Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
5.59 Mб
Скачать

Таким образом, проблема связи по расщепленной фазе сводится к проблеме создания изолирующей распорки с малыми потерями на

высоких частотах и достаточной механической

и электрической проч­

ностью. Распорки

должны выдерживать

разность потенциалов меж­

ду проводами фазы при плавке гололеда

и при аварийных режимах.

Наибольшая разность потенциалов на распорке будет наблю­

даться при к. з. одного

провода расщепленной

фазы в средней точ-

 

 

Ui

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

\ux

 

 

 

ц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

'

 

Рис. 6-3. Схема к расчету разности потенциалов па изо­

лирующей распорке.

 

 

 

 

 

 

ке линии. Упрощенная расчетная схема

для

этого случая показ'апа

на 'рис. 6-3.

 

 

 

 

 

 

 

 

Если обозначить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zi =/«/. /;

Z2 =/u)M/,

 

(6-4)

где L — индуктивность

петли

провод — земля, ен/ot;

М — взаимо­

индукция между проводами фазы, гн/км;

I — половина

длины линии;

ы = 314, то можно

составить

следующую

систему уравнений:

- .

 

£/, =

/ ,Z,

+ / , Z 2 ;

 

 

 

 

 

c/2 = / , ( Z , - Z 2 ) ;

I

 

 

 

 

с/3 = /, ( Z , - Z 2 ) ; j.

 

(6-5)

 

 

f / = / , Z 2

— / 2 Z , ;

I

 

 

и — и, = u2 + u3 )

Решая эту систему, получаем:

/ 2 = З Л ;

 

 

 

 

 

C/1 =/1 (Z1

+ 3Z2 );

 

 

 

 

U=Ji(3Zl

+ Z2);

 

 

 

 

 

Ux

2 ( Z , - Z 2 )

2 ( 1

in)

 

U

3Z, +

z 2

3

4 - и

где

 

 

 

М_

 

 

 

ъ

_

 

 

M

= - z T ~

L

 

Для указанной выше конструкции фазы при средней высоте подвеса над землей 12 м L=14,8-!l0~/ ' ек/кл1; М = 8 , 2 - 1 0 - 4 гн\кщ /п=0,554; 6^= С/-0,218.

72

Для линий 330 кв £/=330/|/"3 =190 кв; £ 4 = 1 9 0 • 0,218=41,6 кв.

Изолирующие распорки, выдерживающие напряжения 40—50 кв

и обладающие хорошими в. ч. характеристиками, могут быть выпол­ нены из фарфоровых или полистироловых стержней. В настоящее время изготовлены опытные образцы таких распорок и должны проводиться их линейные испытания.

 

Вопрос о помехах на расщепленной фазе исследован пока не­

достаточно. На

отечественной опытной

линии '330 кв

с диэлектри­

ческими распорками

уровень

помех

в схеме

провод — провод

фазы

оказался

несколько

 

ниже,

 

 

 

 

 

 

 

чем в

схеме

фаза — земля.

 

 

 

 

 

 

 

Однако

 

это

 

объясняется

 

 

 

 

 

 

 

большим

затуханием

иссле­

 

 

 

 

 

 

 

дуемой

схемы

(как отмеча­

 

 

 

 

 

 

 

лось выше,

напряжение по­

 

 

 

 

 

 

 

мех пропорционально а - 0 ' 5 ) .

 

 

 

 

 

 

 

В

случае применения

распо­

 

 

 

 

 

 

 

рок с малыми в. ч. потерями

 

 

 

 

 

 

 

затухание

 

(уменьшится и

 

 

 

 

 

 

 

помехи

возрастут. Как ука­

 

 

 

 

 

 

 

зывалось

выше,

есть

осно­

 

 

 

 

 

 

 

вания полагать, что их ква-

 

 

 

 

 

 

 

зипиковое значение 'будет на

 

 

 

 

 

 

 

0,35—0,7

неп

 

выше,

чем

 

 

 

 

 

 

 

в схеме фаза — земля. С дру­

 

 

 

 

 

 

 

гой стороны,

характер

этих

 

 

 

 

 

 

 

помех

(один

всплеск

за пе­

 

 

 

 

 

 

 

риод вместо

трех)

облегча­

Рис. 6-4. Схематическое

изображение

ет

применение

специальных

систем

повышения

ломехо-

подачи в. ч. сигналов в изолирован­

3ащи]цени ости

 

ирнемя ика

ные

провода

-расщепленной

на

два

(см. гл. 9).

