Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и основные задачи исследований 10
1.1 Анализ факторов, определяющих требуемый уровень
автоматизации и телемеханизации распределительных сетей 14
1.2 Анализ особенностей использования высокочастотной связи в телемеханике и автоматизации распределительных сетей 24
1.3 Заключения и выводы 26
2 Комплекс теоретических исследований процессов высокочастотной передачи информации по проводникам сельских распределительных сетей 27
2.1 Анализ особенностей высокочастотной передачи информации по линиям электропередачи 27
2.2 Исследование характеристик высокочастотных каналов связи 30
2.2.1 Характеристики, связанные с искажениями передаваемых сигналов 31
2.2.2 Характеристики, связанные с дальностью действия канала связи 32
2.3 Расчет главных параметров высокочастотных трактов сельских распределительных сетей 35
2.3.1 Расчет затухания высокочастотного сигнала 36
2.3.2 Расчет полного сопротивления линии 44
2.4 Анализ способов модуляции высокочастотных сигналов 46
2.4.1 Аналоговая модуляция 46
2.4.2 Цифровые способы модуляции 50
2.4.3 Широкополосная модуляция 53
2.4.4 Модуляция с ортогональным частотным мультиплексированием 56
2.5 Математическое моделирование высокочастотного канала с модулированием сигнала по методу ортогонального частотного мультиплексирования 60
2.6 Математическое моделирование структуры поднесущих
частот канала 64
2.7 Теоретическое исследование влияния затухания и интерференции на качество передачи данных по высокочастотному каналу с ортогональным частотным мультиплексированием 67
2.8 Обоснование новой структуры приемника высокочастотных сигналов с ортогональным частотным мультиплексированием 69
2.9 Заключения и выводы 71
3 Экспериментальные исследования изменения характеристик, определяющих надежность высокочастотной связи по линям электропередачи 73
3.1 Определение главных параметров высокочастотных трактов 73
3.2 Исследование зависимости вероятности появления битовых ошибок от главных параметров высокочастотных трактов 77
3.3 Заключения и выводы 81
4 Разработка технических средств системы мониторинга и управления распределительными сетями сельскохозяйственного назначения 82
4.1 Анализ средств телемеханики распределительных сетей, используемых на практике 82
4.2 Синтез новых устройств мониторинга и управления распределительными сетями 90
4.2.1 Структурные схемы устройств 91
4.2.1.1 Общие сведения 91
4.2.1.2 Структурная схема приемо-передающего и контролирующего устройства 93
4.2.1.3 Структурная схема приемо-передающего и исполнительного устройства 108
4.2.2 Принципиальные схемы устройств 111
4.2.2.1 Общие сведения 111
4.2.2.2 Принципиальная схема приемо-передающего и контролирующего устройства 111
4.2.2.3 Принципиальная схема приемо-передающего и исполнительного устройства 115
4.2.3 Проектирование и изготовление печатных плат устройств... 116
4.2.4 Исследование характеристик разработанных устройств 118
4.3 Информационно-программное сопровождение системы мониторинга и управления 123
4.3.1 Общие сведения 123
4.3.2 Роль и место SCADA в системе мониторинга и управления 125
4.3.2.1 Назначение пакета прикладных программ "SCADA-система КОНТУР II" 127
4.3.2.2 Особенности SCADA-системы "КОНТУР II" 128
4.3.2.3 Структура SCADA-системы "КОНТУР И" 129
4.3.3 Анализ работы системы на примере реакции на короткое замыкание в линии 131
4.4 Заключения и выводы 133
Заключение 134
Литература
- Анализ особенностей использования высокочастотной связи в телемеханике и автоматизации распределительных сетей
- Расчет главных параметров высокочастотных трактов сельских распределительных сетей
- Исследование зависимости вероятности появления битовых ошибок от главных параметров высокочастотных трактов
- Синтез новых устройств мониторинга и управления распределительными сетями
Введение к работе
Актуальность темы. Необходимость развития сельского хозяйства в России и улучшения благосостояния сельского населения требуют значительного повышения надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.
Обеспечение высокой надежности электроснабжения может быть достигнуто путем совершенствования эксплуатации распределительных электрических сетей, улучшения их технического состояния при одновременном повышении производительности труда обслуживающего персонала.
