/
Author: Рыжавский Г.Я.
Tags: релейная защита электроэнергетика электропередача линии электропередач противоаварийная автоматика
Year: 2007
Text
Г.Я. РЫЖАВСКИЙ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ
КАНАЛЫ
РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
И ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ
АВТОМАТИКИ
Пособие
для специалистов
1
«ЭЛЕКТРОЦЕНТРОНАЛАДКА»
МОСКВА, 2007
Рыжавский Г.Я.
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ КАНАЛЫ РЕЛЕЙНОЙ
ЗАЩИТЫ И ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ
Пособие для среднетехнических учебных заведений.
© М, "Электроцентроналадка". 2007. 416 стр. с ил.
В книге приводятся материалы по устройству, работе, проверке и иаладке
аппаратуры высокочастотных каналов релейной защиты и противоаварийиой
автоматики линий электропередачи.
Даются краткие сведения по истории становления и развития этой отрасли
электроэнергетики. Описана в популярном изложении теория работы и
технические характеристики основных элементов, входящих в эти каналы,
способы их измерений, наладки и проверки.
Приведены характеристики ВЧ трактов и каналов при их измерениях,
иаладке и включению в работу. Описаны измерительные приборы, методы
измерений элементов, параметры аппаратуры. Это относится как к аппаратуре
и устройствам, находящимся в эксплуатации, так и вновь вводимым.
Пособие рассчитано на учащихся электроэнергетических учебных
заведений, может быть полезно инженерно-техническим работникам,
связанным с эксплуатацией и проектированием ВЧ каналов релейной защиты
и противоаварийиой автоматики.
Рецензент А.А. Клочков
Редактор и технический редактор И.П. Авласович
Художественный редактор и корректор И.Э. Шмидт
© "Электроцентроналадка".
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВЫСОКОЧАСТОТНИКАМ...................................................6
ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ТЕРМИНЫ...............................................8
ГЛАВА ПЕРВАЯ. ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ СВЯЗЬ ПО ЛЭП В
ЭНЕРГОСИСТЕМАХ.....................................................10
1 1. Каналы высокочастотной связи.......................................10
1.2. Особенности ВЧ связи по ВЛ.........................................10
1.3. Конструктивные особенности линий электропередачи.................. 14
1.4. Назначение и область применения ВЧ связи......................... 17
1.5. Виды связи.........................................................18
ГЛАВА ВТОРАЯ. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ ТРАКТЫ......................19
2.1 Устройства обработки и присоединения...............................19
2.2. Виды высокочастотных линейных трактов..............................20
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ПЕРЕДАЧА ТОКОВ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ ПО
ТРЕХФАЗНЫМ ЛП 29
3.1 Основные понятия о передаче сигналов высокой частоты...............29
3.2 . Затухание и входное сопротивление коротких линий................31
3.3 Увеличение затухания высокочастотных каналов
при коротких замыканиях на линии......................................... 33
3.4 Увеличение затухания высокочастотных каналов при неблагоприятной погоде.34
3.5 Распространение ВЧ сигнала по однородным линиям....................35
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОМЕХИ В КАНАЛАХ
ВЧ ЗАЩИТЫ И ПРОТИВОАВАРИЙИОЙ АВТОМАТИКИ ПО ВЛ---------------------------53
4 1. Помехи на линиях электропередачи...................................53
4.2. Распределенные помехи..............................................56
4.3. Помехи на входе аппаратуры в приемном фильтре .....................58
4.4 Помехи от короны...................................................60
4.5. Помехи при коротких замыканиях на ВЛ...............................65
4.6. Помехи при коммутационных операциях................................66
ГЛАВА ПЯТАЯ. ИЗМЕРЕНИЯ АППАРАТУРЫ И ВЧ АНАЛОВ ПО ЛЭП....................67
5.1. Измерения электрических снгналоа...................................67
5.2. Измерительные приборы..............................................75
5.3. Измерения двухполюсников...........................................99
5.4 Измерение четырехполюсников.......................................105
5.5. Измерения аппаратуры....................-.........................120
5.6. Измерения ВЧ трактов..............................................130
ГЛАВА ШЕСТАЯ. УСТРОЙСТВА ОБРАБОТКИ И ПРИСОЕДИНЕНИЯ................143
6.1. Заградители.......................................................143
6.2 Конденсаторы связи.............................................. 160
6.3. Фильтры присоединения.............................................163
6.4. Высокочастотные кабели........................................... 172
6.5. Разделительные фильтры............................................176
ГЛАВА СЕДЬМАЯ. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ
КАНАЛОВ ЗАЩИТЫ И ПРОТИВОАВАРИЙИОЙ АВТОМАТИКИ......................181
7.1 Принципы действия высокочастотной релейной защиты................ 181
7.2. Характеристики приемопередатчика и ВЧ канала релейной защиты......184
7.3. Передача сигналов-команд......................................... 187
3
ГЛАВА ВОСЬМАЯ. АППАРАТУРА ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЗАЩИТ
И ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ ПЕРВОГО И
ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЙ 191
8 1 О становлении и развитии техники ВЧ каналов релейной защиты и
противоаварийной автоматики.................................................191
8 2. Приемопередатчики ПВЗК, ПВЗД, УПЗ-70, АВЗК-80........................196
8.3. Перечень этапов наладки, настройки и проверки УПЗ-70.................199
8.4. Принципы наладки приемопередатчика АВЗК-80...........................200
8.5. Проверка высокочастотного канала защиты..............................201
8.6. Двусторонняя проверка каналоа с аппаратурой АВЗК-80 и АК-80..........205
8.7 Аппаратура для передачи сигналов-команд, выпускавшаяся промышленностью.211
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ. АППАРАТУРА ПВЗЛ и ПВЗЛ-1
ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ 215
9.1. Назначение...........................................................215
9.2. Основные технические данные..........................................216
9.3 Автоматический контроль ВЧ каиала....................................218
9.4. Переговорное устройство н блок дистанционного управления.............221
9.5. Состав и конструкция приемопередатчика...............................221
9.6. Проверка при новом включении.........................................223
9.7. Проверка ВЧ канала...................................................236
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ КАНАЛЫ РЕЛЕЙНОЙ
ЗАЩИТЫ С АППАРАТУРОЙ ПВЗ-90 М.________________________________________245
10.1 Основные особенности приемопередатчика ПВЗ-90М.........................245
10.2 . Структурная схема и принцип действия ПВЗ-90М.......................248
10.3 Функциональные схемы блоков ПВЗ-90М .................................253
10.4 Основные технические данные ПВЗ-90М..................................267
10.5 . Проверка и наладка приемопередатчика ПВЗ-9ОМ.......................268
ГЛАВА ОДИННАЦАТАЯ. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ КАНАЛЫ РЕЛЕЙНОЙ
ЗАЩИТЫ С АППАРАТУРОЙ ПВЗУ-Е___________________________________________280
111. Приемопередатчик ПВЗУ-Е..............................................280
11.2. Работа приемопередатчика.............................................280
11.3. Составные части приемопередатчика....................................283
11.4. Технические данные...................................................288
11.5. Наладка приемопередатчика............................................293
ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ. ПРОВЕРКА ВЫСОКОЧАСТОТНОГО
КАНАЛА ЗАЩИТЫ.........................................................307
12.1 . Наладка приемопередатчика в канале...................................307
12.2 Измерение уровня помех в канале........................................310
12.3 Измерение затухания тракта.............................................310
12.4 Проверка взаимодействия приемопередатчика с релейной частью защиты.....315
12 5 Включение в работу ВЧ канала защиты ................................316
12.6 Особенности при наладке н проверках некоторых ВЧ каналов РЗ, в том числе
и уже находящихся в работе..................................................317
12 7 Эксплуатация ВЧ каналов защиты..........................................319
1 ЛА ВА ТРИНАДЦАТАЯ. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ КАНАЛЫ
ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ АКА "КЕДР": ПЕРЕДАТЧИК--------------------323
13 1 I [азначение передатчика аппаратуры АКА Тх "Кедр"...................323
13.2 Технические характеристики......................................... 324
13.3 Устройство и работа АКА-16-В-АТ Тх...................................327
13 4 Блоки АКА Тх.........................................................331
13.5 Наладка АКА Тх.......................................................336
13.6. Заключительные проверки..............................................338
13 7 Содержание протокола проверки передатчика АКА Rx "Кедр"..............343
4
ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ КАНАЛЫ
ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ АКА ’’КЕДР”: ПРИЕМНИК......................344
14 1. Назначение приемника аппаратуры АКА Rx "Кедр".........................344
14.2. Технические характеристики............................................345
14.3. Устройство н работа АКА-16-В-АТ Rx.................................. 349
14.4. Блоки.................................................................354
14.5. Наладка АКА Rx........................................................360
14.6. Содержание протокола проверки приемника АКА...........................367
ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ. ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ
АППАРАТУРА ПЕРЕДАЧИ КОМАНД РЗ и ПА ПО ЛЭП............................. 368
15.1. Микропроцессорная система контроля и управления передачей команд
РЗ и ПА. Панель управления СР24...........................................368
15.2 ETL500. Оборудование ВЧ связи по ВЛ 35 -1150 кВ.......................369
15.3 ETL600. Оборудование ВЧ саязи по ВЛ 35 - 1150 кВ......................370
15.4. УПК-Ц. Цифровое устройство передачи команд РЗ и ПА по ВЧ каналу.......373
15.5. Аппаратный комплекс ТриТОН............................................374
15.6. АВАНТ. Приемопередатчик сигналов ВЧ зашит н команд РЗ и ПА............375
15.7. АКАП-В. Аппаратуре каналов автоматики процессорная....................376
15.8. Аппаратура каналов автоматики процессорная
малокомандная АКАП-М "Зашита ВМ"..........................................377
15.9. N S D 570. Аппаратура передачи сигналов команд релейной зашиты н
противоаварийной автоматики................................................378
15.10. Комбинированная аппаратура для передачи сигналов ВЧ защит и
команд типа РЗ-СК..........................................................395
15.11. AES Testbox. Устройство тестирования передачи сигналов команд РЗ и ПА.381
ГЛАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ. ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА
ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ, ПРОВЕРОК, ИЗМЕРЕНИЙ ВЧ АППАРАТУРЫ И
КАНАЛОВ РЗ И ПА 384
16.1. Традиционные приборы для измерений, проверок, испытаний и наладки
ВЧ аппаратуры и каналоа РЗ и ПА...........................................384
16.2. Испытатель параметров ВЧ каналоа ВЧИ-7................................384
16.3 Прибор высокочастотный ПВЧЛ...........................................385
16.4. Анализатор AnCom А-7 и ВЧ связь по ВЛЭП...............................385
165 РЕЛЕ-ТОМОГРАФ-ВЧ............................‘...........................-385
16.6 РЕТОМЕТР..............................................................386
16.7. ПАРМА ВАФ-А...........................................................387
16 8. РЕЛЕ-ТОМОГРАФ-ВЧм .................................................388
16.9. Простые устройства для наладки ВЧ апаратуры и каналов.................398
16.10 Ззщита аппаратуры от перенапряжений...................................404
16.11 Испытания на помехоустойчивость........................................405
16.12. Свойства кварцевых резонатороа........................................407
Приложения......................................................... 412
Рекомендуемая и использованная литература..............................414
5
ВЫСОКОЧАСТОТНИКАМ
Высоковольтные линии электропередачи используются, кроме основного
назначения и как каналы высокочастотной связи. Развитие энергосистем
предъявляет все более высокие требования к надежности средств релейной
зашиты и противоаварийной автоматики ЛЭП, составной частью которых яв-
ляются высокочастотные каналы по этим же ЛЭП. От их функционирования в
значительной мере зависит надежность работы электрических станций и под-
станций.