 

 

 

 

 

 

провода

фазы ВЛ.

 

 

 

 

Важным

 

преимущест­

/ — шина

высоковольтной

подстанции; 2—

вом системы связи по рас­

в. ч. заградитель с отводом от средней

точкП

обмотки;

3—изолированный

про­

щепленной

 

фазе

является

вод 1; 4 — изолированный

провод 2;

5 —

большая величина

переход­

изолирующая

распорка;

6—разрядник;

ного затухания

на

 

другие

7 — в. ч.

автотрансформатор; 8 — конден­

 

сатор

связи;

9 — согласующий

фильтр;

фазы

и

 

линии-—около

10 — в. ч. передатчик.

 

 

 

5 неп на ближнем и около

 

 

 

 

 

 

 

4

неп

на

дальнем

 

кон­

 

 

 

 

 

 

 

це

на систему

фаза — земля

этой же линии. На рис. 6-4

показана

схема присоединения к расщепленной фазе. Особенностью этой схе­ мы является наличие трансформатора 7, служащего для повышения входного сопротивления линии со стороны конденсаторов связи. Это дает возможность применять конденсаторы малой емкости (сотни пикофарад вместо нескольких тысяч пикофарад).

Упомянутый выше опытный канал связи по расщепленной фазе линии 330 кв должен быть реконструирован путем замены изоля- •

торов ЛС-6 распорками стержневого типа из стеклопластика. Бла­ годаря тому, что емкость и в. ч. потери в таких распорках малы, затухание канала должно значительно снизиться. По предваритель­ ным расчетам затухание тракта длиной 129 км на частоте 140 кгц уменьшится с 3,8 до 1,2 неп.

Испытания распорок показали, что при их длине около 40 см •мокроразрядное напряжение превышает 50 кв, а при образовании

73

около распорок электрической дуги они не разрушаются

й -не терЯ-

ют изоляционных качеств.

 

 

Эксплуатационные испытания канала

связи, на котором будут

смонтированы около 2 ООО распорок, дадут

-возможность

установить

его надежность, долговечность и ремонтоспособность, что позволит решить вопрос относительно областей применения каналов связи по изолированным проводам 'расщепленной фазы.

Измерения, проведенные на линии 330 кв длиною 61,4 км с про­ водами 2АСО 300X40 со стеклопластиковыми распорками дали сле­

дующие результаты:

 

 

 

5,2 мнеп/км при

Километрическое

затухание

плавно растет от

100 кгц до

16,7 мнеп/км при 500 кгц. Переходное

затухание расщеп­

ленная фаза — фаза—земля 4,5 неп на ближнем

и от 4,7 до 3 неп

на дальнем

конце.

Переходное

затухание между

расщепленными

фазами 8—6 неп на ближнем и 8,5—5,3 неп на дальнем конце.

Напряжение всплеска помех от коронироваиия проводов изме­ ряемой фазы в схеме провод — провод в 2 раза больше, чем в схеме фаза—земля, по так как в первом случае всплески помех от коро­

нироваиия других фаз практически неощутимы,

то средний уровень

помех при обеих схемах

измерения

примерно

одинаков.

Г Л А В А С Е Д Ь М А Я

 

 

 

М Н О Г О К А Н А Л Ь Н Ы Е

СИСТЕМЫ

СВЯЗИ

П О ВЛ

Диапазон частот связи но ВЛ находится в сравни­ тельно узких пределах от 30 кгц до 500—800 кгц. Пере­ ходные затухания между линиями, заходящими на об­ щие шины (подстанций, невелики, что затрудняет повто­ рение частот. Эти обстоятельства ограничивают возмож­ ности использования на ВЛ многоканальных систем те­ лефонной связи. Тем не менее, за последние годы такие системы применяются все чаще, особенно на линиях дальних и сверхдальних электропередач. Это стало воз­ можным 'благодаря усовершенствованию в. ч. обработки фазных проводов и использованию для связи изолиро­ ванных грозозащитных тросов.

