УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ТРЕХФАЗНОЙ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ФАЗНЫХ ПРОВОДОВ И НАЛИЧИЕМ ПУНКТОВ ТРАНСПОЗИЦИИ Российский патент 1995 года по МПК H04B3/54 

Изобретение относится к области электросвязи и может быть использовано при организации высокочастотных каналов передачи информации по фазным проводам воздушных линий электропередачи (ВЛ).

Известно, что провода ВЛ используются для организации электросвязи. В этом случае фазные провода отделяются от шин подстанции заградителями, аппаратура уплотнения подключается к фазным проводам линии через конденсаторы связи, фильтры присоединения и ВЛ кабели.

Традиционно для организации высокочастотного (ВЧ) тракта используется схема "фаза-земля", недостатком которой является большая величина затухания линейного тракта и большое дополнительное затухание (22-25 дБ) при однофазных коротких замыканиях (к. н.) вблизи подстанции. Поэтому для обеспечения требуемой надежности передачи сигналов противоаварийной автоматики (ПА) необходим соответствующий запас по затуханию. Известно также, что организация ВЧ-тракта по схеме "фаза средняя фазы крайние" позволяет снизить затухание линейного тракта и уменьшить дополнительное затухание при однофазных и двухфазных к. з. до 12 дБ, что является несомненным достоинством данной схемы. Однако устройство, реализующее схему "фаза средняя фазы крайние", и устройство, реализующее схему "фаза-земля", имеют общий недостаток, затрудняющий организацию ВЧ-тракта на протяженных ВЛ СВН с циклами транспозиции фазных проводов: ВЧ сигнал моды "фаза средняя фазы крайние" (моды 1), проходя через пункт транспозиции фазных проводов частично преобразуется в моду "фаза-фаза крайние" (моду 2); при дальнейшем прохождении ВЧ-сигнала через второй пункт транспозиции происходит обратное преобразование ВЧ-сигналов моды 2 в моду 1 и при некоторых значениях сопротивления земли интерференционное сложение двух составляющих моды 1 вызывает появление области частот с аномально высоким затуханием. Эта область частот с аномально высоким затуханием при уменьшении стрелы провеса проводов ВЛ сдвигается в сторону более высоких частот, что приводит к расширению зоны частот, непригодных для организации ВЧ каналов передачи информации.

Указанный недостаток устранен в устройстве, являющемся прототипом, реализующем схему "фаза средняя фазы крайние", в котором с целью уменьшения затухания ВЧ-сигнала в заданной полосе частот, лежащей вблизи пика затухания ВЧ-тракта "фаза средняя фазы крайние" на ВЛ с полным циклом транспозиции, на участке, ограниченном транспозиционными опорами на расстоянии от этих опор
l ≥ [км] где α₂ километрическое затухание моды 2 (дБ/км), введены блок замыкания ВЧ сигналов моды 2 и два дополнительных конденсатора связи, первые выводы которых соединены соответственно с первой и второй крайними фазами, а вторые выводы этих конденсаторов соединены соответственно с первым и вторым входами блока замыкания ВЧ сигналов моды 2, третий вход которого заземлен. Однако устройство прототип обладает рядом недостатков, сужающих область его применения: снижение затухания ВЧ тракта возможно лишь в узком диапазоне частот, т. к. реально блок замыкания ВЧ сигналов моды 2 нельзя выполнить достаточно широкополосным; величина затухания линейного тракта в заданной полосе частот (при сопротивлении блока замыкания сигналов моды 2, равном нулю)
а α₁l + 12, дБ где α₁ километрическое затухание моды 1, дБ/км
l длина ВЛ, км (здесь величина 12 дБ учитывает ослабление моды при прохождении через два пункта транспозиции, последовательный резонанс индуктивностей блока замыкания ВЧ-сигналов моды 2 с емкостями конденсаторов связи вызывает пик затухания на низких частотах, что может оказаться недопустимым в условиях дефицита свободных частот; установка в середине ВЛ конденсаторов связи снижает надежность функционирования электропередачи и кроме того использование дополнительных конденсаторов связи сопряжено со значительными материальными затратами, особенно на ВЛ СВН.

Целью изобретения является повышение дальности передачи путем уменьшения затухания высокочастотного тракта "фаза средняя фазы крайние".

Поставленная цель достигается тем, что в каждый пункт транспозиции в провод, приходящий в пункт транспозиции и уходящий из него крайним, включен высокочастотный заградитель.

