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 89 / 169 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

номером аналогичен спектру волны со следующим по порядку (четным) номером, но сдвинут по фазе на 90°. Разумеется спектр волны Ро имеет всплеск на нулевой частоте.

Минимальная ширина полосы системы должна -охва тывать пики спектров всех каналов, т. е. Wmm^N/2T,8n. Расчет показывает, что ширина полосы системы 5/Т, гц, позволит получить удовлетворительную степень ортого нальности, обеспечивающую среднее переходное затуха-

'Я 9		10		11			11	16

О
13
1				015

Рис. 7-7. Модули каналов.
а — передача;		6 — прием;		О — вход;		/ — ц е п и опро
бования и	эталонирования; 2— буферный						усилитель;
3 — диодный умножитель;				4— в. ч. триггер; 5 — сум
мирующий	резистор; 6 —			выход;	7 —	синхронизирую
щий импульс;		8 — трнггерныи импульс; 9 — диодный
умножитель;		10—восстанавливающий				интегратор;
— цепи	опробования		и	эталонирования;			12— и. ч.
фильтр; 13—в.		ч. триггер; 14 — трнггерныи					импульс;
15— синхронизирующий			импульс;		16 — выход.

ние между каналами, равное 40 дб. Ортогональные вол ны могут использоваться также в системах, где переда


ваемые сигналы		имеют	резко		различающиеся		полосы
передачи. В этом		случае		необходимо,		чтобы	скорости
опробования	каналов отличались				в 2к раз, где величина
k определяет	максимальное количество					несущих волн
в данной системе.
К о н с т р у к ц и я а п п а р а т у р ы						О Р Т О М А К С .
Аппаратура	построена		х	использованием триггерных

цепей и логических диодных звеньев для каждого гене ратора импульсов. На рис. 7-7 показан модуль стандарт ного канала, включающий все передающие и приемные

цепи. В передающей цепи (рис. 7-7,д) содержится триг гер, генерирующий несущую, входные цепи эталониро вания, диодный умножитель и суммирующее выходное сопротивление. В схеме, благодаря двоичному характе ру несущих волн, возможно применение простого диод ного умножителя. Модуль передающей части канала со держит 8 транзисторов, 9 диодов, 4 конденсатора, 28 со противлений. Модуль передачи имеет размеры 10,3X Х9,6 см, смонтирован на плате с печатной схемой. Мо дуль приемной части канала, показанный на рис. 7-7, содержит лишь ненамного больше деталей. Здесь в до полнение к триггеру, умножителю и цепи эталонирова ния требуются восстанавливающийся интегратор и низ кочастотный фильтр. Приемный модуль содержит 10 транзисторов, 9 диодов, 7 емкостей и 30 сопротивле ний. В схеме не требуется громоздких индуктивностей или механических деталей. Размеры приемного модуля лишь на 10% превышают размеры передающего.

Высокая эффективность использования спектра, при сущая системе ортогонального уплотнения, достижима, однако, при точной синхронизации передающего и при емного генераторов несущих волн. В качестве контроль ных сигналов для автоматической синхронизации могут быть использованы прямоугольные импульсы одного канала, наиболее стабильные с точки зрения их ортого нальности к импульсам остальных каналов, даже при наличии фазового сдвига. Так, контрольным сигналом может служить, например, волна P-j в рассматриваемом комплекте каналов Ро— Ps. Подробное описание одной из возможных схем синхронизации и калибровки в аппа ратуре ортогонального уплотнения приведено в [Л. 44].

Применение системы уплотнения в. ч. трактов по ВЛ ортогональными импульсными волнами позволяет передавать большое количество сигналов телеуправле ния и телесигнализации, представляющих собой стан дартные н. ч. сигналы с девиацией частоты. Так, в"систе ме ОРТОМАКС со скоростью эталонирования 1/Т= = 1,875 гц, можно осуществить 14 каналов, передающих данные в полосе 0—15 гц.

Несущие частоты в 14-канальной системе представ ляют собой прямоугольно-импульсные волны Pi — Ра, причем контрольная несущая Pis представляет собой по

следовательность	прямоугольных импульсов с частотой
15 гц. Ввиду того	что в данной системе полезный сигнал
6*	§3

имеет цифровой характер, цепи эталонирования могут быть заменены простыми триггерными цепями.

Аппаратура ОРТОМАКС со смешанной скоростью


передачи могла	бы	быть	использована	для	сочетания
тонального сигнала		в полосе 3,2 кгц с шестью			полезны
ми сигналами, имеющими полосы шириной \00гц.						Общая
полоса передачи	такой		аппаратуры	составит		4 кгц.

