Влияние электромагнитной совместимости ЛЭП и линий связи на качество телекоммуникационных услуг Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

7 декабря 2011 г. 18:57

ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА

Влияние электромагнитной совместимости ЛЭП и линий связи на качество телекоммуникационных услуг

Описывается влияние магнитного поля высоковольтной линии электропередачи но линии связи в режиме короткого замыкания. Рассматривается вопрос обеспечения качества передачи информации по кабельным линиям связи при данном виде влияния и некоторые меры защиты от него. Так же производится оценка качества передели информации в системах ИКМ-120и ИКМ-480.

Ко рою веки х Д. В.,

Инженер ИЛ-2222 ФГУП ЦНИИС, Когсісг^Ш]-в@уапсіехлі

Введение

В настоящее время особенно актуальными являются вопросы, касающиеся надежности работы линий связи, а так же вопросы качества передачи информации по этим линиям. Развитие электроэнергетики требует строительства мощных электростанций с вьюэко-вольтными воздушными линиями электропередачи (ВЛ), и, как правило, трассы магистральных линий связи совпадают с направлениями ВЛ. При этом электромагнитные поля около линий электропередач создают наведенные напряжения и токи в цепях и каналах связи. Различают длительные (при нормальной эксплуатации ВЛ) и кратковременные (при аварийных режимах работы ВЛ) посторонние напряжения и токи, которые могут оказывать мешающее действие на передачу сигналов, снижая ее качество.

Влияние магнитного поля ВЛ в режиме КЗ на линии связи

В данной статье рассматриваются кратковременные опасные напряжения и токи, которые имеют место при однофазных коротких замыканиях ВЛ (с заземленной нейтралью). Время действия опос-ных напряжений, индуцированных в линиях связи при их сближении

с ВЛ, определяется скоростью срабатывания автоматов релейной защиты. Рассмотрим схему, представленную на рис 1.

На основании рисунка 1 можно сделать вывод что рассматриваемый нами аварийный режим возникает в трех случаях.

1) при заземлении фазового провода трехфазных ВЛ с заземленной нейтралью;

2) при заземления одного или двух фазовых проводов симметричных ВЛ с изолированной нейтралью;

3) при заземлении фазового провода несимметричных ВЛ переменного тока.

Последний вариант (3) имеет место быть только для воздушных и кабельных цепей полуавтоматической блокировки с блок-механизмами, второй (2) - для воздушных ЛС всех видов, а первый (1) -для всех воздушных и кабельных ЛС [2]. Поэтому можно исключить второй (2) и третий (3) варианты, так как рассматриваются только подземные кабельные линии связи, а первый (1) вариант разобрать более детально.

Трехфазная ВЛ с заземленной нейтралью является симметричной линией передачи. Напряжения и токи на всех проводах этих линий равны по величине, но сдвинуты по фазе на 120°, и при нормальном режиме работы ВЛ (при равенстве нагрузок фаз) сумма напряжений относительно земли и сумма токов фазовых проводов практически равны нулю. Другими словами, электрическое влияние, обусловленное неуравновешенным напряжением фазовых прово-

I нчм«пличные пиши передачи

Трех«|ишая ВЛс щемленной нейт (ИЛЬМ)

ТрехфашаяВЛ с н іолмр«*анной нейтралью

Однкфаная двухпр»оодная ВЛ с изолированной

НСЙф.1И.Ю

1

II асимметричные .11 ни и передачи

I ртх^шные В.ІПО системе «ива пр«ииа ієні я»

В ысоыо вольты линии •лектропереличн ВЛ» -----------------------1 '

11оЛ<СМНЫС юйелыше ЛИНИИ

СВЯІІІ

Во 1ДХ ШНЫС .11111111

СОЛИ

Линии свяіи(ЛО

‘ )лек грома і ннтная ссе мес тнхметъ ВЛ н ЛС

I-----------------1

Опасное влияние В Л на Л С

Мсиымчнсс кшнннс В Л на ЛС

')лекірнчесміе влияние | Малинное и інки не І алиілннческое вінянне

із є мление о л него фаювоіо провол трехфиных ВЛс и (олнрованной ней і ратью іпсмленне <{и ивою провоза ірехфииіьіч симметричных ВЛс іа см ле иной ней Г [ИЛЬЮ нормальный режим рай»ты несимметричных ВЛ переменного тиса

