उच्च-व्होल्टेज पॉवर लाइनच्या एचएफ कम्युनिकेशन चॅनेलच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत आणि उद्देश

लिंक — सिग्नल प्रसारित करणार्‍या उपकरणांचा आणि भौतिक माध्यमांचा संच. चॅनेलच्या मदतीने, सिग्नल एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी प्रसारित केले जातात आणि वेळेत (माहिती संचयित करताना) हस्तांतरित केले जातात.

चॅनेल बनवणारी सर्वात सामान्य उपकरणे म्हणजे अॅम्प्लीफायर्स, अँटेना सिस्टम, स्विच आणि फिल्टर. तारांची एक जोडी, एक समाक्षीय केबल, एक वेव्हगाइड, एक माध्यम ज्यामध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींचा प्रसार होतो ते सहसा भौतिक माध्यम म्हणून वापरले जाते.

कोएक्सियल केबल — उच्च-फ्रिक्वेंसी केबल ज्यामध्ये कंडक्टरपैकी एक पोकळ नळी आहे जी दुसऱ्या कंडक्टरला पूर्णपणे बंद करते. आतील वायर पाईपच्या अक्षाच्या अगदी बाजूने स्थित आहे, म्हणूनच केबलला समाक्षीय किंवा केंद्रित म्हणतात. आतील वायर या स्थितीत ठेवण्यासाठी, एकतर बाहेरील आणि आतील तारांमधील जागा पूर्णपणे इन्सुलेट सामग्रीने भरलेली असते किंवा आतील वायरवर स्वतंत्र इन्सुलेटर ठेवले जातात.

समाक्षीय केबलमध्ये सर्व विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रे बाह्य आणि आतील कंडक्टरमधील जागेत केंद्रित असल्याने, म्हणजे कोणतेही बाह्य क्षेत्र नसल्यामुळे, किरणोत्सर्गाचे नुकसान नगण्य आहे. धातू गरम करताना तोटा कमी करण्यासाठी, आतील वायर मोठ्या व्यासाने बनवता येते (कोणत्याही परिस्थितीत बाहेरील वायरची पृष्ठभाग पुरेशी मोठी असते).

जर कोएक्सियल केबल लवचिक असायची असेल, तर तिचा बाह्य कंडक्टर लवचिक धातूच्या वेणीच्या स्वरूपात बनविला जातो आणि केबल प्लास्टिकच्या इन्सुलेट सामग्रीने भरलेली असते.

संप्रेषण तंत्रज्ञानाच्या बाबतीत संप्रेषण चॅनेलची सर्वात महत्वाची वैशिष्ट्ये ही विकृती आहेत ज्यावर प्रसारित होणारे सिग्नल अधीन आहेत. रेखीय आणि नॉन-रेखीय विकृतींमध्ये फरक करा. रेखीय विकृती फ्रिक्वेंसी आणि फेज विकृती यांचा समावेश होतो आणि क्षणिक प्रतिसादाद्वारे किंवा समतुल्यपणे, चॅनेलच्या जटिल लाभाद्वारे वर्णन केले जाते. अरेखीय विकृती नॉनलाइनर अवलंबनांद्वारे दिले जाते जे दर्शविते की संप्रेषण चॅनेलमधून सिग्नल कसा बदलतो.

कम्युनिकेशन चॅनेल हे सिग्नल्सच्या संग्रहाद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे जे ट्रान्समिटिंग एंडवर पाठवले जाते आणि सिग्नल प्राप्त होते. जर चॅनल इनपुट आणि आउटपुट सिग्नल हे आर्ग्युमेंट व्हॅल्यूजच्या वेगळ्या सेटवर परिभाषित फंक्शन्स असतील तर, चॅनेल म्हणतात वेगळे केले… अशा संप्रेषण वाहिन्यांचा वापर केला जातो, उदाहरणार्थ, ट्रान्समीटरच्या ऑपरेशनच्या स्पंदित मोडमध्ये, टेलिग्राफी, टेलिमेट्री आणि रडारमध्ये.

सतत ज्याचे आउटपुट आणि इनपुट सिग्नल्स सतत फंक्शन्स असतात अशा चॅनेलला म्हणतात. टेलिफोनी, रेडिओ प्रसारण, टेलिव्हिजनमध्ये अशा चॅनेलचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.स्वतंत्र आणि सतत संप्रेषण चॅनेल देखील मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात ऑटोमेशन आणि टेलिमेकॅनिक्स मध्ये.