Одним из ключевых звеньев в системе организационно-технических мероприятий по обеспечению необходимого уровня надежности и качества электроснабжения сельскохозяйственных объектов является контроль основных электрических параметров распределительных сетей. От того, насколько оперативно возможно получить информацию о возникновении аварийных или ненормальных режимов работы электрической сети, а также устранить нарушение, напрямую зависят такие характеристики надежности и качества электроснабжения, как время перерыва в электроснабжении потребителей, отклонение напряжения от номинальных значений и т. д.
Перспективным направлением при решении проблемы повышения надежности электроснабжения является внедрение на селе средств комплексной автоматизации распределительных электрических сетей, что требует развертывания сети каналов высокочастотной (ВЧ) связи по линиям электропередачи (ЛЭП).
Надежность линии электропередачи значительно выше, чем надежность проводных линий, построенных специально для целей связи, что делает перспективным использование линии электропередачи в качестве каналов передачи информации. Связь по этим линиям значительно дешевле, чем при использовании каналов связи по специальным проводным линиям, так как исключаются затраты на сооружение и эксплуатацию самой линии связи.
Интерес к возможности использования силовых линий электроснабжения в качестве среды передачи информации возрастает в связи со слабым развитием инфраструктуры сельской проводной связи.
Целью данной диссертационной работы является совершенствование системы мониторинга и управления распределительными сетями 6-10 кВ в сельском хозяйстве на основе использования существующих линий электроснабжения в качестве среды передачи информации, а также создание на его основе технических и программных средств сбора диагностической информации о текущем состоянии распределительной сети и дистанционного управления ее коммутационными аппаратами.
Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи: проанализирована текущая ситуация в агропромышленном комплексе в области систем автоматизации и телемеханизации распределительных сетей; обоснована необходимость совершенствования систем высокочастотной передачи информации для нужд телеметрии и телеуправления с использованием существующих линий электроснабжения; проведено исследование влияния параметров сельских распределительных сетей 6—10 кВ (сопротивление высокочастотному сигналу, уровень шумов, наличие стоячих волн) на возможность использования таких сетей в качестве среды передачи информации; построена математическая модель канала передачи цифровой информации с целью установления путей повышения надежности ВЧ связи по ЛЭП сельских распределительных сетей; обоснована новая эффективная структура приемника ВЧ сигналов, устойчивого к негативным факторам, влияющим на надежность ВЧ связи по ЛЭП; - экспериментально исследовать процесс передачи цифровой инфор мации по линиям сельских распределительных сетей 6-10 кВ; - обосновать необходимость разработки, разработать и создать ком плекс технических средств мониторинга и управления распределительными сетями 6—10 кВ.
Объект исследования. Объектом исследования являются процессы, связанные с передачей информации телеметрии и телеуправления по электрическим распределительным сетям 6-10 кВ в условиях агропромышленного комплекса.
Предмет исследования состоит в выявлении комплекса характеристик сигналов, используемых для осуществления высокочастотной связи, необходимых для обеспечения требуемой надежности связи на заданном расстоянии при различных параметрах передающей среды.
Научная новизна. Решение задач диссертационной работы определило научную новизну полученных результатов, которая состоит в следующем: обоснована необходимость совершенствования системы высокочастотной передачи информации телеметрии и телеуправления, позволяющей использовать распределительные линии 6-10 кВ в качестве среды передачи данных; разработана математическая модель ВЧ канала, позволившая установить новые зависимости показателя надежности связи от изменения высокочастотных характеристик канала; разработана математическая модель структуры поднесущих частот канала, позволившая предложить новую структуру приемника сигналов с ортогональным частотным мультиплексированием, устойчивого к помехам и способного работать с каналами связи, характеризующимися высоким уровнем затухания сигналов; - создан комплекс технических и информационно-программных средств, обеспечивающий осуществление мониторинга и управления сель скими электрическими сетями 6-10 кВ.
Практическая иенность работы. Использование технических средств системы мониторинга и управления распределительными сетями
8 сельскохозяйственного назначения позволяет оперативно отслеживать возникновение ненормальных и аварийных режимов в сельских распределительных сетях, дистанционно осуществлять автоматическое или ручное управление коммутационными аппаратами для повышения надежности электроснабжения сельскохозяйственных объектов.
