Lektsii_po_RZ_ch_2_20_01_12_studentam

СОДЕРЖАНИЕ

2.3Характеристики срабатывания дистанционных защит и их изображение на комплексной

2.10Предотвращение неправильных действий при качаниях, нарушении цепей напряжения,

3СИСТЕМЫ СВЯЗИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

3.1ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Информация - сведения о каких-либо процессах, событиях, фактах или предметах.

Связь – совокупность средств, обеспечивающих передачу и прием информации между удаленными получателями.

Сообщение - форма выражения (представления) информации, удобная для передачи на расстояние.

Сигнал - физический процесс, отображающий передаваемое сообщение. Отображение сообщения обеспечивается изменением какой-либо физической величины, характеризующей процесс. Эта величина является информационным параметром сигнала.

Сигналы, как и сообщения, могут быть непрерывными (аналоговыми) и дискретными.

Связь в энергетике за последний век эволюционировала от множества разрозненных, не связанных между собой каналов связи, решающих конкретную узкую задачу передачи сигнала до единых систем сбора и передачи информации (ССПИ), использующих в качестве физических трактов ВЧ связь, проводные каналы, радиоканалы, включая GSM и спутниковую телефонию, оптоволоконные линии связи. При этом имеется общая тенденция к развязке потребителей информации и особенностями сети передачи на канальном или физическом уровне. При этом последнее время значительные усилия прикладываются к переходу на единый стандарт передачи сообщений МЭК (IEC) 601 850.

По своему назначению средства связи в энергосистемах можно подразделить на следующие виды:

1)Диспетчерская телефонная связь. Для диспетчерской связи в энергосистемах, как правило, используются собственные, специально организованные каналы связи.

2)Каналы связи для телемеханики. Для работы устройств телемеханики требуется канал связи, соединяющий передающее и приемное устройства, ко-

торые в ряде случаев находятся на значительном удалении одно от другого. Каналы для устройств телемеханики обычно совмещаются с каналами телефонной связи: они используют те же линии и общую аппаратуру. Иногда каналы телемеханики выполняются отдельно.

3)Каналы связи для автоматики. Системную автоматику, требующую для своей работы каналы связи, можно разделить на противоаварийную автоматику и автоматику нормального режима. К противоаварийной автоматике относятся релейная защита и устройства для передачи сигналов-команд (устройства телеотключения). К автоматике нормального режима относятся системы автоматического регулирования работы энергосистемы (телерегулирование). Очевидно, требования к каналам связи для различных видов автоматики различны.

4)Технологическая связь. Технологическая связь в энергосистемах служит для управления производственно-хозяйственной деятельностью энергетических объектов. Например – передача данных охранного или технологического видеонаблюдения, данных учета, измерения и так далее.

5)Линейно-эксплуатационная связь. Для переговоров бригады линейщиков с диспетчером или дежурным ближайшей подстанции нужны средства связи, причем средства мобильные, так как место работы бригады линейщиков может быть в любой точке на трассе линии. Для этой цели в основном ранее применялись УКВ-радиостанции, переносные ВЧ-аппараты, в настоящее время – GSM и спутниковая телефония.

По территориальному признаку связь разделяется на три категории:

-дальняя связь (между различными объектами, населенными пунктами);

-местная связь (внутри населенного пункта, линии сопряжения специальных систем связи с общегражданскими);

-внутриобъектная связь, включая системы аварийного оповещения.

Перечисленные виды связи являются средствами диспетчерскотехнологического управления энергетическими системами. Во всех энергосистемах имеются специальные службы средств диспетчерско-технологического управления

(службы СДТУ), в ведении которых находятся средства связи. Исключение составляют средства связи для каналов автоматики, обслуживание которых в ряде энергосистем сосредоточено в руках служб релейной защиты и автоматики.

3.2 СТРУКТУРА КАНАЛОВ СВЯЗИ

Передача сообщений осуществляется по каналу связи, под которым понимается совокупность технических средств, обеспечивающих независимую передачу различных сообщений от отправителя (источника) к получателю (приемнику).

Возможны различные виды каналов связи, однако наиболее распространенным и универсальным является канал электрической связи (в связи с высокой скоростью распространения сигнала). Каналом электрической связи называется тракт для передачи электрических сигналов.

Для того чтобы сообщение могло быть передано по такому каналу связи, оно должно быть преобразовано в электрические сигналы (ток или напряжение), которые являются электрическими аналогами сообщения и называются первичными сигналами. Преобразование сообщения в первичные сигналы производится в первичных преобразователях.

Неотъемлемой частью канала связи является линия связи. Линия связи может представлять собой провода, либо часть пространства, по которому распространяются электромагнитные волны.

Передача сигналов по каналу связи может производиться в одном направлении (симплексный канал) или в двух направлениях (дуплексный канал). Для телефонии необходимы дуплексные каналы связи. Для некоторых систем телемеханики или передачи команд требуется симплексный канал связи.

В простейшем случае первичные преобразователи на передающем и приемном концах соединены между собой парой проводов — двухпроводной линией связи, которая в этом случае называется физической цепью.

Такая схема канала связи применяется крайне редко, так как она нерационально использует линию связи и позволяет осуществить связь только одного источника сообщений с одним приемником. Поэтому обычно в каналах связи первичный преобразователь подключается к линии связи не непосредственно, а через коммутационные устройства (коммутаторы, концентраторы, мультиплексоры, АТС). В этом

случае канал связи между двумя абонентами создается временно, на период передачи. В другое время канал связи предоставляется другим абонентам. Каналы связи, образуемые с помощью коммутационных устройств, называются коммутируемыми. Каналы связи, в тракте которых отсутствуют коммутационные устройства, называются некоммутируемыми.