Следует также отметить, что при большой потребно­ сти в каналах связи параллельная установка несколь­ ких малоканальных систем нецелесообразна. Так, напри­ мер, две трехканальные системы займут примерно такую же полосу частот, как одна двенадцатиканальиая. По­ этому на ряде ВЛ з Советском Союзе установлены и проектируются двенадцатикаяальные системы телефон­ ной связи «а аппаратуре типа В-12, которая до послед­ него времени являлась основным типом аппаратуры дальней связи по цветным цепям воздушных линий связи.

74

Аппаратура В-12 системы ОБП на 12 дуплексных те­ лефонных каналов шириной по 3,1 кгц занимает полосу частот 36—48 кгц в прямом и 92—140 кгц в обратном направлении. Максимальный уровень передачи на один канал составляет +2,5 неп (мощность группового уси­ лителя 6 вт или +4,3 неп). При таком уровне передачи аппаратура В-12 может работать по ВЛ с высоким уров­ нем помех лишь при небольших расстояниях — около 150 км :по фазным проводам линии 110 кв или до 100 км

516-564-кгц

 

 

 

 

 

 

612-660 кгц

Рис. 7-1. Структурная схема

аппаратуры

МПУ-12.

 

 

 

/ — удлинитель; 2

преобразователь частоты;

3

— полосовой

фильтр;

4 —

усилитель передачи;

5 — линейный фильтр; б — ф и л ь т р

приема;

7 — полосовой

фильтр;

S — усилитель приема:

9—генераторная

 

система; 10— в.

ч.

тракт

передачи;

/ / — в. ч. тракт приема; 12— перемычка

для

объединения

трактов.

по тросам линий 500—750 кв. При больших расстояниях необходимо применение дополнительных мощных усили­ телен УМ-100 с выходной мощностью 100 вт ( + 5,7 неп), позволяющих увеличить уровень передачи на один канал до +3,9 неп.

В 'большинстве случаев диапазон 36—140 кгц бывает занят и, кроме того, ,в. ч. обработка фазных проводов на эту полосу частот затруднительна. Поэтому в большин­ стве случаев необходим сдвиг частот В-12 в другие более удобные участки спектра. Для этой цели вместе с аппа­ ратурой В-12 устанавливается дополнительная аппара­ тура преобразования типа МПУ-12. Структурная схема МПУ-12 показана на рис. 7-1. На этом рисунке показан сдвиг полосы передачи В-12 36—84 кгц в область 516— 564 кгц с использованием частоты преобразования 600 кгц и нижней боковой полосы частот. В корреспон­ дирующей аппаратуре полоса передачи 92—140 кгц пре­ образуется в 612—660 кгц с использованием несущей 520 кгц и верхней боковой полосы, а в приемном трак-

те происходит обратное

преобразование

полосы

612—

660 кгц

в 92—140 кгц

полосу приема В-12. Меняя на­

стройку

генераторов и -фильтров МПУ-12,

можно

с п о ­

мощью этой аппаратуры сдвигать частоты В-12 в любой

участок

диапазона 150—800

кгц. Аппаратура МПУ-12

выполнена на

транзисторах,

конструктивно оформлена

в >виде

стойки

размерамн-260Хб00х 1 300 мм, питается

о т сети 50 гц, 220 в пли о т аккумуляторной батареи 24 s. Уровень передачи МПУ-12 около +3 неп па один канал.

В большинстве

случаев

в комплект аппаратуры 'Много -

 

2

J

4-

6

7

В

9

10

 

 

Рис.

7-2. Структурная схема

аппаратуры

ТМТП.

