Безопасная и надежная защита
Инженеры защиты имеют различные каналы связи для использования в релейной защите. Это поле само по себе и очень важно для обсуждения защитных систем. Исторически и в настоящее время каналы, как правило, являются самым слабым звеном в цепи защиты.
Каналы связи как самое слабое звено в цепи защиты системы (на фото: пилон электроэнергии с линейными ловушками и оптоволоконным кабелем)
Огромный прогресс был достигнут из ранних приложений в 1930-х годах до довольно сложного и высоконадежного оборудования, доступного в последнее время. Это специализированная область, и приложения для защиты должны быть сделаны специалистами в этой области, которые знакомы с требованиями защиты.
Хорошая инженерия для каналов является обязательной для безопасной и надежной защиты, как и для части защиты реле.
Содержание:
- Переключатель с питанием: включение / выключение частоты
- Пилотные провода - передача тонального сигнала
- Пилотные провода - 50 Гц или 60 Гц Передача
- Цифровые каналы
- Резюме
1. Перевозчик с питанием от сети - включение или смена частоты
Начиная с начала 1930-х годов радиочастоты между 50 и 150 кГц были наложены на линии электропередачи для защиты пилотов. Первоначально они использовались в режиме «включено-выключено», и, по мере продвижения искусства, частотный сдвиг стал доступным.
Они известны как каналы несущей линии (PLCC) и широко используются с частотами от 30 до 300 кГц. На рисунке 1 показан типичный канал этого типа.
В Соединенных Штатах наиболее часто используется соединение между фазами. Другие используемые типы являются межфазными, двухфазными и т. Д. Передатчики генерируют около 1-10 Вт радиочастотной (RF) мощности.
В прошлом было доступно 100 Вт передатчиков, но в настоящее время они не используются. Радиочастотный сигнал подключается к высоковольтной линии через линейный тюнер и соединительный конденсатор, как показано на рисунке. Тюнер, обычно установленный на базе блока конденсаторной связи, отменяет емкость блока конденсатора связи.
Это обеспечивает, по существу, резистивный путь с низким импедансом для эффективной передачи радиочастотных сигналов в и от участка линии.
Рисунок 1 - Типичная однолинейная диаграмма для несущего канала линии-земляной линии
На удаленном конце радиочастотная энергия проходит через аналогичное оборудование к приемнику. Приемник-приемник может быть настроен на ту же частоту или на разные частоты, для чего может потребоваться двухчастотный тюнер.
Индуктивность между конденсатором связи и землей представляет высокий импеданс радиочастотного сигнала, но низкий импеданс системы 50 или 60 Гц. Этот блок также может подавать вторичное напряжение в качестве устройств напряжения конденсатора конденсатора (CCVT), и в этом случае три используются для подключения отдельных фаз, и только один используется для соединения, как показано.
Линейная ловушка соединена в высоковольтной линии на каждом терминале, только внешнем по отношению к ВЧ-тракту. Он настроен на обеспечение высокого ВЧ-сопротивления, чтобы минимизировать потерю сигнала в шинах и связанных с ними системах, а также для предотвращения внешних замыканий на землю от потенциального замыкания сигнала.
Ловушки доступны для настройки на одну частоту, двойную (две) частоты или широкую полосу частот радиочастот. Они рассчитаны на постоянный ток нагрузки 50-60 Гц при низких потерях и выдерживают максимальный ток повреждения, который может проходить через линию.
Рисунок 2 - Однофазное соединение (центральная фаза)
Хотя радиочастотный сигнал вводится в одну из фаз, он распространяется всеми трехфазными проводниками. Было несколько случаев, когда случайная связь с разными фазами на двух терминалах оставалась незамеченной в течение нескольких лет, потому что был получен адекватный сигнал.
Фактически, сигнал может быть больше при соединении с различными фазами.
Анализ модели предоставил важный современный инструмент для прогнозирования несущей и наилучшего способа сцепления и передачи. Это важно, особенно для длинных линий.
Линии электропередачи имеют тенденцию иметь характеристический импеданс (Z 0) между фазами между 200 и 500 В и 400-488 В между фазами. Оборудование и соединение несущей особенно соответствуют этим значениям для максимальной передачи мощности РФ.
