2.3 Канали зв’язку лініями електропостачання

Використання ліній електропостачання для передавання інформації має ряд переваг, обумовлених тим, що ці лінії мають високу механічну міцність, добру ізоляцію, легко обслуговуються. Вони дозволяють зберегти значні кошти, не прокладаючи спеціальні лінії передавання інформації, хоча використання ліній електропостачання пов’язано з цілим рядом складностей. Для них необхідна спеціальна апаратура підключення до лінії високої напруги для зменшення згасання струмів високої частоти під час проходження їх крізь обладнання високої напруги (вмикачі, трансформатори, вимикачі тощо), що має низький опір. Лінії електропостачання, які використовуються для передавання інформації, розподіляють на високовольтні лінії електропередавання та промислові силові мережі з напругою 380 В.

Враховуючи високий рівень завад у високовольтних лініях, передавання здійснюється на частотах 35 … 500 КГц з досить великою потужністю сигналів (до 10 Вт). Збільшений рівень завад пояснюється тим, що крім завад, звичайних для повітряних ліній зв’язку, тут присутні специфічні електричні завади у всьому спектрі високих частот. Ці завади обумовлюються коронними розрядами, розрядами на поверхні ізоляторів, вмиканням та вимиканням лінії, а також високовольтного обладнання тощо. Великий вплив мають метеорологічні умови. Іній та ожеледь можуть збільшити коефіцієнт згасання удвічі. Найбільш розповсюдженою є схема “фаза – земля”, в якій передавання інформації відбувається одним дротом та землею (рисунок 2.7).

Р исунок 2.7 – Канал передавання інформації високовольтною лінією

в режимі “фаза – земля”

Засіб передавання інформації з’єднується з лінією високовольтним кабелем. Щоб уникнути впливу високої напруги, засіб відокремлюється від лінії конденсаторами зв’язку (для лінії 110 КВ ємність дорівнює 2200 пФ), які являть собою великий опір для змінного струму частотою 50 Гц. Фільтр підключення разом з конденсатором утворюють смуговий фільтр, частота якого відповідає частоті-носію інформаційного сигналу. Коливальне коло не дає мо­ж­ли­во­с­ті стру­мам ви­со­кої ча­с­то­ти про­хо­ди­ти на під­станції і виконує функцію високовольтного загороджувача. Для частоти струму 50 Гц його опір незначний.

Для збільшення завадозахищеності використовують схему “фаза-фаза”, хоча при цьому кількість апаратури збільшується удвічі.

Якщо на шляху передавання інформації постає підстанція, то для неї необхідно формувати обхідний шлях (рисунок 2.8), інакше високочастотні струми будуть шунтуватися апаратурою підстанції.

Р исунок 2.8 – Організація каналу зв’язку між підстанціями

Питоме згасання для ліній електропередавання довжиною до 30 Км в діапазоні частот 50 … 300 КГц визначається за емпіричною формулою:

, (2.15)

де k_нл – коефіцієнт напруги лінії, який приймає значення:

12,2 – для ЛЕП напругою до 15 КВ;

8,7 – для ЛЕП напругою 110 КВ;

6,55 – для ЛЕП напругою 220 КВ;

7,22 – для ЛЕП напругою 400 КВ.

Розподілені силові мережі мають значно більший сенс для використання у випадку передавання інформації внаслідок їх розповсюдженості. Вони використовуються в першу чергу там, де прокладання додаткових ліній зв’язку складне та коштовне (шахти, нафтопромисли).

Канали передавання розподіленими силовими мережами характеризуються складністю підключення та високим рівнем завад. До мережі підключається велика кількість навантажень, причому вони змінюються, тобто мають динамічний характер, і можуть шунтувати інформаційні сигнали, а оброблення кожного навантаження відповідними фільтрами та високочастотними загороджувачами складне і коштовне. Якщо цю апаратуру не використовувати, то для передавання телефонних сигналів потрібна потужність порядку 1 КВт. Але у випадку використання вузької смуги частот (порядку 10 Гц), можна зменшити потужність сигналу до декількох Ват. Проте при цьому значно збільшується час передавання.

Передавання телемеханічних сигналів може відбуватися і на високих частотах. Зі збільшенням частоти рівень завад зменшується, причому в мережі напругою 380 В він більший ніж у високовольтних мережах. Крім того, при збільшенні частоти збільшується згасання сигналу. Але ці параметри залежать від багатьох факторів і мають нелінійний характер. Для визначення оптимального режиму необхідне конкретне вимірювання параметрів мережі. Для передавання сигналів без зворотної сигналізації використовують частоти від 175 до 3000 Гц. В цьому випадку згасання сигналу не перевищує декількох неперів на частоті 3 КГц і зменшується із збільшенням частоти.

Для передавання інформації використовують також контактні мережі на електричному транспорті (трамваї, тролейбуси, електровози тощо). Тут передавання повідомлень відбувається на високих частотах (30 … 120 КГц).