अनेक भिन्न चॅनेल समान तांत्रिक कनेक्शन सामायिक करू शकतात. या प्रकरणांमध्ये (उदाहरणार्थ, वारंवारता किंवा वेळ विभागणी सिग्नलसह मल्टी-चॅनेल कम्युनिकेशन लाइन्समध्ये), विशेष स्विच किंवा फिल्टर वापरून चॅनेल एकत्र आणि डिस्कनेक्ट केले जातात. काहीवेळा, त्याउलट, एक चॅनेल अनेक तांत्रिक संप्रेषण ओळी वापरतो.

हाय-फ्रिक्वेंसी कम्युनिकेशन (एचएफ कम्युनिकेशन) हा इलेक्ट्रिकल नेटवर्क्समधील संवादाचा एक प्रकार आहे, जो उच्च-व्होल्टेज पॉवर लाइन्सचा वापर कम्युनिकेशन चॅनेल म्हणून करतो. 50 हर्ट्झच्या वारंवारतेसह एक पर्यायी प्रवाह वीज लाइनच्या तारांमधून वाहतो. विद्युत नेटवर्क. एचएफ कम्युनिकेशनच्या संस्थेचे सार हे आहे की समान तारांचा वापर लाईनवर सिग्नल ट्रांसमिशन म्हणून केला जातो, परंतु वेगळ्या वारंवारतेसह.

HF संप्रेषण चॅनेलची वारंवारता श्रेणी दहापट ते शेकडो kHz पर्यंत आहे. दोन शेजारच्या सबस्टेशन्समध्ये उच्च-वारंवारता संप्रेषण आयोजित केले जाते, जे 35 kV आणि अधिक व्होल्टेजसह पॉवर लाइनद्वारे जोडलेले असतात. ला 50 Hz च्या वारंवारतेसह पर्यायी प्रवाह सबस्टेशन स्विचगियरच्या बसबारपर्यंत पोहोचले, आणि संबंधित संप्रेषण संचाला संप्रेषण सिग्नल उच्च-फ्रिक्वेंसी सप्रेसर आणि कम्युनिकेशन कॅपेसिटर वापरतात.

एचएफ ट्रॅपमध्ये औद्योगिक वारंवारतेवर एक लहान विद्युत् प्रतिरोधकता असते आणि उच्च-फ्रिक्वेंसी कम्युनिकेशन चॅनेलच्या वारंवारतेवर उच्च प्रतिकार असतो. एक कपलिंग कॅपेसिटर - उलट: 50 हर्ट्झच्या वारंवारतेवर त्याचा उच्च प्रतिकार असतो आणि संप्रेषण चॅनेलच्या वारंवारतेवर कमी प्रतिकार असतो.हे सुनिश्चित करते की सबस्टेशन बसेसमध्ये फक्त 50 Hz करंट प्रवाहित होतो आणि HF कम्युनिकेशन सेटला फक्त उच्च वारंवारता सिग्नल मिळतात.

एचएफ कम्युनिकेशन सिग्नल प्राप्त करण्यासाठी आणि त्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी, विशेष फिल्टर्स, सिग्नल ट्रान्ससीव्हर्स आणि उपकरणांचे संच जे विशिष्ट कार्य करतात ते दोन्ही सबस्टेशन्सवर स्थापित केले जातात, ज्या दरम्यान एचएफ संप्रेषण आयोजित केले जाते. एचएफ कम्युनिकेशन वापरून कोणती फंक्शन्स अंमलात आणली जाऊ शकतात यावर आम्ही खाली विचार करू.

रिले संरक्षण आणि सबस्टेशन उपकरणांच्या ऑटोमेशनसाठी उपकरणांमध्ये एचएफ चॅनेलचा वापर हे सर्वात महत्त्वाचे कार्य आहे. एचएफ कम्युनिकेशन चॅनेलचा वापर 110 आणि 220 केव्ही लाइन्स-फेज-डिफरेंशियल संरक्षण आणि दिशात्मक उच्च-फ्रिक्वेंसी संरक्षणासाठी केला जातो. संरक्षण संच ट्रान्समिशन लाइनच्या दोन्ही टोकांवर स्थापित केले आहेत, जे आरएफ कम्युनिकेशन चॅनेलद्वारे एकमेकांशी जोडलेले आहेत. त्यांच्या विश्वासार्हता, गती आणि निवडकतेमुळे, प्रत्येक 110-220 kV ओव्हरहेड लाइनसाठी HF कम्युनिकेशन चॅनेल वापरून संरक्षण मुख्य म्हणून वापरले जाते.

