HF kommunikasjon via VL.

Hjem

Side 16 av 21 Utformingen av en kraftlinje, bestemt av hovedformålet - overføring elektrisk energi
over en avstand, gjør at den kan brukes til å overføre informasjon. Et høyt driftsnivå og høy mekanisk styrke på linjene sikrer påliteligheten til kommunikasjonskanaler, som er nær påliteligheten til kanaler via kabelkommunikasjonslinjer. Samtidig, når du implementerer kommunikasjonskanaler over luftlinjer for overføring av informasjon, er det nødvendig å ta hensyn til egenskapene til linjene som gjør det vanskelig å bruke dem til kommunikasjonsformål. Et slikt trekk er for eksempel tilstedeværelsen ved endene av linjene av nettstasjonsutstyr, som kan representeres som en kjede av reaktiv og aktiv motstand som varierer innenfor vide grenser i serie. Disse motstandene danner en forbindelse mellom luftledninger gjennom nettstasjonsbusser, noe som fører til en økning i kommunikasjonsveien. Derfor, for å redusere påvirkningen mellom kanaler og dempning, brukes spesielle barrierer for å blokkere banene til høyfrekvente strømmer mot understasjoner.
Grener fra luftledninger øker også dempningen betydelig. Disse og andre trekk ved linjer krever iverksetting av en rekke tiltak for å skape forutsetninger for informasjonsoverføring. Opplegg av HF-kanaler iht 6-10 kV er forbundet med betydelige vanskeligheter på grunn av spesifikasjonene ved å bygge nettverk av disse spenningene. I seksjoner av 6-10 kV hovedledninger mellom tilstøtende koblingspunkter er det et stort antall kraner, ledningene er seksjonert av frakoblere og brytere, de primære koblingsskjemaene til nettverk endres ofte, inkludert automatisk, på grunn av større skadebarhet av linjer av disse spenningene er deres pålitelighet lavere enn B71 35 kV og over. Signaloverføring i distribusjonsnett avhenger av mange faktorer som påvirker signaldemping: lengden og antall uttak, materialet på ledningsledningene, belastning osv. Belastningen kan variere innenfor vide grenser. Samtidig reduserer frakobling av individuelle kraner, som studier viser, noen ganger ikke bare demping, men tvert imot, på grunn av brudd på gjensidig kompensasjon for demping mellom tilstøtende kraner, øker den. Derfor har kanaler selv med kort lengde betydelig dempning og fungerer ustabilt. Driften av kanaler påvirkes også negativt av skade på isolatorer, ledninger av dårlig kvalitet og utilfredsstillende tilstand av kontakter til koblingsutstyr. Disse defektene er kilder til interferens i forhold til nivået overført signal, som kan føre til at kanalen slutter å fungere og skader utstyret. Tilstedeværelsen av seksjoneringsanordninger på linjene fører til fullstendig stans av driften av HF-kanalen hvis de er frakoblet og en av linjeseksjonene er jordet. De bemerkede ulempene begrenser betydelig, selv om de ikke utelukker, bruken av 6-10 kV-linjer for organisering av HF-kanaler. Likevel bør det bemerkes at HF-kommunikasjon over distribusjonsnett for tiden ikke er utbredt.
HF-kommunikasjonskanaler over kraftlinjer er i henhold til formålet delt inn i fire grupper:, teknologiske, spesielle og linjeoperative kommunikasjonskanaler.
Uten å dvele i detalj ved bruken og formålet med hver gruppe av kanaler, gjør vi oppmerksom på at for kontrollrom og teknologiske kanaler telefonkommunikasjon Tonefrekvensbåndet 300-3400 Hz brukes hovedsakelig<300-2300). Верхняя часть тонального спектра (2400-3400 Гц) не пользуется для передачи сигналов телеинформации. Современная комбинированная аппаратура позволяет организовать в этом спектре до четырех независимых узкополосных каналов телеииформации.
Linjeoperative kommunikasjonskanaler tjener til å organisere kommunikasjon mellom ekspeditøren og reparasjonsmannskapene som arbeider på ruten til en lang kraftoverføringslinje eller understasjoner, når det ikke er konstant forbindelse med dem. For disse kanalene brukes forenklet transportabelt og bærbart telefonutstyr.
I henhold til graden av kompleksitet er HF-kanaler delt inn i enkle og komplekse. Kanaler som består av bare to sett med RF-terminalutstyr kalles enkle. Komplekse kanaler inkluderer mellomforsterkere eller flere sett med terminalutstyr (på samme frekvenser).

Utstyr av høyfrekvente kommunikasjonskanaler via luftledninger.

Tilkoblingen av kommunikasjonsutstyr til ledningene til en kraftlinje utføres ved hjelp av spesielle enheter, det såkalte linjetilkoblings- og prosessutstyret, bestående av en koblingskondensator, en barriere og beskyttelseselementer.

Ris. 21. Opplegg for en høyfrekvent kommunikasjonskanal via luftledninger
I fig. Figur 21 viser et diagram over dannelsen av en kommunikasjonskanal via en luftledning. Signaloverføring med høyfrekvente strømmer utføres av komprimeringsutstyrssendere J, plassert i begge ender av luftledningen ved transformatorstasjoner A og B.
Her, som en del av komprimeringsutstyret 1, er det mottakere som mottar modulerte RF-strømmer og konverterer dem. For å sikre overføring av signalenergi med HF-strømmer gjennom ledninger, er det nok å behandle en ledning i hver ende av linjen ved hjelp av en barriere 5, en koblingskondensator 4 og et tilkoblingsfilter 3, som er koblet til tetningsutstyret 1 ved hjelp av en HF-kabel 2. For å sikre sikkerheten til personell som arbeider på tilkoblingsfilteret Når HF-kanalen er i drift, tjener jordingskniv 6.
Koble til høyfrekvent utstyr i henhold til diagrammet i fig. 21 kalles fase-jord. Dette opplegget kan brukes til å danne enkelt- og flerkanals informasjonsoverføringssystemer. Andre tilkoblingsordninger brukes også.
Hvis det er nødvendig å koble utstyr installert langs linjeruten til en kraftoverføringslinje (telefonmobilt utstyr til reparasjonsteam, utstyr til en fjernstyrt VHF-radiostasjon, etc.), brukes vanligvis antennetilkoblingsenheter. Stykker av isolert ledning av en viss lengde eller deler av lynbeskyttelseskabel brukes som antenne.
En høyfrekvent (lineær) undertrykker har høy motstand for driftsfrekvensen til kanalen og tjener til å blokkere banen til disse strømmene, og reduserer lekkasjen mot transformatorstasjonen. I fravær av en undertrykker kan dempningen av kanalen øke, siden den lille inngangsimpedansen til understasjonen shunter RF-kanalen. Barrieren består av en strømspole (reaktor), et innstillingselement og en beskyttelsesanordning. Strømspolen er hovedelementet i minelaget. Den må tåle maksimale driftsledningsstrømmer og kortslutningsstrømmer. Strømspolen er laget av kveilede kobber- eller aluminiumtråder med passende tverrsnitt, viklet på lameller laget av trelaminert plast (delta-tre) eller glassfiber. Endene av lamellene er festet til metallkryss. Et innstillingselement med beskyttelsesavledere er festet til det øvre tverrstykket. Avstemningselementet tjener til å oppnå en relativt høy barrieremotstand ved en eller flere frekvenser eller frekvensbånd.
Avstemningselementet består av kondensatorer, induktorer og motstander og er koblet parallelt
strømspole. Strømspolen og barriereinnstillingselementet er utsatt for atmosfæriske og svitsjeoverspenninger og kortslutninger. Rollen som overspenningsvern utføres vanligvis av en avleder av ventiltypen, bestående av et gnistgap og en ikke-lineær villittmotstand.
I 6-220 kV elektriske nettverk er det brukt VZ-600-0.25 og KZ-500 barrierer, samt VChZS-100 og VChZS-100V typer med stålkjerne, som skiller seg fra hverandre i merkestrøm og induktans, stabilitet og geometriske parametere strømspole, så vel som typen innstillingselement og dets beskyttelse.
Barrierene skjærer inn i faselederen til kraftledningen mellom linjeskilleren og koblingskondensatoren. Høyfrekvensdempere kan monteres hengende, på bærende konstruksjoner, inkludert koblingskondensatorer.
Koblingskondensatorer brukes til å koble HF-utstyr til en luftledning, mens industrielle frekvenslekkasjestrømmer avledes gjennom koblingskondensatoren til bakken, utenom høyfrekvent utstyr. Koblingskondensatorer er designet for fasespenning (i et nettverk med en jordet nøytral) og for linjespenning (i et nettverk med en isolert nøytral). I vårt land produseres to typer koblingskondensatorer: SMP (kobling, oljefylt, med en ekspander) og SMM (kobling, oljefylt, i et metallhus). For forskjellige spenninger er kondensatorer satt sammen av individuelle elementer koblet i serie. Koblingskondensatorer kan installeres på armert betong eller metallstøtter med en høyde på ca. 3 m For å isolere det nedre elementet av kondensatoren av SMR-typen fra støttekroppen, brukes spesielle runde porselensstøtter.

