Использование спектра частот 4-31 кГц для ВЧ связи по стальному тросу ВЛ 220 кВ

Об использовании спектра частот 4 — 31 кГц для ВЧ связи по стальному тросу ВЛ 220 кВ

ЗАКРУЖНЫЙ Э. Г., ЗАЙНУЛИН И. А., инженеры, Дальтехэнерго

Высокочастотный тракт (ВЧ) по U стальному грозозащитному тросу ВЛ 220 кВ протяженностью 46 км используется для уплотнения 12-канальной системы связи в спектре частот 36—140 кГц. При этом не хватает каналов и отсутствуют свободные частоты, так как ВЛ связывает две узловые подстанции энергосистемы Дальнего Востока.
Известно, что частотный диапазон стального троса ограничен большой величиной затухания и приблизительно равен 150 кГц. В связи с этим полезно использовать диапазон частот 4—31 кГц, что позволяет получить три дополнительных канала, мало подверженных влиянию гололедно-изморозевых отложений.
Стальной трос С-70 на ВЛ 220 кВ изолирован через один изолятор ПС70-Д, устройство обработки и присоединения состоит из конденсатора Скс емкостью 2 мкф и модернизированного фильтра УФП-66. Фильтр имеет полосу пропускания от 1 до 200 кГц с затуханием в полосе прозрачности 0,5 дБ и обладает входным сопротивлением 500 Ом со стороны ВЛ и 100 Ом со стороны кабеля.
На рис. 1 приведена схема организации ВЧ системы связи с использованием разделительных фильтров ДК-33 из аппаратуры В-12-2. В качестве каналообразующей применена аппаратура В-3-3 без усилителей мощности.
Частотная характеристика рабочего затухания av (рис. 2) в диапазоне частот 2—31 кГц изменяется от 8,8 до 17,4 дБ с наибольшей неравномерностью в полосе канала 1,5 дБ. На этом же рисунке показаны спектры и расположения каналов и контрольных частот трехканальной системы связи.
Затухание ВЧ тракта рассчитывается по формуле:

где______— коэффициент затухания, дБ/км, (ЯтР=51 * 103); I — длина ВЛ, км; адоп — дополнительное затухание тракта, равное 4 дБ.
Расчетные данные совпадают с результатами измерения. С учетом затухания в 1 дБ устройства присоединения на два конца затухание тракта на частоте 4 кГц составляет 9,7 дБ, на частоте 31 кГц — 18 дБ.
Помехи в диапазоне частот 4— 31 кГц характеризуются большой интенсивностью, особенно при частотах 4—8 кГц. На проводах ВЛ наблюдаются помехи от высокого напряжения и от длинноволновых радиопередатчиков. На проводах отключенной ВЛ зафиксированы помехи, уровни которых Рпом при различной частоте приведены далее.

Рис. 2
Рис. 1

1. 3................................................. —27

1.1,9 ..... ...................................          —25

1. 4............................................. —22
2. ........................... —15

29,6 ...                                    —35
Помехи на частотах от единиц до десятков килогерц в программах вещательной станции объясняются излучением передатчиком «паразитных продуктов» вещания, наводимых на провода ВЛ. Ближайший длинноволновый вещательный радиопередатчик, работающий на частотах в сотни килогерц, находится на расстоянии более 10 км от ВЛ.
«Паразитные» сигналы влияют на качество каналов: в четырехпроводном окончании прослушиваются невнятные сигналы. Результаты измерения уровней помех от «короны» при двух значениях ширины фильтра избирательного указателя уровня Af равных 0,15 и 3,1 кГц приведены далее.
F, кГц            Af = 0,15 кГц Рпом,  дБ
4...................................................... —15
6.......................................................... —30
8 . ....................................................... —37
10.................................................... —39
12.................................................... —42
14.................................................... —45
16.................................................... —47
18........................ —51
20........................................................ —52
22................................................... —53 24                                         —53
26........................................................ —55
28........................................................ —55
30.............................                             —54
Af=3,1 кГц

1. 7,4......... . . . ............................          —10
2. 11,......................................... 4         —22
3. 15,....................................... 4         —30

18,3,-21,4............................................ —34

1. 25,4......................................          —39
2. 29,4......................................          —41

Из приведенных результатов видно, что уровень помех в диапазоне частот 4—8 кГц высок » для организации качественных каналов необходимы передатчики большой мощности.
Сделана попытка оценить характер помех в нижнем диапазоне частот, начиная с 1 кГц через каждые 50 Гц. При этом особое внимание уделено частотам, кратным нечетным составляющим третьей гармоники (150 Гц), т. е. через каждые 300 Гц. Явно выраженных «всплесков» помех на частотах 1050, 1350, 1650, 1950 Гц и т. д. не наблюдалось. В диапазоне частот от 1050 до 2000 Гц уровни помех положительные и колеблются от +12 до +1 дБ.
Более подробные измерения уровней помех на частоте 2250 Гц приведены далее при различной частоте сети.
Рис. 1. Схема организации ВЧ связи по стальному тросу ВЛ 220 кВ
Рис. 2. Расчетная (1) и измеренная (2) частотные характеристики рабочего затухания ВЧ тракта, а также спектры каналов и контрольных частот трехканальной системы связи
FCcth ’                                                                      Рпом'
50,03 . .................................................... +2

1.                                                 —2
2. . . . . ......................................... +5

50,00 . .................................................... +3
49,99 . . . . ............................................ —3

1. .................................................... +2
2. .................................................... +2

50„03..................................................... —3

1. . . . . ......................................... +1
2. . ............................................... +2

Как видно из приведенных измерений, уровень помех не зависит от частоты сети.
Налаженная система связи позволяет использовать второй и третий каналы. При этом уровни помех по передаче составляют 17 и 16 дБ. Соотношение сигнала и помехи в четырехпроводном окончании (при +4,3 дБ) равно для второго канала 27, для третьего 32 дБ. На параллельно расположенной ВЛ изредка появляются повышенные помехи, связанные с пробоем изоляции в условиях тумана, которые выводят из работы второй канал. Третий канал в это время сохраняет работоспособность.
Выводы

1. Повышенный уровень шумов в диапазоне 4—8 кГц не позволяет использовать первый канал аппаратуры В-3-3.
2. Для организации качественных каналов необходимы дополнительные усилители мощности.
3. При наладочных работах требуются дополнительные измерения из-за помех от вещательных станций в диапазоне частот 4—31 кГц.