช์ และตัวกรอง สายไฟคู่, สายโคแอกเซียล, ท่อนำคลื่น, สื่อที่มักจะใช้การแพร่กระจายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสื่อกายภาพ

สายโคแอกเซียล — สายเคเบิลความถี่สูงที่ตัวนำเส้นหนึ่งเป็นท่อกลวงที่ห่อหุ้มตัวนำที่สองไว้อย่างสมบูรณ์ สายด้านในตั้งอยู่ตามแนวแกนของท่อพอดี ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเรียกว่าสายโคแอกเซียลหรือศูนย์กลาง เพื่อให้สายด้านในอยู่ในตำแหน่งนี้ ช่องว่างระหว่างสายด้านนอกและด้านในจะเต็มไปด้วยวัสดุฉนวน หรือวางฉนวนแต่ละตัวเหนือสายด้านใน

เนื่องจากในสายโคแอกเชียลสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ในช่องว่างระหว่างตัวนำด้านนอกและด้านใน กล่าวคือ ไม่มีสนามภายนอก การสูญเสียการแผ่รังสีจึงถือว่าเล็กน้อย เพื่อลดการสูญเสียเมื่อให้ความร้อนแก่โลหะ ลวดด้านในสามารถทำด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ (พื้นผิวของเส้นลวดด้านนอกไม่ว่าในกรณีใดก็ใหญ่พอ)

หากต้องการให้สายโคแอกเซียลมีความยืดหยุ่น ตัวนำด้านนอกจะทำในรูปแบบของถักเปียโลหะที่ยืดหยุ่นได้ และสายจะเต็มไปด้วยวัสดุฉนวนพลาสติก

ในด้านเทคโนโลยีการสื่อสาร ลักษณะที่สำคัญที่สุดของช่องทางการสื่อสารคือการบิดเบือนสัญญาณที่ส่งผ่าน แยกแยะความแตกต่างระหว่างการบิดเบือนเชิงเส้นและไม่เป็นเชิงเส้น การบิดเบือนเชิงเส้น ประกอบด้วยการบิดเบือนความถี่และเฟสและอธิบายโดยการตอบสนองชั่วคราวหรือเทียบเท่าโดยอัตราขยายที่ซับซ้อนของช่องสัญญาณ การบิดเบือนแบบไม่เชิงเส้น ถูกกำหนดโดยการพึ่งพาแบบไม่เชิงเส้นซึ่งแสดงว่าสัญญาณเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเดินทางผ่านช่องทางการสื่อสาร

ช่องทางการสื่อสารมีลักษณะเป็นชุดของสัญญาณที่ส่งที่ปลายส่งสัญญาณและสัญญาณที่รับที่ปลายรับ ในกรณีที่สัญญาณอินพุตและเอาท์พุตของแชนเนลเป็นฟังก์ชันที่กำหนดบนชุดค่าอาร์กิวเมนต์ที่ไม่ต่อเนื่อง จะเรียกว่าแชนเนล แยกออกจากกัน… มีการใช้ช่องทางการสื่อสารดังกล่าว เช่น ในโหมดการทำงานของเครื่องส่งสัญญาณแบบพัลซิ่ง ในโทรเลข โทรมาตร และเรดาร์

อย่างต่อเนื่อง เรียกว่าช่องที่มีสัญญาณเอาต์พุตและอินพุตเป็นฟังก์ชันต่อเนื่องกัน ช่องทางดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบโทรศัพท์ วิทยุกระจายเสียง โทรทัศน์ช่องทางการสื่อสารที่ไม่ต่อเนื่องและต่อเนื่องยังใช้กันอย่างแพร่หลาย ในระบบอัตโนมัติและ telemechanics.

หลายช่องสามารถแชร์การเชื่อมต่อทางเทคนิคเดียวกันได้ ในกรณีเหล่านี้ (เช่น ในสายสื่อสารหลายช่องสัญญาณที่มีสัญญาณการแบ่งความถี่หรือเวลา) ช่องสัญญาณจะรวมกันและตัดการเชื่อมต่อโดยใช้สวิตช์หรือตัวกรองพิเศษ ในทางกลับกัน ช่องทางเดียวใช้สายสื่อสารทางเทคนิคหลายสาย

การสื่อสารความถี่สูง (การสื่อสาร HF) เป็นการสื่อสารประเภทหนึ่งในเครือข่ายไฟฟ้าซึ่งกำหนดให้ใช้สายไฟฟ้าแรงสูงเป็นช่องทางในการสื่อสาร กระแสสลับที่มีความถี่ 50 Hz ไหลผ่านสายไฟของสายไฟของ เครือข่ายไฟฟ้า สาระสำคัญของการจัดระเบียบการสื่อสาร HF คือใช้สายเดียวกันในการส่งสัญญาณบนสาย แต่มีความถี่ต่างกัน