Koblingsfilteret fungerer som et ledd mellom koblingskondensatoren og RF-utstyret, og skiller høyspentlinjen og lavstrømsinstallasjonen, som er komprimeringsutstyret. Tilkoblingsfilteret sikrer derved sikkerheten til personell og beskyttelse av utstyr mot høyspenning, siden når den nedre platen til koblingskondensatoren jordes, opprettes en bane for lekkasjestrømmer av industriell frekvens. Ved hjelp av tilkoblingsfilteret tilpasses bølgeimpedansene til linjen og høyfrekvenskabelen, samt kompenseres reaktansen til koblingskondensatoren i et gitt frekvensbånd. Tilkoblingsfiltre lages ved hjelp av transformator- og autotransformatorkretser og danner sammen med koblingskondensatorer båndpassfiltre.
Det mest brukte tilkoblingsfilteret av typen OFP-4 i organiseringen av HF-kommunikasjonskanaler over bedriftens kraftlinjer er tilkoblingsfilteret av typen OFP-4 (se fig. 19). Filteret er innelukket i et stålsveiset hus med en bøssing for tilkobling av koblingskondensator og en kabeltrakt for innføring i RF-kabelen. En overspenningsavleder er montert på husveggen, som har en langstrakt pinne for tilkobling av jordingsbussen og er designet for å beskytte tilkoblingsfilterelementene mot overspenninger. Filteret er designet for tilkobling av RF-utstyr ved hjelp av en fase-til-jord-krets komplett med koblingskondensatorer med en kapasitet på 1100 og 2200 pF. Filteret er som regel installert på støtten til koblingskondensatoren og er boltet til støtten i en høyde på 1,6-1,8 m fra bakkenivå.
Som nevnt gjøres all svitsjing i koblingsfilterkretsene med jordingsbladet slått på, som tjener til å jorde den nedre platen på koblingskondensatoren når personell arbeider. En enpolet skillebryter for en spenning på 6-10 kV brukes som jordingskniv. Operasjoner med jordingskniven utføres ved hjelp av en isolasjonsstang. Noen typer tilkoblingsfiltre har et jordingsblad montert inne i huset. For å ivareta sikkerheten i dette tilfellet må det installeres et separat jordingsblad.
Høyfrekvenskabelen tjener til å koble tilkoblingsfilteret (se fig. 21) elektrisk med sender/mottakerutstyret. Ved tilkobling av utstyr til en linje i henhold til fase-jordskjemaet, brukes koaksialkabler. Den vanligste er RK-75 høyfrekvent koaksialkabel, hvis indre leder (enkeltkjerne eller flerkjerne) er skilt fra den ytre flettet av isolasjon laget av høyfrekvent dielektrisk. Den ytre skjermflettingen fungerer som returtråd. Den ytre lederen er innelukket i en beskyttende isolasjonskappe.
Høyfrekvensegenskapene til RK-75-kabelen, så vel som konvensjonelle kommunikasjonskabler, bestemmes av de samme parameterne: karakteristisk impedans, kilometerdempning og forplantningshastighet av elektromagnetiske bølger.
Pålitelig drift av HF-kanaler over luftledninger sikres ved høy kvalitet og regelmessig gjennomføring av planlagt vedlikeholdsarbeid, som inkluderer en hel rekke arbeider på utstyret til HF-kommunikasjonskanaler over luftledninger. For å utføre forebyggende målinger tas kanalene ut av drift. Forebyggende vedlikehold inkluderer planlagte kontroller av utstyr og kanaler, hvor hyppigheten bestemmes av utstyrets tilstand, kvaliteten på det operative vedlikeholdet, tatt i betraktning forebyggende arbeid, og settes minst en gang hvert 3. år. Uplanlagte kanalkontroller utføres når RF-banen endres, utstyr er skadet, eller når kanalen fungerer upålitelig på grunn av brudd på regulerte parametere.

Tredje

Sekund

Først

Transformatorbeskyttelseskrets, der det er differensial- og gassbeskyttelse (DZ), som reagerer på utkobling av transformatoren på begge sider, og maksimal strømbeskyttelse (MC), som bare skal slås av på den ene siden.

Når du tegner et skjematisk diagram av relébeskyttelse i kollapset form, kan den elektriske tilkoblingen til utløsningskretsene til to brytere ikke oppdages. Fra det utvidede diagrammet (skjema 1) følger det at med en slik forbindelse (tverrkjede) er en falsk kjede uunngåelig. Det kreves to driftskontakter for beskyttelsesreléene (skjema 2), som virker på to brytere eller et isolerende mellomrelé (skjema 3).

Ris. – Transformatorbeskyttelseskrets: 1 – feil; 2.3 – riktig

Udelte høy- og lavspentkretser transformator.

Fra figur (1) er det klart at det er umulig å uavhengig slå av en av sidene av transformatoren uten å slå av den andre.

Denne situasjonen korrigeres ved å slå på mellomreléet KL.

Ris. – Transformatorbeskyttelseskretser: 1 – feil; 2 – riktig

Beskyttelsen av generator- og transformatorenheten ved kraftverket virker, etter behov, for å koble ut effektbryteren og feltslukkingsmaskinen gjennom de skillende mellomreléene KL1 og KL2, men reléene er koblet til ulike deler av kraftbussene, dvs. gjennom forskjellige sikringer.

Den falske kretsen vist med pilene ble dannet gjennom HL-sikringsovervåkingslampen som et resultat av den utslåtte sikringen FU2.

Ris. – Dannelse av en falsk krets når en sikring går

1, 2, 3 – driftsrelékontakter

Kretser med strømforsyning av sekundære koblingskretser med operativ like- og vekselstrøm

Når polene til strømkilden er godt isolert fra bakken, vil en kortslutning til jord på ett punkt i den sekundære koblingskretsen vanligvis ikke medføre skadelige konsekvenser. En andre jordfeil kan imidlertid føre til falsk på- eller avkobling, feil signalering osv. Forebyggende tiltak i dette tilfellet kan omfatte:

a) signalering av den første jordfeilen i en av polene; b) bipolar (dobbeltsidig) separasjon av styrekretselementer - praktisk talt ikke brukt på grunn av kompleksitet.

Med isolerte poler (fig.), jording ved punktet EN med åpne lukkekontakter 1 vil ennå ikke forårsake falsk drift av spolen til kommandolegemet K, men så snart den andre isolasjonsfeilen til jord vises i det forgrenede nettverket til den positive polen, er falsk drift av enheten uunngåelig, siden kontakten 1 viser seg å være shuntet. Dette er grunnen til at signalering av jordfeil er nødvendig i driftskretser, og fremfor alt ved polene til strømkilden.

Ris. – Feil drift av enheten under den andre jordfeilen

Imidlertid, i komplekse kretser med et stort antall operative kontakter koblet i serie, vil en slik alarm kanskje ikke oppdage forekomsten av en jordfeil (fig.).

Ris. – Ineffektivitet av isolasjonsovervåking i komplekse kretsløp

Når jording vises mellom kontaktene på et punkt EN signalering er ikke mulig.

I praksisen med å betjene automatiske installasjoner med lavstrømsutstyr (opptil 60 V), tyr de noen ganger til bevisst jording av en av polene, for eksempel den positive (den er mer støvete og utsatt for elektrolytiske fenomener, dvs. den allerede har svekket isolasjon). Dette gjør det lettere å oppdage og eliminere en nødkilde. I dette tilfellet anbefales det å koble styrekretsspolen i den ene enden til polen som er jordet.