पॉवर लाइन्स (PTL) च्या रिले संरक्षणासाठी सिग्नल ट्रान्समिशन चॅनेलला रिले संरक्षण चॅनेल म्हणतात... रिले संरक्षण तंत्रज्ञानामध्ये तीन प्रकारचे HF संरक्षण मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते:

• दिशात्मक फिल्टर,

• एचएफ ब्लॉकिंगसह रिमोट,

• विभेदक टप्पा.

पहिल्या दोन प्रकारच्या संरक्षणामध्ये, एक सतत एचएफ ब्लॉकिंग सिग्नल एचएफ चॅनेलद्वारे बाह्य शॉर्ट सर्किटसह प्रसारित केला जातो, फेज डिफरेंशियल प्रोटेक्शनमध्ये, एचएफ व्होल्टेज डाळी रिले संरक्षण चॅनेलद्वारे प्रसारित केल्या जातात. कडधान्ये आणि विरामांचा कालावधी अंदाजे समान आहे आणि पुरवठा वारंवारतेच्या अर्ध्या कालावधीच्या बरोबरीचा आहे.बाह्य शॉर्ट सर्किट झाल्यास, ओळीच्या दोन्ही टोकांना स्थित ट्रान्समीटर पुरवठा वारंवारतेच्या वेगवेगळ्या अर्ध-चक्रांमध्ये कार्य करतात. प्रत्येक रिसीव्हरला दोन्ही ट्रान्समीटरकडून सिग्नल मिळतात. परिणामी, बाह्य शॉर्ट सर्किट झाल्यास, दोन्ही रिसीव्हर सतत ब्लॉकिंग सिग्नल प्राप्त करतात.

संरक्षित रेषेवर शॉर्ट सर्किट झाल्यास, मॅनिपुलेशन व्होल्टेजचा फेज शिफ्ट होतो आणि जेव्हा दोन्ही ट्रान्समीटर थांबवले जातात तेव्हा वेळ मध्यांतर होते. या प्रकरणात, रिसीव्हरमध्ये व्यत्यय आणणारा प्रवाह दिसतो, जो संरक्षित रेषेच्या त्या टोकाला सर्किट ब्रेकर उघडण्यासाठी कार्य करणारा सिग्नल तयार करण्यासाठी वापरला जातो.

सामान्यतः, रेषेच्या दोन्ही टोकांवरचे ट्रान्समीटर समान वारंवारतेवर कार्य करतात. तथापि, लांब-अंतराच्या रेषांवर काहीवेळा ट्रान्समीटरसह रिले संरक्षण चॅनेल भिन्न HF वर किंवा जवळच्या अंतरावर (1500-1700 Hz) कार्यरत असतात. दोन फ्रिक्वेन्सीवर काम केल्याने रेषेच्या विरुद्ध टोकापासून परावर्तित होणाऱ्या सिग्नलच्या हानिकारक प्रभावांपासून मुक्त होणे शक्य होते. संरक्षक रिले चॅनेल विशेष (समर्पित) आरएफ चॅनेल वापरतात.

अशी उपकरणे देखील आहेत जी पॉवर लाइनच्या नुकसानाचे स्थान निर्धारित करण्यासाठी उच्च-फ्रिक्वेंसी कम्युनिकेशन चॅनेल वापरतात. याव्यतिरिक्त, आरएफ कम्युनिकेशन चॅनेलचा वापर सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी केला जाऊ शकतो टेलिमेकॅनिकल उपकरणे, SCADA, ACS आणि इतर APCS उपकरणे प्रणाली. अशा प्रकारे, उच्च-फ्रिक्वेंसी कम्युनिकेशन चॅनेलद्वारे, सबस्टेशन उपकरणांच्या ऑपरेशन मोडवर नियंत्रण ठेवणे, तसेच स्विचेस आणि विविध कार्ये नियंत्रित करण्यासाठी आदेश प्रसारित करणे शक्य आहे. रिले संरक्षण साधने.

