Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Быховский Я.Л. Высокочастотная связь в энергосистемах

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

5.59 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1610 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Т а б л и ц а	8-1
Результаты расчета каналов с промежуточными							усилителями
Напряже				^манс'	а»	* р	р		L , км			а макс'		а, неп-
ние ВЛ,	Схема	присоединения			а»	* р	р			"мпн	"маке	а макс'	"опт
ние ВЛ,	Схема	присоединения			мнеп/км	* пеР'	пом'	неп		"мпн	"маке	неп	"опт
кв				кгц		неп	неп	неп				неп
1 150	Два	троса—земля		140	6,7	+4,3	— 1,75	3	2 400	12	31	0,32	14	0,08
1 150		То	же	140	6,7	+5,3	—1,75	3	2 400	5	31	1,32	7	0,28
													14	1,08
750		я	я	250	15	+ 7.3	—2,45	3	420	2	12	1,38	3	0,5
750		. .		140	8,4	+4,3	- 2,15	3	420	1	6	1,17	3	0,92-
750		. .		140	8,4	+4,3	- 2,15	3	420	1	6	1,17	3
750		я	я	300	16	+6,3	—2,55	3	420	1	14	2,39	3	1,18
500				140	8,14	+4,3	—2,65	3	250	0	3	1,93	1	1,05

330

Фаза—земля

100

7,0

+4,6

—3.0

300

2,48

1,7

ражением (8-1) для а=0,5 неп
			1 + in 2А		неп;			(8-14)
		°макс :		-0,24
			„2а„—0,52					(8-15)

Рассмотрим в качестве примера расчет 12-канальной системы
связи по тросам сверхдальней электропередачи длиной							2 500 км.
Уровень передачи на один канал				р П е р = + 4 , 3 неп; р0 /л = 3 неп;
уровень	помех	—1,7 неп; Да = 0,5		неп; яа	частоте 140 кгц и =
= 7- Ю - 3 неп/км;		а0 = 4,3+1,7—3—0,5=2,5 неп; /0				2,5		357 км.
					= 7 . 1	0 ^ 3	=
По формулам (8-12), (8-13) и				(8-15) Лмни='16;			я М акс=35;
OMI.IIO=0,46 неп;		по формуле (8-16)		Л М а н о = 44,12		неп и		L„n Kc =
= 6 300 км.					п0ПГ
Оптимальное		число	усилительных	участков		должно		лежать
между	Ямнп 'и Ямпкс		и выбирается в зависимости			от	расположения

ремонтных баз и других, удобных для установки усилителей, пунк

тов,	т. е. в конечном счете от	экономических факторов.
	В табл. 8-1 приведены результаты расчета каналов с промежу
точными усилителями для нескольких типичных случаев.
	При организации связи по проводам «плюс» и «минус»		и тро
сам	'передач постоянного тока	(ППТ) необходимо считаться	с тем,

•что на этих передачах основным источником помех являются преоб разовательные подстанции. Поэтому первоочередной задачей являет ся подавление помех от преобразовательных установок.

Получающиеся при выпрямлении переменного тока или при инвертировании постоянного тока в переменный гармоники частоты 300 гц с увеличением их номера быстро убывают по мощности, тем не менее в области десятков и даже нескольких сотен килогерц их уровень выше уровня помех от короннрования. Важнейшей мерой по подавлению помех является включение в анодную цепь каждого


преобразователя анодных реакторов				с	индуктивностью	около
1,5	мгн. Однако и при наличии		анодных		реакторов уровень	помех
от	преобразователей на полюсах		ППТ и подключенных линиях пе
ременного тока остается		весьма высоким.
	Экспериментальные	исследования		на ППТ 800 кв и расчеты по
казали, что на полюсах		ПТ 1 500 кв		Экибастуз—Центр уровень по

мех от преобразователей в полосе шириной 3 кгц будет иметь зна чения, указанные в табл. S-2.

Т а б л и ц а		8-2
Уровень помех от преобразователей и короннрования
проводов		на полюсах			ППТ 1 500 кв в полосе					3 кгц
Источник помех							/. кгц
			50		100	150	200	250		300	400	500

Преобразователь					—0,2	—0,5	- 0 , 9	—1.2			—2,3	—3,0
* w	« < « • • • • +			1,2						—1.6
Коронированне,			—2,0		—2,23	—2,37	—2,46	—2,52		—2,59	—2,68	—2,77
•Рпом'
	н е п	р п о м ,
Суммарно					—0,2	—0.48	—0,88	—1	17	—1,53	—2.1	—2,55
			+	1.2

Ввиду

большой

длины

ППТ

1 500

кв

связь

на лей

возможна

только

при

наличии ряда

проме

жуточных

усилителей,

установка

которых

на

полюсах практически

невозможна.