Alt som er sagt om å drive kretser med likestrøm kan også brukes på drift av vekselstrøm med tilførsel av kretser med lineær spenning. I dette tilfellet bør muligheten for falsk drift (på grunn av kapasitive strømmer) og resonansfenomener tas i betraktning. Siden det er vanskelig å gi betingelser for pålitelig drift i dette tilfellet, brukes noen ganger hjelpeisolerende mellomtransformatorer med jording av en av terminalene på sekundærsiden.

Som det fremgår av diagrammet, i dette tilfellet, hvis isolasjonen til jord er skadet ved punkt 2, går sikringen FU1 og en feil på jord ved punkt 1 forårsaker ikke feil innkobling av kontaktor K.

Tilkoblingsskjema over kondensatorer med isolasjonsdioder

Høyfrekvent (HF) kommunikasjon over høyspentlinjer har blitt utbredt i alle land. I Ukraina er denne typen kommunikasjon mye brukt i energisystemer for å overføre informasjon av ulike typer. Høyfrekvente kanaler brukes til å overføre signaler for relébeskyttelse av linjer, telesvitsje av effektbrytere, telesignalering, telestyring, teleregulering og telemåling, for ekspedisjon og administrativ telefonkommunikasjon, samt for data overføring.

Kommunikasjonskanaler via kraftlinjer er billigere og mer pålitelige enn kanaler via spesielle ledninger, siden det ikke brukes penger på konstruksjon og drift av selve kommunikasjonslinjen, og påliteligheten til kraftledningen er mye høyere enn påliteligheten til konvensjonelle ledninger . Implementeringen av høyfrekvent kommunikasjon over kraftlinjer involverer funksjoner som ikke finnes i kablet kommunikasjon.

For å koble kommunikasjonsutstyr til ledningene til kraftlinjer, kreves det spesielle prosesserings- og tilkoblingsenheter for å skille høyspenning fra lavstrømsutstyr og lage en bane for overføring av RF-signaler (fig. 1).

Ris. – Tilkobling av høyfrekvent kommunikasjonsutstyr til høyspentlinjer

Et av hovedelementene i kretsen for å koble kommunikasjonsutstyr til kraftledninger er en høyspent koblingskondensator. Koblingskondensatoren, slått på med full nettspenning, må ha tilstrekkelig elektrisk styrke. For bedre å matche inngangsimpedansen til linjen og tilkoblingsenheten, må kapasitansen til kondensatoren være stor nok. Koblingskondensatorene som produseres i dag gjør det mulig å ha en tilkoblingskapasitans på linjer av enhver spenningsklasse på minst 3000 pF, noe som gjør det mulig å få tilkoblingsenheter med tilfredsstillende parametere. Koblingskondensatoren er koblet til koblingsfilteret, som jorder den nedre platen på denne kondensatoren for strømfrekvensstrømmer. For høyfrekvente strømmer matcher koblingsfilteret sammen med koblingskondensatoren høyfrekvenskabelens motstand med inngangsmotstanden til kraftledningen og danner et filter for overføring av høyfrekvente strømmer fra HF-kabelen til ledningen. med lave tap. I de fleste tilfeller danner et koblingsfilter med en koblingskondensator en båndpassfilterkrets som passerer et visst frekvensbånd.

Den høyfrekvente strømmen, som går gjennom koblingskondensatoren gjennom primærviklingen til jordforbindelsesfilteret, induserer en spenning i sekundærviklingen L2, som gjennom kondensatoren C1 og tilkoblingslinjen når inngangen til kommunikasjonsutstyret. Den industrielle frekvensstrømmen som går gjennom koblingskondensatoren er liten (ti til hundrevis av milliampere), og spenningsfallet over koblingsfilterviklingen overstiger ikke flere volt. Hvis det er brudd eller dårlig kontakt i tilkoblingsfilterkretsen, kan den være under full nettspenning, og derfor, av sikkerhetsgrunner, utføres alt arbeid på filteret ved å jorde den nedre platen på kondensatoren med en spesiell jordkniv .

Ved å matche inngangsimpedansen til RF-kommunikasjonsutstyret og linjen, oppnås minimalt tap av RF-signalenergi. Matching med en luftledning (OHL) med en motstand på 300–450 Ohm kan ikke alltid fullføres fullstendig, siden med en begrenset kapasitans på koblingskondensatoren, et filter med en karakteristisk motstand på linjesiden lik den karakteristiske motstanden til OHL kan ha et smalt passbånd. For å oppnå den nødvendige båndbredden er det i noen tilfeller nødvendig å tillate en økt (opptil 2 ganger) karakteristisk motstand til filteret på linjesiden, og tåle litt større tap på grunn av refleksjon. Tilkoblingsfilteret installert på koblingskondensatoren kobles til utstyret med en høyfrekvent kabel. Flere høyfrekvente enheter kan kobles til én kabel. For å svekke den gjensidige påvirkningen mellom dem, brukes separasjonsfiltre.

Systemautomatiseringskanaler - relébeskyttelse og telefrakobling, som må være spesielt pålitelig, krever obligatorisk bruk av separasjonsfiltre for å skille andre kommunikasjonskanaler som opererer gjennom en felles tilkoblingsenhet.

For å skille RF-signaloverføringsveien fra høyspenningsutstyret til transformatorstasjonen, som kan ha lav motstand for høye frekvenser i kommunikasjonskanalen, er en høyfrekvent undertrykker inkludert i faseledningen til høyspentlinjen. Høyfrekvensdemperen består av en strømspole (reaktor), som ledningens driftsstrøm går gjennom, og et avstemningselement koblet parallelt med spolen. Strømspolen til interceptoren med innstillingselementet danner et to-terminalt nettverk, som har en ganske høy motstand ved driftsfrekvenser. For en strømfrekvens på 50 Hz har avlederen svært lav motstand. Det brukes barrierer som er utformet for å blokkere ett eller to smale bånd (enkelt- og tofrekvenssendere) og ett bredt frekvensbånd på titalls og hundrevis av kilohertz (bredbåndssendere). Sistnevnte er mest utbredt, til tross for lavere motstand i stoppbåndet sammenlignet med enkelt- og dobbelfrekvens. Disse jammerne gjør det mulig å blokkere frekvensene til flere kommunikasjonskanaler koblet til samme linjeledning. Jo høyere induktans reaktoren har, desto lettere er det å sikre høy motstand av undertrykkeren over et bredt frekvensbånd. Det er vanskelig å få tak i en reaktor med en induktans på flere millihenries, siden dette fører til en betydelig økning i størrelse, vekt og pris på barrieren. Hvis du begrenser den aktive motstanden i blokkeringsfrekvensbåndet til 500–800 Ohm, som er tilstrekkelig for de fleste kanaler, kan induktansen til strømspolen ikke være mer enn 2 mH.

Interceptorer produseres med induktans fra 0,25 til 1,2 mH for driftsstrømmer fra 100 til 2000 A. Jo høyere linjespenning, desto høyere driftsstrøm til interdiktoren. For distribusjonsnett produseres avledere med kapasitet på 100–300 A, og for linjer på 330 kV og over er den maksimale driftsstrømmen til avlederen 2000 A.

Ulike innstillingsskjemaer og det nødvendige området av blokkerte frekvenser oppnås ved å bruke kondensatorer, ekstra induktorer og motstander tilgjengelig i.

Tilkobling til en linje kan gjøres på ulike måter. I en asymmetrisk krets kobles RF-utstyr mellom en ledning (eller flere ledninger) og bakken i henhold til "fase-jord"- eller "to-fase-jord"-kretsene. I symmetriske kretser kobles RF-utstyr mellom to eller flere linjeledninger ("fase-fase", "fase-to-faser"). I praksis brukes fase-faseskjemaet. Når du slår på utstyret mellom ledningene til forskjellige linjer, brukes bare "fase - fase av forskjellige linjer" -skjemaet.

For å organisere HF-kanaler langs høyspentlinjer brukes frekvensområdet 18–600 kHz. Distribusjonsnettverk bruker frekvenser fra 18 kHz, på hovedlinjer 40–600 kHz. For å oppnå tilfredsstillende parametere for RF-banen ved lave frekvenser, kreves det store verdier av induktansene til strømdemperspolene og kapasitansene til koblingskondensatorene. Derfor er den nedre frekvensgrensen begrenset av parametrene til prosesserings- og tilkoblingsenheter. Den øvre grensen for frekvensområdet bestemmes av den tillatte verdien av lineær dempning, som øker med økende frekvens.