Полученные математические модели ВЧ канала и структуры подне-сущих частот позволяют проводить выбор оптимальных параметров ВЧ сигналов и оценивать показатели надежности связи в зависимости от характеристик передающей среды.
Разработанные технические средства, благодаря совместимости с широко распространенными персональными компьютерами, могут использоваться и для сбора статистической информации о состоянии сетей, и для централизованного учета потребляемой электроэнергии.
Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты данной диссертационной работы использованы и внедрены на объектах агропромышленного комплекса и в других организациях Алтайского края. На Сросткинском сетевом участке Бийского РЭС Алтайского края и ОАО "Алтайский завод топливных насосов" внедрены и эксплуатируются базовые элементы системы комплексной автоматизации, а именно система мониторинга и управления распределительными электрическими сетями; используются рекомендации по ее дальнейшему совершенствованию. Практические рекомендации по организации и совершенствованию систем комплексной автоматизации мониторинга и управления распределительными электрическими сетями используются в Центральных электрических сетях ОАО "Алтай-энерго" и ОАО "Сибэнергострой".
Апробация работы. Материалы, отражающие основные положения работы, были представлены, обсуждены и одобрены на постоянно действующем Международном семинаре "Энергоресурсосбережение в сибирском регионе" (Новосибирск, 1999 г.); Второй городской межвузовской научно-практической конференции "Молодежь-Барнаулу" (Барнаул, 2000 г.); 58-й,
59-й и 61-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ (Барнаул, 2000, 2001 и 2003 гг.); 4-й Всероссийской научно-технической конференции "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве" (Нижний Новгород, 2002 г.); 6-й Московской международной телекоммуникационной конференции студентов и молодых ученых "Молодежь и наука" (Москва, 2002 г.).
На защиту выносятся: - математическая модель канала передачи цифровой информации, учитывающая влияние интерференции сигналов при изменении характеристик передающей среды на надежность связи; - математическая модель структуры поднесущих частот канала и предложенная на ее основе новая структура приемника ВЧ сигналов, моду лированных по методу ортогонального частотного мультиплексирования, ус тойчивого к помехам от интерференции при изменении характеристик пере дающей среды; * - комплекс технических и информационно-программных средств мо ниторинга и управления сельскими электрическими сетями 6-10 кВ.
Публикации. По материалам выполненных исследований автором опубликовано 13 работ.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа включает в себя введение, четыре раздела, заключение, выводы, спи сок литературы из 85 наименований и приложений. Объем работы без при- 4 ложений составляет 144 страницы машинописного текста, включающего 61 рисунок и 2 таблицы.
Анализ особенностей использования высокочастотной связи в телемеханике и автоматизации распределительных сетей
Основными преимуществами использования высокочастотной связи в телемеханике и автоматизации распределительных сетей является то, что надежность линий электропередачи значительно выше надежности воздушных и кабельных линий связи, благодаря высокой прочности линейных проводов и поддерживающих конструкций (опор). Линии электропередачи повреждаются только при мощных природных воздействиях, таких как ураган, гроза или очень сильный гололед, в то время как воздушные линии связи повреждаются при сильном ветре, сравнительно небольших гололедных образованиях, а кабели повреждаются землеройными механизмами, при оползнях, половодьях, вибрациях почвы от автотранспорта и других причинах [18]. Во многих случаях линия электропередачи является кратчайшим путем, связывающим энергетические предприятия (например, подстанции), между которыми нужны каналы связи. Поэтому почти одновременно с появлением воздушных линий (ВЛ) предпринимались попытки использовать их для целей связи. При этом отпадает необходимость в строительстве линий проводной связи, а также, и это еще важнее, в организации их эксплуатации [19]. Эксплуатация ВЛ, требующая специальной линейной службы с большим количеством персонала, ведется независимо от организации по ней каналов связи. По этим причинам затраты на сооружение и эксплуатацию каналов связи по проводам ВЛ значительно меньше аналогичных затрат на каналы по специальным воздушным, кабельным или радиорелейным линиям связи.
