高圧電力線のHF通信チャネルの動作原理と目的

リンク — 信号を送信するデバイスと物理メディアのセット。チャネルの助けを借りて、信号はある場所から別の場所に送信され、また（情報を保存するときに）時間内に転送されます。

チャネルを構成する最も一般的なデバイスは、アンプ、アンテナ システム、スイッチ、フィルターです。物理媒体としては、一対のワイヤ、同軸ケーブル、導波管、電磁波が伝播する媒体がよく使用されます。

同軸ケーブル — 導体の 1 つが中空のチューブで、2 つ目の導体を完全に取り囲む高周波ケーブル。内側のワイヤーはパイプの軸に正確に沿って配置されているため、ケーブルは同軸または同心と呼ばれます。内側のワイヤをこの位置に維持するには、外側のワイヤと内側のワイヤの間の空間を絶縁材料で完全に埋めるか、個々の絶縁体を内側のワイヤの上に配置します。

同軸ケーブルでは、すべての電場と磁場が外部導体と内部導体の間の空間に集中するため、つまり外部磁場が存在しないため、放射損失は無視できます。金属を加熱する際の損失を減らすために、内側のワイヤの直径を大きくすることができます（いずれの場合でも外側のワイヤの表面は十分に大きいです）。

同軸ケーブルが柔軟である場合、その外部導体は柔軟な金属編組の形で作られ、ケーブルはプラスチック絶縁材料で満たされます。

通信技術に関して言えば、 通信チャネルの最も重要な特性は、通信チャネルを介して送信される信号が受ける歪みです。 線形歪みと非線形歪みを区別します。 線形歪み は周波数と位相の歪みで構成され、過渡応答、または同等にチャネルの複素ゲインによって表されます。 非線形歪み 信号が通信チャネルを通過する際にどのように変化するかを示す非線形依存関係によって与えられます。

通信チャネルは、送信側で送信される信号と受信側で受信される信号の集合によって特徴付けられます。 チャネルの入力信号と出力信号が引数値の離散セットで定義された関数である場合、チャネルは次のように呼ばれます。 別れた… このような通信チャネルは、たとえば、送信機のパルス動作モード、電信、遠隔測定、レーダーなどで使用されます。

継続的に は、出力信号と入力信号が連続関数であるチャネルと呼ばれます。このようなチャネルは、電話、ラジオ放送、テレビで広く使用されています。個別および連続通信チャネルも広く使用されています オートメーションとテレメカニクスの分野.

いくつかの異なるチャネルが同じ技術接続を共有できます。このような場合 (たとえば、周波数または時分割信号を使用するマルチチャネル通信回線の場合)、チャネルは特別なスイッチまたはフィルタを使用して結合および切断されます。逆に、1 つのチャネルで複数の技術通信回線が使用される場合もあります。

高周波通信 (HF 通信) は、電気ネットワークにおける通信の一種であり、高圧電力線を通信チャネルとして使用します。電力線の電線には、周波数 50 Hz の交流電流が流れます。電気ネットワーク。 HF 通信の構成の本質は、回線上の信号伝送として同じワイヤが使用されますが、周波数は異なるということです。

HF 通信チャネルの周波数範囲は数十 kHz から数百 kHz です。高周波通信は、電圧 35 kV 以上の送電線で接続された 2 つの隣接する変電所間で組織されます。に 周波数50Hzの交流 変電所開閉装置の母線に到達し、各通信セットへの通信信号には高周波抑制器と通信コンデンサが使用されます。

HF トラップは、工業用周波数では電流抵抗が小さく、高周波通信チャネルの周波数では電流抵抗が高くなります。カップリング コンデンサ – 逆に、50 Hz の周波数では抵抗が高く、通信チャネルの周波数では抵抗が低くなります。これにより、変電所のバスには 50 Hz の電流のみが流れ、HF 通信セットには高周波信号のみが流れるようになります。

HF 通信信号を受信して​​処理するために、特殊なフィルター、信号トランシーバー、および特定の機能を実行する一連の機器が両方の変電所に設置され、その間で HF 通信が行われます。以下では、HF 通信を使用してどのような機能を実装できるかを検討します。

最も重要な機能は、リレー保護および変電所機器の自動化のためのデバイスでの HF チャネルの使用です。 HF 通信チャネルは、110 および 220 kV 送電線の位相差保護および指向性高周波保護に使用されます。保護セットは伝送線路の両端に設置され、RF 通信チャネルによって相互接続されます。 HF 通信チャネルを使用した保護は、その信頼性、速度、選択性により、110 ～ 220 kV の架空線ごとに主なものとして使用されます。