1. HØYFREKVENS BAKGRUNN

Barriereoppsettordninger. Høyfrekvente undertrykkere har høy motstand mot strømmer av driftsfrekvensen til kanalen og tjener til å skille elementer som shunter HF-banen (transformatorstasjoner og grener), som, i fravær av undertrykkere, kan føre til en økning i dempningen av sti.

Høyfrekvensegenskapene til barrieren er preget av et stoppbånd, dvs. et frekvensbånd der motstanden til barrieren ikke er mindre enn en viss tillatt verdi (vanligvis 500 ohm). Som regel bestemmes barrierestripen av den tillatte verdien av den aktive komponenten av barrierens motstand, men noen ganger av den tillatte verdien av den totale motstanden.

Avbrytere er forskjellige i induktansverdier, tillatte strømmer til strømspoler og innstillingsskjemaer. Enkelt- og tofrekvensresonans- eller avstumpede avstemningskretser og bredbåndskretser brukes (ved bruk av et fullseksjons- og halvseksjonsbåndpassfilter, samt et halvseksjonshøypassfilter). Jammere med enkelt- og dobbelfrekvensinnstilling gir ofte ikke mulighet til å jamme ønsket frekvensbånd. I disse tilfellene brukes barrierer med bredbåndstuning-ordninger. Slike konfigurasjonsordninger brukes ved organisering av beskyttelses- og kommunikasjonskanaler som har felles tilkoblingsutstyr.

Når strømmen flyter gjennom barrierespolen, oppstår elektrodynamiske krefter som virker langs spolens akse, og radielle krefter som har en tendens til å bryte spolen. Aksiale krefter er ujevne langs spolens lengde. Større krefter oppstår ved kantene av spolen. Derfor er stigningen på svingene ved kanten større.

Barrierens elektrodynamiske motstand bestemmes av den maksimale kortslutningsstrømmen som den tåler. I KZ-500-barrieren, ved en strøm på 35 kA, oppstår det aksiale krefter på 7 tonn (70 kN).

Overspenningsbeskyttelse av innstillingselementer. Overspenningsbølgen som oppstår på luftledningen treffer barrieren. Bølgespenningen fordeles mellom kondensatorene til innstillingselementet og inngangsimpedansen til understasjonsbussene. Strømspolen representerer en stor motstand for en bølge med bratt front og kan ignoreres når man vurderer prosesser knyttet til overspenninger. For å beskytte innstillingskondensatorene og strømspolen er et gnistgap koblet parallelt med strømspolen, noe som begrenser spenningen på barriereelementene til en verdi som er trygg for dem. I henhold til betingelsene for avionisering av gnistgapet, bør sammenbruddsspenningen til gnistgapet være 2 ganger større enn den medfølgende spenningen, dvs. spenningsfallet over strømspolen fra den maksimale kortslutningsstrømmen U motstand = I kort- krets. ωL.

Med en stor pre-utladningstid er sammenbruddsspenningen til kondensatorer betydelig større enn sammenbruddsspenningen til avledere; ved lav (mindre enn 0,1 μs) blir nedbrytningsspenningen til kondensatorene mindre enn nedbrytningsspenningen til gnistgapet. Derfor er det nødvendig å forsinke spenningsøkningen på kondensatorene til gnistgapet utløses, noe som oppnås ved å koble en ekstra induktor Ld i serie med kondensatoren (fig. 15). Etter sammenbruddet av gnistgapet stiger spenningen på kondensatoren sakte og et ekstra gnistgap koblet parallelt med kondensatoren beskytter den godt.

Ris. – Kretser av høyfrekvente undertrykkere med overspenningsbeskyttelse: a) enkeltfrekvens; b) dobbel frekvens

2. KOMMUNIKASJONSKAPASITORER

Generell informasjon. Koblingskondensatorer brukes til å koble HF-kommunikasjon, telemekanikk og beskyttelsesutstyr til høyspentlinjer, samt for kraftuttak og spenningsmåling.

Motstanden til en kondensator er omvendt proporsjonal med frekvensen til spenningen som påføres den og kapasitansen til kondensatoren. Reaktansen til koblingskondensatoren for industrielle frekvensstrømmer er derfor betydelig større enn for frekvensen til 50 - 600 kHz telemekanikk og b(1000 ganger eller mer), noe som gjør det mulig å bruke disse kondensatorene til å skille høy- og industrielle frekvensstrømmer og hindre høyspenning til elektriske installasjoner. Industrielle frekvensstrømmer avledes til jord gjennom koblingskondensatorer, utenom RF-utstyr. Koblingskondensatorer er designet for fase (i et nettverk med en jordet nøytral) og for linjespenning (i et nettverk med en isolert nøytral).

For kraftuttak brukes spesielle uttakskondensatorer, koblet i serie med koblingskondensatoren.

I navnene på kondensatorelementene indikerer bokstavene sekvensielt applikasjonens natur, type fyllstoff, design; tall – nominell fasespenning og kapasitans. SMR – koblinger, oljefylt, med ekspander; SMM – koblinger, oljefylt, i metallhus. For forskjellige spenninger er koblingskondensatorer bygd opp av individuelle elementer koblet i serie. Kondensatorelementene SMR-55/√3-0,0044 er designet for normal drift ved en spenning på 1,1 U ohm, elementene SMR-133/√3-0,0186 - ved 1,2 U ohm. Kapasitansen til kondensatorer for isolasjonsklassene 110, 154, 220, 440 og 500 kV er akseptert med en toleranse på -5 til +10%.

3. FILTERKOBLINGER

Generell informasjon og beregnede avhengigheter. Høyfrekvent utstyr kobles til kondensatoren ikke direkte gjennom en kabel, men gjennom et tilkoblingsfilter, som kompenserer for reaktansen til kondensatoren, matcher bølgeimpedansene til ledningen og HF-kabelen, og jorder den nedre platen på kondensatoren. , og skaper derved en vei for industrielle frekvensstrømmer og sikrer arbeidssikkerheten.

Når kretsen til den lineære viklingen til filteret er brutt, vises fasespenning på kondensatorens nedre plate i forhold til jord. Derfor utføres all veksling i den lineære viklingskretsen til tilkoblingsfilteret med jordingsbladet slått på.

OFP-4-filteret (fig. ,) er designet for å operere på linjer på 35, 110 og 220 kV i henhold til "fase-jord"-kretsen med en koblingskondensator på 1100 og 2200 pF og med en kabel med en karakteristisk impedans på 100 Ohm. Filteret har tre frekvensområder. For hver serie er det en egen lufttransformator fylt med isolasjonsmasse.

Ris. – Skjematisk diagram over filtertilkobling OFP-4

6. BEHANDLING AV LYNKABLER, ANTENNER

Lynbeskyttelseskabler av høyspentlinjer kan også brukes som informasjonsoverføringskanaler. Kablene er isolert fra støttene for å spare energi i tilfelle atmosfæriske overspenninger, de er jordet gjennom utstansede gnistgap. Stålkabler har høy dempning for høyfrekvente signaler og gjør at informasjon kun kan overføres over korte linjer ved frekvenser på ikke mer enn 100 kHz. Bimetallkabler (stålkabler med aluminiumsbelegg), aluminiumskabler (laget av vridd stål-aluminiumsledninger), enkeltlagskabler (ett lag er aluminiumtråder, de resterende lagene er stål) gjør det mulig å organisere kommunikasjonskanaler med lav dempning og interferensnivåer. Interferensen er mindre enn i kommunikasjonskanaler via faseledninger, og RF-behandlings- og tilkoblingsutstyret er enklere og billigere, siden strømmene som går gjennom kablene og spenningene på dem er små. Bimetalltråder er dyrere enn ståltråder, så bruken kan rettferdiggjøres hvis RF-kanaler gjennom fasetråder ikke kan lages. Dette kan være på ultralange og noen ganger på langdistanse kraftledninger.