Основная скорость эталонирования должна быть равной 200 гц, но тогда тональный сигнал должен эталониро ваться в 32 (2''~' = 25) раза быстрее, т. е. 6 400 развсекунду. Поскольку тональный сигнал не содержит нуле вых составляющих, он может быть наложен па несущую

Ль	что эквивалентно непосредственной передаче сигна
ла	(хотя и квантованного	во времени). Контрольная не
сущая при этом должна		равняться P-si или	Pgz	(прямо
угольно-импульсная волна с частотой 3 200			гц),	а шесть

несущих сигналов для передачи данных должны пред

ставлять собой волны от Рзз		(3 400	гц)	до Рзв (3 800г^).
При нормальном	состоянии	тракта	в. ч. передачи		воз
можно получение	точности	передачи		данных 1%	или

большей при переходном затухании между любыми дву мя каналами 40 дб и более.

Система ОРТОМАКС может непосредственно сопо ставляться с системой ОБП, уплотненной несколькими телефонными каналами шириной по 4 кгц. Для получе ния четырех каналов в общей полосе 0—16 кгц с шири

ной полосы каждого капала 3,6 кгц скорость					эталониро
вания	должна составлять			ljT=7 200 гц, а	несущие —
быть	равными Pq, Р\,	Pi	И Р 3 . Прямоугольно-импульсная
волна	Рг с частотой	14,4	кгц	может использоваться в ка

честве контрольной частоты. Дуплексное оборудование для четырех телефонных каналов будет состоять при мерно из 12 плат печатного монтажа и источника пита ния. Оно размещается на единой стойке шириной 51 см. высотой 13,3 см и глубиной 38 см.

П о м е х о у с т о й ч и в а я с и с т е м а с в я з и . В ли ниях, подверженных действию периодически повторяю щихся помех, например, таких, как помехи от короны, возможно применение новых систем связи, основанных на принципе передачи и приема сигналов, как бы «орто

гональных» всплескам	помех.
Такой метод был	впервые предложен	в	СССР
[Л. 45, 46] в 1952 г., а впоследствии исследован в			Японии
[Л. 47] в применении к в. ч. трактам по линиям			электро-

передачи. Суть метода заключается в том, что иа пере

дающем	конце тракта	основной сигнал	синхронизирует
ся с периодом помех и		передается в	в. ч. тракт после
обычного	процесса модуляции (рис. 7-8). После демоду

ляции сигнала на приемном конце тракта при помощи

импульсов

опробования,

подаваемых

моменты

наи

меньшей

величины

помех,

выявляется

наибольшая

не

искаженная величина

полез

ного сигнала,

которая

и под

вергается

декоди р о в анию.

При этом фазовый сдвиг пе

редаваемого сигнала должен

быть

выбран

таким

обра

зом,

чтобы

опробование

мо

ментов

минимальной

вели

чины

помех иа

передающем

конце точно совпадало сма-

кси м альны м и

неискажен н ы -

ми значениями

демодулиро-

ванного

сигнала

на

прием

ном

конце. На

рисунке

7-8

показаны этапы

распределе

ния сигналов во времени, от

вечающие

изложенным

тре

бованиям.

На рис. 7-9 .изображена

Рпс. 7-8. Карта распределения

модель

описываемой

систе

сигналов

во

времени.

мы,

где

кодирующие

сигна

а — периодические помехи (от ко

лы, синхронные с периодиче

роны);

—

синхронизированный:

сигнал;

— кодовые

синхронизи

скими

помехами

(т. е. поме

мый

сигнал;

—

принимаемый

рующие

импульсы;

— передавае

хами от

короны),

вырабаты

сигнал;

е — сигнал

на

выходе де

ваются

как

передатчике,

модулятора; ж—импульсы

опробо

вания, подаваемые

моменты ми

так .и в

приемнике. Обозна

нимума помех: з— регенерирован

чения

а — з

на

рис.

7-9

ный

исходный

сигнал.

соответствуют

таким

же

на

рис. 7-8.

(Напомним, что всплески

помех

от короны

име

ют место вблизи максимумов полупериодов положитель: ной полярности напряжения промышленной частоты каждой фазы ВЛ.) Скорость передачи сигналов дикту ется периодом повторения помех. Если декодирование производится лишь в моменты минимума помех, то ско рость передачи сигнала соответствует частоте повторе ния всплесков помех. Если же скорость передачи сигна-

ла кратна частоте повторения помех, то можно говорить лишь о некотором проценте снижения помех в данной системе.

