Le principe de fonctionnement et le but des canaux de communication HF des lignes électriques à haute tension

Lien — un ensemble d'appareils et de supports physiques qui transmettent des signaux. À l'aide de canaux, les signaux sont transmis d'un endroit à un autre et également transférés dans le temps (lors du stockage d'informations).

Les appareils les plus courants qui composent un canal sont les amplificateurs, les systèmes d'antenne, les commutateurs et les filtres. Une paire de fils, un câble coaxial, un guide d'onde, un support dans lequel se propagent les ondes électromagnétiques sont souvent utilisés comme support physique.

Câble coaxial — un câble à haute fréquence dans lequel l'un des conducteurs est un tube creux qui enferme complètement le second conducteur. Le fil intérieur est situé exactement le long de l'axe du tuyau, c'est pourquoi le câble est appelé coaxial ou concentrique. Pour maintenir le fil intérieur dans cette position, soit l'espace entre les fils extérieur et intérieur est complètement rempli de matériau isolant, soit des isolateurs individuels sont placés sur le fil intérieur.

Étant donné que dans un câble coaxial, tous les champs électriques et magnétiques sont concentrés dans l'espace entre les conducteurs extérieur et intérieur, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de champs extérieurs, les pertes de rayonnement sont négligeables. Pour réduire les pertes lors du chauffage du métal, le fil intérieur peut être réalisé avec un grand diamètre (la surface du fil extérieur est dans tous les cas suffisamment grande).

Si le câble coaxial doit être souple, alors son conducteur extérieur est réalisé sous la forme d'une tresse métallique souple et le câble est rempli de matière plastique isolante.

En termes de technologie de communication les caractéristiques les plus importantes des canaux de communication sont les distorsions auxquelles sont soumis les signaux qui y sont transmis. Distinguez les distorsions linéaires et non linéaires. Distorsion linéaire consistent en des distorsions de fréquence et de phase et sont décrits par la réponse transitoire ou, de manière équivalente, par le gain complexe du canal. Distorsion non linéaire sont donnés par des dépendances non linéaires qui montrent comment le signal change lorsqu'il voyage à travers le canal de communication.

Un canal de communication est caractérisé par une collection de signaux qui sont envoyés à l'extrémité émettrice et de signaux qui sont reçus à l'extrémité réceptrice. Dans le cas où les signaux d'entrée et de sortie du canal sont des fonctions définies sur un ensemble discret de valeurs d'argument, le canal est appelé séparé… De tels canaux de communication sont utilisés, par exemple, dans les modes de fonctionnement pulsés des émetteurs, en télégraphie, télémétrie et radar.

En continu est appelé un canal dont les signaux de sortie et d'entrée sont des fonctions continues. De tels canaux sont largement utilisés dans la téléphonie, la radiodiffusion, la télévision.Les canaux de communication discrets et continus sont également largement utilisés en automatisme et télémécanique.

Plusieurs canaux différents peuvent partager la même connexion technique. Dans ces cas (par exemple, dans les lignes de communication multicanaux avec des signaux de fréquence ou de division temporelle), les canaux sont combinés et déconnectés à l'aide de commutateurs ou de filtres spéciaux. Parfois, au contraire, un canal utilise plusieurs lignes techniques de communication.

La communication haute fréquence (communication HF) est un type de communication dans les réseaux électriques, qui prévoit l'utilisation de lignes électriques à haute tension comme canaux de communication. Un courant alternatif avec une fréquence de 50 Hz circule à travers les fils de la ligne électrique de les réseaux électriques. L'essence de l'organisation de la communication HF est que les mêmes fils sont utilisés comme transmission de signal sur la ligne, mais avec une fréquence différente.

La gamme de fréquence des canaux de communication HF est de quelques dizaines à centaines de kHz. La communication haute fréquence est organisée entre deux sous-stations voisines, qui sont reliées par une ligne électrique avec une tension de 35 kV et plus. Pour courant alternatif avec une fréquence de 50 Hz atteint les jeux de barres de l'appareillage de sous-station, et les signaux de communication vers les ensembles de communication respectifs utilisent des suppresseurs haute fréquence et des condensateurs de communication.

Un piège HF a une faible résistance de courant à la fréquence industrielle et une résistance élevée à la fréquence des canaux de communication à haute fréquence. Un condensateur de couplage - au contraire: il a une résistance élevée à une fréquence de 50 Hz et une faible résistance à la fréquence du canal de communication.Cela garantit que seul un courant de 50 Hz circule vers les bus de la sous-station et que seuls des signaux haute fréquence vers l'ensemble de communication HF.

Pour recevoir et traiter les signaux de communication HF, des filtres spéciaux, des émetteurs-récepteurs de signaux et des ensembles d'équipements remplissant certaines fonctions sont installés dans les deux sous-stations, entre lesquelles la communication HF est organisée. Nous examinerons ci-dessous quelles fonctions peuvent être mises en œuvre à l'aide de la communication HF.

La fonction la plus importante est l'utilisation du canal HF dans les dispositifs de protection de relais et d'automatisation des équipements de sous-station. Le canal de communication HF est utilisé pour la protection des lignes 110 et 220 kV - protection différentielle phase et protection directionnelle haute fréquence. Des ensembles de protection sont installés aux deux extrémités de la ligne de transmission, qui sont interconnectés par un canal de communication RF. De par leur fiabilité, leur rapidité et leur sélectivité, les protections par voie de communication HF sont utilisées comme protection principale pour toute ligne aérienne 110-220 kV.