Kanaler langs kabler kan kobles i henhold til skjemaene "kabel-kabel", "kabel-jord" og "to kabler-jord". På AC luftledninger byttes kablene hver 30. - 50. km for å redusere forstyrrelsen av industrielle frekvensstrømmer i dem, noe som introduserer en ekstra demping på 0,15 Np for hver kryssing i "kabel-kabel"-skjemaene, uten å påvirke de "to" kabler – kabel”-skjema. På DC-overføringer kan "kabel-kabel"-skjemaet brukes, siden kryssing ikke er nødvendig her.

Kommunikasjon via lynbeskyttelseskabler blir ikke avbrutt ved jording av faseledninger og er ikke avhengig av linjebytteskjemaet.

Antennekommunikasjon brukes til å koble mobilt HF-utstyr til luftledninger. Ledningen henges opp langs luftledningsledningene eller en del av lynbeskyttelseskabelen brukes. Denne økonomiske tilkoblingsmetoden krever ikke suppressorer eller koblingskondensatorer.

FOX-serien tilbyr toppmoderne løsninger basert på SDH/PDH primære nettverksteknologier, designet og testet for bruk i tøffe miljøer. Ingen annen multiplekserløsning gir et så bredt spekter av spesialiserte produkter – fra telebeskyttelse til Gigabit Ethernet ved bruk av SDH-teknologi og spektruminndeling.

ABB fokuserer på produktoppgraderingsmuligheter for å beskytte investeringen din og tilbyr effektive vedlikeholdsverktøy.

FOX-seriens komplette kommunikasjonsløsning består av:

FOX505: Kompakt tilgangsmultiplekser med opptil STM-1 gjennomstrømning.
FOX515/FOX615: Tilgang til multiplekser med opptil STM-4-kapasitet, som støtter et bredt spekter av brukergrensesnitt for data- og talesystemer. Implementering av telebeskyttelsesfunksjoner og andre applikasjonsspesifikke funksjoner sikrer overholdelse av alle datatilgangskrav i bedriften.
FOX515H: Kompletterer FOX-linjen og er designet for høyhastighetskommunikasjon.
FOX660: Multiservice-plattform for dataoverføringssystemer.

Alle FOX515-seriens elementer opererer under FOXMAN, ABBs SNMP-baserte enhetlige nettverksadministrasjonssystem. Den åpne arkitekturen tillater integrasjon med tredjeparts kontrollsystemer, både høyere og lavere nivå. Grafisk nettverksvisning og pek-og-klikk-kontroll gjør FOXMAN til en ideell løsning for TDM- og Ethernet-kontroll på tilgangs- og datanivå.

Universelt digitalt RF-kommunikasjonssystem ETL600 R4

ETL600 er en toppmoderne RF-kommunikasjonsløsning for overføring av tale-, data- og beskyttelseskommandoer over høyspentlinjer. Den universelle maskinvare- og programvarearkitekturen til ETL600-systemet gjør valget mellom tradisjonelt analogt og fremtidssikkert digitalt RF-utstyr meningsløst og foreldet. Ved å bruke de samme maskinvarekomponentene kan brukeren velge digital eller analog driftsmodus på stedet med bare noen få museklikk. I tillegg til brukervennlighet, applikasjonsfleksibilitet og enestående dataoverføringshastigheter, sikrer ETL600-systemet sømløs kompatibilitet med eksisterende teknologimiljøer og integreres godt i moderne digitale kommunikasjonsinfrastrukturer.

Brukerfordeler

En kostnadseffektiv løsning på spørsmålet om organisering av kommunikasjon, som gir pålitelig kontroll og beskyttelse av kraftsystemet.
Reduser kostnadene gjennom en delt beholdning av maskinvare og reservedeler for analoge og digitale RF-kraftlinjekommunikasjonssystemer.
Fleksibel arkitektur for enkel integrering i både tradisjonelt og moderne utstyr.
Pålitelig overføring av beskyttelsessignaler
Effektiv bruk av begrensede frekvensressurser gjennom fleksibelt valg av overføringsbåndbredde.
Backup-løsning for utvalgt virksomhetskritisk kommunikasjon som typisk overføres over bredbåndskommunikasjon

Tilkoblingsfilter MCD80

MCD80 modulære enheter brukes til å koble ledningene til en RF-kommunikasjonsenhet som ABB ETL600 via en kapasitiv spenningstransformator til høyspentlinjer.

MCD80-filteret gir optimal impedanstilpasning for RF-linkutgang, frekvensseparasjon og sikker isolasjon av 50/60 Hz nettfrekvens og transiente overspenninger. Konfigurerbar for en- og flerfasekommunikasjon ved høypass- eller passbåndfiltrering. MCD80-enheter overholder de nyeste IEC- og ANSI-standardene.

Hovedfordelene med MCD80-filtre:

Designet for å fungere med alle typer HF-kommunikasjonsutstyr
Hele serien med filtre: bredbånd, båndpass, separasjon, fase-fase og fase-jord
Maksimalt mulig valg av båndbredde (i henhold til kundespesifikasjoner i trinn på 1 kHz)
Mulighet for tilkobling til både koblingskondensatorer og spenningstransformatorer
Bredt utvalg av tilkoblingskapasitanser 1500pF-20000pF
Mulighet for justering på installasjonsstedet ved endring av tilkoblingskapasitansen innenfor driftsområdet for kapasitanser (for eksempel ved utskifting av kondensatorer med spenningstransformatorer)
Lavt innsettingstap i passbånd (mindre enn 1dB)
Det er mulig å parallellkoble til en PF opptil 9 terminaler med en effekt på 80 W i en fase-til-jord-krets og opptil 10 terminaler i en fase-til-fase-krets
Innebygd enpolet skillebryter (jordingsbryter)

HF-dempere for luftledninger-DLTC

For å beskytte RF-dempere er to typer DLTC-overspenningsdempere tilgjengelige.

Små og mellomstore HF-dempere er utstyrt med standard ABB Polim-D overspenningsdempere uten lysbueavledere.

Store interceptorer er utstyrt med ABB MVT-avledere, som ikke har lysbuespalte og er spesielt designet for bruk med ABB-avledere. De bruker de samme svært ikke-lineære metalloksidvaristorene (MO-motstander) som stasjonsbegrensere.

Ved utforming av tuning-enheten tas det hensyn til den interne lekkasjen til MO-begrenseren. ABBs metalloksidoverspenningsdempere er spesielt utviklet for bruk i høye elektromagnetiske felt, som ofte er tilstede i RF-strømledningsdempere. Spesielt inneholder de ikke unødvendige metalldeler der magnetfeltet kan indusere virvelstrømmer og forårsake en uakseptabel temperaturøkning. Modifikasjon av mfor driftsforholdene i kraftledningsavledere var nødvendig siden ABB produserer slike enheter for stasjoner og er fullt klar over problemene som oppstår i praksis. Overspenningsdempere som brukes i kraftledningsavledere har en merkestrøm på 10 kA.

Funksjoner og fordeler

Grunnleggende fordeler med HF-linjedempere av DLTC-type

Informasjon fra siden

Kraftlinjekommunikasjon har igjen blitt et heftig debattert tema, på ulike vitenskapelige nivåer og i pressen. Denne teknologien har sett mange opp- og nedturer de siste årene. Mange artikler med motstridende synspunkter (konklusjoner) er publisert i spesielle tidsskrifter. Noen eksperter kaller dataoverføring over elektriske nettverk en døende teknologi, mens andre spår en lys fremtid i mellom- og lavspenningsnettverk, for eksempel i kontorer og hjem.

Teknologien som i dag kalles HF-kommunikasjon over kraftlinjer dekker faktisk flere ulike og uavhengige områder og bruksområder. Dette er på den ene siden smalbåndet punkt-til-punkt overføring over høyspent luftledninger (35-750 kV), og på den andre siden bredbåndsnettverksdekkende dataoverføring (BPL Broadband Power Line), i middels og lavt. spenningsnettverk (0,4-35 kV ).

Siemens er en pioner i begge retninger. De første HF-systemene på høyspentlinjer av Siemens ble implementert tilbake i 1926 i Irland.

Det attraktive med denne teknologien for kraftnettoperatører er at den bruker kraftnettets egen infrastruktur til å overføre informasjonssignaler. Dermed er teknologien ikke bare veldig økonomisk - det er ingen løpende kostnader for å opprettholde kommunikasjonskanaler, men lar også energiforsyningsbedrifter være uavhengige av kommunikasjonstjenesteleverandører, noe som er spesielt viktig i nødssituasjoner, og til og med kreves på lovnivå i mange land. HF-kommunikasjon er en universell teknologisk løsning for både virksomheter som er involvert i overføring og distribusjon av elektrisitet, og selskaper som fokuserer på å levere tjenester til publikum.