Требования к качеству и надежности каналов связи особенно возросли в
связи с широким внедрением в энергетику систем АСУ и противоаварийной
автоматики, а также телемеханизацией и автоматизацией подстанций, увели-
чением мощности генераторов, повышением напряжения линий электропере-
дачи. Надежность функционирования высокочастотных (ВЧ) каналов связи в
значительной мере зависит от качества пусконаладочных работ, выполняю-
щихся в объеме, предусмотренном директивными требованиями РАО ЭС Рос-
сии и Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).
Высокочастотная связь по ВЛ является разновидностью техники дальней
связи, которая осуществляется по специальным воздушным, кабельным и ра-
диорелейным линиям связи. По ВЧ связь по ВЛ имеет много особенностей, от-
личающих ее от других видов дальней связи. Это особые условия распростра-
нения сигнала по большим многопроводным неоднородным линиям, высоким
уровнем электрических помех, возникающих из-за высокого напряжения про-
мышленной частоты на проводах ЛЭП, необходимость специальных устройств
для присоединения ВЧ аппаратуры к проводам (фазам) ВЛ - непосредственная
связь низковольтной аппаратуры с высоким напряжением, особые условия
безопасности.
Задачей этого пособия является изучение отличительных особенностей
техники ВЧ связи по ВЛ, пренмушественно, применительно к релейной защите
и противоаварийной автоматике для ЛЭП. Эти знания необходимы для уча-
щихся техникумов, специалистов, работающих в области передачи информа-
ции в энергосистемах.
Персонал, выполняющий наладку и эксплуатацию, обслуживание аппара-
туры и систем высокочастотных каналов связи, и в частности, релейной защи-
ты и противоаварийной автоматики, должен их изучить, знать их устройство,
владеть методами испытаний, проверок и измерений и грамотно проводить их.
В аппаратуре и системах ВЧ возможны измерения:
а) параметров сигналов напряжения, тока, частоты, фазы, мощности, отно-
шения сигнал/шум и другие;
б) характеристики элементов: сопротивления резисторов, емкости конден-
саторов, индуктивности и взаимоиндуктивности обмоток индуктивностей и
трансформаторов, сопротивлений двухполюсников и четырехполюсников;
в) характеристик узлов и аппаратуры - частотных, амплитудных, модуляци-
онных; устройств усиления, ослабления, согласования, входного (выходного)
6
сопротивления; параметров трактов и каналов по ВЛ.
Описания и методы наладки и проверки аппаратуры, условно отнесенной к
первому (ламповому) и второму (транзисторному) поколениям, которые еще
находятся в эксплуатации, но уже морально и физически устарели ( не функ-
ционально, а в большей части по элементной базе ), приведены в кратком из-
ложении. Более подробно даны рекомендации для аппаратуры третьего,
имеющего будущее, (транзисторно-микропроцессорного) поколения.
Приведенные описания и схемы измерений выполнены для наглядности и
лучшего понимания, в большей части, для отдельных измерительных приборов
и элементов, не совмещающих функции (например, генератор с цифровой ин-
дикацией частоты и набором внутренних сопротивлений). Применение же со-
временных комбинированных приборов (например, генераторов типа СГЭ,
ГИВЧ-7 (ОЗАП, Москва), устройства РЕЛЕ-ТОМОГРАФ-ВЧ, РЕТОМЕТР
("Динамика", Чебоксары), "Анализатор AnCom A-7N и ВЧ связь по ВЛЭП"
(Аналитик-ТС, Москва) и др.) упрощает схемы и методику измерений, прове-
рок, наладки, ускоряет работы.
Материал, приведенный в книге, дает описание функционирования, усло-
вий работы ВЧ каналов, аппаратуры и устройств ВЧ защит, противоаварийной
автоматики ЛЭП, систематизирует способы измерений, проверок и наладки,
дает рекомендации по методике их применения и должен способствовать как
расширению кругозора учащихся и работников, так и приобретению практиче-
ских навыков при измерениях, наладке и проверке аппаратуры и устройств.
Это, в результате, должно привести к повышению надежности работы РЗ и ПА
и, следовательно, энергосистемы.
Книгу можно рассматривать как справочник и руководство по наладке и
эксплуатации для учащихся техникумов и персонала наладочных организаций,
электролабораторий электростанций и подстанций.
В книге отражен опыт наладочных организаций РАО ЕС, в том числе, ком-
пании "Электроцентроналадка" (Москва) (Л 10, 14, 19, 22, 23, 27, 29, 30, 33, 34,
35, 36,43).
При написании книги широко использованы также работы специалистов
ВНИИЭ (Москва) Г.В. Микуцкого, В.С. Скитальцева, (разработка большей час-
ти эксплуатируемой сейчас аппаратуры РЗ и ПА), Ю.П. Шкарина, Е.П. Штем-
пеля (Л 1, 2, 6, 7, 11, 12, 13, 17, 18, 21, 24, 25, 26, 37, 38), материалы заводов-
изготовителей: ОЗАП (Москва), "Зенит" (Могилев), "УРАЛэнергосервис" (Ека-
теринбург) и другие, приведенные в списке рекомендуемой литературы.
В связи с этим содержание книги можно считать обзорным.
В конце книги приведен список рекомендуемых приборов и устройств для
проверки, наладки и других измерений, список рекомендованной и использо-
ванной литературы. В приложении описаны некоторые простые нестандартные
устройства для проверки и наладки, разработанные в компании "Электроцен-
троналадка", справочные таблицы.
Все пожелания и замечания по книге направлять по адресу: 123995, Москва,
ГСП-5, Бережковская наб., 16, корп.2 "Электроцентроналадка".
7
ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ТЕРМИНЫ
Высокочастотная связь по ЛЭП - отрасль техники дальней связи, исполь-
зующая в качестве ВЧ тракта провода линий электропередачи для обмена ин-
формацией между двумя или несколькими пунктами путем передачи токов
высокой частоты по проводам ЛЭП.
Линейный тракт - часть ВЧ канала между элементами обработки и при-
соединениями ВЧ аппаратуры к ЛЭП. Характеристики линейного тракта опре-
деляются конструкцией ЛЭП и проводимостью земли.
Затухание линейного тракта - составляющая затухания (ослабления сиг-
нала) канала, обусловленная потерями энергии в проводах линии электропере-
дачи и в земле.
Переходное затухание подстанций на ближнем конце - затухание между
передатчиком и приемником, установленными на разных линиях или фазах на
одной и той же подстанции.
Переходное затухание подстанций на дальнем конце - разность между
уровнем приема от удаленного передатчика на данной линии и уровнем приема
на той же подстанции, что и приемник на другой линии, заходящей на ту же
подстанцию.