В [Л. 47] рассматривается лишь первый случай равепства скорости передачи сигналов частоте повторения помех. Такая система применима лишь тогда, когда до

пустимая ширина полосы передачи соответствует		дан
ной скорости.
Для получения кодирующих сигналов,	синхронных
с всплесками помех, можно использовать	отрезки	вы

прямленного напряжения промышленной частоты, пере давая эти сигналы по тому же тракту, что и полезный

сигнал (рис. 7-8). На					приемном конце эти сигналы мож-
'о-Н						В		д		А
'о-Н		А	Б			f		Г		А
						f				эю
										эю
					I	. — I
						и
Рис. 7-9. Блок-схема системы передачи.
а, 6,	в,	г, д, е,	ж,	з	— то	ж е ,	что на рнс.		7-8.	А — кодирую
щее	устройство;		В — модулятор;					В — тракт	передачи инфор
мации;		Г — демодулятор:				Д — декодирующее				устройство;
Е— преобразование в импульсы;								Ж — и с т о ч н и к помех: 3 —
преобразование			в	импульсы;			И — источник			периодических
помех;		/ — сигнал		на	входе; 2 —			сигнал на	выходе.

но использовать в качестве импульсов опробования. По явление известного сдвига фазового угла передаваемого сигнала на пути от передатчика к приемнику не имеет большого значения, поскольку уровень помех на прием нике определяется, в основном, ближними коронными разрядами. Таким образом, импульсы синхронизации и опробования удобнее получать на приемном конце трак та, посылая их затем обратно к передатчику. Эти сигна лы имеют целью лишь определение фазового сдвига, поэтому для их передачи требуется весьма узкая полоса частот (они могут подаваться в в. ч. тракт на специаль ной контрольной частоте).

На рис. 7-10 изображена блок-схема синхронизации описанным способом,

Ё случаях, если периодическая помеха носит иной Характер, чем помеха от короны на ВЛ, синхронизиру

ющие

импульсы

могут

быть

получены

другим

путем,

например из самой функции помех.

Эффективность предлагаемой системы связи была

исследована

авторами [Л. 47] экспериментально. Скорость

передачи

сигнала

такой системе

должна

составлять

150 бод

пр.и

промышленной

частоте

50 гц

или

180 бод

при

промышленной

часто

те 60

гц

(поскольку

вспле

ски помех имеют место на

максимумах

положительной

полярности

всех

трех

фаз

ВЛ) .

экспери мви

Рмс. 7-10. Блок-схема

синхро

Блок-схем а

низации, в которой информа

тальной системы связи

пока

ция о

фазовом

угле

подается

от приемника

передатчику.

зана

иа

рис. 7-11.

Фазовые

/ — передатчик;

2 —

приемник; 3 —-

сдвиги импульсов

синхрони

источник

помех;

4 —

тракт

передачи

информации;

5 — синхронизирую

зации

могут

регулироваться.

щий сигнал (сдвиг

фазовых углов) .

При

использовании

в си

стеме принципа модуляции с девиацией частоты в каче стве демодулятора рекомендуется обычный частотный дискриминатор с линейными характеристиками.

Так как начальное напряжение короны зависит от условий погоды, в системе меняется не только частота, но и фазовый угол минимальной величины помех. По скольку помехи от короны в дождливую погоду превы шают помехи в ясную погоду в среднем на 20 дб, то рекомендуется при выборе фазового угла импульсов опробования и синхронизации исходить из условий воз никновения короны в дождливую погоду.

Схему рис. 7-11 можно применять в лабораторных условиях, при этом функции, имитирующие помехи и выпрямленное трехфазное напряжение, поступают с маг нитной ленты самописца. В такой схеме удобнее, чем на действующей ВЛ, проводить сравнение результатов при изменении одного параметра и сохранении прочих оди наковых условий.

В схеме, используемой в условиях,, действующих В Л, вместо цепи детектирования (рис. 7-11) применено декодирующее устройство. Сигналы опробования по даются в моменты наибольших неискаженных значений демодулированного сигнала. Фазовый сдвиг между по-

сылаемым	кодом и	импульсом	опробования постоянен.
В случае	изменения	фазового	угла импульса опробо

вания на такую же величину меняется фазовый угол по сылаемого кода.