HF-kommunikasjon i høyspentnett (35-750 kV)

Under den raske utviklingen av informasjonsteknologi (1990-tallet) gjorde elektriske selskap i industrialiserte land betydelige investeringer i å legge optiske kommunikasjonslinjer (FOCL) over høyspent luftledninger i håp om å sikre seg en lukrativ andel av det overopphetede telekommunikasjonsmarkedet. På denne tiden ble den gode gamle HF-teknologien begravd igjen. Så sprakk den oppblåste informasjonsteknologiboblen, og det skjedde edru opp i mange regioner. Og det var i energinettverk at installasjonen av optiske linjer ble suspendert av økonomiske årsaker, og teknologien for HF-kommunikasjon over luftledninger fikk en ny betydning.

Som følge av bruk av digitale teknologier på høyspentnett har det kommet nye krav til HF-anlegg.

For tiden utføres data- og taleoverføring via raske digitale kanaler, og signaler og data fra beskyttelsessystemer overføres samtidig (parallelt) via HF-linjer og digitale kanaler (fiberoptiske linjer), og danner pålitelig redundans (se neste avsnitt).

På nettforgreninger og lange strekninger av kraftledninger er bruk av fiberoptiske linjer ikke økonomisk gjennomførbart. Her tilbyr HF-teknologi et kostnadseffektivt alternativ for overføring av tale, data og kommandosignaler av relévern og nødstyringssystemer (relévern relévern, nødstyringsutstyr nødautomatisering) Figur 1.

På grunn av den raske utviklingen av kraftindustriens automasjonssystemer og digitale bredbåndsnett på stamlinjer, har kravene til moderne HF-kommunikasjonssystemer endret seg.

I dag blir HF-nettverk sett på som et system som på en pålitelig måte overfører beskyttelsessystemdata og gir et transparent, brukervennlig grensesnitt for data og tale fra digitale bredbåndsnett til sluttforbrukeren med betydelig høyere gjennomstrømninger enn konvensjonelle analoge systemer. Fra et moderne synspunkt kan høy gjennomstrømning kun oppnås ved å øke frekvensbåndet. Det som var umulig tidligere på grunn av mangelen på ledige frekvenser, blir nå realisert takket være den utbredte bruken av optiske linjer. Derfor er HF-systemer mye brukt kun på nettverksgrener. Det er også alternativer når individuelle seksjoner av nettverk er sammenkoblet med fiberoptiske linjer, noe som tillater bruk av de samme driftsfrekvensene mye oftere enn i tilfellet med integrerte HF-kommunikasjonssystemer.

I moderne digitale RF-systemer kan informasjonstettheten ved bruk av raske signalprosessorer og digitale modulasjonsmetoder økes sammenlignet med analoge systemer fra 0,3 til 8 bit/sek/Hz. Således, for et frekvensbånd på 8 kHz i hver retning (mottak og overføring), kan en hastighet på 64 kbit/s oppnås.

I 2005 introduserte Siemens nytt digitalt RF-kommunikasjonsutstyr "PowerLink", som bekrefter sin ledende posisjon på dette området. PowerLink-utstyr er også sertifisert for bruk i Russland. Med PowerLink har Siemens laget en multitjenesteplattform som passer for både analoge og digitale applikasjoner.

Nedenfor er de unike egenskapene til dette systemet

Optimal bruk av den tildelte frekvensen: Det beste RF-kommunikasjonsutstyret lar data overføres med hastigheter på 64 kbps eller mindre, mens PowerLink har en hastighet på 76,8 kbps, som okkuperer en båndbredde på 8 kHz.

Flere talekanaler: En annen Siemens-innovasjon implementert i PowerLink-systemet er muligheten til å overføre 3 analoge talekanaler med 8 kHz båndbredde i stedet for 2 kanaler i konvensjonelt utstyr.

Videoovervåking: PowerLink det første RF-kommunikasjonssystemet som tillater overføring av et videoovervåkingssignal.

AXC (Automatic Crasstalk Canceller) Automatic Crosstalk Canceller: Tidligere krevde nære sende- og mottaksbånd kompleks RF-innstilling for å minimere påvirkningen fra senderen på mottakeren. Den patenterte AXC-enheten erstatter det komplekse hybridoppsettet og tilhørende modul, og overførings- og mottakskvaliteten er forbedret.

OSA (Optimized Sub channel Allocation) Optimal distribusjon av underkanaler: En annen patentert løsning fra Siemens garanterer optimal ressursallokering ved konfigurering av tjenester (Tale, data, sikkerhetssignalering) i det tildelte frekvensbåndet. Som et resultat øker den endelige overføringskapasiteten til 50 %.

Økt fleksibilitet: For å sikre investeringssikkerhet og fremtidig bruk har Siemens implementert "ease-up!"-funksjonen. for enkle og pålitelige oppdateringer.

Multifunksjonelt utstyr: Ved å gjennomføre et prosjekt basert på kombinert PowerLink-utstyr kan du glemme begrensningene som konvensjonelle terminaler hadde ved planlegging av frekvenser. Med PowerLink kan du designe et RF-kommunikasjonssystem med et komplett spekter av tjenester (tale, data, PA og PA) i tilgjengelig båndbredde. Ett PowerLink-sett kan erstatte tre (3) konvensjonelle analoge systemer Figur 3.

Overføring av data fra sikkerhetssystemer

RF-kommunikasjonsteknologi fortsetter å spille en viktig rolle innen dataoverføring for beskyttelsessystemer. På hoved- og høyspentlinjer med spenninger over 330 kV brukes som regel doble beskyttelsessystemer med ulike målemetoder (for eksempel differensialvern og avstandsvern). Sikkerhetssystemer bruker også ulike overføringsmetoder for å sikre fullstendig redundans, inkludert kommunikasjonskanaler. Typiske kommunikasjonskanaler i dette tilfellet er en kombinasjon av digitale kanaler via optiske linjer for differensialbeskyttelsesdata og analoge RF-kanaler for overføring avaler. For overføring av beskyttelsessignaler er HF-teknologi den mest pålitelige kanalen. HF-kommunikasjon er en mer pålitelig dataoverføringskanal enn andre, selv optiske linjer kan ikke gi slik kvalitet over lang tid. Utenfor hovedlinjene og i enden av nettverket blir HF-kommunikasjon ofte den eneste kanalen for overføring av beskyttelsessystemdata.

Det velprøvde Siemens SWT 3000-systemet (Figur 4) er en innovativ løsning for overføring av PA-kommandoer med den nødvendige maksimale påliteligheten og samtidig minimal kommandooverføringstid i analoge og digitale kommunikasjonsnettverk.

Mange års erfaring innen overføring av beskyttelsessignaler tillot oss å lage et unikt system. Takket være en kompleks kombinasjon av digitale filtre og digitale signalbehandlingssystemer, var det mulig å undertrykke påvirkningen av impulsstøy - den sterkeste interferensen i analoge kommunikasjonskanaler - så mye at selv under vanskelige forhold i den virkelige verden, pålitelig overføring av RP og PA kommandoer er oppnådd. Alle kjente driftsmoduser for direkte tur eller permissive drift med individuelle timere og koordinert eller ukoordinert overføring støttes. Valget av driftsmoduser utføres ved hjelp av programvare. Nødkontrollfunksjoner spesifikke for russiske strømnett kan implementeres på samme SWT 3000 maskinvareplattform.

Ved bruk av digitale grensesnitt utføres enhetsidentifikasjon ved adresse. På denne måten er det mulig å forhindre utilsiktet tilkobling av andre enheter via digitale nettverk.

Det fleksible to-i-ett-konseptet gjør at SWT 3000 kan brukes i alle tilgjengelige kommunikasjonskanaler - kobberkabler, høyspentlinjer, optiske linjer eller digital i hvilken som helst kombinasjon Figur 5:

digital + analog på én plattform;
2 redundante kanaler i 1 system;
duplisert strømforsyning i 1 system;
2 systemer i 1 miljø.

Som en svært kostnadseffektiv løsning kan SWT 3000 integreres i et PowerLink RF-system. Denne konfigurasjonen gir mulighet for duplikatoverføring: analog via HF-teknologi og digital, for eksempel via SDH.