Концевое затухание — затухание, обусловленное утечкой части токов ВЧ
иа подстанцию и переходом части энергии в волновые каналы с большим ки-
лометрическим затуханием.
Затухание ВЧ обхода - затухание, вносимое в канал связи по ЛЭП, обра-
ботанной промежуточной подстанцией, на которой находится обходное уст-
ройство.
Затухание, вносимое ответвлением - прирост затухания канала связи,
обусловленное наличием ответвления на линии, создающим в месте ответвле-
ния неоднородность.
Помехи от короны помехи ВЧ каналах по ЛЭП, обусловленные корони-
рованием проводов ЛЭП.
Помехи от разрядов на поверхности изоляторов - помехи в ВЧ каналах
по ЛЭП, обусловленные частичными разрядами по поверхности изоляторов.
Коммутационные помехи - помехи в ВЧ каналах, обусловленные перена-
пряжениями, возникающими при коммутациях ЛЭП.
Помехи при коротких замыканиях - помехи в ВЧ каналах, обусловленные
образованием дуги, возникающей при коротких замыканиях на ЛЭП.
Аппаратура обработки и присоединения - устройства, (оборудование),
служащие для выделения участка сети, затухание которого оставалось бы дос-
таточно стабильным при коммутациях ЛЭП, а также для подключения ВЧ ап-
паратуры, обеспечивающего эффективную передачу токов высокой частоты и
защиту персонала и аппаратуры от высокого напряжения.
Высокочастотный заградитель - элемент канала, (часть аппаратуры об-
работки и присоединения) служащий для уменьшения утечки токов ВЧ в сто-
рону подстанций и содержащий силовую катушку (реактор) и устройство эле-
мента настройки.
Силовая катушка (реактор) - часть ВЧ. заградителя, рассчитанная на про-
8
пускание токов промышленной частоты.
Элемент настройки - часть ВЧ заградителя, служащая для настройки за-
градителя на определенную полосу частот.
Защитная катушка - элемент заградителя, служащий для повышения на-
дежности защиты от перенапряжения элемента настройки.
Затухание, вносимое заградителем - прирост затухания канала, обуслов-
ленный ответвлением (уходом) части энергии через заградитель.
Переносимый заземляющий заградитель - устройство, служащее для за-
земления линии в пунктах производства работ, обеспечивающее протекание
токов высокой частоты
Компенсационное устройство - устройство, служащее для компенсации
емкостного сопротивления конденсатора связи.
Фильтр присоединения - устройство, служащее для создания вместе с
конденсатором связи полосового фильтра, рассчитанного на передачу в ЛЭП
определенной полосы частот, согласования волновых сопротивлений ЛЭП и
кабеля, защиты персонала и аппаратуры от перенапряжения.
Антенное присоединение - устройство, дающее возможность осуществить
связь с фазными проводами ЛЭП, состоящее из одного или нескольких прово-
дов, подвешенных вдоль ЛЭП на длине от десятков до сотен метров. В качест-
ве антенного устройства может быть использован одни или несколько проле-
тов грозозащитного троса.
Присоединение фаза - земля - схема подключения аппаратуры между од-
ной из фаз линии и землей.
Присоединение фаза-фаза - схема подключения аппаратуры между двумя
фазами одной ж той же ЛЭП.
Присоединение фаза-фаза разных ЛЭП - схема подключения аппаратуры
между двумя фазами разных ЛЭП, идущих между одними и теми же пунктами,
Присоединение трос-трос - схема подключения аппаратуры между изоли-
рованными грозозащитными тросами одной и той же ЛЭП.
Присоединение два троса - земля - схема подключения аппаратуры между
двумя параллельно включенными тросами одной и той же ЛЭП и землей.
Присоединение провод-провод расщепленной фазы - схема подключения
аппаратуры к двум изолированным между собой по всей длине проводам рас-
цепленной фазы ЛЭП.
Волновые каналы - каналы, по которым происходит распространение сиг-
налов по многопроводной линии без взаимного обмена энергией.
Высокочастотное преобразовательное устройство - устройство, слу-
жащее для сдвига спектра частот аппаратуры в целях использования этой ап-
паратуры для связи по ЛЭП.
9
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ СВЯЗЬ ПО ЛЭП в
ЭНЕРГОСИСТЕМАХ
1.1. Каналы высокочастотной связи
1.1.1. Схема канала
Каналом высокочастотной (ВЧ) связи по линии электропередачи (ЛЭП) назы-
вается канал, использующий в качестве линии связи провода ЛЭП. Чаще всего ВЧ
каналы образуются по воздушным линиям электропередачи (ВЛ), при этом ис-
пользуются как фазные провода ВЛ (фазы), так и грозозащитные тросы. Каналы
релейной защиты и противоаварийной автоматики обычно образуются по фазным
проводам.
На рис. 1.1 показана структурная схема канала ВЧ связи по ВЛ. Источник и
приемник информации И/П, находящиеся на противоположных сторонах канала,
связаны с аппаратурой уплотнения АУ, которая на передающей стороне преобра-
зует информацию в ВЧ сигналы, а на приемной стороне производит обратное пре-
образование. Аппаратура ВЧ уплотнения связывается с ВЛ с помощью устройств
присоединения. Участок ВЛ, по которому образуется канал ВЧ связи, отделяется
от остальной сети электропередачи с помощью аппаратуры обработки АО. Ис-
пользование аппаратуры обработки и присоединения является характерной осо-
бенностью ВЧ каналов по ВЛ. Ее назначение: с одной стороны - отделить аппара-
туру уплотнения от ЛЭП. находящейся под высоким напряжением, а с другой сто-
роны - обеспечить прохождение ВЧ сигналов по ЛЭП. Использование сигналов
высокой частоты облегчает разделение канала связи и ЛЭП, по которой передает-
ся электроэнергия иа промышленной частоте. Однако, частота этих сигналов не
может быть слишком большой, так как в линейном тракте эти сигналы ослабляют-
ся. Степень их ослабления называется затуханием а (и обозначается в дБ), которое
зависит от частоты сигналов, длины линии, и конструктивных особенностей ЛЭП.
В приближении эта зависимость может быть выражена в приведенной ниже фор-
муле.
1.2. Особенности ВЧ связи по ВЛ
Несмотря на малый объем передаваемой информации, осуществление каналов
связи для релейной защиты и противоаварийной автоматики является сложной
задачей из-за весьма высоких требований к надежности, достоверности и доста-
точно высокой скорости передачи.
Основным же преимуществом ВЧ канала по ВЛ является его высокая надеж-
ность. Надежность линий электропередачи значительно выше надежности воз-
душных и кабельных линий связи благодаря высокой прочности линейных прово-
дов и поддерживающих конструкций (опор). Линии электропередачи поврежда-
ются только при мощных природных воздействиях, таких, как ураган, гроза или
очень сильный гололед, в то время как воздушные линии связи повреждаются при
сильном ветре, сравнительно небольших гололедных образованиях, а кабели по-
вреждаются землеройными механизмами, при оползнях, половодьях и другом.
10
Л и । icii вы ii тракт ВЛ
Рис 1.1 Структурная схема канала ВЧ связи по ВЛ
а = 20 lg(A7,77 + KJ) 1,дБ,
где f- частота канала, кГц; / - длина линии, км; К\ и К2 - коэффициенты, завися-
щие от конструктивных параметров линии.
Во многих случаях линия электропередачи является кратчайшим путем,
связывающим энергетические предприятия (например, подстанции), между
которыми нужны каналы связи. При организации ВЧ канала отпадает необхо-
димость в строительстве линий проводной связи, а также, и это еще важнее, в
организации их эксплуатации. Эксплуатация ВЛ, требующая специальной ли-
нейной службы с большим количеством персонала, ведется независимо от ор-
ганизации по ней каналов связи.
По этим причинам затраты на сооружение и эксплуатацию каналов ВЧ свя-
зи по проводам ВЛ много меньше аналогичных затрат на каналы по специаль-
ным воздушным, кабельным или радиорелейным линиям. В то же время ис-
пользование для связи проводов ВЛ связано с рядом трудностей.
Линия электропередачи не всегда идет между двумя подстанциями. Боль-
шое распространение имеют линии с ответвлениями, когда на трассе от нее от-
ветвляется линия, заходящая на свою подстанцию. В ответвлениях поглощает-
ся часть энергии передаваемых сигналов. При этом возрастает затухание ли-
нейного тракта канала ВЧ связи и увеличивается неравномерность частотной
характеристики этого затухания.
Конфигурация сети высокого напряжения не остается неизменной. С появ-
лением новых потребителей энергии в линии врезаются новые подстанции, что
часто приводит к необходимости реконструировать каналы связи, идущие по
этим линиям. Эта реконструкция бывает связана со сложной перестройкой или
даже заменой аппаратуры связи, установкой дополнительных устройств обра-
ботки и присоединения и т.п.
Характеристики ВЧ трактов не остаются постоянными во времени. При из-
менении схемы включения оборудования высокого напряжения или количест-
ва ВЛ, подключенных к шинам подстанции, несколько изменяются условия
нагрузки проводов ВЛ на подстанции, что, в свою очередь, изменяет характе-
ристики линейных трактов каналов ВЧ связи. Эти характеристики могут изме-
няться также при повреждениях (коротких замыканиях и обрывах проводов).