ช่วงความถี่ของช่องสัญญาณ HF นั้นมีตั้งแต่ 10 ถึง 100 kHz การสื่อสารความถี่สูงจัดระหว่างสถานีย่อยที่อยู่ใกล้เคียงสองแห่งซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยสายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้า 35 kV ขึ้นไป ถึง กระแสสลับที่มีความถี่ 50 Hz ถึงบัสบาร์ของสวิตช์เกียร์สถานีย่อย และสัญญาณการสื่อสารไปยังชุดการสื่อสารนั้นใช้ตัวยับยั้งความถี่สูงและตัวเก็บประจุการสื่อสาร

กับดัก HF มีความต้านทานกระแสเล็กน้อยที่ความถี่อุตสาหกรรม และความต้านทานสูงที่ความถี่ของช่องสื่อสารความถี่สูง ตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้ง - ตรงกันข้าม: มีความต้านทานสูงที่ความถี่ 50 Hz และความต้านทานต่ำที่ความถี่ของช่องสัญญาณสื่อสารสิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่ากระแส 50 Hz เท่านั้นที่ไหลไปยังบัสสถานีย่อยและเฉพาะสัญญาณความถี่สูงที่ส่งไปยังชุดการสื่อสาร HF

ในการรับและประมวลผลสัญญาณการสื่อสาร HF ตัวกรองพิเศษ ตัวรับส่งสัญญาณ และชุดอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่บางอย่างจะถูกติดตั้งที่สถานีย่อยทั้งสอง ซึ่งระหว่างนั้นจะมีการจัดระเบียบการสื่อสาร HF ด้านล่างเราจะพิจารณาว่าฟังก์ชันใดที่สามารถนำไปใช้ได้โดยใช้การสื่อสาร HF

ฟังก์ชั่นที่สำคัญที่สุดคือการใช้ช่องสัญญาณ HF ในอุปกรณ์สำหรับการป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติของอุปกรณ์สถานีย่อย ช่องทางการสื่อสาร HF ใช้สำหรับการป้องกัน 110 และ 220 kV การป้องกันส่วนต่างเฟสของสายและการป้องกันความถี่สูงตามทิศทาง ชุดป้องกันถูกติดตั้งที่ปลายทั้งสองของสายส่งซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยช่องสัญญาณ RF เนื่องจากความน่าเชื่อถือ ความเร็ว และการเลือกสรร การป้องกันโดยใช้ช่องสัญญาณ HF จึงถูกใช้เป็นช่องสัญญาณหลักสำหรับสายเหนือศีรษะทุกๆ 110-220 kV

ช่องส่งสัญญาณสำหรับการป้องกันรีเลย์ของสายไฟ (PTL) เรียกว่า ช่องป้องกันรีเลย์... การป้องกัน HF สามประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีการป้องกันรีเลย์:

• ตัวกรองทิศทาง,

• ระยะไกลพร้อมการปิดกั้น HF

• เฟสที่แตกต่างกัน

ในการป้องกันสองประเภทแรก สัญญาณปิดกั้น HF ต่อเนื่องจะถูกส่งผ่านช่อง HF พร้อมการลัดวงจรภายนอก ในการป้องกันความแตกต่างของเฟส พัลส์แรงดันไฟฟ้า HF จะถูกส่งผ่านช่องป้องกันรีเลย์ ระยะเวลาของพัลส์และการหยุดชั่วคราวนั้นใกล้เคียงกันและเท่ากับครึ่งหนึ่งของระยะเวลาของความถี่การจ่ายในกรณีที่เกิดการลัดวงจรภายนอก เครื่องส่งซึ่งอยู่ที่ปลายทั้งสองของสายจะทำงานในครึ่งรอบที่แตกต่างกันของความถี่การจ่าย เครื่องรับแต่ละตัวจะรับสัญญาณจากเครื่องส่งทั้งสองเครื่อง เป็นผลให้ในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายนอก เครื่องรับทั้งสองเครื่องจะรับสัญญาณปิดกั้นอย่างต่อเนื่อง

ในกรณีที่เกิดการลัดวงจรบนสายป้องกัน จะมีการเลื่อนเฟสของแรงดันไฟฟ้าควบคุมและเกิดช่วงเวลาเมื่อเครื่องส่งสัญญาณทั้งสองหยุดทำงาน ในกรณีนี้ กระแสขัดจังหวะจะปรากฏในเครื่องรับ ซึ่งใช้เพื่อสร้างสัญญาณที่ทำหน้าที่เปิดเบรกเกอร์ที่ปลายสายป้องกัน

โดยปกติแล้ว เครื่องส่งสัญญาณที่ปลายสายทั้งสองจะทำงานบนความถี่เดียวกัน อย่างไรก็ตาม ในสายทางไกล บางครั้งมีช่องป้องกันการถ่ายทอดด้วยเครื่องส่งสัญญาณที่ทำงานที่ HF ที่แตกต่างกันหรือที่ความถี่ที่มีระยะห่างใกล้เคียงกัน (1500-1700 Hz) การทำงานกับสองความถี่ทำให้สามารถกำจัดผลกระทบที่เป็นอันตรายของสัญญาณที่สะท้อนจากปลายสายตรงข้ามได้ ช่องรีเลย์ป้องกันใช้ช่อง RF พิเศษ (เฉพาะ)

นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่ใช้ช่องสัญญาณความถี่สูงเพื่อระบุตำแหน่งความเสียหายของสายไฟ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ช่องสื่อสาร RF เพื่อส่งสัญญาณ อุปกรณ์เครื่องกลทางไกล, SCADA, ACS และระบบอุปกรณ์ APCS อื่นๆ ดังนั้น ผ่านช่องสัญญาณสื่อสารความถี่สูง จึงสามารถควบคุมโหมดการทำงานของอุปกรณ์สถานีย่อย ตลอดจนส่งคำสั่งไปยังสวิตช์ควบคุมและฟังก์ชันต่างๆ อุปกรณ์ป้องกันรีเลย์.