दुसरे फंक्शन टेलिफोन फंक्शन आहे... शेजारच्या सबस्टेशन्समधील ऑपरेशनल वाटाघाटीसाठी एचएफ चॅनेलचा वापर केला जाऊ शकतो. आधुनिक परिस्थितीत, हे कार्य संबंधित नाही, कारण सुविधांच्या सेवा कर्मचार्‍यांमध्ये संप्रेषणाचे अधिक सोयीस्कर मार्ग आहेत, परंतु HF चॅनेल आपत्कालीन परिस्थितीत बॅकअप संप्रेषण चॅनेल म्हणून काम करू शकते, जेव्हा मोबाइल नसेल. किंवा लँडलाइन टेलिफोन संप्रेषण.

पॉवर लाइन कम्युनिकेशन चॅनल — 300 ते 500 kHz रेंजमध्ये सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी वापरलेले चॅनेल. संप्रेषण चॅनेलची उपकरणे चालू करण्यासाठी वेगवेगळ्या योजना वापरल्या जातात. फेज-ग्राउंड सर्किट (चित्र 1) सोबत, जे त्याच्या अर्थव्यवस्थेमुळे सर्वात सामान्य आहे, खालील सर्किट्स वापरली जातात: फेज-फेज, फेज-टू-फेज, टू-फेज-ग्राउंड, थ्री-फेज-ग्राउंड , वेगवेगळ्या रेषांचा फेज-फेज. या सर्किट्समध्ये वापरलेले उच्च-फ्रिक्वेंसी ट्रॅप, कपलिंग कॅपेसिटर आणि कपलिंग फिल्टर हे त्यांच्या वायर्ससह उच्च-फ्रिक्वेंसी कम्युनिकेशन चॅनेल आयोजित करण्यासाठी पॉवरलाइन प्रक्रिया उपकरणे आहेत.

तांदूळ. 1. दोन लगतच्या सबस्टेशन्समधील पॉवर ट्रान्समिशन लाइनद्वारे साध्या संप्रेषण वाहिनीचे ब्लॉक आकृती: 1 — HF ट्रॅप; 2 - कपलिंग कॅपेसिटर; 3 - कनेक्टिंग फिल्टर; 4 - एचएफ केबल; 5 — उपकरण TU — TS; c - टेलीमेट्री सेन्सर्स; 7 - टेलीमेट्री रिसीव्हर्स; 8 - रिले संरक्षण आणि / किंवा टेलि-ऑटोमेशनसाठी उपकरणे; 9 - स्वयंचलित टेलिफोन स्विचबोर्ड; 10 - एटीएस ग्राहक; 11 — थेट सदस्य.

स्थिर संप्रेषण चॅनेल प्राप्त करण्यासाठी रेखीय प्रक्रिया आवश्यक आहे. पुन्हा डिझाइन केलेल्या पॉवर लाईन्सद्वारे एचएफ चॅनेलचे क्षीणीकरण लाइन स्विचिंग योजनेपेक्षा जवळजवळ स्वतंत्र आहे.प्रक्रियेच्या अनुपस्थितीत, जेव्हा ट्रान्समिशन लाइनचे टोक डिस्कनेक्ट किंवा ग्राउंड केले जातात तेव्हा संप्रेषणात व्यत्यय येईल. सबस्टेशन बसबारद्वारे जोडलेल्या ओळींमधील कमी व्होल्टेजमुळे पॉवर लाईन्सवरील संप्रेषणाची सर्वात महत्वाची समस्या म्हणजे फ्रिक्वेन्सीची कमतरता.

HF चॅनेल खराब झालेल्या पॉवर लाईन्स दुरुस्त करणार्‍या आणि इलेक्ट्रिकल इंस्टॉलेशन्सचे समस्यानिवारण करणार्‍या ऑन-साइट क्रूशी संवाद साधण्यासाठी वापरल्या जाऊ शकतात. यासाठी विशेष पोर्टेबल ट्रान्समीटर वापरले जातात.

रूपांतरित पॉवर लाइनशी जोडलेली खालील HF उपकरणे वापरली जातात:

• टेलिमेकॅनिक्स, ऑटोमेशन, रिले संरक्षण आणि टेलिफोन चॅनेलसाठी एकत्रित उपकरणे;

• सूचीबद्ध केलेल्या कोणत्याही कार्यासाठी विशेष उपकरणे;

• पॉवर लाइनशी कनेक्टिंग डिव्हाइसद्वारे थेट किंवा अतिरिक्त युनिट्सच्या मदतीने कनेक्ट केलेली लांब-अंतराची संप्रेषण उपकरणे वारंवारता बदलण्यासाठी आणि प्रसारण पातळी वाढवण्यासाठी;

• लाइन आवेग नियंत्रण उपकरणे.