Увеличение затухания линейного тракта в этих случаях особенно существенно
11
при работе каналов ВЧ релейной защиты и противоаварийной автоматики.
Между каналами ВЧ связи, образованными по разным ВЛ, возможны вза-
имные влияния. Это обусловлено гальванической связью между различными
ВЛ, заходящими на общие шины подстанции, а также электромагнитной свя-
зью, если две линии проходят на небольшом расстоянии одна от другой или
если они подвешены на общих опорах. Особенно большими могут быть взаим-
ные влияния между каналами связи, образованными по проводам одной ВЛ.
Взаимные влияния между линейными трактами различных ВЧ каналов вызы-
вают трудности при выборе частот этих каналов и накладывают ограничения
на общее количество каналов ВЧ связи, которые могут быть осуществлены в
пределах одной энергосистемы.
Транспозиция линейных проводов симметрирует линию только на низкой
частоте, когда расстояние между пунктами транспозиции намного меньше
длины волны. На высокой частоте между соседними пунктами транспозиций
укладывается несколько десятков длин волн, поэтому пункты транспозиции не
симметрируют линию, а являются местами нарушения её однородности, уве-
личивают потери энергии высокочастотных сигналов.
Наличие высокого напряжения промышленной частоты на проводах линии
вызывает электрические разряды в воздухе вблизи поверхности проводов (ко-
ронирование) и разряды по поверхности изоляторов. Эти разряды создают
электрические помехи во всем спектре частот ВЧ связи по ВЛ. Поэтому кана-
лы связи по этим линиям характеризуются высоким уровнем электрических
помех. К помехам от коронирования проводов и разрядов по поверхности изо-
ляторов добавляются еще помехи, возникающие при оперативных переключе-
ниях (коммутациях) оборудования, а также помехи при аварийных режимах
линии, например, при коротких замыканиях.
Волны перенапряжений, которые возникают на ВЛ при грозовых перекры-
тиях и коммутационных переключениях, через устройства присоединения час-
тично попадают на вход ВЧ аппаратуры и могут вызвать её повреждение. Осо-
бенно велики перенапряжения, возникающие на элементах аппаратуры обра-
ботки. Приходится применять специальные меры по защите этой аппаратуры
от перенапряжений.
Наличие на линии высокого напряжения осложняет эксплуатацию аппара-
туры каналов ВЧ связи. Плановая или послеаварийная ревизия аппаратуры об-
работки связана с необходимостью отключения ВЛ, а это в свою очередь свя-
зано с ослаблением надежности электроснабжения.
Часто по условиям режима работы энергосистемы отключение линии не-
возможно осуществить в течение длительного времени. Испытания и ревизии
устройств присоединения должны производиться в непосредственной близости
от проводов линии высокого напряжения. Эта работа регламентирована жест-
кими правилами техники безопасности.
Несмотря на отмеченные трудности, ВЧ связь получила во многих странах
широкое распространение, В России и странах СНГ этот вид связи является
основным средством дальней межобъектной связи в энергетике. Каналы ВЧ
связи по ВЛ осуществляются почти на всех линиях с напряжением 110 кВ и
выше.
Из сказанного следует то, что высокочастотные каналы связи по линиям
12
высокого напряжения существенно отличаются от каналов по проводным ли-
ниям. Основной особенностью ВЧ каналов по ВЛ является то, что они образу-
ются по линиям, главное назначение которых - передача электроэнергии. Это
налагает требования по безопасности к устройствам присоединения, которые
не уменьшают их надежности и экономичности.
Особенностями высокочастотных (ВЧ) каналов, которые необходимо учи-
тывать при их наладке и эксплуатации, являются: относительно высокий уро-
вень помех, обусловленный коронированием фазных проводов воздушных ли-
ний; сравнительно небольшие переходные затухания между разными участка-
ми линий; большая мощность аппаратуры, создающая помехи радиоприему и
другим каналам связи; неодинаковые затухания при присоединении к различ-
ным фазам линии; большая неравномерность частотных характеристик; невоз-
можность получения усилительных участков с одинаковым затуханием; слож-
ность эксплуатации из-за наличия в тракте канала оборудования высокого на-
пряжения.
Присоединения ВЧ каналов связи к ЛЭП (ВЛ) осуществляют, как уже отме-
чалось, с помощью аппаратуры обработки и присоединения: заградителей,
конденсаторов связи, фильтров присоединения, ВЧ кабелей и разделительных
фильтров. Переход от оборудования высокого напряжения к слаботочному
оборудованию осуществляют через фильтр присоединения.
Повторим еще раз о том, что надежность самих линий электропередачи
значительно выше надежности воздушных и кабельных линий связи благодаря
высокой прочности линейных проводов и поддерживающих конструкций
(опор). Почти одновременно с появлением ВЛ предпринимались попытки ис-
пользовать их для целей связи. При этом отпадает необходимость в строитель-
стве линий проводной связи, а также, и это еще важнее, в организации их экс-
плуатации.
Провода ВЛ нормально находятся под высоким напряжением промышлен-
ной частоты. Вследствие этого по ВЛ возможна только ВЧ связь с использова-
нием таких частот, которые сравнительно простыми средствами могут быть
отделены от промышленной частоты.
На станциях и подстанциях фазные провода ВЛ подключаются к специаль-
ным проводам (шинам). К этим шинам подключено также оборудование высо-
кого напряжения (выключатели, трансформаторы, разъединители), которое
может иметь низкое сопротивление для токов рабочей частоты каналов связи.
В этом сопротивлении поглощается часть энергии сигналов высокой частоты.
Кроме того бывают случаи отключения ВЛ с обеих сторон от шин подстанции
и заземления на подстанции ее проводов. Работа каналов ВЧ связи в этих слу-
чаях также не должна нарушаться. По этим причинам в провода ВЛ у подходов
к шинам включается последовательно аппаратура обработки (высокочастотные
заградители), имеющая низкое сопротивление для токов промышленной часто-
ты и высокое сопротивление для токов высокой частоты.
Несмотря на наличие ВЧ заградителей по концам ВЛ, характеристики ВЧ
трактов не остаются постоянными во времени. Высокочастотные заградители
трудно выполнить с большим сопротивлением для токов высокой частоты.
Поэтому при изменении схемы включения оборудования высокого напряже-
13
ния или количества ВЛ, подключенных к шинам подстанции, несколько изме-
няются условия нагрузки проводов ВЛ на подстанции, что в свою очередь из-
меняет характеристики линейных трактов каналов ВЧ связи. Эти характери-
стики могут изменяться весьма значительно при повреждениях (коротких за-
мыканиях и обрывах проводов). Вероятность значительного увеличения зату-
хания линейного тракта в этих случаях необходимо учитывать при проектиро-
вании каналов ВЧ связи для релейной защиты и противоаварийиой автомати-
ки, в которых требуется передача информации в период наличия на ВЛ по-
вреждения.
Некоторые трудности в создании и проектировании каналов ВЧ связи по
ВЛ обусловлены конструктивными особенностями ВЛ. Линии электропереда-
чи являются многопроводными системами с числом проводов от трех до не-
скольких десятков (двухцепные линии с тросами и расщепленными фазами).
При присоединении к одному или двум проводам остальные провода и нагру-
зочные сопротивления этих проводов по отношению к земле оказывают суще-
ственное влияние на параметры каналов связи.
Расстояние между проводами соизмеримо с высотой подвеса проводов над
землей, а в некоторых случаях (для линий напряжением выше 500 кВ) даже
больше средней высоты подвеса проводов. При этом земля оказывает большое
влияние на ВЧ параметры линии. Влияние земли сказывается главным образом
на увеличении затухания линейных трактов каналов ВЧ связи по ВЛ.
Наличие на проводах линии высокого напряжения промышленной частоты
вызывает электрические разряды в воздухе вблизи поверхности проводов (ко-
ронирование) и разряды по поверхности изоляторов. Эти разряды создают
электрические помехи во всем спектре высоких частот, который может быть
использован для ВЧ связи по ВЛ. Поэтому каналы связи по этим линиям ха-
рактеризуются высоким уровнем электрических помех. К помехам от корони-
рования проводов и разрядов по поверхности изоляторов добавляются еще по-
мехи, возникающие при Оперативных переключениях (коммутациях) силового
оборудования, а также помехи при аварийных режимах линии, например, при
КЗ.
1.3. Конструктивные особенности линий электропередачи
Воздушная линия электропередачи (ВЛ) представляет собой систему про-
водов, подвешенных на опорах с помощью изоляторов. По части проводов ВЛ
осуществляется передача электроэнергии промышленной частоты. Эти прово-
да называются фазными проводами или фазами, потому что каждый из них за-
креплен за одной из фаз трехфазной системы передачи токов промышленной
частоты. Кроме фазных проводов иа ВЛ напряжением ПО кВ и выше имеются
еще тросы для защиты фазных проводов от ударов молний при грозах. Тросы
представляют собой стальные или сталеалюминиевые провода, натянутые над
фазными проводами. Тросы крепятся на специальных тросостойках, установ-
ленных на вершинах опор. На ВЛ ПО кВ иногда тросы подвешиваются не на
всей длине линии, а только на подходах к подстанциям. Линии электропереда-
чи напряжением ниже 110 кВ выполняются без тросов.
