CC BY
0УДК 62
Грешнов Д.А
магистр I курса Волжский филиал Национальный исследовательский университет «МЭИ» (г. Волжский Россия)
ПРИМЕНЕНИЕ ВЧ-СВЯЗИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УСТРОЙСТВ МОНИТОРИНГА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Аннотация: в статье рассмотрены проблемы GSM связи и возможность применения ВЧ-связи при разработке устройств мониторинга и диагностики воздушных линий электропередачи.
Ключевые слова: ВЧ-связь, ЛЭП, диагностика линий электропередачи.
Проблема передачи данных в энергетике возникла на рубеже веков, когда к организации учёта электроэнергии на розничном рынке стали предъявлять более высокие требования.
Самым используемым типом связи является GSM. Это удобный и доступный способ, который позволяет передавать данные. Является активным источником передачи данных в энергетике, особенно в системах учета энергии и мониторинга линий электропередачи (ЛЭП).
Несмотря на обширное использование, GSM-связь имеет ряд недостатков:
— Удаленность от базовой станции. Это означает, чем выше частота связи, тем на меньшем расстоянии она работает.
— Преграды, которые препятствуют проникновению сигнала. Это могут быть стены здания, окна, кровля или облицовка фасада.
— Перепады высоты и неровный ландшафт могут создавать радиотень на большой площади.
1591
— Погодные условия могут сделать слабую мобильную связь непригодной к использованию.
— Побочные радиосигналы на частоте сотовой связи могут создавать эффект «глушилки», делая мобильный сигнал неразличимым для смартфона.
— Низкая скорость передачи данных,
— Дополнительные работы, связанные с прокладыванием проводов, в разы увеличивали себестоимость создания,
— Ограниченное количество доступных каналов связи.
В начале текущего столетия получили развитие беспроводные схемы передачи данных. Стала развиваться инновационная телекоммуникационная технология, получившая название Power Line Communication (PLC/ВЧ). Физической основой для организации связи по PLC-технологии является формирование высокочастотной несущей, модулированной полезным сигналом и передаваемой по силовым электрическим линиям. Так как частота несущей на несколько порядков выше частоты напряжения в силовой линии, то ее легко выделить высокочастотным фильтром с трансформаторной развязкой.
Распространение радиоволн в пространстве — очень сложный и временами непредсказуемый процесс, которому могут препятствовать самые неочевидные факторы.
ВЧ-связь — комплекс оборудования связи, использующего в качестве среды передачи провода и кабели высоковольтных линий электропередачи. Приемопередатчики ВЧ-связи обычно устанавливаются по концам ЛЭП на территории подстанций.
Преимущества ВЧ-связи:
— Собственный канал связи, который не требует арендной платы.
— Относительная устойчивость к стихийным бедствиям, так как каналы ВЧ-связи могут работать даже при падении опоры ЛЭП.
— Не требуются капитальные затраты на строительство среды передачи, по сравнению с волоконно-оптическими каналами.
1592
— Не требуются затраты на получение частот в «Государственном комиссии по радиочастотам», в сравнении с радиорелейными каналами.
Но главной особенностью ВЧ-связи является система мониторинга встроенная в ССТМ «ES100», которая может позволить контролировать состояние ЛЭП.
Единственным недостатком ВЧ-связи (в особенности цифровой) является довольно невысокая гарантированная при всех погодных условиях скорость передачи данных, относительно, например, волоконно-оптических каналов и беспроводных каналов широкополосного доступа.
PLC технология разделяется на 2 вида передач:
— Broadband over Power Lines (BPL) — широкополосная передача через линии электропередачи, обеспечивающая передачу данных со скоростью до 500 Мбит/с.
— Narrowband over Power Lines (NPL) — узкополосная передача через линии электропередачи со значительно меньшими скоростями передачи данных до 1 Мбит/с.
Что касается диапазона, так частота PLC-каналов может варьироваться от десятков до сотен кГц. Высокочастотная связь организуется между двумя смежными подстанциями, которые соединены ЛЭП на напряжение более 35кВ. Для того чтобы переменный ток частотой 50 Гц попадал на шины распределительного устройства подстанции, а сигналы связи на соответствующие комплекты связи, используют высокочастотные заградители и конденсаторы связи.
На данный момент ВЧ-связь применяется:
— для нужд электростанций и подстанций: для организации голосовой связи (телефонная и диспетчерская связь),
— передачи данных (АСУТП, телемеханика, АИИС КУЭ),
— организации работы систем РЗА и ПА (передача дискретных команд ускорения и блокировки защит, передача токового сигнала ДФЗ),
1593
— связи с оперативно-выездными бригадами посредством использования переносных приёмопередатчиков.
При проектировании следует учитывать:
— Требуемая пропускная способность каналов,
— Длина линий связи и ослабление сигнала,
— Помеховая обстановка,
— Необходимый уровень резервирования.
Еще одной особенностью применения ВЧ-связи является возможность применения данной технологии при разработке устройств мониторинга в локациях сельской местности, которые имеют ряд особенностей: большие расстояния между населенными пунктами, неравномерная плотность энергосетей в разных районах, сложности с обслуживанием удаленных узлов связи и повышенная вероятность обрывов линий при неблагоприятных погодных условиях.
Силовые линии 0,4 кВ, наиболее подвержены большому количеству помех, их спектр и амплитуда не коррелированы. Поэтому применение в PLC-технологии частотной модуляции с расширением спектра может решить данную проблему.
Таким образом, применение ВЧ-связи по ЛЭП могут стать решением данных проблем, выявленных у GSM-технологии. Развитие поддержки обеспечит значительное повышение пропускной способности. Фирмой Siemens разрабатываются технологии, позволяющие увеличить полосу пропускания и, следовательно, скорость передачи до 256 кбит/с. Технология BPL является прекрасной платформой для обеспечения связи в будущих сетях среднего и низкого напряжения для предоставления потребителю всех новых услуг. В энергетике ВЧ связь займет прочное место и станет идеальным решением для мониторинга и контроля на ЛЭП.
1594
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Energie Spektrum, 04/2005: S. Schlattmann, R. Stoklasek, Digital-Revival von PowerLine;
2. PEI, 01/2004: S. Green, Communication Innovation. Asian Electricity 02/2004: Powerline Carrier for HV Networtk;
3. Middle East Electricity, Feb. 2003: J. Buerger: Transmission Possible;
4. VDI Nachrichten 41, Oktober, 2000 M. Wohlgenannt: Stromnetz ubertrugt Daten zur eigenen Steuerung. Elektrie Berlin 54 (2000) 5-6, J. Buerger, G. Kling,
5. Schlattmann: Power Line Communication-Datenubertragung auf dem Stromverteilnetz;
5. EV Report, Marz 2000: J. Buerger, G. Kling, S. Schlattmann: Kommunikationsruckrat fur Verteilnetze
Greshnov D.A.
National Research University "MEI" (Volzhsky, Russia)
USE OF RF COMMUNICATION IN DEVELOPMENT OF DEVICE FOR MONITORING OVERHEAD POWER LINES
Abstract: the article discusses the problems of GSM communication and the possibility of using RF communication in the development of devices for monitoring and diagnostics of overhead power lines.
Keywords: RF communication, transmission lines, power lines diagnostics.
1595