Целый ряд процессов на энергообъектах происходит так быстро, что скорости реакции человека недостаточно, чтобы ими управлять. Особенно это относится к аварийным условиям. Поэтому для ликвидации аварий используются средства автоматического управления (автоматики), действующие без участия человека [20]. Наиболее обширной и развитой областью автоматики в энергосистемах является релейная защита ВЛ, осуществляющая автоматическое отключение линии, если на ней произошло короткое замыкание. Широкое применение находит также противоаварийная автоматика, обеспечивающая устойчивую работу энергообъединений при возникновении аварийных условий. Для релейной защиты и противоаварийной автоматики используются каналы ВЧ связи по ВЛ, так как другие виды каналов не отвечают требованиям надежности.
В то же время использование для связи проводов ВЛ сопряжено с рядом трудностей, которые приходится учитывать при конструировании аппаратуры и проектировании каналов связи [21].
По результатам проведенных в данном разделе исследований можно сформулировать следующие выводы.
1 На основании анализа литературных источников показано, что внедрение систем комплексной автоматизации и телемеханизации распределительных сетей является действенным средством повышения качества и надежности электроснабжения потребителей электроэнергии.
2 Проведенный анализ факторов, определяющих требуемый уровень автоматизации и телемеханизации распределительных сетей позволил определить влияние каждого из этих факторов на выбор объектов и объема телемеханизации в зависимости от варианта построения схемы, начального уровня автоматизации сети и структуры диспетчерского и организационно-хозяйственного управления, характерных для сельских распределительных сетей.
3 Проведенный анализ особенностей использования ВЧ связи в телемеханизации и автоматизации распределительных сетей показывает, что ВЧ связь является наиболее приемлемым, а в ряде случаев и единственно приемлемым видом передачи данных телемеханики.
Провода ВЛ нормально находятся под высоким напряжением промышленной частоты. Вследствие этого, по ВЛ возможна только ВЧ связь с использованием таких частот, которые сравнительно простыми средствами могут быть отделены от промышленной частоты [22].
Для подключения передатчика и приемника аппаратуры уплотнения к проводам ВЛ необходима специальная аппаратура присоединения, не применяемая ни в каких других областях техники связи.
На станциях и подстанциях фазные провода ВЛ подключаются к специальным проводам (шинам). К этим шинам подключено также оборудование высокого напряжения (выключатели, трансформаторы, разъединители), которое может иметь низкое сопротивление для токов рабочей частоты каналов связи. В этом сопротивлении поглощается часть энергии сигналов высокой частоты. Кроме того, бывают случаи отключения ВЛ с обеих сторон от шин подстанции и заземления на подстанции ее проводов. Работа каналов ВЧ связи в этих случаях также не должна нарушаться. По этим причинам в провода ВЛ у подходов к шинам включается последовательно аппаратура обработки (высокочастотные заградители), имеющая низкое сопротивление для токов промышленной частоты и высокое сопротивление для токов высокой частоты [23].
Конфигурация сети высокого напряжения не остается неизменной. С появлением новых потребителей энергии в линии врезаются новые подстанции, что часто приводит к необходимости реконструировать каналы связи, идущие по этим линиям
Расчет главных параметров высокочастотных трактов сельских распределительных сетей
Источник (передатчик) и приемник соединяются короткой линией связи, которая может быть представлена в виде двух моделей: ёмкостной и индуктивной. Независимо от характера модели, качественно форма сигнала имеет одинаковый вид для обоих вариантов. Качественно короткая линия проявляется в затягивании фронта информационного сигнала (рисунок 2.3), что приводит к росту затухания сигнала. вход (точка г)
Проведем более детальную оценку затухания в короткой линии. Начнём с линии, имеющей ёмкостной характер. Учитывая, что постоянная времени линии г = R-C = Rebix Сл, запишем формулу изменения напряжения на входе приемника, которое фактически есть выражение, характеризующее заряд емкости линии связи Сл: У«,», = /- [1-«ф(-//гЛ]. (2.2) Учитывая, чтоЯвых «с Rex, получаем формулу для расчета входного напряжения через постоянную времени линии /_,=-[і-ехр(-ґ/гл)]. (2.3) Рассмотрим теперь короткую линию индуктивного характера, в которой параллельная ёмкость замещена последовательной индуктивностью, тогда постоянная времени линии: r,=-S— —. (2.4) R Rex+ Квых Rex
Эта постоянная времени используется при расчёте затухания в линии. В инженерной практике на предварительных этапах расчета задаются значением порогового уровня сигнала на входе приемника U - 0,5 /,, при этом затухание в линии определяется на основании условия, что At = 0,7 тл, при этом величина А? напрямую зависит от искомого затухания.
