Komunikačné kanály ako najslabšie prepojenie v reťazci ochrany systému

Deň pred odhalením l The day before disclosure (Apríl 2019).

Anonim

Zabezpečená a spoľahlivá ochrana

Inžinieri ochrany majú rôzne komunikačné kanály, ktoré sa používajú na ochranu relé. Toto je samo osebe a je veľmi dôležité pre diskusiu o ochranných systémoch. Historicky a v súčasnosti boli kanály najslabším článkom v ochrannom reťazci.

Komunikačné kanály ako najslabšie prepojenie v reťazci ochrany systému (na fotografii: stožiar elektrickej energie s trapézami a káblom z optických vlákien)

Obrovský pokrok sa dosiahol v raných aplikáciách v tridsiatych rokoch minulého storočia v pomerne sofistikovanom a vysoko spoľahlivom zariadení, ktoré bolo v poslednej dobe k dispozícii. Ide o špecializovanú oblasť a žiadosti o ochranu by mali robiť odborníci v tejto oblasti, ktorí sú oboznámení s požiadavkami na ochranu.

Dobré inžinierstvo pre kanály je povinné pre bezpečnú a spoľahlivú ochranu, rovnako ako reléová ochrana.

obsah:

  1. Power-Line Carrier: On-Off alebo frekvenčný posun
  2. Pilotné drôty - prenos zvukových tónov
  3. Pilotové vodiče - 50 Hz alebo 60 Hz prenos
  4. Digitálne kanály
  5. zhrnutie

1. Nosič napájacieho napätia - On-Off alebo frekvenčný posun

Počnúc začiatkom 30. rokov boli rádiové frekvencie medzi 50 a 150 kHz umiestnené na silnoprúdových linkách na ochranu pilotov. Boli pôvodne použité v režime zapnutia a vypnutia a ako sa postupovalo v praxi, k dispozícii bolo frekvenčné posunutie.

Tieto systémy sú známe ako nosné kanály elektrického vedenia (PLCC) a sú široko používané s frekvenciami medzi 30 a 300 kHz. Obrázok 1 znázorňuje typický kanál tohto typu.

V Spojených štátoch sa bežne používa spojenie fázou k zemi . Ostatné používané typy sú fázovo-fázové, dvojfázové, atď. Vysielače generujú približne 1 až 10 W rádiofrekvenčnej energie (RF) .

V minulosti boli k dispozícii 100 W vysielače, ktoré v súčasnosti nie sú bežne používané. RF signál je pripojený k vedeniu vysokého napätia cez linkový tuner a spojovací kondenzátor, ako je znázornené. Tuner, ktorý je bežne namontovaný na základňu spojovacej kondenzátorovej jednotky, ruší kapacitu spojovacej kondenzátorovej jednotky.

Toto poskytuje v podstate odporovú dráhu s nízkou impedanciou pre efektívny prenos RF signálov do a od priamky.

Obrázok 1 - Typický jednoriadkový diagram pre kanál nosiča elektrického vedenia fázy-zem

Na diaľkovom konci energia RF prechádza cez podobné zariadenie k prijímaču. Vysielač-prijímač môže byť naladený na rovnakú frekvenciu alebo na rôzne frekvencie, ktoré môžu vyžadovať dvojfrekvenčný tuner .

Induktancia medzi spojovacím kondenzátorom a zemou predstavuje vysokú impedanciu RF signálu, ale nízku impedanciu systému 50 alebo 60 Hz. Táto jednotka môže tiež dodávať sekundárne napätie ako zariadenia na napájanie spojovacieho kondenzátora (CCVT), v tomto prípade sa tri sloty používajú na pripojenie jednotlivých fáz a iba jeden sa používa na spojenie, ako je znázornené.

Pripojenie linky je pripojené vo vedení vysokého napätia na každej svorke, ktorá je práve vonkajšia k dráhe RF. Je vyladený na poskytovanie vysokej impedancie RF, minimalizovanie straty signálu do autobusov a pridružených systémov a zabránenie vonkajším zemným chybám pri potenciálnom skratovaní signálu.