HF-kommunikasjon i mellom- og lavspenningsnett (distribusjonsnett)

I motsetning til HF-kommunikasjon over høyspentledninger, i mellom- og lavspentnett, er HF-systemer designet for punkt-til-multipunkt-driftsmoduser. Disse systemene er også forskjellige i dataoverføringshastighet.

Smalbåndssystemer(digitale kommunikasjonskanaler DLC) har lenge vært brukt i strømnett for å bestemme plassering av feil, fjernautomatisering og overføring av måledata. Overføringshastighet avhengig av applikasjon fra 1,2 kbit/s til< 100 кбит/с. Передача сигналов в линиях среднего напряжения осуществляется емкостным способом по экрану кабеля среднего напряжения.

Siemens har med suksess tilbudt det digitale kommunikasjonssystemet DCS3000 på markedet for kommunikasjonssystemer siden 2000. Konstante endringer i tilstanden til strømnettet, forårsaket av hyppig svitsjing eller tilkobling av forskjellige forbrukende enheter, krever implementering av en kompleks teknologisk oppgave - et integrert, produktivt signalbehandlingssystem, en implementering som først har blitt mulig i dag.

DCS3000 bruker høykvalitets OFDM-dataoverføringsteknologi ortogonal frekvensdelingsmultipleksing. Pålitelig teknologi sikrer automatisk tilpasning til endringer i overføringsnettet. I dette tilfellet blir den overførte informasjonen i et visst område optimalt modulert på flere separate bærere og overført i CENELEC-området standardisert for elektriske nettverk (fra 9 til 148 kHz). Mens det tillatte frekvensområdet og sendeeffekten opprettholdes, er det nødvendig å overvinne endringer i strømnettets konfigurasjon, samt typiske strømnettforstyrrelser som bredbåndsstøy, pulserende støy og smalbåndsstøy. I tillegg gis pålitelig støtte for dataoverføring ved bruk av standardprotokoller ved å gjenta datapakker i tilfelle feil. DCS3000-systemet ble designet for lavhastighets dataoverføring relatert til elektriske tjenester i området fra 4 kHz til 24 kHz.

Mellomspenningsnettverk drives vanligvis i en åpen krets, og gir toveis tilgang til hver transformatorstasjon.

DCS3000-systemet består av et modem, en baseenhet (BU) og induktive eller kapasitive kommunikasjonsmoduler. Kommunikasjon utføres etter master-slave-prinsippet (master slave). Hoved-DCS3000-baseenheten i transformatorstasjonen, gjennom slave-DCS3000-baseenhetene, spør med jevne mellomrom data fra tilkoblede telemetrienheter og overfører dem videre til kontrollpanelet Figur 6. Datapakker kan overføres til kontrollpanelet og til telemetrienheter iht. IEC61870-5-101-standarden eller DNP3.

Inngangen og utgangen av informasjonssignalet realiseres før eller etter distribusjonsenhetene, siden kabelskjermen bare er jordet ved inngangsendene ved bruk av enkle induktive tilkoblinger (CDI). Separerbare ferrittkjerner kan monteres på kabelskjermen eller på kabelen. Avhengig av spesifikke forhold. Det er ikke nødvendig å koble fra mellomspenningsledningen under installasjonen.

For andre kabler eller luftledninger er inngangen gjennom faseledere som bruker kapasitive tilkoblinger (CDC). For ulike spenningsnivåer tilbyr Siemens ulike tilkoblinger for kabel-, overhead- og gassisolerte distribusjonssystemer.

Distribusjonsnettverket kan opprettes med en annen topologi. DCS3000 er ideell for mellomspenningsnettverk med lineær-, tre- eller stjernetopologier. Hvis det er en skjermet ledning med beskyttelsestransformator mellom to transformatorstasjoner, kan den kobles direkte til DCS3000. For å sikre konstant tilgang til kanalen, er det ønskelig å lage en logisk ring. Hvis dette ikke er mulig på grunn av nettverkstopologien, kan de to linjene kombineres til en logisk ring ved hjelp av det innebygde modemet.

DCS3000-systemet utviklet av Siemens er det eneste vellykket implementerte kommunikasjonssystemet i et distribusjonsnettverk. Blant andre bestillinger opprettet Siemens kommunikasjonssystemer i Singapore for Singapore Power Grid og i Macau for CEM Macao. Argumentet for gjennomføringen av disse prosjektene var muligheten for å unngå store kostnader ved bygging av ny. Siemens har i 25 år forsynt Singapore PG med kommunikasjonsløsninger for dataoverføring over skjermede kabler. I 2000 mottok Siemens en ordre om å levere 1100 DCS3000-systemer, som brukes av Singapore PG i 6 kV strømdistribusjonsnettverket for automatisering og feillokalisering. Distribusjonsnettet er i hovedsak bygget etter et ringmønster.

CEM Macao driver sitt elpå kun ett spenningsnivå. Derfor ligner kravene som presenteres her de for et høyspentnett. Det stilles spesielle krav til påliteligheten til kommunikasjonssystemet som opprettes. Derfor er DCS3000-systemet utvidet med redundante baseenheter og redundante kontrollpanelinnganger. Mellomspenningsnettverket er bygget i form av en ring og gir dataoverføring i to retninger. I løpet av mange år har mer enn 1000 DCS3000-systemer sikret pålitelig drift av det etablerte kommunikasjonsnettverket og fungerer som bevis på effektiviteten.

I Egypt var ikke transformatorstasjoner utstyrt med inngangskanaler for fjernvedlikehold. Det var dyrt å opprette nye forbindelser. Det var i prinsippet mulig å bruke radiomodem, men antallet tilgjengelige frekvenser for individuelle transformatorstasjoner var begrenset og betydelige ekstra driftskostnader kunne ikke unngås. En alternativ løsning var DCS3000-systemet. Data fra eksterne telemekanikkterminaler ble overført til transformatorstasjonen. Et høynivå telemekanikksystem samlet inn data og overførte det via radio til datakonsentratorer, hvorfra det igjen ble overført via eksisterende fjernkontrolllinjer til kontrollsenteret. For de to prosjektene leverte Siemens mer enn 850 DCS3000-systemer til MEEDCO (10 kV) og DELTA (6 kV).

Bredbåndssystemer(Broadband Power Line BPL) Etter mange år med pilotinstallasjoner rundt om i verden og en rekke kommersielle prosjekter, har andre generasjon BPL-teknologi modnet til det punktet at den har blitt et attraktivt alternativ for andre bredbåndsaksessnettverk.

I lavspentnett gir BPL leverandøren muligheten til å implementere bredbåndstilgang til «triple play»-tjenester på «last mile»:

høyhastighets Internett-tilgang;
IP-telefoni;
video.

Brukere kan nyte disse tilbudte tjenestene ved å koble til en hvilken som helst stikkontakt. Det er også mulig å organisere et lokalt nettverk i huset for å koble til datamaskiner og eksterne enheter uten å legge ekstra kabler.

For verktøy vurderes ikke BPL i dag. Den eneste tjenesten som brukes i dag, fjernavlesning av måler, bruker kostnadseffektive løsninger som GSM eller langsomme DLC-systemer. Men i kombinasjon med bredbåndstjenester blir BPL attraktiv også for måleravlesning. Dermed blir "triple play" til "quad play" (Figur 8).

I et mellomspenningsnett brukes BPL til bredbåndstjenester som transportforbindelse til nærmeste leverandøraksesspunkt. For verktøy for øyeblikket er fjernavlesning av målere av ASKUE-enheter smalbåndssystemer som opererer i området tildelt av CENELEC for verktøy fra 9 til 148 kHz tilstrekkelig. Selvfølgelig kan mellomspennings BPL-systemer med blandede tjenester ("delt kanal") brukes både for leverandøren og verktøyet.