ฟังก์ชันอื่นคือฟังก์ชันโทรศัพท์… สามารถใช้ช่องสัญญาณ HF สำหรับการเจรจาระหว่างสถานีย่อยข้างเคียงได้ ในสภาพปัจจุบันฟังก์ชั่นนี้ไม่เกี่ยวข้องเนื่องจากมีวิธีการสื่อสารที่สะดวกกว่าระหว่างเจ้าหน้าที่บริการของสิ่งอำนวยความสะดวก แต่ช่อง HF สามารถทำหน้าที่เป็นช่องทางสื่อสารสำรองในกรณีฉุกเฉินเมื่อไม่มีโทรศัพท์มือถือ หรือการสื่อสารทางโทรศัพท์พื้นฐาน

ช่องสัญญาณสื่อสารด้วยสายไฟ — ช่องที่ใช้ส่งสัญญาณในช่วง 300 ถึง 500 kHz แผนการต่างๆ ใช้ในการเปิดอุปกรณ์ของช่องทางการสื่อสาร พร้อมกับวงจรเฟสกราวด์ (รูปที่ 1) ซึ่งเป็นที่นิยมมากที่สุดเนื่องจากความประหยัด มีการใช้วงจรต่อไปนี้: เฟสเฟส, เฟสสองเฟส, สองเฟสกราวด์, สามเฟสกราวด์ , เฟส-เฟสของสายต่างๆ. กับดักความถี่สูง ตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง และตัวกรองคัปปลิ้งที่ใช้ในวงจรเหล่านี้เป็นอุปกรณ์ประมวลผลสายไฟสำหรับจัดระเบียบช่องสัญญาณสื่อสารความถี่สูงตามสายไฟ

ข้าว. 1. บล็อกไดอะแกรมของช่องทางการสื่อสารอย่างง่ายผ่านสายส่งไฟฟ้าระหว่างสถานีย่อยสองแห่งที่อยู่ติดกัน: 1 — กับดัก HF; 2 — ตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง; 3 — ตัวกรองการเชื่อมต่อ; 4 — สายเคเบิล HF; 5 — อุปกรณ์ TU — TS; ค — เซ็นเซอร์วัดระยะไกล 7 — เครื่องรับ telemetry; 8 — อุปกรณ์สำหรับการป้องกันการถ่ายทอดและ / หรือระบบอัตโนมัติทางไกล 9 — สวิตช์บอร์ดโทรศัพท์อัตโนมัติ 10 — สมาชิก ATS; 11 — สมาชิกโดยตรง

การประมวลผลเชิงเส้นเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ได้ช่องทางการสื่อสารที่เสถียร การลดทอนของช่องสัญญาณ HF ผ่านสายไฟที่ออกแบบใหม่นั้นแทบไม่ขึ้นกับรูปแบบการสลับสายหากไม่มีการประมวลผล การสื่อสารจะหยุดชะงักเมื่อปลายสายส่งถูกตัดการเชื่อมต่อหรือต่อสายดิน ปัญหาที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของการสื่อสารบนสายไฟคือการขาดความถี่เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าต่ำระหว่างสายที่เชื่อมต่อผ่านบัสบาร์ของสถานีย่อย

สามารถใช้ช่อง HF เพื่อสื่อสารกับทีมงานในสถานที่ซ่อมสายไฟที่เสียหายและแก้ไขปัญหาการติดตั้งไฟฟ้า เครื่องส่งสัญญาณแบบพกพาพิเศษใช้เพื่อจุดประสงค์นี้

ใช้อุปกรณ์ HF ต่อไปนี้ที่เชื่อมต่อกับสายไฟที่แปลงแล้ว:

• อุปกรณ์รวมสำหรับ telemechanics ระบบอัตโนมัติ การป้องกันรีเลย์และช่องสัญญาณโทรศัพท์

• อุปกรณ์พิเศษสำหรับฟังก์ชั่นใด ๆ ในรายการ;

• อุปกรณ์สื่อสารทางไกลที่เชื่อมต่อกับสายไฟผ่านอุปกรณ์เชื่อมต่อโดยตรงหรือด้วยความช่วยเหลือของหน่วยเพิ่มเติมเพื่อเปลี่ยนความถี่และเพิ่มระดับการส่งสัญญาณ

• อุปกรณ์ควบคุมแรงกระตุ้นแบบเส้น