(Поэтому

на

таких

передачах особенно

целесообразно

применение связи то прозозащнт-

HbiiM TpocaiM.

Уровень

помех на

тросах

ППТ ниже,

чем иа полю

сах, примерно иа 1,5 неп, однако

для

получения

каналов

хорошего

качества

при не слишком

частой

установке

промежуточных

усили

телей

необходимо

включить

филь

тры -между линией и преобразова

тель!! Ы'М-iI подстанцням 11.

На - рис. 8-2 показана 'схема

ВЧА

е. ч. обработки

полюсов

тросов

иа

одном

конце ППТ. В каждый

-полюс

включено

звено

фильтра

Рис. 8-2. Схема в. ч. обработ

низкой частоты из двух

пидуктив-

ки

полюсов

тросов

ППТ

ностей по 2,5 мгн (4 000 а) и кон

1 500 кв.

денсатора

50 000 пф (750 кв). Ча

УПТ

—

устройство

присоединения

стота

среза

такого

фильтра

около

к тросу;

L — индуктивность

филь

кгц. На

-частоте

36 кгц

(ниж

тра,

2,5 мгн, 4 ка; С — конденсатор

ней

частоте

аппаратуры

В-12) он

фильтра,

50 000

пф.

750 кв;

ВЧА —

высокочастотная

аппаратура.

вносит' затухание

около 2,5 неп.

С учетом этих фильтров

и переход

ного затухания между полюсами и тросами уровень помех на тро


сах ППТ 1 500 кв в полосе		шириной 3 кгц будет около					—2;8 неп
в нижней части диапазона (36—50 кгц)			и около •—4 неп в верхней
части (300—500 кгц). При таком уровне			помех		можно	организовать
по тросам	ППТ Экпбастуз — Центр протяженностью					2 400		км две
12-канальные системы связи		при установке		всего 15 или 16				проме
жуточных усилителей (через		140—150 км).
С в я з ь	п о с и л о в ы м	к а б е л я м .		До	недавнего		времени
в. ч. связь	по силовым кабелям применялась				сравнительно			редко.

Объясняется это большим километрнческим затуханием (в десятки раз большим, чем у воздушных линий электропередачи), а также тем, что силовые кабельные сети обычно имеют сложную конфигу рацию и для организации надежных в. ч. каналов требуются боль шие расходы на в. ч. обработку.

Следует, однако, указать, что по этим сетям могут передавать ся сигналы циркулярного телеуправления иа низких тональных ча стотах (например 180 гц). Подобные системы широко применяются в городах ряда стран Западной Европы для включения и отклю

чения		освещения	улиц	и реклам,	переключения			тарифов		счетчиков
и т. п.
	В	последние	годы	интерес к	использованию			силовых			кабелей
для- в. ч. связи			значительно возрос,			что	объясняется		прокладкой
кабелей 35, ПО и 220 кв протяженностью							в десятки километров для
электропитания отдельных объектов						и для устройства			высоковольт
ных	вводов в крупных			городах. Для расчета в. ч. каналов						по сило
вым	кабелям можно пользоваться				результатами			.измерений			[Л. 48,

Т а б л и ц а		8-3
Километрические затухания					силовых		кабелей,		мнеп/км
											f, кгц
		Кабель			4	10	so	80	100	120	160	200	240	300	500	Примечание

6.6	кв;	МБЗХ150,		трех-	90	ПО	180	220	270	-	—	500	—	750	1 200	[Л. 48,49]

35 кв; 95 мм2,			одножиль		—	—				—	—		—	—	—
ный							77	100	122			223				[Л.	48]
220	кв,	350 мм2, одно			—	—										[Л.	48]
жильный		освинцованный					42	68 -	90
220	кв;	550 мм2, трех-
жильный в стальной трубе;					—	—	—		—					570	—	[Л.	50]
жила-земля								210		300	350	410	480
ПО	кв,	постоянного		тока	—					—	—	210	—	—	—	[Л.	48]
в алюминиевом			экране . . .			40	90	115	140