 

 

 

 

 

/ — от

датчика

TM; 2 — генератор

тональной

частоты с

ЧМ; 3

усплнтель;

4— фильтр передачи;

5— капал

или линия связи; в -

фильтр

 

приемника;

7 — усилитель;

8 — дискриминатор;

9 — усилитель; 10 — выходной

фильтр;

/ / —

к приемному устройству TM .

связи п о ВЛ,

 

 

 

 

 

канальной

телефонной

кроме

 

В-12

и

МПУ-12, входит также мощный усилитель УМ-100, обес­ печивающий уровень сигнала около +3,9 неп, или УМ-200, обеспечивающий +4,25 неп на один канал.

Многоканальные системы телемеханики с небольши­ ми скоростями передачи (50—70 бод) организуются обычно путем частотного разделения [Л. 43] телефонного канала на 16 каналов телемеханики с помощью аппара­ туры ТМТП или ТАТ-65 (рис. 7-2).

Частота генераторов ТМТП /==450+180 (п—1) гц, где

п — номер канала,

т. е. средняя

частота

1-го канала с о ­

ставит 450 гц; 16-го 3 150 гц.

Сигналы

датчиков теле­

механики

частотно

модулируют

генераторы ТМТП на

± 4 0 гц.

В дискриминаторе приемника 8

восстанавлива­

ются сигаалы ТМ. Ширина полосы частот каждого -кана­ ла ТМТП равна 180 гц.

Применяется также временное разделение каналов телеизмерения путем последовательной передачи в общей полосе частот сигналов о т нескольких датчиков (рис. 7-3) с помощью синхронно вращающихся переключателей или других переключающих устройств.

В последнее время все чаще применяются телеинформационные .системы телемеханики с кодо-импульсной мо­ дуляцией. При этом как сигналы о положении объектов, так и показания приборов преобразуются в дискретные

76

сигналы, которые с той или иной скоростью и циклич­ ностью передаются в полосе частот телеграфного или телефонного канала.

Телеинформациоиная система ТИС, рассчитанная на телеграфный канал шириной 180 гц, использует 8-эле-

ментный

код

с

шириной

импульсов и пауз по 20

мсек

{~о — 1/т= 1/20 • 10- 3 =50 бод),

что

соответствует

скорости

передачи

информации

до

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

бит/сек.

Продолжи-

~

\

 

 

 

 

 

 

телы-юсть

элементарной

6

»

»

 

 

 

 

•*

&

посылки составит 0,32 сек

 

в

 

 

 

 

 

 

(16 - 20 - Ю - 3 ) . При дли-

 

 

 

 

 

 

 

 

тельиости

цикла

4

сек.

 

Рис.

7-3.

Структурная

схема

кана-

можно передать

12телеиз-

л а

с

синхронными

переключа-

мереиий

или

96

сигналов

 

т е л я м ' ' -

 

 

 

 

 

типа

включено—выключе­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

но («да»—«нет»). При использовании для ТИС

телефон­

ного канала

шириной

3 100

гц скорость

передачи

может

быть

увеличена

до

1 200

и

даже

2 400

бит/'сек.

Такие

скорости требуются для быстродействующих систем теле­ механики и для аппаратуры передачи данных (ПА) при передаче информации в электронные вычислительные машины (ЭВМ). При этом на входе и выходе телефон­ ных каналов устанавливаются специальные модемы, в которых с помощью частотной или фазовой модуляции

тональных

частот

импульсы

постоянного

тока

преоб­

разуются

в ЧМ

или ФМ

модулированные

сигналы

(рис. 7-4).

 

 

 

 

 

Для

передачи

сигналов

телемеханики

применяется

также

система с

ортогональным уплотнением

[Л. 44],

в которой в качестве несущих использованы последова­ тельности прямоугольных импульсов, расположенные по

отношению друг к другу таким образом,

что взаимные

их влияния, взаимодействие и образование

комбинацион­

ных частот исключаются.

 

На рис. 7-5 показана блок-схема

разработанной

в США системы ортогонального уплотнения

ОРТОМАКС.

На обоих концах тракта используются идентичные гене­

раторы прямоугольных

импульсов,

производящие

ком­

плект ортогональных волн Pi(t),

Ptit),

...,

Pn(t).