Pasce sú k dispozícii na ladenie na jednu frekvenciu, dvojité (dve) frekvencie alebo na širokú škálu RF frekvencií. Sú navrhnuté tak, aby nepretržite prenášali prúd 50 až 60 Hz pri nízkych stratách a odolali maximálnemu chybovému prúdu, ktorý môže prechádzať cez linku.

Obrázok 2 - Spojenie s jednou fázou k zemi (stredová fáza)

Hoci RF signál je zavedený do jednej z fáz, je propagovaný všetkými trojfázovými vodičmi. Existuje niekoľko prípadov, kedy náhodné spojenie s rôznymi fázami na obidvoch termináloch prešlo niekoľko rokov bez povšimnutia, pretože bol prijatý adekvátny signál.

V skutočnosti môže byť signál väčší, keď je spojený s rôznymi fázami.

Modelová analýza poskytla dôležitý moderný nástroj na predpovedanie výkonu nosiča a najlepší spôsob spojenia a prenosu. To je dôležité, najmä pri dlhých tratiach.

Nadzemné elektrické vedenia majú tendenciu mať charakteristickú impedanciu (Z 0 ) medzi 200 a 500 V medzi fázami a 400 až 488 V medzi fázami. Zariadenie nosiča a spojka sa obzvlášť zhodujú s týmito hodnotami pre maximálny prenos výkonu RF.

Kohúty a diskontinuity, najmä ak sú na štvrťročných vlnových dĺžkach, môžu mať za následok vysoké straty signálu. RF signály by sa mali vyberať, aby sa predišlo týmto problémom.

Použitie nosičov elektrického vedenia na napájacie káble môže byť nemožné alebo veľmi ťažké, pretože ich charakteristická impedancia je nízka a straty sú vyššie ako straty nadzemných vedení.

Nosič-prijímač nosičov je ovládaný zapínaním a vypínaním, frekvenčným posunom s signalizačným priestorovým signálom alebo jedným bočným pásmom v závislosti od konštrukcie a použitia.

Chybový oblúk nebol problémom alebo významným faktorom pri používaní nosiča elektrického vedenia na ochranu. Odpojovacie spínače s prúdom menším ako 200 A môžu spôsobiť prevádzku prijímačov typu "on-off", čo však neovplyvňuje ochranu použitú pri tomto type zariadení.

Ďalšie informácie: Dôležité informácie o prenosových linkách prenosových kanálov a aplikáciách

Stiahnite si papier

Vráťte sa do obsahu ↑

2. Pilotné drôty - prenos zvukových tónov

Pri ochrane sa používajú zvukové tóny v rozmedzí 1000-3000 Hz. Sú kompatibilnejšie pre používanie cez prenajaté telefónne zariadenia, a preto sú často používané na tieto kanály na ochranu.

Riziká ochrany a riešenia uvedené vyššie sú uplatniteľné. Pri použití neutralizačných transformátorov by mali byť schopné prenášať zvukové frekvencie s nízkymi stratami.

K dispozícii je zariadenie na zmenu frekvencie, zapnutie-vypnutie a pulzné kódovanie .

Vráťte sa do obsahu ↑

3. Pilotné vodiče - prenos 50 Hz alebo 60 Hz

Jeden z prvých a stále používaných kanálov je krútený pár telefónnych drôtov na zabezpečenie kontinuálneho obvodu s nízkym napätím a nízkym napätím medzi svorkami chránených zón.

Výhodne sú žiaduce v poradí AWG 19 požadované ako pre mechanickú pevnosť, tak aj pre slučku, ktorá nie je väčšia ako 2000 V pre dve svorky alebo nie viac ako 500 V na nohu pre trojterminálne aplikácie.

Je nutné, aby boli krútené dvojice, aby sa minimalizovali rozdielne rozdiely v napätí medzi pármi zo signálov na iných pároch kábla a z vonkajších napätí mimo kábla.

