Дипломная работа: Приемник цифровой системы передачи информации ВЧ-каналом связи по ВЛ
Для подключения передатчика и приемника аппаратуры уплотнения к проводам ВЛ необходима специальная аппаратура присоединения, не применяемая ни в каких других областях техники связи.[1]
На станциях и подстанциях фазные провода ВЛ подключаются к специальным шинам. К ним также подключено оборудование высокого напряжения (выключатели, трансформаторы, разъединители), которое может иметь низкое сопротивление для токов рабочей частоты каналов связи. В этом сопротивлении поглощается часть энергии сигналов высокой частоты. Кроме того, бывают случаи отключения ВЛ с обеих сторон от шин подстанции и заземления на подстанции её проводов. Работа каналов ВЧ связи в этих случаях также не должна нарушаться. По этим причинам в провода ВЛ у подходов к шинам включается последовательно аппаратура обработки (высокочастотные заградители), имеющая низкое сопротивление для токов промышленной частоты и высокое сопротивление для токов высокой частоты.
Конфигурация сети высокого напряжения не остаётся неизменной. С появлением новых потребителей энергии в линии врезаются новые подстанции, что часто приводит к необходимости реконструировать каналы связи, идущие по этим линиям. Эта реконструкция бывает связана со сложной перестройкой или даже заменой аппаратуры связи, установкой дополнительных устройств обработки и присоединения.
Некоторые трудности в создании и проектировании каналов ВЧ связи по ВЛ обусловлены конструктивными особенностями ВЛ. Линии электропередачи являются многопроводными системами с числом проводов от трех до нескольких десятков (двухцепне линии с тросами и расщеплёнными фазами). При присоединении к одному или двум проводам остальные провода и нагрузочные сопротивления этих проводов по отношению к земле оказывают существенное влияние на параметры каналов связи.
Расстояния между проводами соизмеримо с высотой подвеса проводов над землей, а в некоторых случаях (для ЛЭП свыше 500 кВ ) даже больше средней высоты подвеса проводов. При этом земля оказывает большое влияние на ВЧ параметры линии. Влияние земли сказывается главным образом на увеличении затухания линейных трактов каналов ВЧ связи по ВЛ.
Транспозиция линейных проводов симметрирует линию только на низкой частоте, когда расстояние между пунктами транспозиции намного меньше длины волны. На высокой частоте между соседними пунктами транспозиции укладывается несколько десятков длин волн, поэтому пункты транспозиции не симметрируют линию, а являются, местами нарушения её однородности, вызывающими увеличение потерь энергии высокочастотных сигналов.[1]
Наличие на проводах линии высокого напряжения промышленной частоты вызывает электрические разряды в воздухе вблизи поверхности проводов ( коронирование ) и разряды по поверхности изоляторов. Эти разряды создают электрические помехи во всем спектре высоких частот, который может быть использован для ВЧ связи по ВЛ. Поэтому каналы связи по этим линиям характеризуются высоким уровнем электрических помех. К помехам от коронирования проводов и разрядов по поверхности изоляторов добавляются ещё помехи, возникающие при оперативных переключениях (коммутациях) силового оборудования, а также помехи при аварийных режимах линии, например при КЗ.
Наличие на лини высокого напряжения осложняет эксплуатацию аппаратуры каналов ВЧ связи. Плановая или послеаварийная ревизия аппаратуры обработки связана с необходимостью отключения ВЛ, а это в свою очередь связано с ослаблением надежности электроснабжения. Часто по условиям режима работы энергосистемы отключение линии не возможно осуществить в течении длительного времени. Испытания и ревизии устройств присоединения должны производиться в непосредственой близости от проводов линии высокого напряжения. Поэтому работа эта регламентирована жёсткими правилами техники безопасности. Волны перенапряжений, которые возникают на ВЛ при грозовых перекрытиях и коммутационных операциях, через устройства присоединения частично попадают на вход ВЧ аппаратуры и могут вызвать её повреждение. Особенно велики перенапряжения, возникающие на элементах аппаратуры обработки. Приходится применять специальные меры по защите этих элементов аппаратуры от перенапряжений.
Несмотря на отмеченные трудности ВЧ связь стала в России основным средством дальней межобъектной связи в энергетике. [1]
1.4 Характеристики каналов ВЧ связи
Возможность использования каналов ВЧ связи для передачи того или иного вида информации определяется его характеристиками. Эти характеристики можно разделить на четыре основные категории, связанные: с искажениями передаваемых сигналов, с дальностью действия канала связи, с электромагнитной совместимостью с другими системами связи и с надежностью канала связи.[1]
Характеристики, связанные с искажениями передаваемых сигналов.
Полоса эффективно передаваемых частот- ширина спектра низких частот, в пределах которого обеспечивается передача первичных сигналов.
Частотная характеристика- зависимость напряжения на выходе приемника от частоты передаваемого сигнала при неизменном напряжении этого сигнала на входе аппаратуры уплотнения. Частотная характеристика главным образом определяется характеристиками фильтров аппаратуры уплотнения и частично – характеристиками аппаратуры обработки и присоединения, а также линейного тракта.
Расхождение частот в канале – разность частот сигналов на входе и выходе канала связи. Этот вид искажений характерен для систем ОБП.
Амплитудная характеристика– зависимость напряжения на выходе канала от напряжения на его входе. От линейности амплитудной характеристики зависит степень нелинейных искажений.
Коэффициент нелинейных искажений– это отношение действующего напряжения всех гармоник сигнала на выходе канала связи к действующему значению суммарного сигналав тех же точках при подаче на вход канала напряжения первичного сигнала синусоидальной формы.
Уровень собственных шумов аппаратуры– уровень помех на выходе приемника, когда на вход передатчика канала не подается напряжение первичного сигнала и нет помех, обусловленных линейным трактом. [1]
Характеоистики, связанные с дальностью действия канала связи. Минимально допустимое отношение сигнал / помеха на входе ВЧ приемника - в полосе частот, занимаемой данным каналом в линейном тракте. Перекрываемое затухание – максимально допустимое затухание линейного тракта, при котором на выходе канала связи ( на выходе приемника ) обеспечивается необходимое для данного назначения канала связи отношение сигнал/помеха. Определяется как:
Аперекр = Рпер – Рпр,min(1.1)
где Рпер – уровень передачи ВЧ сигнала данного канала ;
Рпр,min – минимально допустимый уровень приема, определяемый уровнем линейных помех, помехоустойчивостью приемника и отношением с/п на входе приемника, необходимым для передачи данного вида информации с требуемым качеством.
Чувствительность приемника – минимальное значение уровняпринимаемого сигнала, при котором на выходе приемника обеспечивается нормальная мощность низкочастотного сигнала.
Электромагнитная совместимость с другими каналами ВЧ связипо ВЛ определяется защищенностью от влияния со стороны других каналов связи и уровень влияния данного канала на другие каналы связи. [1]
1.4.1 Технические характеристики каналов аппаратуры команд автоматики АКА-16 ПРМ
АКА-16 ПРМ, в зависимости от исполнения, предназначен для приема сигналов автоматики, переданных:
- по ВЧ-каналу высоковольтных линий (ВЛ) электропередач;
- по опто-волоконной линии;
- по телефонному каналу;
- по каналу расширения (с другого АКА-16 ПРМ).
Первые три канала являются магистральными. АКА-16 ПРМ, работающие по каналу расширения не имеют в своем составе блоков, обеспечивающих работу по магистральным каналам.