Линии электропередачи различаются по следующим основным признакам:
14
- по классам линейного напряжения. Линии с линейным напряжением НО
кВ и ниже считаются линиями низких классов напряжения, линии 220 - 500 кВ
относятся к категории линий высоких классов напряжения, а линии 750 кВ и
более - к категории линий сверхвысокого напряжения;
- по назначению. Линии электропередачи подразделяют на магистралные и
распределительные. Магистральные линии служат для транспортирования
электроэнергии от мест ее производства к районам потребления и для связи
между энергосистемами и энергообъединениями. Распределительные линии
служат для подачи электроэнергии потребителям. Эти линии отходят от узло-
вых подстанций, куда заходят магистральные линии, и образуют распредели-
тельную сеть. Распределительная сеть выполняется, в основном, на напряже-
ние до 220 кВ включительно, хотя иногда линии 220 кВ выполняют роль маги-
стральных линий, а линии 330 - 500 кВ могут использоваться непосредственно
для питания крупных потребителей;
- по количеству цепей, провода которых подвешены на общих опорах. ВЛ
подразделяются иа одноцепные и многоцепные. Одноцепные ВЛ образуют од-
ну систему передачи электроэнергии трехфазным переменным током и потому
имеют три фазных провода. Многоцепные линии представляют собой несколь-
ко независимых трехфазных цепей, фазные провода которых подвешены на
общих опорах. Большинство многоцепиых линий являются двухцепными;
- по конфигурации расположения проводов. У одноцепных линий располо-
жение проводов может быть либо треугольным, либо горизонтальным, как пока-
зано на рис. 1.2, а и б. Наиболее распространенным видом двухцепной ВЛ явля-
ется линия с расположением проводов типа "бочка", (рис. 1.2, в).
У двухцепной линии фазные провода каждой из цепей расположены почти
в вертикальной плоскости, вследствие чего такие линии часто называются
линиями с вертикальным расположением проводов.
Для симметрирования ВЛ на промышленной частоте применяется транс-
позиция фазных проводов. В каждом пункте транспозиции местоположение
проводов изменяется. Типовая схема пункта транспозиции на ВЛ с горизон-
тальным расположением проводов показана на рис. 1.3, а. Необходимость в
транспозиции проводов возникает только на линиях протяженностью более
100 км. По этой причине линии низких классов напряжений, обычно имею-
щие меньшую протяженность, не транспонируются.
Рис. 1.2. Расположение фазных проводов на опорах ВЛ:
а - горизонтальное б - треугольное; в - вертикальное при двухцепной линии.
15
На линиях высоких и сверхвысоких напряжений (как правило, 330 кВ и
выше) большой протяженности (болееЮО км) обычно выполняется полный
цикл транспозиции с двумя пунктами, делящими линию на три приблизитель-
но равных участка, как показано на рис. 1.3, б
У линий со стандартной схемой транспозиции все схемы присоединения
"многомодовые", но могут быть разбиты на две группы. В первой группе явле-
ния, связанные с "многомодовостью" распространения сигнала, могут про-
явиться на относительно высоких частотах, а во второй группе эти явления
проявляются отчетливо и на более низких частотах (см. главу 3).
Оптимальные схемы для транспонированной линии, - это схемы, относя-
щиеся к первой группе.
Для линий с горизонтальным расположением проводов и стандартной
транспозицией фаз оптимальными являются схемы присоединения:
- фаза А или фаза В - земля на обоих концах ЛЭП; фаза В - земля на одном
конце / фаза А - земля иа другом конце линии, т.е. с обоих концов присоеди-
няются средняя фаза - земля; фаза А - фаза В на обоих концах ЛЭП.
Для оптимальной схемы присоединения к иетранспонированной линии не
может увеличиться затухание тракта из-за неблагоприятных фазовых соотно-
шений между напряжениями междуфазовых мод на приемном конце линии.
При этом приемлема любая схема присоединения.
Для оптимальных схем присоединения к транспонированной линии такие
ограничения есть, потому что при большом сопротивлении земли, высоких
частот канала, высоких напряжений линии затухание тракта может увеличи-
ваться.
В качестве фазных проводов применяются алюминиевые или сталеалюми-
ниевые провода с сечением по алюминию 95 - 1000 мм2. Сталеалюминиевый
провод представляет собой сердечник из нескольких свитых стальных прово-
лок, поверх которого навито два или три слоя алюминиевых проволок. Сече-
ние стальной части провода определяется требованиями к его механической
прочности, так как провод в период подвески и во время эксплуатации испы-
тывает большие тяговые усилия. Сечение алюминиевой части провода опреде-
ляется требованиями, связанными с потерями энергии промышленной частоты
от нагрева провода токами нагрузки линии.
Вследствие наличия на проводах по отношению к земле высокого напряже-
ния промышленной частоты эти провода коронируют.
Рис. 1 3. Схема транспозиции проводов ВЛ
а - один пункт транспозиции; б - полный цикл
Коронированием проводов или просто короной называются электрические
разряды с поверхности провода в окружающее пространство при большой на-
16
пряжеиности поля на поверхности проводов. Коронирование проводов связано
с дополнительными потерями энергии промышленной частоты (потери иа ко-
рону) и с появлением радиопомех и помех в каналах ВЧ связи по ВЛ. Напря-
женность поля на поверхности проводов прямо пропорциональна фазному на-
пряжению линии и обратно пропорциональна радиусу ее проводов. Поэтому
для уменьшения интенсивности коронирования на ВЛ напряжением 330 кВ и
выше применяются фазные провода, образованные из нескольких состав-
ляющих проводов, идущих параллельно. Такие провода называются расщеп-
ленными фазами. При расщеплении проводов увеличивается эквивалентный
радиус фазного провода, что приводит к уменьшению коронирования.
Составляющие провода расщепленной фазы соединяются распорками, фик-
сирующими их взаимное расположение. Чем выше класс линейного напряже-
ния, тем больше составляющих проводов в расщепленной фазе.
На ВЛ 330 кВ применяется расщепление на два, на ВЛ 500 кВ - на три, на
ВЛ 750 кВ - на четыре или пять, на ВЛ 1150 кВ - на восемь проводов.
Провода закрепляются на опорах с помощью изоляторов. Изолятор пред-
ставляет собой фарфоровую или стеклянную тарелку с вделанными в нее ме-
таллическими держателями. Несколько таких изоляторов, соединенных после-
довательно, образуют гирлянду. Количество изоляторов в гирлянде тем боль-
ше, чем выше класс линейного напряжения.
Опоры ВЛ разделяются на промежуточные (поддерживающие) и анкерные
(угловые). Натяжение проводов осуществляется только иа анкерных опорах.
Промежуточные опоры лишь поддерживают провод. Участок линии между
двумя соседними опорами называется пролетом, а между двумя анкерными
опорами - анкерным пролетом. Если линия прямолинейна и проходит по ров-
ной местности, то длина анкерного пролета составляет 10 - 15 км и на одном
таком пролете устанавливается несколько десятков промежуточных опор.
Опоры ВЛ бывают металлическими и железобетонными. В некоторых случаях
на ВЛ низких классов напряжений еще используются деревянные опоры.
1.3.1. Назначение и область применения ВЧ связи
Высокочастотная связь по ВЛ является основным средством связи, исполь-
зуемым для управления работой энергосистем и энергообъединений. Её значе-
ние для энергосистем продолжает возрастать в связи с появлением новых ви-
дов таких каналов - по изолированным расщепленным грозозащитным тросам
и изолированным проводам расщепленных фаз. Эти каналы становятся средст-
вами дальней связи для управления Единой Энергетической Системы страны.
Высокочастотная связь по ВЛ сформировалось как самостоятельная об-
ласть техники в связи с существенными различиями по сравнению с дальней
связью по проводам. Передача ВЧ сигналов по ВЛ связана с особенностями, не
встречающимися в других каналах связи. Линии электропередач - это много-
проводные системы с несколькими путями распространения токов высокой
частоты. Поэтому трудно согласовать параметры аппаратуры и линий, значи-
тельной бывает неравномерность частотных характеристик затухания ВЧ ка-
налов; каналы связи по ВЛ имеют высокий уровень электрических помех. По-
мехи могут быть вызваны коронированием проводов и электрическими разря-
17
дами по изоляции, помехи также возникают при переключениях, коротких за-
мыканиях, атмосферных перенапряжениях и других изменениях в режимах ра-
боты.
1.3.2. Виды связи
Диспетчерская телефонная связь для связи предприятия электрических
сетей (ПЭС) с энергообъектами осуществляется, как правило, при помощи ка-
налов ВЧ связи по ВЛ, каналов проводной связи по воздушным и кабельным
линиям, а также каналов УКВ радиосвязи. Для связи центрального диспетчер-
ского пункта энергосистемы (ЦДЛ) наибольшее распространение получили
каналы ВЧ по ВЛ, а также каналы по специальным проводным кабельным ли-
ниям, по радиорелейным линиям.