Problémy, ktoré sa vyskytli pri skúšobných vodičoch, vyplývajú z indukcie blesku alebo paralelného napájacieho obvodu, izolačného namáhania pri náraste napätia stanice v priebehu porúch, pri priamom fyzickom kontakte bleskom alebo pri napájaní, pri fyzickom poškodení zlyhaním izolácie, alebo streľbu zameranú na nadzemné okruhy.

Vráťte sa do obsahu ↑

4. Digitálne kanály

V posledných rokoch sa digitálne kanály čoraz častejšie používajú na komunikáciu pilotného vysielania. Niektoré typy digitálnych kanálov, ktoré sa používajú pre túto funkciu, zahŕňajú:

  • Tmavé vlákno (vyhradený kábel z optických vlákien),
  • Multiplexované optické systémy (T1 a SONET),
  • Digitálna mikrovlnná rúra,
  • Odkazy na rádio a
  • 56 kb / s telefónnych liniek (digitálna dátová služba).

Digitálna mikrovlnná rúra môže byť bod-to-point alebo použitá v SONET kruhu . Digitálne komunikačné systémy sú samotné štúdie a sú mimo rozsahu tohto článku.

Obrázok 3 - Najpopulárnejšou metódou (a najdrahšou) je implementácia SONET v sérii prepojených krúžkov, ako je uvedené nižšie (sieť SONET

,

oblak, mrak

,

obsahuje prepojené krúžky, ktoré sa rozprestierajú v USA). Samotné krúžky pozostávajú z 4 obojsmerných vlákien - jedného primárneho páru vysielania / prijímania a zo sekundárneho (zálohového) páru vysielania / prijímania.

Je však dôležité, aby sa inžinieri ochrany stali oboznámení s touto oblasťou, pretože digitálne komunikačné systémy neustále zohrávajú veľkú úlohu v moderných ochranných systémoch.

Veľké množstvo riadiacich káblov, ktoré boli vyžadované v rámci rozvodných staníc na ochranu a riadenie, sa v mnohých prípadoch nahrádza digitálnymi komunikačnými systémami s aplikáciou mikroprocesorového prenosu. Prakticky všetky moderné mikroprocesorové relé majú zabudovanú digitálnu komunikačnú schopnosť a porty pre odosielanie a príjem digitálnych správ .

Pokiaľ ide o systémy pilotného relé, optimálny výkon digitálnych kanálov možno získať zo špeciálneho páru vlákien . Vyhradený pár je prakticky odolný voči rušeniu elektrickým prúdom, má veľmi nízku chybovosť bitov a veľmi krátku dobu oneskorenia dát medzi koncovými bodmi.

Takáto aplikácia je však veľmi drahá a môže byť náchylná k dlhým výpadkom, ak je vlákno strihané.

Multiplexované digitálne sieťové systémy ponúkajú výhodu veľmi nízkych výpadkov. V takýchto systémoch, ak dôjde k strate cesty, sa automaticky a rýchlo vloží alternatívna trasa. Takéto systémy sú tiež ekonomickejšie než tmavé vlákna, pretože až na 24 kanálov možno multiplexovať na pároch s jedným vláknom.

Pri použití multiplexovaných digitálnych komunikačných systémov je potrebné zvážiť čas a čas oneskorenia pri prepnutí na alternatívnu cestu. Normálne velkosti oneskorenia a časov prechodu však obvykle nebránia použitiu multiplexovaných komunikačných systémov v pilotných schémach, ktoré používajú digitálne relé.

Digitálna mikrovlnná rúra je vhodná pre schémy pilotného prenosu v tom, že časové oneskorenia kanála sú veľmi krátke (500-600 msec).

Obavy z používania digitálnej mikrovlnnej rúry sú jej tendencia k vyblednutiu počas nepriaznivých poveternostných podmienok - pri týchto druhoch podmienok je najpravdepodobnejšia chyba na systéme elektrickej energie!