мнеп/км

600

ZOO

	о								f
				50	100	150		ZOO	250 кгц
	Рис.	8-3.	Зависимость кнлометрнчсского					затухания си
	ловых кабелей				от частоты.
	/ — кабель 6.6 кв; 2 — кабель 35 кв; 3 — кабель 220 кв. осшшцо:
	ванный; -/.— кабель 220 ко в стальной						трубе;	5 — кабель	ПО кв
	постоянного			тока.
49,	50], которые			показали, что волновое			сопротивление		жила — зем
ля	составляет		30—40 ом, а жила — жила — 50—60 ом, скорость
распространения				около 160 -103 км/сек;			величина километрнческого
затухания		приведена			в табл. 8-3 и на рис. 8-3.
	Явления короиирозания в силовых кабелях не имеют места, и
поэтому помехи				в них обусловлены		переходом		с воздушных ВЛ или
со	всякого	рода		выпрямительных		(особенно		тяговых)	подстанции.

С помощью фильтров, включенных между силовыми кабелями и подстанциями, можно обеспечить в каналах по кабелям достаточно низкий уровень помех. С учетом того, что фильтры не должны быть слишком дорогими, можно принять в качестве расчетного уровня помех для силовых кабелей в полосе шириной 3 кгц минус 5 неп.

Рассмотрим пример расчета в. ч. телефонного канала на аппа

ратуре АСК-1 по силовому		кабелю 220 кв длиной 25 км в стальных
трубах. Выбираем	частоту	80 кгц, для которой километрическое за
тухание равно 210	MnenJKM.
Затухание в устройствах присоединения н обработки			составляет
около 0,5 неп па оба конца линии.			неп; допу
Полное затухание канала я='210 • Ю - 3 • 25+0,5=5,75
стимое затухание	о Д О н = 4,6+5—3=6,6 неп; запас по затуханию <т=
= 6,6—5,75 = 0,85 неп.
Аналогичный	канал по кабелю 35 кв с затуханием 100 мнеп/км
может быть в 2 раза большей длины, т. е. 50—60 км.

Г Л А В А Д Е В Я Т А Я

М Е Т О Д Ы П О В Ы Ш Е Н И Я П О М Е Х О З А Щ И Щ Е Н Н О С Т И И Н А Д Е Ж Н О С Т И К А Н А Л О В СВЯЗИ

Ввиду большого уровня помех на линиях электропе редачи для связи по ним должны применяться системы, обладающие наибольшей помехозащищенностью. Чем

больше помехозащищенность, тем меньше требуемое превышение уровня сигнала над уровнем 'помехи (Рс/п) для удовлетворительной работы системы связи (разбор чивости разговора, точности передачи сигналов телеме ханики и т. п.).

Помехозащищенность зависит от способа модуляции. Применявшаяся в свое время в в. ч. аппаратуре теле фонной связи по ВЛ амплитудная модуляция с переда чей несущей и обеих боковых полос частот (AM) являет ся в смысле помехоустойчивости мало удовлетворитель ной. Гораздо лучшие результаты обеспечивают: частот ная модуляция (ЧМ), импульсная, особенно кодоимпульсная модуляция (КИМ), и амплитудная модуляция с передачей одной боковой полосы частот без несущей (ОБП).

Применительно к телефонной связи по ВЛ использо вание КИМ, требующей широкого спектра частот, может рассматриваться лишь в отдаленной перспективе, но между сторонниками ЧМ и ОБП долгое время шли дис куссии как в Советском Союзе, так и в других странах, разрабатывалась и выпускалась аппаратура того и дру гого типов. В настоящее время вопрос о выборе способа модуляции для ТФ каналов решен в пользу системы ОБП, которая при равной с ЧМ помехозащищенностью занимает для телефонного канала значительно меньшую полосу частот (3 кгц вместо 6—7 кгц).

Дальнейшие работы по улучшению помехозащищен ности телефонных каналов шли в направлении повыше ния среднего уровня передачи с применением ограничи телей и сжимателей — расширителей. Однако сильное ограничение динамического диапазона невозможно из-за нарушения естественности звучания речи, а система сжиматель — расширитель обладает порогом потери вы игрыша, т. е. улучшает помехозащищенность при слабых помехах и ухудшает при сильных. Более перспективны устройства с раздельной передачей частотной и ампли

тудной	составляющих речи	(двухканальные	компан
деры).
На рис. 9-1 показана упрощенная структурная схема
такого	устройства. Полностью	ограниченная	(клипиро-
ванная) речь передается по		каналу шириной около
3 кгц.	Одновременно по отдельному узкому каналу ши

риной 50—100 гц передается н. ч. огибающая. На при

емном конце в специальном смесителе	(восстановителе)
7—300	97

происходит восстановление динамического диапазона речи. Выигрыш, даваемый этим устройством, составляет около 1,5 неп. Это означает, что при существующих за

туханиях	каналов можно увеличить значение рс/П с 3 до
4,5 неп или, оставив		прежнюю величину рсщ, увеличить
затухание	канала на 1,5 неп или, наконец, при прежних
значениях	рс/п и ам„	уменьшить на эту величину уро

вень передачи.