Каналы связи для телемеханики соединяют передающие и приемные уст-
ройства. Обычно здесь используют стандартные тональные каналы, часть
спектра которых выделяют для телефонных каналов.
Каналы связи для автоматики. Это и противоаварийиая автоматика и ав-
томатика нормального режима. К противоаварийной автоматике относится и
релейная защита и устройства для передачи сигналов-команд, в том числе, те-
леотключеиие. К автоматике нормального режима относятся системы телере-
гулирования. Для противоаварийной автоматики применяются, преимущест-
венно, только каналы связи по ВЛ.
Существуют еще каналы технологической связи для управления произ-
водственно-хозяйственной деятельностью, линейная эксплуатационная связь,
каналы связи для автоматических искателей повреждений.
Рис. 1.4. Схема построения ВЧ канала.
18
ГЛАВА ВТОРАЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ ТРАКТЫ
2.1. Устройства обработки и присоединения
Рис. 2.1. Схема ВЧ тракта.
Для подключения аппаратуры передачи информации к проводам или грозо-
защитным тросам ВЛ применяют, как уже отмечалось, специальные устройст-
ва обработки и присоединения, позволяющие осуществить тракт для передачи
ВЧ сигналов и отделить высокое напряжение от аппаратуры уплотнения (рис.
2.1).
Подключения аппаратуры к ВЛ производят через конденсатор связи (КС),
рассчитанный иа подключение к линиям высокого напряжения. Для организа-
ции канала связи по ВЛ на электроподстанции последовательно с фазным про-
водом линии включают высокочастотный заградитель (ВЗ), предназначенный
для уменьшения шунтирующего воздействия и уменьшения влияния коммута-
ции высоковольтного оборудования подстанции на ВЧ тракт. Конденсатор свя-
зи подключают к фазному проводу верхней обкладкой до высокочастотного
заградителя, а нижнюю обкладку подключают к фильтру присоединения (ФП),
который согласует сопротивления ВЧ кабеля с входным сопротивлением ВЛ.
Конденсатор связи совместно с фильтром присоединения образуют полосовой
фильтр, выделяющий определенную полосу частот, в которой работает ВЧ ап-
паратура. Полосовой фильтр рассчитан так, чтобы оптимальным образом ис-
пользовать КС, который в основном определяет стоимость всего устройства
присоединения. Чем больше ёмкость конденсатора связи и выше его рабочее
напряжение, тем он дороже. Фильтр присоединения, установленный у конден-
сатора связи, соединяют с аппаратурой высокочастотным кабелем. К одному
кабелю может быть подключено несколько ВЧ аппаратов. Для ослабления
влияния между ними применяют разделительные фильтры.
Устройства системной автоматики (релейная защита, передача сигналов
команд), которые должны быть особо надежны, требуют обязательного при-
менения разделительных фильтров на уплотненных каналах, работающих че-
рез общее устройство присоединения. Конденсаторы связи часто используют
и для отбора мощности и для конденсаторного трансформатора напряжения.
19
Для передачи сигналов могут служить любые провода (фазы) ВЛ или гро-
зозащитные тросы и земля, причем фазные провода или тросы могут быть
расщепленными. Присоединить аппаратуру к ним можно по-разному.
Рис. 2.2. Схема присоединения "фаза - земля".
При несимметричной схеме ВЧ аппаратуру включают между проводом
(или несколькими проводами), тросом и землей. Однофазную схему фаза-
земля, при этом, применяют наиболее широко. При симметричных схемах ВЧ
аппаратуру подключают между двумя или несколькими проводами или троса-
ми линии. Здесь наиболее часто применяют двухфазную схему фаза-фаза. Та-
ким образом, присоединения ВЧ аппаратуры передачи информации к ВЛ осу-
ществляют при помощи аппаратуры обработки и присоединения - заградите-
лей, конденсаторов связи, фильтров присоединения и высокочастотного кабе-
ля. Переход от оборудования высокого напряжения (заградитель, конденсатор
связи) к оборудованию низкого напряжения осуществляет фильтр присоеди-
нения.
2.2. Виды высокочастотных линейных трактов
Линейный тракт включает в себя участок ВЧ канала связи от точек ввода
ВЧ сигналов в ВЧ кабель и далее в провода ВЛ на передающем конце до то-
чек съема этого сигнала на приемном конце; он начинается и заканчивается
на зажимах ВЧ кабеля, к которому присоединяется ВЧ аппаратура на пере-
дающем и приемном концах.
В линейный тракт входят один или несколько однородных участков много-
проводных линий. Эта однородность нарушается в местах ответвлений от ВЛ и
др. Здесь изменяются условия передачи сигналов по тракту.
Вид линейного тракта определяет схема присоединения передатчика и при-
емника к проводам ВЛ. Наиболее сложными являются линейные тракты, обра-
зуемые по фазным проводам (рис. 2.1).
Распространение волн в этих трактах происходит обычно не по одному, а
по нескольким каналам. В местах нарушения однородности линий (транспози-
ции, ответвления, повреждения проводов) происходят изменения соотношений
напряжений в проводах, и, как следствие, изменение соотношений между
мощностями различных волновых составляющих Это сказывается на величи-
не затухания линейного тракта.
Линейный тракт из п проводов ВЛ можно рассматривать как многополюс-
20
ник с п входными и и выходными полюсами и землей, являющейся общим по-
люсом для входа и выхода.
Присоединение к линии на передающем и приемном концах осуществляет
либо между одним проводом и землей (схема присоединения фаза-земля) либо
между проводами (схема фаза-фаза). Остальные провода линии нагружены по
отношению к земле на сопротивления, являющиеся входными сопротивления-
ми подстанций на передающем и приемном концах и определяют затухание
линейного тракта - алт.
Характеристическим сопротивлением называют среднегеометрическое зна-
чение входного сопротивления линейного тракта т.е.
= зМх Х >
где Z, h Zk - входные сопротивления линейного тракта, при разомкнутых и
замкнутых рабочих проводах на противоположном конце.
Характеристические сопротивления ZC| и Zc2 определяют условия нагрузки
устройств присоединения на обоих концах линейного тракта. Схема линейного
тракта в общем случае несимметрична и поэтому характеристические сопро-
тивления Zci и Zc2 отличаются один от другого и зависят от сопротивления на-
грузки нерабочих фаз.
Затухание ат является самым важным параметром линейного тракта, опре-
деляющим дальность канала связи, и зависит от частоты Оно суммируется из
отдельных составляющих затуханий: линии, ВЧ кабелей, фильтров присоеди-
нения и разделительных, затуханий, вносимых заградителями, шунтирующими
сопротивлениями, ответвлениями, концевыми затуханиями и др. Характери-
стическое сопротивление тракта мало зависит от сопротивления нагрузок не-
рабочих фаз. Для схемы присоединения фаза-земля для ВЛ 110-220 кВ, при-
нимают Zc=450 Ом независимо от условий нагрузки нерабочих фаз. При расче-
тах линейных трактов со схемой присоединения фаза-земля принимают конце-
вое затухание «*=2,5 дБ.
2.2.1. Линейные тракты по фазным проводам ВЛ
Возможны, как уже отмечалось, различные схемы присоединения ВЧ аппа-
ратуры к фазным проводам. Практическое применение получили схемы фаза-
земля и фаза-фаза. Схема фаза-земля получила наибольшее распространение.
В этой схеме (рис. 2.2.) ВЧ аппаратура присоединяется к одному из проводов
линии и земле. К этому рабочему проводу (фазе) линии подключают конденса-
тор связи - КС: между его нижней обкладкой и землей включают фильтр при-
соединения - ФП, который с помощью ВЧ кабеля соединяют с аппаратурой
уплотнения - АУ канала связи.
Заградитель, конденсатор связи, фильтр присоединения и ВЧ кабель явля-
ются элементами обработки и присоединения (п.2.1).
Между точками подключения КС и линейного разъединителя - ЛР, в рабо-
чий провод последовательно включают ВЧ заградитель ВЗ, состоящий из ре-
актора н элементов настройки Через реактор протекает рабочий ток линии и
токи КЗ. Элемент настройки включают параллельно реактору, и он служит для
21
повышения сопротивления заградителя на определенной полосе частот. Ниж-
няя обкладка КС соединена с землей через линейную катушку ФП. Линейная
катушка ФП имеет малое сопротивление на промышленной частоте. Поэтому
нижняя обкладка КС практически заземлена.
Фильтр присоединения ФП вместе с КС образуют полосовой фильтр, через
который ВЧ сигналы передаются от ВЧ кабеля в провод ВЛ и обратно (п.2.1).
Этот фильтр должен быть согласован с входными сопротивлениями линин и
кабеля. Все параметры ФП рассчитывают для заданной емкости КС, как эле-
мента фильтра.
Для безопасности работ на фильтре нижнюю обкладку КС заземляют через
нож - ЗН. Фильтр монтируют на конструкции КС, под проводами ВЛ.