Случай длинной линии. Определение затухания в длинной линии производится методом характеристик [31], по граничным условиям в виде вольт-амперных характеристик линии и начальным условиям, задаваемым напряжением на входе линии в начальный момент времени: (0) = 4- (2.5) Ksblx + Z ILL тт , UBHX(D иЕ Рисунок 2.4 - Граничные условия расчета затухания в длинной линии Алгоритм решения проиллюстрирован графически на рисунке 2.5. &-. т. "т :Т ЇГ - 1 . т " Vr "f-i" .л it Рисунок 2.5 - Графическая интерпретация метода характеристик Данная задача была решена методом пошагового продвижения.
Шаг первый - нанесение граничных условий задачи. Граничные условия задачи: вольтамперные характеристики Uleblx(l), Ubix(l)u / (/) (рисунок 2.4). Они заданы набором точек. Для вычисления промежуточных значений функции используется математический аппарат интерполяции. При нем истинная функция заменяется аппроксимирующей функцией, которая в узловых точках дает точные значения ординат у(х)и позволяет вычислить значения интерполируемой функции и в промежуточных точках. Для решения данной задачи используется функция Interpolaition математического пакета программ Mathematica, которая позволяет найти любое промежуточное значение на заданном отрезке изменения, в том числе значения в узловых потенциалах. Шаг второй заключается в определении статических режимов низкого и высокого уровней сигнала. и (/) (2 6) v вых \ ) „„„КО „, «( ) R.C) Не допускается в процессе расчетов экстраполяция характеристик, их рабочие зоны строго ограничены. Статические режимы нуля и единицы в пакете Mathematica определяются с помощью функции FindRoot[lhs= =rhs,{x,x0}], которая определяет численное решение уравнения lhs= =rhs, начиная с х= =х0.
Шаг третий - построение нагрузочной прямой под углом Z. Задаем нагрузочную прямую значением волнового сопротивления Z. Используя функции FindRoot, Module и FixedPointList, получаем точку пересечения нагрузочной прямой с вольтамперной характеристикой.
Шаг четвертый - определение амплитуд падающих и отражённых волн. Используя функции FindRoot, Module, FixedPointList и Line, находим и строим последовательно характеристику падающей волны (ХПВ) под углом -Z и и характеристику отраженной волны (ХОВ) под углом +Z. Построение ведётся до достижения соответствующего статического режима (точкаВ)\ = конец линии. (2.7) [хпв Поскольку точка В - конец линии, то и время t будет равно времени пробега t = Т. Следующая точка - точка С (t = 2Т) соответствует началу линии. Далее все рассуждения повторяются.
Шаг пятый - построение осциллограмм. При решении данной задачи запрашиваются необходимые параметры: характерные точки вольтамперных характеристик, волновое сопротивление Z, минимальное (xmin) и максимальное значения (хтах) абсцисс для ограничения рабочих зон характеристик
Исследование зависимости вероятности появления битовых ошибок от главных параметров высокочастотных трактов
В технике высокочастотной связи для определения надежности и качества ВЧ связи используется параметр, называемый вероятностью появления битовых ошибок [55], характеризующий отношение объема искаженной при передаче информации ко всему переданному объему за некоторый промежуток времени. По величине данного параметра можно судить как о возможности осуществления связи вообще, так и о реальной пропускной способности канала и времени гарантированной доставки информации получателю.
Для определения зависимостей вероятности появления битовых ошибок от уровня затухания ВЧ сигналов и от зашумленности канала был предложен, спроектирован и изготовлен стенд, структурная схема которого представлена на рисунке 3.5.