 

Автоматическая синхронизация

обеспечивает работу

каждой нары генераторов (на передаче

и приеме)

с од­

ной и той же скоростью повторения

1/Т.

На

передающем

конце несущие волны

каждого

канала

модулируются

77

аналогично тому, как это делается в системе ЛМ с двумя боковыми полосами. Суммарный сигнал на выходе аппа­ ратуры, состоящий из N модулированных сигналов, име­ ет вид:

£ ( 0 = 2 > п Л . (0.

1

где амплитудный коэффициент ап характеризует 'модули­ рующую информацию в каждо'м канале. При подаче ана­ логовой (т. е. пропорциональной измеряемой величине) информации модулированный сигнал имеет последова­

тельный ряд

отрицательных

и положительных

значений

1

 

2

2

1

(в то время как при пере-

 

даче информации, напри-

1

I

1

I

I

I мер

двоичным

кодом;

он

I — I

' — I

'—'

'—' имеет лишь значения ±

1).

Рис. 7-4. Структурная схема капа-

Для обеспечения

усло-

ла

передачи данных.

 

в и я

ортогональности

волн

модемГз-7а„алПсвПзГ,чн л а """'х :

2~

величина о„ должна оста­

 

 

 

 

 

ваться постоянной в тече­

ние всего интервала Т. Это условие соблюдается путем

опробования

(эталонирования)

амплитуды

сигнала

на

входе каждого канала в течение каждого

интервала

Т.

В случае передачи аналоговой информации

скорость эта­

лонирования

не должна превышать величины, соответ­

ствующей удвоенной ширине

полосы передаваемой

ин­

формации. В случае передачи кодированной информа­ ции может быть принята любая комбинация скоростей эталонирования, соответствующая мощностям двух ка­ налов.

Модулированные сигналы передаются по обычному в. ч. тракту, который может быть использован для рабо­ ты систем AM и ЧМ. После поступления составного сигнала на приемный конец каналы с различной инфор­ мацией разделяются при помощи цепей с коррелирующи­ ми детекторами. Каждая амплитуда ап восстанавлива­ ется путем корреляции модулированного сигнала волной, соответствующей несущей данного канала. Корреляция производится в течение каждого интервала Т при помо­ щи умножителя и восстанавливающегося интегратора. В конце каждого интервала скоррелированное напряже­ ние эталонируется и накапливается, а интегратор воет станавливается для принятия следующего интервала,

7?

- -i

Последовательность эталонированных амплитуд каж­ дого канала либо пропускается через п. ч. фильтр, на выходе которого восстанавливаются аналоговые значе­ ния, либо подается на двоичные восстанавливающие цепи для воспроизведения цифровых данных.

Процесс корреляции, описанный выше, представляет собой оптимальный процесс подавления случайных шу­ мов и взаимных влияний между каналами, позволяющий

1

1

/V

\

\

\

б)

Рис.

7-5.

Ортогональная

система

уплотнения

ОРТОМАКС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а — передающий

конец;

б — приемный

конец: / — датчик време­

ни; 2 — г е н е р а т о р ортогональных

волн;

3

цепи опробования и

эталонирования;

4

сумматор;

5 — линейный"

передатчик;

6 —

линейный

приемник;

7 — АРЧ; 8— датчик

времени;

9 — генера­

тор

ортогональных

волн;

10 — восстанавливающий

интегратор:

/ / — цепи

опробования

и

эталонирования;

 

12 — частота,

рав­

ная

ИТ;

13 — полезные

сигналы

на входе;

14 — проводная

пли

радиолиния.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

увеличить соотношение сигнал/помеха на выходе детек­ тора в 2WT раз (где W — полоса помех на входе, Т — время интеграции). Эффективная полоса на входе кана­ ла определяется величиной 1/27", т. е. равна максималь­ ной полосе полезного сигнала. В тех случаях, когда по­ лоса частот не является главным критерием, система,