К одному ВЧ кабелю можно присоединить несколько ВЧ аппаратов. Для
ослабления взаимного влияния между ними, помимо других устройств, в ряде
случаев применяют разделительные фильтры - РФ. При наличии РФ ревизию
одного аппарата можно произвести, не нарушая работы параллельных каналов
связи, даже при замыкании линейной цепи ревизуемого аппарата. Схемы фаза-
земля используют при создании каналов связи и телемеханики, релейной заши-
ты и противоаварийной автоматики.
Присоединение фаза-фаза содержит те же элементы, что и схема фаза-
земля (рис. 2.3). Устройства ВЧА подключены здесь к двум устройствам при-
соединения по схеме провод-земля.
Преимущества схемы фаза-фаза по сравнению со схемой фаза-земля-, зату-
хание линейного тракта меньше на 2,5 дБ и более стабильно по времени, так
как не зависит от сопротивления нагрузки нерабочей фазы; по этой же причине
входное сопротивление постоянно. На коротких линиях схема фаза-фаза легче
обеспечивает передачу без отражений. При этом получается большая равно-
мерность частотной характеристики затухания линейного тракта. Недостатком
схемы "фаза-фаза" является большее, по сравнению со схемой фаза-земля, ко-
личество аппаратуры обработки, кроме того, могут усилиться взаимные влия-
ния параллельных каналов на одной линии. Присоединение фаза-фаза приме-
няют поэтому редко. Эта схема перспективна лишь для создания многоканаль-
ной связи на ВЛ 220-330кВ
Если нужно получить ВЧ канал повышенной надежности, то при двух па-
раллельных линиях можно применить схему фаза-фаза разных линий. Повре-
ждение одной линии при этом не скажется на работоспособности канала. Схе-
мы две фазы-земля и три фазы-земля не имеют преимуществ по сравнению со
схемой фаза-земля и не применяются. К тому в схеме три фазы-земля - боль-
шое затухание на расстояниях, больших 10-15 км.
Рис. 2.3. Схема соединения "фаза - фаза".
22
2.2.2. Линейные тракты по изолированным проводам
расщепленных фаз
Провода расщепленных фаз соединяют обычно металлическими распорка-
ми. Если металлические распорки заменить распорками из изолирующего ма-
териала, то составляющие провода образуют одну из несколько двухпровод-
ных линий, которые можно использовать как линейные тракты каналов ВЧ
связи - внутрифазовые линейные тракты.
Присоединение к проводам расщепленных фаз выполняют через конденса-
торы связи, предназначенные для работы под полным фазным напряжением
ВЛ (рис 2.4 ). ВЧ заградители устанавливают без элементов настройки, так как
оборудование подстанции включено в среднюю точку заградителей, точку ну-
левого потенциала высокой частоты и не оказывает влияние на индуктивное
сопротивление реактора.
Рис. 2.4. Схема присоединения ВЧ аппаратуры к внутрифазовым трактам.
Через каждый из двух реакторов протекает половина рабочего тока фазы
линии или полный ток короткого замыкания
Внутрифазовая связь по изолированным проводам расщепленных фаз дает
возможность организовать большее количество каналов по одной ВЛ. Они
меньше влияют на каналы связи по другим линиям, по проводным линиям, на-
вигационные системы, радиоприем. Поэтому эта связь дает возможность ра-
ционального использования частотного диапазона.
Параметры внутрифазного тракта не зависит от переключений оборудова-
ния высокого напряжения по концам ВЛ.
Влияние отраженных волн на частотные зависимости входного сопротив-
ления и затухания тракта невелико, ибо по концам внутрифазного тракта
обычно достаточно хорошее согласование характеристического сопротивления
устройства присоединения с волновым сопротивлением линии.
2.2.3. Линейные тракты по изолированным проводам
грозозащитных тросов
Для организации ВЧ связи по грозозащитным тросам их разземляют на
всем протяжении усилительного участка. Тросы подвешивают на изоляторах,
23
шунтируемых воздушным искровым разрядником на каждой опоре. На ВЛ на-
пряжением 330 кВ и выше подвешивают по два троса. На ВЛ напряжением 500
кВ и выше, которые являются, как правило, магистральными, желательно
иметь большее число ВЧ каналов связи. Поэтому здесь используют и проводя-
щие тросы. Сопротивление проводящих тросов на линии сопоставимо с сопро-
тивлением фазных проводов и эти тросы - часть системы многопроводной ли-
нии.
Аппаратура систем передачи информации по ВЛ может присоединяться к
проводящим тросам по схеме два троса - земля, трос - трос, трос - земля. По-
следнюю схему применяют на ВЛ с одним грозозащитным тросом. На ВЛ с
двумя грозозащитными тросами схему трос-земля применяют для присоеди-
нения аппаратуры по четырехпроводной схеме: передатчики к одному тросу, а
приемники - по второму, что дает возможность уменьшить обычные интервалы
между полосами частот приемов и передачи.
На линии с двумя тросами монтируют два устройства присоединения. Пу-
тем соответствующего включения ВЧ кабелей в аппаратной связи можно соз-
дать схемы два троса - земля, трос - земля и трос - трос (рис.2.5.).
Присоединение к тросам осуществляют через конденсаторы связи, рабочее
напряжение которых значительно меньше, чем при присоединении к фазным
проводам. Однако, они нужны, поскольку на изолированных тросах возможно
появление напряжений, опасных для человека и могущих повредить ВЧ аппа-
ратуру.
На линейных трактах по грозозащитным тросам частотная зависимость за-
тухания плавная, за исключением "резонансных" областей частот, где наблю-
даются "всплески" затухания Повышенное затухание появляется из-за влияния
емкости фазовых проводов и тросов по отношению к опоре и даже проводимо-
стью изоляторов, на которых подвешен трос.
К недостаткам внутритросовых и внутрифазных трактов надо отнести по-
вышенную чувствительность их затухания и волнового сопротивления к голо-
леду и измороси (инею), дождю, туману, снегу по сравнению с традиционными
схемами присоединения к фазным проводам и тросам.
Рис. 2.5. Схема присоединения ВЧ аппаратуры к проводящим
грозозащитным тросам:
а) два троса - земля; б) трос - трос; в) трос земля; 1 - грозозащитные тросы,
2 - ВЧ заградители; 3 - конденсаторы связи; 4 - фильтры присоединения,
5 ВЧ кабели, 6 ВЧ аппаратура; 7 - заземляющий нож.
24
Волногое сопротивление внутрифазных и внутритросовых трактов меньше
аналогичных нерасщепленных. Это и приводит к большему затуханию от го-
лоледа и измороси. Кроме того, на тросах облегчается образование гололеда и
измороси из-за того, что они не обтекаются током.
В связи с этим при значительном гололеде (в IV и особом районах по гол°*
леду) организация ВЧ каналов по внутритросовым трактам практически невоз-
можна без дополнительных мер, снижающих затухание при гололедно-
изморозевых отложениях.
Здесь возможно применение плавки гололеда, что является дорогостоящим
мероприятием. Возможны также и другие методы: внутритросовый тракт с пе-
ременным шагом расщепления; внутритросовый тракт с присоединением про-
вод-провод разных расщепленных грозозащитных тросов.
Однако эти методы не являются радикальными. Они могут лишь умень-
шить затухание трактов в зависимости от погодных условий.
2.2.4. Внутритросовые линейные тракты
Внедрение ВЧ связи по изолированным друг от друга проводам расщеплен-
ных грозозащитных тросов получило широкое развитие с середины 70-х годов
в связи со строительством ЛЭП переменного тока напряжением 750 и 1150 кВ-
Иногда целесообразно подвешивать расщепленные грозозащитные тросы так-
же на ЛЭП напряжением ниже 750 кВ.
На ВЛ напряжением выше 750 кВ потери энергии на коронирование тросов
становится заметными, что вынуждает применять расщепленные тросы. На ВЛ
1150 кВ переменного тока и 1500 кВ постоянного тока применяют проводящие
тросы с двумя проводами в каждом тросе, по которым можно организовать ка-
налы внутритросовой ВЧ связи (рис. 2.6.).
Рис. 2.6. Схема присоединения ВЧ аппаратуры "провод - провод”
разных расщепленных грозозащитных тросов
При использовании внутритросовых трактов для ВЧ связи обеспечивается
большее переходное затухание на другие тракты той же или соседних ЛЭП, а
также низкий уровень ВЧ помех.
Частотная характеристика внутритросовых трактов равномерна в широкой
полосе частот. Внутритросовые тракты выгодно отличаются от вкутрифазовых
трактов простотой создания промежуточных усилительных пунктов и низким
25
уровнем помех в ВЧ каналах.
Внутритросовые тракты, т.е. тракты по изолированным друг от друга про-
водам грозозащитных тросов (рис. 2.7.), используют принцип связи по изоли-
рованным расщепленным фазам
Рис. 2.7. Схема ВЧ каналов по ВЛ с расщепленными тросами.
Они сочетают основные преимущества тех и других схем присоединения,
что позволяет осуществить связь на значительные расстояния, снизить уро-
вень помех. Помехи на расщепленных тросах обусловлены только наводками
от токов в фазных проводах, помех от короны здесь нет. Однако, при неблаго-
приятной погоде, при образовании инея такие тракты могут потерять работо-
способность из-за увеличения затухания.