Применение описываемого принципа рассматривает ся в [Л. 47J для случая немодулированной передачи так называемой «основной полосы частот» данного вида информации и случая частотной модуляции передава-

				1
Д	Е	Ж		3
	Ж		к	1
Ж	Ж		к
Ж
	Л	м		ж
				ж
Рис. 7-11. Блок-схема		опытного	устройства.
/ — самописец	с магнитной лентой:		/. 2 — помехи

сполосой 0—2.5 кгц; 3 — выпрямленное трехфазное


напряжение;			/ / — л а б о р а т о р н ы й			источник		питания;
/ / / —	измеритель уровня;				А — генератор			синхрони
зирующих		импульсов;		Б — кодовый			генератор;		8 —
модулятор		девиации		частоты;		Г — смеситель;			Д—
трехфазный		выпрямитель;			£ — ц е п ь		задержки		им
пульсов; Ж — устройство					сдвига		фазового		угла:
3 — фильтр;		И — детектор;			К — демодулятор девиа
ции	частоты;		Л — счетчик		посылаемых			сигналов;
М — счетчик		ошибок.

емого сигнала. В случае передачи основной полосы мо

гут	использоваться	н.	ч.	фильтры	80,	100 и 125	гц, име
ющие затухание среза			40	дб.
	В случае ЧМ	(когда		«несущей»		является	частота
1,2	кгц с девиацией 75 гц) фильтр				используется		только

на приемном конце и имеет полосу несколько более ши рокую, чем в случае передачи основной полосы. Как показали теоретические выкладки и результаты экспе риментов, вариант передачи основной полосы дает зна чительно лучшие результаты, чем вариант ЧМ. Анало гичные с вариантом передачи основной полосы резуль таты дают случаи амплитудной и фазовой модуляции передаваемого сигнала.

Г Л А В А В О С Ь М А Я

П Е Р Е Д А Ч А И Н Ф О Р М А Ц И И П О ВЛ С В Е Р Х В Ы С О К О Г О

Н А П Р Я Ж Е Н И Я ПЕРЕМЕННОГО		И	П О С Т О Я Н Н О Г О		Т О К А
И П О С И Л О В Ы М К А Б Е Л Я М
Передачу информации	по линиям		сверхвысокого	напряжения
750 и 1 150 кв переменного	и 1 500	кв	постоянного	тока	труднее
осуществить, чем по линиям	500 кв,	так как тсилометрическое зату
хание, длима линий и уровень помех		возрастают с увеличением 'На
пряжения ВЛ.
Даже при относительно	небольших расстояниях между				подстан

циями 750 кв (350—450 км) возможна организация по фазным про водам лишь небольшого числа каналов релейной защиты и противоаварнйной автоматики (телеотключеиия, передачи фазы 50 гц)

ии

У?

Уз

У*

A t

Г Б

Тв

300 им

ТТ

450КМ

450 км

7LJ

•

? •

Рис. 8-1. Схема связи по ВЛ 750 кв.

•4,

Б,

В, Г — подстанции

750 кв;

/ — аппаратура

в. ч. каналов

релейной

защи

ты

протнвоаварийнон

автоматики;

2 — оконечная

аппаратура 12-канальноп

системы связи;

3 — промежуточные

усилители

12-капалыюй

системы

связи;

Уг—Уъ — пункты

установки промежуточных

усилителей.

нижней части

диапазона

частот. Для телефонной

связи, телемеха

ники

и передачи

данных используются

в. ч. каналы по изолирован

ным сталеалюмнииевым тросам с установкой ряда промежуточных усилителей.

Рассмотрим в качестве примера схему			связи электропередачи
750 кв	протяженностью	1 200 км (две линии по 450		км и одна
300 км), показанную на рис. 8-1.
К	фазным проводам	(обычно по схеме	фаза—фаза)	подключе

на аппаратура каналов релейной защиты и противоаварийной авто

матики, настроенная на частоты в диапазоне	40—70 кгц.
По тросам организована 12-канальная система связи на аппара
туре В-12 — МПУ-12 — УМ-200 с перепрнемами	на п/ст. Б и В и

пятью промежуточными усилителями в специально оборудованных

пунктах через каждые 150 км. При выборе для этой					системы	поло
сы	150—250 кгц рассмотрим расчет затухания а и допустимого					зату
хания а д о п для наивысшей частоты 250 кгц.					мнеп/км.
	Для одноповивных тросов		а=0,06 f=0,06 • 250= 15
	Дополнительные	затухания	(концевое	и в аппаратуре обработ
ки)	\|Да«0,35 неп на	участок,	тогда а= 15	• Ю - 3 • 150+0,35=2,6		неп.

Уровень помех па тросах в полосе шириной 3 кгц в диапазоне около 300 кгц составляет минус 2,5 неп; при семи промежуточных

усилителях ои выше на -g-In (7+1) = 1,05 неп, при этом а Д О п = 4,3+

+2,5—3—1,05=2,75 неп.