Для передачи сигналов телемеханики с небольшой скоростью передачи повышение помехозащищенности при наличии флуктуационных помех может быть достиг нуто путем применения узкополосных каналов связи,

м	1	2,5кгц
м	Г	2,5кгц
	Г
	2	J
	W	0,1 кгц
	W	J
Рис. 9-1. Структурная схема системы подавления				помех
в каналах телефонной связи.
/ — ограничитель;		2 — д е т е к т о р ;	3 — ф и л ь т р низких	частот
(0—50 гц);	4 — смеситель.
однако при	этом	ухудшается	помехозащищенность по

отношению к импульсным помехам вследствие увеличе ния длительности импульсов на выходе фильтров с не большой полосой пропускания. Кроме того, использова

ние в системах дальней связи каналов шириной		меньше
30—50 гц затруднительно	ввиду возможного	«ухода»
частот, нестабильности фильтров и т. п.
Обычно для сигналов со скоростью до 50 бод исполь
зуются телеграфные каналы	шириной 100—140 гц с ча

стотной модуляцией. Применение ЧМ дает по сравнению с A M выигрыш 0,5—0,7 неп. В первом случае достаточна величина рыа— 1,8-^2 неп, во втором 2,5 неп.

Для	быстродействующих				систем телемеханики и пе
редачи данных со скоростью					1 200 и 2 400 бод использу
ются телефонные			каналы		шириной		3100 гц. Сигналы
передаются		обычно		с применением			кодоимпульсной
модуляции		(КИМ),	и	при	этом	достаточна		величина
р с / п = 1	неп. Так как уровень помех в						канале	шириной
о ,„ п		1 , з юо		, -
3 100 гц	на — ш 1 4 Q			=1,5 неп		выше,	чем в канале

140 гц, то у быстродействующих систем помехозащищен-

ностъ в целом на 1,5—0,8 = 0,7 неп ниже, чем у медлен нодействующих.

В некоторых случаях защита от помех обеспечивает ся с помощью так называемой схемы ШОУ, содержащей


широкополосный фильтр,			ограничитель,		узкополосный
фильтр,	детектор и реле (рис. 9-2).
При	определенном	соотношении полос			фильтров	/ и
3 можно обеспечить		несрабатывание		реле 5 от помех.
Однако	это не исключает		возможности	подавления		сиг-

Рис. 9-2. Структурная схема системы ШОУ.

/ — широкополосный	фильтр; 2 — ограничитель; 3 —
узкополоснып фильтр;	4 — детектор; 5 — р е л е .

нала сильными помехами. Во избежание такого явления величина р с т за фильтром 7 должна быть не меньше 0,7 неп.

Оценка воздействия помех на работу каналов связи может быть качественная или количественная. Так, на пример, если в канале телефонной связи р с / п > 4 неп, то качество связи отличное, слоговая артикуляция (отно шение числа правильно принятых слогов к числу пере


данных)	больше	75%. Другие			величины		р с / п характери
зуются: рсш=3		неп — качество			хорошее,		слоговая арти
куляция	60%;	Рс/п = 2,5		неп — качество				удовлетвори
тельное,	артикуляция		45%; Рсп^2			неп — качество не
удовлетворительное,			артикуляция			меньше		32%.
Канал	телеизмерений			оценивается			по	погрешности
из-за воздействия помех. Обычно при р с / „ больше 2,0 н е п
погрешность меньше 0,1%.
В каналах		передачи		данных		оценивается вероят

ность искажения посылки импульсов при различных ве


личинах рс/ц. Эта	вероятность при		р с	/ а около 1 неп		со
ставляет примерно	Ю - 3 ,	но уже	при	Рс/п=2 неп		она
уменьшается до Ю - 1 0 [Л.		51]. Если	учесть, что при		пере
даче 8-элементного	кода	со скоростью		1 200 бод за	1 сек

передается около 300 импульсов, то ошибка с вероятно

стью Ю - 1 0 будет	получаться 1	раз за 3 - Ю 7 сек		или за
1 год. Этот пример показывает,		что	в каналах	связи,
спроектированных	таким образом,		чтобы соотношение
7*				99

Рс/п удовлетворяло нормам, сбои вследствие воздействия флуктуационных помех бывают весьма редко.