電力線のリレー保護 (PTL) のための信号伝送チャネルは、リレー保護チャネルと呼ばれます... リレー保護技術では、3 種類の HF 保護が最も広く使用されています。

• 指向性フィルター、

• HF ブロック付きリモート、

• 差動位相。

最初の 2 種類の保護では、連続 HF ブロック信号が外部短絡のある HF チャネルを通じて送信され、位相差保護では、HF 電圧パルスがリレー保護チャネルを通じて送信されます。パルスと休止の持続時間はほぼ同じで、供給周波数の周期の半分に相当します。外部短絡が発生した場合、線路の両端にある送信機は、供給周波数の異なる半サイクルで動作します。各受信機は両方の送信機から信号を受信します。その結果、外部短絡が発生した場合、両方の受信機は継続的なブロッキング信号を受信します。

保護された回線に短絡が発生した場合、操作電圧の位相シフトが発生し、両方の送信機が停止すると時間間隔が発生します。この場合、受信機に遮断電流が発生し、保護された回線の端にある回路ブレーカーを開く信号を生成するために使用されます。

通常、回線の両端の送信機は同じ周波数で動作します。ただし、長距離回線では、異なる HF または狭い間隔の周波数 (1500 ～ 1700 Hz) で動作する送信機を備えたリレー保護チャネルが存在することがあります。 2 つの周波数を扱うことで、回線の反対側から反射される信号の有害な影響を取り除くことができます。保護リレー チャネルは特別な (専用) RF チャネルを使用します。

高周波通信チャネルを使用して電力線損傷の位置を特定するデバイスもあります。さらに、RF 通信チャネルを使用して信号を送信できます。 遠隔機械装置したがって、高周波通信チャネルを通じて、変電所設備の動作モードを制御したり、スイッチやさまざまな機能を制御するためのコマンドを送信したりすることができます。 リレー保護装置.

もう 1 つの機能は電話機能です。HF チャネルは、隣接する変電所間の運用ネゴシエーションに使用できます。現代の状況では、施設のサービス担当者間でより便利な通信方法があるため、この機能は関係ありませんが、HF チャネルは、携帯電話が使用できない緊急事態の場合のバックアップ通信チャネルとして機能します。または固定電話通信。

電力線通信チャネル — 300 ～ 500 kHz の範囲で信号を送信するために使用されるチャネル。通信チャネルの機器をオンにするために、さまざまな方式が使用されます。経済性の点で最も一般的な相接地回路（図1）に加えて、次の回路が使用されます：相-相、相-二相、二相-接地、三相-接地、異なるラインの位相-位相。これらの回路で使用される高周波トラップ、結合コンデンサ、および結合フィルタは、ワイヤに沿って高周波通信チャネルを構成するための電力線処理装置です。

米。 1. 2 つの隣接する変電所間の送電線を通る単純な通信チャネルのブロック図: 1 — HF トラップ。 2 - 結合コンデンサ。 3 - フィルターを接続します。 4 — HF ケーブル。 5 — デバイス TU — TS; c — 遠隔測定センサー。 7 — 遠隔測定受信機。 8 — リレー保護および/または遠隔オートメーション用のデバイス。 9 — 自動電話交換機。 10 — ATS 加入者。 11 — 直接加入者。

安定した通信チャネルを得るには線形処理が必要です。再設計された電力線による HF チャネルの減衰は、線路スイッチング方式とはほとんど関係ありません。処理を行わない場合、伝送路の端が切断されたり接地されたりすると、通信は中断されます。電力線での通信の最も重要な問題の 1 つは、変電所のバスバーを介して接続されている線間の電圧が低いために周波数が不足することです。

HF チャネルは、損傷した送電線の修理や電気設備のトラブルシューティングを行う現場作業員との通信に使用できます。この目的には特別なポータブル送信機が使用されます。

変換された電力線に接続された次の HF 機器が使用されます。

• テレメカニクス、オートメーション、リレー保護、電話チャネル用の複合機器。

• リストされた機能のいずれかに特化した機器。

• 接続装置を介して電力線に直接接続されるか、周波数をシフトして送信レベルを高めるための追加ユニットの助けを借りて接続される長距離通信機器。

• ラインインパルス制御装置。