При меньшем числе каналов можно увеличивать расстояние между промежуточными усилителями или принимать более высокие частоты. Так, в случае организации 3-канальной системы связи па раллельно с 12-каналыюй по схеме рис. 8-1 на частотах 300—350 кгц

йдоп	увеличится	на 1,2 неп и составит 3,95 неп. Затухание	участка
на	частоте 350	кгц а=0,06 • 350 • 10~3 • 150+0,35=3,5 неп, т. е.
остается запас 0,45 неп.
	В случае 'необходимости дальнейшего увеличения числа		каналов

(например, до 24) необходимо расширить диапазон используемых частот, что сопряжено с увеличением кплометрического затухания и, следовательно, с уменьшением расстояния между усилительными пунктами.

С другой стороны, увеличение числа усилительных пунктов при

водит к увеличению уровня помех, т. е. к снижению	а д о п .
Таким образом, длина канала связи по тросам ограничена неко
торыми пределами.
В соответствии с выражением (4-3)
Л. = />0 0 + 4 - 1 п ( 1 - * - 2 0 ) .	(8-0

где Ра, — уровень помех на линии бесконечно большой длимы (прак

тически при а>\	неп); ра — уровень помех на линии				с затуханием
a = al.
Согласно (8-1) при а>{неп ра^р„,;			при а=\	неп pi=p™—0,08;
при я=0,5 неп /зо,5~Рс<,—0,24.
Наибольшее	затухание	а<> прямой	линии	связи	определяется
формулой
	а о = Р п с р — Р а а - Р с / , - А а '					(8"2>
где рпср — уровень передачи,		неп; ра—	уровень	помех в конце ка
нала па линии	с затуханием а0, неп;		р^а—норма		превышения
уровня сигнала над уровнем		помех; До — дополнительное затухание
в трансформаторах и других концевых устройствах,					неп	(обычно
Да— 0,4 неп).
Так как величина а0, как правило, больше 1 неп, можно						в (8-2)
заменить рао на р*,
	а о = р П с р — / 7 с / п — Д п .					(8-3)

Если линия большой протяженности L с затуханием А разделе на на п усилительных участков одинаковой длины l=L/n с затуха нием а=Л/л, то уровень помех, воздействующих на приемники по концам канала, будет:

	1
Рпш = Ра + ~2~ 1 П			(8 "4 )
Допустимое затухание усилительного		участка
Ядоп = PntV — Рпом — Рс/п =	РвеР — Ра — ~~2~ l n п — Рс/п ~
= Рпер— Л » " 1 Г 1 П ( 1	~ е~2")—	~Т{ПП — Рс/п-	(8"5)

Затухание усилительного участка a = al+Aa= — +&а, тогДй

запас по затуханию будет:

1 0 = «доп — а = рп& — Ров — ~2~ 1 п С —е ~ 2 а ) —

1<х£

-— l n « - p c / n - — -La.

С учетом (8-2)
	о = а 0 - - т р 1 п [ л ( 1 - < ? - » « ) 1 - - ^ .				(8-6)
Величина о	будет иметь наибольшее значение			при п=со
	ашм = ав		— -j-\n2A.		(8-7)
Приравняв	о" нулю, можно	найти наибольшие		затухание и дли
ну канала с усилителями
			е2а„
	•^мяко =		2а~		(3-9)

Если учесть, что бесконечное увеличение числа усилителей не осуществимо, то выражения (8-8) и (8-9) являются лишь теорети ческими пределами. Как правило, затухания усилительных участков достаточно велики, чтобы можно было принять ра = р~ и в выраже нии (8-6) считать множитель ( 1 — е - 2 а ) ~ 1 . При этом

In п	aL	„ „,
о = я 0 - - ^	— •	(8-Ю)

Так как величина о должна быть больше 0, то минимально не обходимое число усилительных участков определяется из выраже ния

о	Ь— = а0.	(8-11)
^	"мпн

Максимальное число усилительных участков для получения наи большего запаса по затуханию О м а н е можно найти, приравняв нулю производную (8-10) по п:

			пкакс=2А.					(8-Ч2)
Линейное	затухание		усилительного		участка		при	пМ акс—2/1
равно:
			-2А=	0,5	неп.			(8-13)
В этом случае		получается наибольший				запас	по	затуханию
1 +	In 2/1
С ы а к с ^ а о —	9	1	а с учетом	поправки		в соответствии с вы-

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 169 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