Отводы и разрывы, особенно если они находятся на четверть длины волны, могут привести к высоким потерям сигнала. Чтобы избежать этих проблем, необходимо выбрать радиочастотные сигналы.
Применение несущих силовых кабелей к силовым кабелям может быть невозможно или очень сложно, так как их характеристическое сопротивление низкое, а потери выше, чем для воздушных линий.
Передатчики-приемники несущей работают в режиме выключения, с частотным сдвигом с сигналами пространственного пространства или с одной боковой полосой, в зависимости от конструкции и применения.
Неисправность дугового шума не была проблемой или значительным фактором в использовании несущей силовой линии для защиты. Разъединители с токами менее 200 А могут привести к срабатыванию приемников-приемников несущей, но это не ухудшает защиту, используемую этим оборудованием.
Дополнительная информация: Канал несущей линии и требования к применению для ретрансляции линии передачи
Скачать документ
Вернуться к содержанию ↑
2. Пилотные провода - передача тонального сигнала
Для защиты используются звуковые сигналы в диапазоне 1000-3000 Гц. Они более совместимы для использования по арендованным телефонным аппаратам, и поэтому они часто применяются по этим каналам для защиты.
его защитные опасности и решения, изложенные ранее, применимы. При использовании нейтрализующие трансформаторы должны иметь возможность передавать звуковые частоты с малыми потерями.
Доступно оборудование с частотным сдвигом, включением и импульсным кодированием.
Вернуться к содержанию ↑
3. Пилотные провода - 50 Гц или 60 Гц Передача
Одним из ранних и все еще используемых каналов является витая пара «телефонных» проводов для обеспечения низковольтной непрерывной цепи низкого напряжения между терминалами защищенной зоны.
Предпочтительно, проволоки порядка AWG 19 желательны как для механической прочности, так и для обеспечения контура, который не превышает примерно 2000 В для двух клемм или не более 500 В на ножку для трехконтактных приложений.
Обязательно, чтобы они были витыми парами, чтобы минимизировать посторонние разности напряжений между парой от сигналов на других парах кабеля и от внешних напряжений вне кабеля.
Проблемы, возникающие с пилотными проводами, возникают в результате индукции от молнии или параллельной силовой цепи, напряжения изоляции от повышения напряжения заземления станции во время сбоев, прямого физического контакта молнией или с силовой цепью, физического повреждения вследствие отказа изоляции, или стрельба, направленная на верхние контуры.
Вернуться к содержанию ↑
4. Цифровые каналы
В последние годы цифровые каналы все чаще используются для пилотной передачи сообщений. Некоторые из типов цифровых каналов, которые используются для этой функции, включают:
- Темное волокно (выделенный волоконно-оптический кабель),
- Мультиплексированные волоконно-оптические системы (T1 и SONET),
- Цифровая микроволновая печь,
- Радиолинии и
- 56 kbps телефонных линий (Digital Data Service).
Цифровая микроволновая печь может быть точка-точка или использоваться в кольце SONET. Системы цифровой связи сами по себе являются исследованиями и выходят за рамки этой статьи.
Рисунок 3 - Самый популярный метод (и самый дорогой) - реализовать SONET в серии взаимосвязанных колец, как показано ниже (сеть SONET
,
облако
,
содержит взаимосвязанные кольца, охватывающие США). Сами кольца состоят из 4 двунаправленных волокон - одной первичной пары передачи / приема и вторичной (резервной) пары передачи / приема.
Однако важно, чтобы инженеры-разработчики могли ознакомиться с этой областью, поскольку цифровые системы связи постоянно играют большую роль в современных защитных системах.
Большая часть проводки управления, которая требовалась для подстанций для защиты и управления, во многих случаях заменяется цифровыми системами связи с применением ретрансляции на основе микропроцессора. Практически все современные микропроцессорные реле имеют встроенные возможности цифровой связи и порты для отправки и приема цифровых сообщений.
Что касается систем ретрансляции пилот-сигналов, оптимальная производительность цифрового канала может быть получена из выделенной пары волокон. Специальная пара практически не защищена от электрических помех, имеет очень низкую частоту ошибок в бит и очень короткое сквозное время задержки данных.