Излагаем существенные отличие предлагаемого устройства от прототипа, т. е. соответствие предлагаемого решения критерию "новизна": в предлагаемом техническом решении в каждом пункте транспозиции в фазу, приходящую к пункту транспозиции и уходящую от него крайней, включен заградитель.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 представлен ВЧ-тракт, организованный по схеме "фаза средняя фазы крайние" на ВЛ с двумя пунктами транспозиции 1. Для создания этого ВЧ тракта в каждый фазный провод 2 по концам ВЛ включены ВЧ-заградители 3, к каждому фазному проводу через конденсаторы связи 4 подключены фильтры присоединения 5, выходы которых через кабель 6 подключены к источнику ВЧ-сигналов 7; в пунктах транспозиции в фазу, приходящую к пункту и уходящую от него крайней, включены ВЧ заградители 8.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Сигнал тракта "фаза средняя фазы крайние" (мода 1), проходя через первый пункт транспозиции 1 фазных проводов 2, частично преобразуется в тракт "фаза-фаза крайние" (мода 2), при этом установка ВЧ-заградителя 8 способствует подавлению сигнала моды 2 и усилению сигнала моды 1. При дальнейшем прохождении сигнала через второй пункт транспозиции 1 происходит обратное преобразование сигнала моды 2 в паразитную составляющую сигнала моды 1, при этом установка заградителя 8 способствует подавлению паразитной составляющей и усилению основного сигнала моды 1. Таким образом, благодаря установке ВЧ-заградителей 8 в пунктах транспозиции 1 за счет перераспределения составляющих мод происходит существенное подавление паразитной составляющей и усиление основного сигнала моды 1, в результате чего устраняется пик затухания.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. ВЛ 500 кВ имеет длину 570 км с шагами транспозиции 186 км, 194 км и 190 км; фазы выполнены проводами ЗАС-300/39; высота в точке подвеса 22,6 м; расстояние между фазами в поперечном сечении 12 м; тросы выполнены проводом АЖС-70/39. Расчеты выполнены при максимальной стреле провеса проводов (t+ 40^oC), равной 14 м и удельном сопротивлении грунта вдоль трассы ВЛ 300 Ом˙м.

Результаты расчета затухания для схемы тракта "фаза средняя фазы крайние" даны на фиг.2 (кривая 1) (при этом учтено затухание, вносимое устройствами обработки и присоединения на обоих концах линии). При этом диапазон частот, который может быть использован для целей организации каналов связи, РЗ и ПА, ограничен верхней частотой 50 кГц, на частотах выше 50 кГц затухание ВЧ тракта превышает величину 30 дБ.

При установке в середине ВЛ схемы подавления моды "фаза-фаза крайние" (в соответствии с прототипом) возможно несколько расширить область используемых частот. Частотная характеристика ВЧ-тракта "фаза средняя фазы крайние" с включенным блоком подавления моды 2 в полосе частот 56-60 кГц приведена на фиг.2 (кривая 2). При этом на частоте 47 кГц возникает пик затухания, вызванный последовательным резонансом индуктивностей блока подавления моды 2 с емкостями конденсаторов связи. Величина затухания линейного тракта в полосе 56-60 кГц, при сопротивлении блока замыкания моды 2, равном нулю, определяется выражением
а α₁l + 12, дБ
При использовании заявляемого технического решения в пунктах транспозиции устанавливаются по два последовательно включенных ВЧ-заградителя типа ВЗ-2000-1,2 с элементами настройки на диапазон частот 53-125 кГц. Суммарное активное сопротивление ВЧ заградителей в полосе настройки равно 1600 Ом.

Характеристика затухания ВЧ тракта "фаза средняя фазы крайние" с включением в каждом пункте транспозиции заградителей представлена на фиг.2 (кривая 3). Величина затухания линейного тракта в полосе частот настройки заградителя, при сопротивлении заградителя стремящемся к бесконечности, определяется выражением:
а α₁l + 7, дБ где величина 7 дБ учитывает ослабление моды 1 при прохождении через два пункта транспозиции.

Таким образом, использование предлагаемого техн. решения позволяет уменьшить затухание ВЧ тракта в широкой полосе частот, что делает возможным организовать достаточное число надежных каналов связи, РЗ и ПА по ВЛ с транспозицией. Кроме того, отказ от установки в середине ВЛ двух конденсаторов связи повышает надежность функционирования электропередачи.

Использование: в электросвязи, в частности, при передаче информации по проводам линии электропередачи. Сущность изобретения: устройство содержит пункты транспозиции 1, фазные провода 2, высокочастотные заградители (ВЗ) 3, 8, конденсаторы связи 4, фильтры присоединения 5, кабель 6, источник высокочастотных сигналов 7. Введение ВЗ 8 в пунктах транспозиции увеличивает дальность связи путем уменьшения затухания высокочастотного тракта "фаза средняя-фазы крайние". 2 ил.

УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ТРЕХФАЗНОЙ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ФАЗНЫХ ПРОВОДОВ И НАЛИЧИЕМ ПУНКТОВ ТРАНСПОЗИЦИИ, содержащее источник высокочастотных сигналов, выход которого соединен с входами первого, второго и третьего фильтров присоединения, выходы которых соответственно через первый, второй и третий конденсаторы связи соединены с проводами трехфазной воздушной линии электропередачи, отличающееся тем, что, с целью повышения дальности передачи путем уменьшения затухания высокочастотного тракта фаза средняя фазы крайние, в каждом пункте транспозиции в провод, приходящий в пункт транспозиции и уходящий из него крайним, включен высокочастотный заградитель.