В данном стенде анализатор цифровых ошибок посылает на вход испытуемого устройства (приемник) поток информации в виде высокочастотных сигналов с ортогональным частотным мультиплексированием. При этом моделирование затухания сигнала в линии осуществляется подключением между источником сигнала и входом приемника сопротивлений различной величины и характера (активного, индуктивного или емкостного); а моделирование зашумленности канала - добавлением "белого" шума, генерируемого генератором шума в исходный сигнал в блоке смесителя сигналов. Синхронизация анализатора цифровых ошибок и приемника осуществляется с помощью частотного демодулятора и контроллера демодулятора.
Эксперимент по определению зависимостей вероятности появления битовых ошибок от уровня затухания ВЧ сигналов [56] проводился при включении активных, индуктивных или емкостных сопротивлений, что обеспечивало отношение уровня сигнала на выходе анализатора к уровню сигнала на входе приемника в диапазоне от 8 до 20 дБ. Сходимость полученной экспериментальной зависимости с теоретическим законом появления битовых ошибок от уровня затухания, представленным в главе 2, составляет 0,92.
Сравнение результатов экспериментальных исследований зависимости вероятности появления битовых ошибок от уровня затухания, приведенных на рисунке 3.6, с результатами экспериментального исследования зависимости затухания несущего ВЧ сигнала от частоты, приведенными на рисунке 3.2, позволяет говорить, что предложенная в главе 2 новая структура приемника сигналов с ОЧМ позволяет добиться вероятности появления битовых ошибок порядка 10- 10 при работе в частотном диапазоне 120-140 кГц, что обеспечивает пропускную способность канала 2400 бит/с и время гарантированной доставки информации приемнику менее 0,2 с за счет снижения доли служебной информации, необходимой для обнаружения и корректировки ошибок от общего потока информации, передаваемой по каналу связи. Для определения зависимостей вероятности появления битовых ошибок от зашумленности в канале связи производились замеры вероятности появления битовых ошибок при изменении отношения уровней полезного сигнала к уровню "белого шума" от 11 до 14 дБ, что соответствует разбросу уровней шумов в канале связи [57, 58], образованном линейными проводниками сельской распределительной сети при уровне сигнала на входе приемника, близкому к его порогу чувствительности в диапазоне 13-14 дБ. Полученные зависимости представлены на рисунке 3.7.
Сравнение результатов экспериментальных исследований зависимости вероятности появления битовых ошибок от зашумленности в канале связи, приведенных на рисунке 3.7, с результатами экспериментального исследования зависимости затухания несущего ВЧ сигнала от частоты, приведенными на рисунке 3.2, позволяет говорить, что предложенная в главе 2 новая структура приемника сигналов с ОЧМ позволяет добиться вероятности появления битовых ошибок порядка 10" - 10" при работе в частотном диапазоне 120-140 кГц.
По результатам проведенных в данном разделе исследований можно сформулировать следующие выводы.
1 Проведенный комплекс экспериментальных исследований позволил подтвердить высокую адекватность разработанных математических моделей ВЧ канала с модулированием сигнала по методу ортогонального частотного мультиплексирования и структуры поднесущих частот канала, связывающих значения показателя качества связи (вероятности появления битовых ошибок) со значениями главных параметров высокочастотных трактов (величины затухания сигнала и отношения уровня полезного сигнала к уровню шума). Погрешность этих моделей составляет 5-8%.
2 Экспериментально доказана возможность снижения вероятности появления битовых ошибок до уровня 10"5-10"6 и гарантированного времени доставки информации приемнику до 0,2 с, что подтверждает состоятельность предложенной новой структуры приемника ВЧ сигналов с ортогональным частотным мультиплексированием.
Синтез новых устройств мониторинга и управления распределительными сетями
Структурная схема является первой моделью электронного устройства (ЭУ). Достоинством структурной схемы при изучении ЭУ является то, что по ней можно быстро получить представление о составе, структуре и выполняемой им функции (функциях), не отвлекая внимание на схемную реализацию его функциональных частей.