Un canal de transmission de signal pour la protection de relais des lignes électriques (PTL) est appelé canal de protection de relais... Trois types de protection HF sont les plus largement utilisés dans la technologie de protection de relais :

• filtre directionnel,

• télécommande avec blocage HF,

• phase différentielle.

Dans les deux premiers types de protection, un signal de blocage HF continu est transmis via le canal HF avec un court-circuit externe, en protection différentielle de phase, les impulsions de tension HF sont transmises via le canal de protection du relais. La durée des impulsions et des pauses est approximativement la même et est égale à la moitié de la période de la fréquence d'alimentation.En cas de court-circuit externe, les émetteurs situés aux deux extrémités de la ligne fonctionnent sur des alternances différentes de la fréquence d'alimentation. Chacun des récepteurs reçoit des signaux des deux émetteurs. Ainsi, en cas de court-circuit externe, les deux récepteurs reçoivent un signal de blocage continu.

En cas de court-circuit sur la ligne protégée, un déphasage des tensions de manipulation se produit et des intervalles de temps se produisent lorsque les deux émetteurs sont arrêtés. Dans ce cas, un courant de coupure apparaît dans le récepteur, qui est utilisé pour créer un signal qui agit pour ouvrir le disjoncteur à cette extrémité de la ligne protégée.

Normalement, les émetteurs aux deux extrémités de la ligne fonctionnent sur la même fréquence. Cependant, sur les lignes longue distance, il existe parfois des canaux de protection relais avec des émetteurs fonctionnant à différentes fréquences HF ou à des fréquences rapprochées (1500-1700 Hz). Travailler sur deux fréquences permet de s'affranchir des effets néfastes des signaux réfléchis par l'extrémité opposée de la ligne. Les canaux de relais de protection utilisent un canal RF spécial (dédié).

Il existe également des dispositifs qui utilisent un canal de communication à haute fréquence pour déterminer l'emplacement des dommages de la ligne électrique. De plus, le canal de communication RF peut être utilisé pour transmettre des signaux équipement télémécanique, SCADA, ACS et autres systèmes d'équipement APCS.Ainsi, via le canal de communication haute fréquence, il est possible de contrôler le mode de fonctionnement de l'équipement de la sous-station, ainsi que de transmettre des commandes pour contrôler les commutateurs et diverses fonctions. dispositifs de protection de relais.

Une autre fonction est une fonction téléphonique… Le canal HF peut être utilisé pour la négociation opérationnelle entre les sous-stations voisines. Dans les conditions modernes, cette fonction n'est pas pertinente, car il existe des moyens de communication plus pratiques entre le personnel de service des installations, mais le canal HF peut servir de canal de communication de secours en cas d'urgence, lorsqu'il n'y aura pas de mobile ou communication téléphonique fixe.

Canal de communication par courant porteur — canal utilisé pour transmettre des signaux dans la plage de 300 à 500 kHz. Différents schémas sont utilisés pour allumer l'équipement du canal de communication. Outre le circuit phase-terre (Fig. 1), qui est le plus courant en raison de son économie, les circuits suivants sont utilisés: phase-phase, phase-deux-phases, biphasé-terre, triphasé-terre , phase-phase des différentes lignes. Le piège haute fréquence, le condensateur de couplage et le filtre de couplage utilisés dans ces circuits sont des équipements de traitement de courant porteur en ligne pour organiser les canaux de communication haute fréquence le long de leurs fils.

Riz. 1. Schéma fonctionnel d'un canal de communication simple via une ligne de transport d'énergie entre deux sous-stations adjacentes : 1 - trappe HF ; 2 — condensateur de couplage ; 3 — filtre de liaison ; 4 — câble HF ; 5 — dispositif TU — TS ; c — capteurs de télémétrie ; 7 — récepteurs de télémétrie ; 8 — dispositifs de protection relais et/ou de télé-automatisation ; 9 — standard téléphonique automatique ; 10 — abonné ATS ; 11 — abonnés directs.

Un traitement linéaire est nécessaire pour obtenir un canal de communication stable. L'atténuation du canal HF à travers les lignes électriques repensées est presque indépendante du schéma de commutation de ligne.En l'absence de traitement, la communication sera interrompue lorsque les extrémités de la ligne de transmission seront déconnectées ou mises à la terre. L'un des problèmes les plus importants de communication sur les lignes électriques est le manque de fréquences dû à la basse tension entre les lignes qui sont connectées via les jeux de barres de la sous-station.

Les canaux HF peuvent être utilisés pour communiquer avec les équipes sur site qui réparent les lignes électriques endommagées et dépannent les installations électriques. Des émetteurs portables spéciaux sont utilisés à cette fin.

Les équipements HF suivants connectés à la ligne électrique convertie sont utilisés :

• équipements combinés pour la télémécanique, l'automatisation, la protection des relais et les canaux téléphoniques ;

• équipement spécialisé pour l'une des fonctions énumérées;

• équipement de communication longue distance connecté à la ligne électrique via le dispositif de connexion directement ou à l'aide d'unités supplémentaires pour décaler la fréquence et augmenter le niveau de transmission;

• équipement de contrôle des impulsions de ligne.