Однако такое применение является очень дорогостоящим и может быть подвержено длительным отключениям, если волокно вырезается.
Мультиплексированные цифровые сетевые системы обеспечивают преимущество очень низких показателей отключения. В таких системах, если путь потерян, альтернативный маршрут автоматически и быстро вставлен. Такие системы также более экономичны, чем темные волокна, потому что до 24 каналов можно мультиплексировать по одной паре волокон.
Время задержки и время перехода на альтернативный путь необходимо учитывать при применении мультиплексированных цифровых систем связи. Однако обычные величины задержки и времени переключения обычно не препятствуют использованию мультиплексированных систем связи в пилотных схемах, которые используют цифровые реле.
Цифровая микроволновая печь подходит для схем ретрансляции пилот-сигналов, так как времена задержки канала очень короткие (500-600 мс).
Проблема с использованием цифровой микроволновой печи заключается в ее постепенном исчезновении во время неблагоприятных погодных условий - именно во время этих типов условий наиболее вероятны сбои в энергосистеме!
Некоторые из важных параметров, которые необходимо учитывать при применении цифровых систем связи в схемах контрольных сигналов, включают следующее:
1. Время задержки от конца до конца
Пилотная система должна быть способна реагировать на изменения времени задержки, которые существуют во многих цифровых системах. Разница может существовать между временем задержки, затрачиваемым на отправку сигнала, и которое связано с получением сигнала.
Время задержки также может меняться при вставке альтернативных путей.
2. Прерывания канала связи
Система должна быть спроектирована так, чтобы быть способной к повторной синхронизации после операции переключения в сети связи.
3. Чрезмерные ошибки в битах
Высокое затухание, вызванное большими расстояниями, может привести к частоте ошибок в битах, которые очень высоки для получения удовлетворительной работы пилотной системы. Более того, медные линии могут существовать в сетях связи, что приводит к возможности электрических помех.
Замена пар проводов, используемых в схемах электромеханических проводов, должна иметь очень короткие сквозные задержки. Эти старые пилотные проводные системы не были предназначены для учета какой-либо задержки канала.
ПРИМЕЧАНИЕ. - В таких приложениях желательны задержки канала менее 1 мс, и каналы с задержками более 2 мс не должны рассматриваться.
Опыт показывает, что цифровые каналы, доступные от телефонных компаний через каналы обслуживания каналов (CSU), не подходят для защитных ретрансляционных приложений. Поскольку CSU не затвердевает для использования внутри подстанции, близкие сбои могут привести к потере канала.
Периодические перерывы, длительные задержки (более 20 мс) и асимметричные задержки - это другие проблемы, которые возникли при попытке применить такие системы в схемах ретрансляции.
Вернуться к содержанию ↑
Резюме
Каналы, используемые для защитного ретрансляции, следующие:
- Пилотные провода - пара витых проводов для передачи между клеммами 60, 50 Гц. Первоначально использовались телефонные пары, предпочтение отдавалось частным частным парам.
- Звуковые тональные сигналы частоты - типы выключения или частотного сдвига по проводам, несущей линии или микроволновой печи.
- Силовая линия - радиочастоты от 30 до 300 кГц, передаваемые главным образом по высоковольтным линиям передачи. Используются типы включения / выключения частоты.
- Микроволна - Радиосигнал между 2 и 12 ГГц, передаваемый прямой видимостью между терминалами. Несколько каналов с защитой поднесущей или звуковым тоном.
-
Цифровой канал. Типы носителей включают выделенное оптоволокно (темное волокно) или мультиплексированные сети. Мультиплексированные сети включают мультиплексирование T1, SONET, цифровые микроволновые и радиолинии.
Когда они принадлежат утилите, волоконно-оптические кабели могут быть вставлены в заземляющий провод, обернуты вокруг силового кабеля или захоронены вдоль полосы отвода. Цифровые каналы также могут быть арендованы у внешней телекоммуникационной компании.
Вернуться к содержанию ↑
Держатель линии электропередач в линии электропередачи (VIDEO)
Ссылка // Принципы и применения защитных ретрансляций Дж. Льюиса Блэкберна и Томаса Дж. Домина (покупка печатной копии из Amazon)