Niektoré z dôležitých parametrov, ktoré treba brať do úvahy pri použití digitálnych komunikačných systémov v pilotných reléových schémach, zahŕňajú :

1. Čas oneskorenia od konca ku koncu

Pilotný systém musí byť schopný zvládnuť zmeny v časoch oneskorenia, ktoré existujú v mnohých digitálnych systémoch . Rozdiel môže existovať medzi oneskorením spojeným s vysielaním signálu a signálom spojeným s prijímaním signálu.

Časy oneskorenia sa môžu zmeniť aj pri vložení alternatívnych ciest.

2. Prerušenia komunikačného kanála

Systém musí byť navrhnutý tak, aby bol schopný resynchronizácie po prepínaní na komunikačnej sieti.

3. Nadmerné chyby bitov.

Vysoké tlmenie spôsobené dlhými vzdialenosťami môže viesť k chybovým chybám bitov, ktoré sú veľmi vysoké pre dosiahnutie uspokojivej prevádzky pilotného systému. Navyše medené väzby môžu existovať v komunikačných sieťach, čo vedie k možnosti elektrického rušenia.

Nahradenie párov drôtov, ktoré sa používajú v schémach elektromechanických pilotných drôtov, musí mať veľmi krátke oneskorenia od konca ku koncu. Tieto staršie pilotné vodiče neboli navrhnuté tak, aby zodpovedali akémukoľvek oneskoreniu kanálov.

POZNÁMKA: - V takýchto aplikáciách sú žiaduce oneskorenia kanála menej ako 1 msec a kanály s oneskorením dlhším ako 2 msec by sa nemali brať do úvahy .

Skúsenosti ukázali, že digitálne kanály, ktoré sú k dispozícii od telefónnych spoločností prostredníctvom kanálových servisných jednotiek (CSU), nie sú vhodné na aplikácie ochranného vysielania. Pretože CSU nie je vytvrdené pre použitie v rámci rozvodne, v dôsledku blízkej chyby môže dôjsť k strate kanálu.

Pravidelné prerušenia, dlhé oneskorenia (viac ako 20 ms) a asymetrické oneskorenia sú ďalšie problémy, s ktorými sa stretli pri pokuse o použitie takýchto systémov v schémach vysielania.

Vráťte sa do obsahu ↑

zhrnutie

Kanály používané na ochranné vysielanie sú nasledovné:

  1. Pilotné vodiče - pár z kroucených drôtov na vysielanie 60, 50 Hz medzi svorkami. Pôvodne boli použité telefónne páry, preferované sú súkromné ​​páry.
  2. Tóny zvukovej frekvencie - Typy typu On-off alebo frekvenčného meniča na pároch drôtov, nosiči elektrického vedenia alebo mikrovlnnej rúre.
  3. Nosič elektrického vedenia - rádiové frekvencie medzi 30 a 300 kHz, prenášané hlavne cez vysokonapäťové prenosové vedenia. Používajú sa typy vypínania alebo posunu frekvencie.
  4. Mikrovlnná rúra - Rádiový signál medzi 2 a 12 GHz, vysielaný priamym pohľadom medzi svorkami. Viaceré kanály s ochranou pomocou subnosníka alebo zvukového tónu.
  5. Digitálny kanál - Typy médií zahŕňajú špeciálne optické vlákna (tmavé vlákno) alebo multiplexné siete. Multiplexované siete zahŕňajú multiplexovanie T1, SONET, digitálne mikrovlny a rádiové spojenia.

    Keď je spoločnosť vlastnená spoločnosťou, káble z optických vlákien môžu byť zabudované v uzemňovacom drôte, zabalené okolo napájacieho kábla alebo zakopané pozdĺž cesty . Digitálne kanály sa môžu prenajímať aj od externej telekomunikačnej spoločnosti.

Vráťte sa do obsahu ↑

Nosič elektrického vedenia v napájacom vedení (VIDEO)

Referencie // Zásady a aplikácie ochranných prenosov J. Lewisom Blackburnom a Thomasom J.om Dominom (Objednávka z Amazonu)

Súvisiace elektrické vodítka a články

VYHĽADÁVANIE: Články, softvér a sprievodcovia