«нем лен не фа мого прев ода несимметричных ВЛ псрехіенного теки

Режим коригксго іамьікання(КІ)

вс. 1. Электромагнитная совместимость В/1 и лший связи

Т-Сотт, #7-2010

175

Причины п<

ВЛ

Причины ПОЕреЛДМИШ ВЛ Частость откатов. *•

Перекрытие и разрушение изоляторов 57.0

Перекрытие с фазы на опору 3.8

Перекрытие с фазы на проезжающие механизмы 3.3

Обрыв грозозащитного троса и контакт с фазовым проводом 3.1

Падение фазы ка землю 2.4

Набросы на фазу 1.8

Перекрытия на деревья 1.6

Прочие 27.0

дов ВЛ по отношению к земле, отсутствует. Ток же отсутствует и магнитное влияние, связанное с неуравновешенным током в проводах ВЛ. Отсюда можно сделать вывод что при нормальном режиме работы симметричные ВЛ не опасны.

Другое дело — возникновение короткого замыкания, возможные причины которого указаны в таблице.

При обрыве (заземлении) одного из фазных проводов трехфазной ВЛ с заземленной нейтралью в неисправном проводе возникает ток короткого замьвсания, достигающий больших значений, при которых переменное магнитное поле ВЛ индуктирует в линии связи значительную продольную эд.с. (рис. 2). В этом случае может произойти повреждение кабельных цепей и подключенной к этим цепям аппаратуры.

Из выше сказанного можно сделать вывод что подземные кабели связи, которые покрыты металлической оболочкой, при прокладке в земле подвержены только магнитным влияниям (режим короткого замыкания) и практически защищены от электрических влияний.

Нормы качества передачи информации

и надежности линий связи

Для того чтобы обеспечить качественную передачу информации и защитить линию связи и включенную в нее аппаратуру от опасного воздействия внешних электромагнитных полей применяют раз-

личные типы мер защиты, приведенные на рисунке 3. Их совместное рассмотрение позволяет более глубоко понять механизм влияния ВЛ на линии связи.

Заметим, что разделение ситуаций влияния на опасные и мешающие несколько условно. Например, опасное влияние, при котором происходит срабатывание разрядника в линейном регенераторе, защищающее оборудование от разрушения, становится по сути мешающим, так как в период закорачивания проводов цепи на "землю" качество передачи информации резко снижается.

Рассмотрим совместное использование мер защиты, применяемых как на линиях электропередачи, так и в аппаратуре связи (рисунок 3). При обрыве фазного провода на землю бьстродействующий автоматический выключатель отключает поврежденный учосток ВЛ. Современные устройства высокочастотной заняты на линиях электропередачи с заземленной нейтралью позволяют производить отключение ВЛ в течение 0,3-0,4 с. На этом промежутке времени происходит постоянное срабатывание защитных разрядников, установленных в аппаратуре связи, что существенно снижает качество передачи.

Что касается качества функционирования ОЦК или цифрового тракта, то оно оценивается коэффициентом ошибок (К^) или коэффициентом пораженных секунд (БЕБ).

В соответствии с международными нормами снижение качества ниже определенного порога считается отказом. При этом ОЦК, цифровой тракт или соединение переходят из состояния готовности в состояние неготовности [6].