79

показанная на рис. 7-5, может быть упрощена. Если ча­ стота повторения сигналов 1/7" достаточно высока по сравнению с полосой передачи, из схемы можно исклю­ чить цепи эталонирования, а интеграторы могут 'быть заменены простыми н. ч. фильтрами для выделения тре-

Ро

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

4-7

Pi

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

-1

 

 

 

 

 

 

+7

Рг

 

 

 

 

 

о

 

 

 

- -

 

-1 J

 

 

 

 

+

Рз

 

 

 

 

_

о

 

 

 

 

+- 77

Р*

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

-1

 

 

 

 

 

+1

Ps

 

 

-

 

О

 

-+17

Ре

 

 

 

 

О

 

 

 

- 7

 

 

 

 

+7

Р7

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

-1

Ро 1L п

п

 

п и Г

+ 1

 

О

 

 

 

 

 

г

1/Т

п

I

I

 

If

т

0 4- 8 12 16 20

 

 

и

*

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7-6. Форма и спектр ортогональных импульс­ ных волн.

буемого н. ч. полезного сигнала непосредственно из при­

емных умножителей.

 

 

О р т о г о н а л ь н ы е

и м п у л ь с н ы е

в о л н ы . При­

менение прямоугольных

импульсов в

качестве ортого­

нальных несущих является наиболее простым методом ортогонального уплотнения, обеспечивающим простоту и гибкость оборудования путем незначительного сниже­ ния эффективности полосы. Каждый прямоугольный

80

импульс,

показанный на рис. 7-6, всегда имеет

величину

+ 1 или

— 1 , следовательно,, средний квадрат

каждого

из них равен единице. Различным в каждой волне явля­ ются число и положение точек перехода через нуль. Для

облегчения

понимания условимся, что

цифровой

индекс

п каждой

волны Рп обозначает число

переходов

через О

внутри каждого интервала повторения Т. Волна Ро явля­

ется импульсом постоянной

величины

+ 1 в течение

все­

го интервала

повторения

и не имеет

ни одной

точки

ну­

левого перехода. Волна Pi имеет один нулевой

переход

за интервал

Т

(в точке

Г/2); волна

Р% — два

 

перехода

(в точках

Т/4

и ЗТ/4), а

волна

Рз

содержит

нулевые

переходы волн Р\ и Рг-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Каждая волна более высокого порядка получается

введением

добавочных

нулевых переходов

бинарного

типа. Так, Pik имеет четыре перехода

в точках

Т/8,

крат­

ных нечетным числам: Т/8, ЗТ/8, 5775,

7Т/8; волна Р5 —

содержит

переходы

волн

Pik

и Pi; волна Р\

 

в

точках

Pi и Pz\

волна

Pi — в точках

Р4

и

Рз; волна

 

Рв

имеет

переходы

 

в

точках

Т/16,

кратных

 

нечетным

числам,

а волны

с более высокими

индексами

(до Pis

включи­

тельно)— в точках

Р& + Р\;

Р5+Р2

и т. д. Определение

волн высших

порядков

может

быть

продолжено

как

угодно далеко.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как видно из рис. 7-6, ортогональные импульсные волны нельзя рассматривать как последовательности одинаковых прямоугольных импульсов, поскольку в них часто встречается варьирование расстояний между нуле­ выми переходами в пределах соотношения 2:1. Ортого­ нальность изображенных на рис. 7-6 импульсных волн подтверждается тем, что любая, выбранная наугад, пара схожа по знаку в одной половине интервала Т и различается в другой. Следовательно, их векторное про­ изведение равно нулю.

С п е к т р ч а с т о т . Спектр частот составного сигнала иа выходе системы ОРТОМАКС может быть определен анализом ряда Фурье. При наличии постоянной моду­ ляции в линии имеет место спектр гармоник, соответст­

вующий принятой

частоте повторения

цикла 1/Т. В слу­

чае изменяющейся

во времени модуляции

составляющие

частотной полосы

будут появляться

на

частотах 1/2Т

•по обе стороны от

линий, показанных

на

рис. 7-6. Час­

тотный пик для каждой четной волны появляется на ча­ стоте п/2Т, гц. Спектр волны с нечетным порядковым

6—300

81

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