Разработанный комплекс устройств состоит из приемо-передающего и контролирующего устройства (ППКУ), находящегося на диспетчерском пульте главной понизительной подстанции распределительной сети и некоторого количества приемо-передающих и исполнительных устройств (ПГГИУ), расположенных в точках распределительной сети, требующих мониторинга каких-либо параметров, таких, например как, токи в линиях, напряжения, мощности, наличие или отсутствие напряжения на резервной линии, положение секционирующих и подстанционных отделителей и выключателей, срабатывание устройств автоматики и так далее; или управления какими-либо исполнительными органами, например, отключение и включение секционирующих, подстанционных выключателей и выключателей резервных линий. Блок ППКУ связан с блоками ППИУ радиально каналами высокочастотной связи по линиям распределительной сети, организуемыми функциональными узлами, входящими в состав ППКУ и ППИУ. По каналам высокочастотной связи осуществляется двунаправленный обмен информацией. От ППКУ к ППИУ передаются команды управления исполнительными органами, а от ППИУ к ППКУ - информация о значениях контролируемых параметров. Передача информации между блоками системы реализуется по единственному каналу ВЧ связи 131,85—133,05 кГц с пропускной способностью 2400 бод. Выбранный диапазон частот соответствует требованиям европейского стандарта CENELEC EN 50065 и взаимного влияния частот дру гих видов высокочастотной связи по воздушным ЛЭП. Для передачи используется модуляция по методу ортогонального частотного мультиплексирования, что позволяет достичь устойчивой и надежной связи в условиях большой зашумленности и затухания сигнала.
Так как для связи используется только один канал, то его разделение при передаче информации между отдельными устройствами может осуществляться либо по принципу временного разделения, либо по принципу адресного. Временное разделение канала неприменимо в связи с тем, что оно не обеспечивает требуемое минимальное время получения информации.
Исходя из невозможности применения временного разделения, для разделения канала использован адресный метод, при котором за каждым источником или приемником информации закреплен некоторый уникальный для данного канала адрес. Информация, передаваемая по каналу принимается всеми устройствами системы, а реагирует на ее поступление только то устройство, адрес которого совпадает с адресом назначения, передаваемым вместе с полезной информацией.
Устройство функционально можно разделить на несколько блоков, каждый из которых выполняет строго определенную функцию. Структурная схема устройства, показывающая основные блоки устройства и их взаимосвязь представлена на рисунке 4.6. 10 к В устройства.
Высокочастотный заградитель (ВЗ). Основным назначением высокочастотного заградителя является ослабление шунтирующего действия шин подстанции на линейный тракт ВЧ канала. Входное сопротивление подстанции на высокой частоте может быть малым по сравнению со входным сопротивлением линейного тракта; кроме того, сопротивление подстанции зависит от условий коммутации электрооборудования на шинах, вследствие чего затухание ВЧ канала без заградителей непостоянно во времени. Входное со противление подстанции может иметь сильную зависимость от частоты даже в узкой полосе частот, занимаемой каналом связи, что может вызвать неравномерность частотной характеристики затухания канала. При коротких замыканиях на шинах подстанции ее входное сопротивление может сильно уменьшиться. Это приведет к значительному увеличению затухания линейного тракта. По этим причинам высокочастотный заградитель является необходимым элементом ВЧ канала связи по ВЛ.
Конденсатор связи (КС) совместно с высокочастотным заградителем образуют Г-образный одноступенчатый полосовой фильтр, пропускающий только токи с частотами, близкими к частоте 50 Гц, и необходимый для недопущения проникновения в ВЧ канал помех, вызванных влиянием нагрузки, а также увеличения входного сопротивления ВЧ тракта.
Фильтр присоединения (ФП) представляет собой режекторный фильтр, настроенный на пропускание исключительно токов с частотой, близкой к рабочей частоте ВЧ канала, используемого в устройстве.
Кабельная линия (КЛ) выполнена в виде коаксиального кабеля и служит для связи высокочастотной низковольтной части устройства с высоковольтной частью, расположенной в непосредственной близости с силовым оборудованием. Промежуточный усилитель (ПУ) обеспечивает согласование входного сопротивления устройства с волновым сопротивлением К Л и предварительное усиление ВЧ сигналов. Модулятор-демодулятор (МДМ) осуществляет преобразования аналогового сигнала с модуляцией по методу ОЧМ в его цифровой эквивалент и наоборот. Внешняя память программ (ВПП) организована в виде постоянного запоминающего устройства и служит для хранения рабочих программ микроконтроллера.