Betydningen av BPL øker, noe som fremgår av økte investeringer i denne typen kommunikasjon fra verktøy, leverandører og industri. Tidligere var hovedaktørene i BPL-markedet hovedsakelig små bedrifter som spesialiserte seg utelukkende på denne teknologien, men i dag kommer store bekymringer inn i dette markedet, for eksempel Schneider Electric, Misubishi Electric, Motorola og Siemens. Dette er nok et tegn på den økende betydningen av denne teknologien. Et betydelig gjennombrudd har imidlertid ennå ikke skjedd av to hovedårsaker:

1. Mangel på standardisering

BPL bruker frekvensområdet fra 2 til 40 MHz (i USA opp til 80 MHz), der ulike kortbølgetjenester, offentlige etater og amatørradiooperatører opererer. Det var radioamatører som startet en kampanje mot BPL i noen europeiske land, og dette temaet diskuteres aktivt. Internasjonale standardiseringsinstitutter, for eksempel ETSI, CENELEC, IEEE, i spesielle arbeidsgrupper, utvikler en standard som regulerer bruken av BPL i mellom- og lavspenningsnett og distribusjonsnettverk
i bygninger og garanterer sameksistens med andre tjenester.

2. Kostnad og forretningsmodell

Kostnaden for Powerline-infrastruktur med modemer, sammenkoblingsutstyr og repeatere er fortsatt høy sammenlignet med for eksempel DSL-teknologi. De høye kostnadene på den ene siden forklares av små produksjonsvolumer, og på den annen side av det tidlige utviklingsstadiet av denne teknologien. Ved bruk av bredbåndstjenester må BPL-teknologi være konkurransedyktig med DSL både i ytelse og kostnad.

Når det gjelder forretningsmodell, kan verktøyets rolle i å skape verdier variere sterkt, fra salg av bruksrettigheter til å tilby fullserviceleverandørtjenester. Hovedforskjellen mellom de ulike modellene er andelen verktøy som deltar.

Trender i utviklingen av kommunikasjonsteknologier

I offentlige telenett går i dag mer enn 90 % av datatrafikken gjennom SDH/SONET. Slike fastsvitsjede kretser er nå i ferd med å bli uøkonomiske fordi de forblir operative selv når de ikke er i bruk. I tillegg har markedsveksten merkbart skiftet fra taleapplikasjoner (TDM) til datakommunikasjon (pakkeorientert). Overgangen fra separate mobil- og kabelnettverk, LAN og WAN til ett enkelt integrert IP-nettverk utføres i flere trinn, med hensyn til eksisterende nettverk. I det første trinnet overføres pakkeorientert datatrafikk i virtuelle pakker i det eksisterende SDH-nettverket. Dette kalles PoS (Packet over SDH) eller EoS (Ethernet over SDH) med redusert modularitet og derfor lavere båndbreddeeffektivitet. Den neste overgangen fra TDM til IP tilbys av dagens NG SDH (Next Generation SDH)-systemer med en multi-service-plattform som allerede er optimalisert for pakkeorienterte applikasjoner GFP (generell synkroniseringsprosedyre), LCAS (link capacity control scheme), RPR (fleksible pakkeringer) og andre applikasjoner i SDH-miljøet.

Denne utviklingen innen kommunikasjonsteknologi har også påvirket styringsstrukturen til strømnettet. Tradisjonelt har kommunikasjon mellom kontrollsentraler og understasjoner for overvåkende kontroll- og datainnsamlingssystemer vært basert på serielle protokoller og dedikerte kanaler som gir raske signaloverføringstider og alltid er i beredskap. Dedikerte kretser gir selvfølgelig ikke den fleksibiliteten som kreves for å drive et moderne strømnett. Derfor har trenden mot å bruke TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) kommet godt med. Hoveddriverne for å bytte fra seriell protokoll til IP-protokoll i systemer for tilsynskontroll og datainnsamling er:

spredningen av optiske systemer gir økt båndbredde og motstand mot elektrisk interferens;
TCP/IP-protokollen og relaterte teknologier har blitt de facto-standarden for datanettverk;
fremveksten av standardiserte teknologier som sikrer den nødvendige kvaliteten på funksjonen til nettverk med TCP/IP-protokollen (QoS quality of service).

Disse teknologiene kan løse tekniske bekymringer om pålitelighet og muligheten til å gi raske responstider for tilsynskontroll og datainnsamlingsapplikasjoner.

Denne overgangen til TCP/IP-nettverk gjør det mulig å integrere tilsynskontroll og dataini den totale nettverksadministrasjonen.

Konfigurasjonsendringer i dette tilfellet kan utføres ved å laste ned fra den sentrale kontrollenheten, i stedet for tidkrevende oppdatering av fastvaren til de tilsvarende understasjonene. Standarder for IP-baserte protokoller for telemekaniske systemer utvikles av det globale fellesskapet og er allerede utgitt for understasjonskommunikasjon (IEC61850) Figur 10.

Standarder for kommunikasjon mellom undersentraler og kontrollsentral og mellom undersentralene er fortsatt under utvikling. Parallelt vil overføringen av taleapplikasjoner fra TDM til VoIP, noe som vil forenkle kabelforbindelser på understasjoner betydelig, siden alle enheter og IP-telefoni bruker samme lokale nettverk.

I eldre kraftdistribusjonsnett ble det sjelden installert kommunikasjonsforbindelser fordi automatiseringsnivået var lavt og målerdata sjelden ble samlet inn. Utviklingen av energinettverk i fremtiden vil kreve kommunikasjonskanaler på dette nivået. Stadig økende forbruk i megabyer, knapphet på råvarer, økende andel fornybare energikilder, generering av elektrisitet i umiddelbar nærhet til forbrukeren («distribuert generasjon») og pålitelig distribusjon av elektrisitet med lave tap dette er hovedfaktorene som bestemmer styringen av morgendagens nettverk. Kommunikasjon i ASKUE vil i fremtiden ikke bare brukes til å lese forbruksdata, men også som en toveis kommunikasjonskanal for fleksibel dannelse av tariffer, tilkobling av gass-, vann- og varmeforsyningssystemer, overføring av regninger og levering av tilleggstjenester, for eksempel trygghetsalarmer. Utbredt tilbud av Ethernet-tilkobling og tilstrekkelig båndbredde fra kontroll til forbruker er avgjørende for å administrere driften av fremtidige nettverk.

Konklusjon

Integrering av teletjenester på tvers av kraftnett vil kreve tett integrasjon av ulike teknologier. I ett kraftnett vil det, avhengig av topologi og krav, brukes flere typer kommunikasjon.

HF-kommunikasjonssystemer over kraftledninger kan være en løsning på disse problemene. Utviklingen av IP-protokollstøtte, spesielt for HF over høyspentledninger, gir betydelige økninger i gjennomstrømming. Siemens bidrar også til denne utviklingen: Teknologier utvikles allerede for å øke båndbredden og dermed overføringshastigheten til 256 kbit/s. BPL-teknologi er en utmerket plattform for å muliggjøre kommunikasjon i fremtidige mellom- og lavspenningsnett for å tilby alle nye tjenester til forbrukeren. Fremtidige BPL-systemer fra Siemens tilbyr en enkelt maskinvareplattform for smalbånd (CENELEC) og bredbåndsapplikasjoner. HF-kommunikasjon vil ha en sterk plass i neste generasjons energinettverk og vil være et ideelt supplement til optiske og trådløse bredbåndssystemer.

Siemens følger denne trenden og er en av få globale produsenter innen både RF- og kommunikasjonsnettverk som tilbyr én enkelt integrert løsning.

Litteratur:

Energie Spektrum, 04/2005: S. Schlattmann, R. Stoklasek; Digital-Revival fra PowerLine.
PEI, 01/2004: S. Green; Kommunikasjonsinnovasjon. Asiatisk elektrisitet 02/2004: Powerline Carrier for HV Network.
Midtøsten elektrisitet, feb. 2003: J. Buerger: Transmisjon mulig.
Die Welt, april 2001; J. Buerger: Daten vom Netz ubers Netz.
VDI Nachrichten 41; Oktober; 2000 M. Wohlgenannt: Stromnetz ubertrugt Daten zur eigenen Steuerung. Elektrie Berlin 54 (2000) 5-6; J. Buerger, G. Kling, S. Schlattmann: Power Line Communication-Datenubertragung auf dem Stromverteilnetz.
EV Report, Marz 2000: J. Buerger, G. Kling, S. Schlattmann: Kommunikationsruckrat fur Verteilnetze.
ETZ 5/2000; G. Kling: Power Line Communication Technik fur den deregulierten Markt.

Karl Dietrich, Siemens AG,
Institutt for overføring og distribusjon av elektrisitet PTD,
divisjon EA4 CS.
Oversettelse: E. A. MALYUTIN.

Bluetooth