Рекомендации МСЭ-Т &821, С.826 и С.827 и рекомендация МСЭ-Р Р557 [7, 8, 9, 10] определяют критерии перехода между этими состояниями следующим образом: период времени неготовности начинается с интервала времени, содержащего 10 последовательных БЕБ. Эти 10 секунд рассматриваются как часть времени

/к Н А/ I

А /к 1( К)

1к1А)

Тречфинмм 111 с ым-м.к-нном мсш рии-ю

Рис. 2. Сближение ВЛ с линией связи

176

Т-Сотт, #7-2010

л

Применяемые h;i шнняч пекгршерелачн

Примем сине быст pi) Ж ЙСТВ \Ю ШИ X автоматических выключателей

Уменьшен не аварийных тию! нулевой поелелоиате лы1 остн

Увеличение

HpUBtUHMOCTH

ре.ъоиа

По л вески гашитных трои* в

ОфЛНИЧСННС

несимметричного режима работы

Включение

огежгыаиюших

трансформаторов

Меры шииты от опасного влияния

Применяемые в ипларит \ре

U ключе и не paipijiHKOB

Включение нюлнруюшнх тра нсформот орт

Повышение

■лектрнчесюяг прочности вволного оГюруловаиня

FV*c 3. Меры защиты от опосного влияния линий высокого напряже»<я

При меняемые *м линиях СВЧ «I

Уменьшение влияющего маг ннтного ПОЛЯ

Относ ЛИНИН от нсточшка влияй ня

Улучшение жранирушикго действия ме таллических покровов

П р«* ли лка ше шейных оысокопрополяшнх тросов

Пснолыованн с нераннруюигго действия соселинх жил кипеля

неготовности. Новый период готовности начинается с 10 последовательных секунд не пораженных ошибками (не — БЕЭ).

Напомним, что по определению БЕБ—это односекундные периоды, в которых Кш > 10-3. Таким образом, значение Кш * 10-3 в односекундный период является границей между показателем качества и показателем готовности. Если меньше 10 3, то объект функционирует (возможно, с пониженным качеством); если больше 10-3, то объект находится в состоянии неготовности и, возможно, необходимо пред принимать специальные меры для устранения этого отказа.

Оценка качества передачи информации

при влиянии ВЛ на линии связи

Учитывая все вьхиесказонное, проведем для примера оценку качества передачи информации в системе И КМ-120. И КМ-120 — это вторичная цифровая система передачи с импульсно-кодовой модуляцией 120 каналов тональной частоты (ОЦК). Скорость передачи в данной системе составляет 8448 кбит/с С момента КЗ до момента срабатывания устройств противоаварийной автоматики проходит 0,3 — 0,4 с На этом промежутке времени защитные разрядники постоянно срабатывают и система И КМ-120 оказывается неспособной обеспечить требуемое качество передачи информации. За это время она потеряет от 2,5 до 3,4 Мбит информации.

Аналогичная ситуация происходит и в системе И КМ-480, которая является третичной цифровой системой передачи со скоростью 34368 кбит/с Потери в данной системе при КЗ составят от 10,3 до 13,7 Мбит.

Литература

1 МИ. Михайлов, ЛД Разумов, СА Соколов. Защита сооружений связи от опасных и мешающих влияний. — М.: "Связь", 1978. — 288 с

2. Омет ЦНИИС “Анализ достижений и нормативных документов по вопросу опасного влияния ВЛ на проводные линии связи", 2007. — 34 с.

3. Отчет ЦНИИС Теоретическая модель опасного влияния магнитного поля ВЛ в реж^ле однофазного КЗ. Алгоритм расчета опасных влияний В/1 на проводные линии связи", 2007. — 40 с

4 АА Воронеж Методическая разработка к лабораторной работе "Ислытсние эсшитных устройств электросвязи" - 2001. - 19 с.

5. Directives concerning the protection of telecommunication lines against harmful effects from electric power and dedrified railway lines. Volume II Calculating induced voltages and currents in practical cases, ССПТ, Geneva 1989.-606 c.

6 Мивам B>A Нормирование качественных показателей в свете последних решений МО //Технически материал НИИР, 1998.

7. Rec. ITU-T G.821 Error performance of an international digital connection operating at a bit rate below the primary rate and forming part of on integrated services digital network.

7. Rec ITU-T G.826 Error performance parameters and objectives for international, constant bi rate digital paths at or above the primary rate.

9. Rec. ITU-T G.827 Availability parameters and objectives for path elements of intemaliond constant bi-rale digital pairs at above the primary rate.

10. Rec ITU-T E557.

T-Comm, #7-2010

177