По одной линии связи можно организовать несколько независимых каналов связи путем разделения сигналов во времени или по частоте. При временном разделении сигналы различных каналов передаются и разные промежутки времени в одной полосе частот. При частотном разделении передача сигналов производится по всем каналам одновременно, но в разных полосах частот.

Каждый из каналов, образованных по уплотненной линии связи, может быть как коммутируемым, так и некоммутируемым.

Для обеспечения синхронности работы абонентов для всех каналов связи ограничивается задержка в канале связи и формируются системы единого времени для всей сети передачи данных.

3.3 ФИЗИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КАНАЛОВ СВЯЗИ

Для передачи сигналов в энергетике и, в частности, сигналов релейной защиты и линейной автоматики, используются различные физические каналы связи. Среди них проводные, высокочастотные (ВЧ), радиоканалы и оптоволоконные каналы. Все они имеют свои достоинства и недостатки, и, как следствие, свою область применения.

3.3.1 Проводные каналы

Исторически первыми каналами для передачи данных были проводные. Они выполняются проводом или кабелем, который для защиты от помех может экранироваться. Для защиты от внешних повреждений кабели связи бронируют.

Помимо собственных служебных каналов энергоснабжающей организации возможно использовать арендованные каналы телекоммуникационных фирм, например, ОАО "Ростелеком", ОАО "ТТК".

Как правило, проводные каналы обладают высокой емкостью и сравнительно низкими помехами (по сравнению с радио- и ВЧ каналами). Основными недостат-

ками этих каналов является весьма высокая стоимость, возможность механических повреждений посторонними, подверженность помехам от линии электропередачи, что требует удалять коридор прокладки кабелей связи от защищаемой линии.

Все это делает практически невозможным использование проводных каналов связи для защиты линий сверхвысокого напряжения (большая длина линии, безлюдная и часто покрытая лесом территория).

Тем не менее, в пределах подстанции проводные каналы остаются основными. Хотя на вновь проектируемых подстанциях и закладываются оптоволоконные соединения, но они используются для магистральных каналов. Основная часть каналов связи защит и автоматики до конечных устройств выполняется проводом и кабелем.

Главное отличие от старых систем связи – переход от аналогового сигнала к цифровому, что позволяет повысить надежность передачи данных, увеличить емкость канала, снизить мощность устройств для передачи сигнала.

В связи с изложенным в настоящее время для релейной защиты проводные каналы связи применяются (за редким исключением) только в пределах подстанций.

3.3.2 Высокочастотные каналы по проводам защищаемой линии

Принцип действия высокочастотных каналов заключается в передаче информации по проводу током высокой частоты параллельно с передачей тока промышленной частоты.

Высокочастотные каналы выполняются по проводам (в том числе расщепленным фазам) и грозотросам защищаемых линий. В Советском Союзе и, как следствие, в России, используются каналы фаза-земля, поскольку они требуют наименьшее количество аппаратуры. За рубежом встречается использование каналов фазафаза.

Принципиальная схема организации ВЧ канала показана на рис. 3.1.

Рисунок 3.2 – Подвеска ВЧ заградителя на входном портале подстанции.

Конденсатор связи 2 представляет собой большое сопротивление для тока промышленной частоты (больше 1 МОм) и незначительное для тока ВЧ. Поэтому ток утечки через конденсатор пренебрежимо мал, а канал для ВЧ тока надежен и обладает малым затуханием. Внешний вид конденсатора связи показан на рис. 3.3.

Рисунок 3.3 – Вид конденсатора связи с фильтром присоединения.

Вместо специального конденсатора связи может использоваться емкостный делитель напряжения НДЕ, если ими оснащена подстанция. Тогда принципиальная схема организации канала будет выглядеть, как на рис. 3.4.

к ВЧ каб.

Рисунок 3.4 – Принципиальная схема организации ВЧ канала с использованием НДЕ.

Защитные устройства 3 служат для защиты оборудования ВЧ канала от перенапряжений. В качестве такого устройства могут использоваться воздушные разрядники (РВ) и нелинейные ограничители напряжения (ОПН) различных типов. Аналогичные устройства применяются для защиты от перенапряжений ВЧ заградителей. На рис. 3.2 можно видеть, что под ВЧ заградителем для его защиты подвешен ОПН (цилиндр белого цвета).

Фильтр присоединения 4 представляет собой воздушный трансформатор с регулированием. Наличие конденсатора во вторичной обмотке превращает его в полосовой фильтр, пропускающий только заданную полосу частот. Благодаря этому далее по ВЧ тракту идет только необходимый сигнал, отстроенный от основных помех. Не менее важная задача фильтра присоединения – согласование входных сопротивлений линии и ВЧ кабеля для предотвращения отражения сигнала. На рис. 3.3 можно видеть фильтр присоединения, размещенный на стойке для установки конденсатора связи.

ВЧ кабель 5 – одножильный экранированный (коаксиальный) кабель с малым затуханием для ВЧ сигналов. Так как длина кабеля от фильтра присоединения до приемопередатчика, размещенного в общеподстанционном пункте управления (ОПУ), соизмерима с длиной волны ВЧ сигнала, то при расчетах ВЧ кабель рассматривается как линия с распределенными параметрами.