Гораздо большую роль в появлении ошибок при пере даче данных играют всякого рода импульсные помехи, кратковременные нарушения контактов и другие слу чайные явления. С учетом этих факторов МККТТ реко мендует в качестве допустимых следующие величины вероятности ошибок по импульсам при передаче данных со скоростью 1 200 бод/сек по стандартным телефонным

каналам: некоммутируемые		каналы — 5 - Ю - 5 ;		коммути
руемые каналы— Ю - 3 .
Для общесоюзной системы передачи данных принята
для коммутируемых	каналов	несколько	более	строгая
норма: 2-10~'\ Кроме	того,	для обоих	видов	каналов

с устройствами повышения достоверности коэффициент ошибок по знакам установлен равным Ю - 6 .

Наряду с мероприятиями по повышению помехоза щищенности приемных устройств большой интерес пред ставляют работы по подавлению помех путем измене ния характера короннрования проводов ВЛ. Как изве стно, помехи возникают при появлении стримеров, воз

никающих	при положительных		градиентах потенциала
в пределах от 0,5 Еа до (1,5—2)			£ 0 .
Дальнейшее повышение градиента приводит к появ
лению ультракороны,		характеризующейся		большими
потерями	мощности промышленной частоты,			но	вместе
с тем низким-уровнем в. ч. и радиопомех ввиду					отсутст
вия стримеров.
Опыты,	проведенные	Энергосетьпроектом		и ЛПИ,

показали, что можно добиться снижения уровня радио помех, если внутри расщепленной фазы расположить провод малого диаметра (несколько миллиметров). В настоящее время проводятся исследования такой кон струкции, которые в случае их успешного завершения позволят существенно повысить качество каналов связи по ВЛ.

Н а д е ж н о с т ь к а н а л о в с в я з и зависит от час тоты и длительности повреждений линий и аппаратуры. При связи по линиям электропередачи, которые повреж даются редко, решающую роль играет качество аппара туры.

Надежность аппаратуры характеризуется величиной

P(t)—вероятностью	безотказной работы в течение	вре
мени t или вероятностью отказа Q(t). Эти величины		свя-

J00

заны между собой

зависимостью

Q(/) = 1 - P(0 -

(9-1)

Основной

параметр,

от которого

зависит

P{t), это

частота

или интенсивность отказов

единицу времени

(обычно 1 ч) — %.

X, называется наработкой на

Величина

Г0 , обратная

отказ и выражается в часах

П = - г :

0-2)

P(t)=e"xt=e

т°.

(9-3)

При

t—T0

Р(Г0)

=е?-] = 0,368. Это означает,

что веро

ятность

безотказной

работы за период, равный времени

наработки

на отказ, составляет всего 36,8%.

Величины P(t),

близкие к единице, получаются лишь

при времени /, существенно меньшем

Г0 . Так, например,

при

Г 0 = 1 0 4 вероятность

безотказной

работы

в течение

1 ц я(1) = е _ 7 ° 4 = , 0 , 9 9 9 9 .

P(t)

и Q(t) для некото

Ниже

приведены

величины

рых значений

tjT0:

t/T„

. . .

0,1

0,01

0,001

0,0001

10-5

ю - «

P{t)

. . . . 0,368

0,905

0,99

0,999

0,9999

0,99999

0,999999

Q(t) . . . .0,632

0,095

0,01

0,001

0,0001

0,00001

0,000001

Для */7-0 <0,l Q(t)~t/T0,

P(t)**\—tlTo.

Необходимо иметь в виду, что ^-коэффициенты и вре

мя

наработки

Г 0 = 1 Д характеризуют

надежность эле

ментов

или устройств только

отношении

случайных

повреждений

в течение

периода

нормальной их работы.

В большинстве

случаев

долговечность

устройств Г д зна

чительно

меньше времени наработки на отказ Го.

Так,

например, для в. ч. транзисторов Х= \0 • Ю~в \/ч

или Г0 = 105 ч, тогда как срок их службы Г д = 104 ч.

Это означает, что при проверке

на надежность пар

тии

транзисторов,

например 500 шт.,

каждые

200 ч бу

дет выходить из строя один транзистор и, следовательно,

Л = Е 5 о Ь о б = 1 0 " ' ^ Г ° = Т Ж = 1 0 5

Однако по истечении 10'» ч повреждаемость будет быстро увеличиваться и почти вся партия придет в не годность.

Ю1

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1610 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