К внутритросовым трактам аппаратуру присоединяют через два конденса-
тора связи на те же рабочие напряжения, что и для присоединения к нерасщеп-
ленным тросам.
2.2.5. Сложные ВЧ линейные тракты
Сложными называют ВЧ тракт, в схему которого входят несколько линий
со своими линейными трактами. Одним из видов сложных трактов является ВЧ
тракт с обходами. Если между начальным и конечным пунктом ВЧ канала
имеются промежуточные подстанции, то с помощью аппаратуры обработки и
присоединения можно создать ВЧ обходы этих подстанций.
На промежуточной подстанции в рабочие провода обоих линий, по которым
должен проходить ВЧ канал, врезают заградители, и к этим проводам подклю-
чают конденсаторы связи с фильтрами присоединения, как и на оконечных
подстанциях. Оба ФП соединяют ВЧ кабелем между собой. Обходы могут
привести к значительному ослаблению сигнала. Поэтому обычно выполняют
не больше двух обходов в одном сложном ВЧ тракте.
Это не относится к ВЧ каналам релейной защиты, где нет обходов.
2.2.6. Линейные тракты по специальным кабелям,
подвешенным на опорах
Связь по кабелям, подвешенным на опорах ВЛ, получившая широкое рас-
пространение за рубежом, начинает внедряться и у нас. Кабели подвешивают
26
на опорах (подвесные кабели), они могут прикрепляться к несущему стальному
тросу либо подвешиваться самостоятельно в виде отдельного провода. Для
подвески на ВЛ применяют и кабели, встроенные в грозозащитный трос или в
фазный провод. Кабели в фазных проводах берут на ВЛ низких классов на-
пряжения, на которых нет грозозащитных тросов. На ВЛ 110-330 кВ чаще ис-
пользуют кабели, вмонтированные в грозозащитный трос. Они выполняются
как коаксиальные или в виде одной или нескольким четверок проводов со
звездной скруткой.
Присоединение к кабелям, подвешенным на опорах ВЛ, осуществляют че-
рез конденсаторное устройство присоединения или с применением изолирую-
щих трансформаторов на ВЛ до 35 кВ. Присоединение к кабелям, встроенным
в фазные провода, осуществляют через конденсаторы, рассчитанные на полное
фазное напряжение ВЛ.
2.2.7. Линейные тракты по высоковольтным кабельным и
кабельно-воздушным ЛЭП
В некоторых энергосистемах эксплуатируются высоковольтные кабельные
линии (КЛ) и смежные воздушно-кабельные линии (ВКЛ). В частности, в Мо-
скве работает более 300 км высоковольтных кабелей ПО и 220 кВ, используе-
мых как самостоятельные линии и в сочетании с воздушными.
ВЧ каналы связи по КЛ и ВКЛ проще в эксплуатации, более надежны и эко-
номически выгодны по сравнению с каналами по телефонным кабелям.
В Мосэнерго есть опыт использования такнх каналов на КЛ и ВКЛ 35, 110
и 220 кВ. При организации таких каналов основные трудности состоят в боль-
шом отличии волновых сопротивлений воздушных линий и кабелей, волновые
сопротивления на фазу воздушных линий 35-220 кВ близки к 400 Ом, а высо-
ковольтных кабелей - 15-30 Ом. В диапазонах частот 50-300 кГц, используе-
мых для ВЧ каналов по ВКЛ,длины волн составляют 6-7 км, что соизмеримо с
длинами участков кабеля и воздушной ЛЭП.
На ВКЛ это приводит к многократным отражениям волн на каждом участ-
ке, что дает большую неравномерность частотной зависимости затухания ВЧ
тракта. Затухание тракта:
Отр О!ка5 + X О^оедотр 3" ГДе
°отр1+ + OprpN - затухания от многократных отражений;
«coep = 201g(Zam +
^каб У Аин + ^каб “ то же от однократного отражения.
При включении в однородную линию участка кабеля, частоты образовав-
шихся минимумов и максимумов определяются как f=nV/ 2L,
где п = I, 2 ... к; V- 160000 км/сек - скорость распространения волны в кабеле, L -
длина врезаемого участка в км;/- частоты минимумов и максимумов в кГц.
2.2.8. Линейные тракты каналов связи ВЛ
на тональных частотах
Каналы связи по ВЛ на тональных частотах находят преимущественное
применение в разветвленных распределительных сетях, как на воздушных, так
и на кабельных линиях.
Разветвленные сети, схемы которых могут часто изменяться, не позволяют
27
применять обычную технику ВЧ связи по ЛЭП, так как сложно выделить тракт
передачи сигнала при помощи ВЧ обработки.
Отличительной особенностью тональных каналов связи являются устрой-
ства присоединения приемно-передающей аппаратуры, выполняемые преиму-
щественно с использованием собственного оборудования электрических сетей
в качестве высоковольтных элементов.
При этом в одном канале связи возможно использование нескольких ступе-
ней напряжения промышленной частоты, т.е перехода сигналов тональной
частоты с одной ступени напряжения на другую при различных схемах соеди-
нения обмоток трехфазных трансформаторов.
Специфика тональных каналов определяется, в первую очередь, особенно-
стями распространения сигналов тональной частоты по разветвленным трех- и
четырехпроводным электрическим сетям преимущественно без их специаль-
ной обработки.
Особенностью построения схем присоединения передатчиков и приемни-
ков к электрической сети являются близость несущих частот тональных кана-
лов связи и промышленной частоты, высокий уровень высших гармоник про-
мышленной частоты.
Значительные уровни помех в тональных каналах часто обуславливают не-
обходимость в больших мощностях (от сотен Вт до десятков кВт) источника
тональной частоты, необходимых для передачи сигналов.
Рис.2 7. Схема присоединения тоначьиой аппаратуры
связи на подстанции - диспетчерском пункте (ДП).
28
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ПЕРЕДАЧА ТОКОВ ВЫСОКОЙ
ЧАСТОТЫ ПО ТРЕХФАЗНЫМ ЛЭП
3.1. Основные понятия о передаче сигналов высокой частоты
Высокочастотные каналы защиты и противоаварийной автоматики выпол-
няются, преимущественно, по схеме фаза - земля, т.е. аппаратура подключает-
ся к одному из фазных проводов и земле. Хотя внешне такая система передачи
напоминает схему провод - земля, два других провода играют весьма сущест-
венную роль в процессе распространения токов высокой частоты Из-за нали-
чия емкостной и индуктивной связей между фазами и между каждой из фаз и
землей часть энергии высокой частоты переходит на две необработанные фазы,
которые вследствие этого служат обратным проводом для токов высокой час-
тоты. Поскольку токи высокой частоты передаются по системе трех парал-
лельных проводов, эти токи, так же как и токи промышленной частоты, могут
быть представлены в виде трех симметричных составляющих. Составляющая
нулевой последовательности распространяется по пути три фазы - земля и об-
разует волну земляного возврата. Составляющие прямой и обратной последо-
вательностей распространяются между фазами и на симметричной линии и об-
разуют одну междуфазную волну. Расчет затухания высокочастотного канала
по трехфазным линиям поэтому может вестись методом симметричных со-
ставляющих.
Таким образом, распространение токов высокой частоты по трехфазной ли-
нии происходит по двум путям: фаза - земля (волна земляного возврата или
земляная волна) и обработанная фаза - две необработанные фазы (междуфазная
волна).
Волны междуфазная и земляного возврата при распространении вдоль ли-
нии затухают (теряют энергию) по-разному. Обратным проводом для волны
земляного возврата является земля, обладающая относительно низкой прово-
димостью. Поэтому эта земляного возврата затухает значительно быстрее ме-
ждуфазной. В среднем затухание волны земляного возврата на единицу длины
линии примерно в 10 раз больше, чем междуфазной.
Переход энергии на две необработанные фазы происходит, во-первых через
емкостную и индуктивную связи между фазами и между фазами и землей и во-
вторых через сосредоточенные сопротивления необработанных фаз по отно-
шению к земле на подстанции
Этот переход связан с некоторой потерей энергии, которая зависит от со-
противления нагрузки необработанных фаз. Потери минимальны, когда обе
необработанные фазы замкнуты на землю, и максимальны, когда эти фазы
изолированы от земли.
При включенной линии электропередачи нагрузкой необработанных фаз по
отношению к земле является входное сопротивление шин подстанции, носящее
обычно емкостной характер. Величина эквивалентной емкости составляет от
2000 до 10000-15000 пФ на фазу.
Входное сопротивление шин подстанции для токов высокой частоты (выше
29
50 кГц) невелико, режим нагрузки необработанных фаз для этих токов близок
к- короткому замыканию н потеря энергии при переходе на необработанные фа-
зы минимальна. Поэтому затухание канала по отключенной линии несколько
больше, чем по линии, находящейся в работе.
3.1.1. Измерения уровней сигналов
Уровни сигнала р могут определяться как абсолютные уровни по мощности
(дБм) и по напряжению (дБн).
Абсолютный уровень по мощности - это логарифмическое отношение
мощности Р, выделяемое на определенном сопротивлении Z к мощности
Ро - 1 мВт, принятой за нулевую точку отсчета.
р = lOlg(P/Po), дБм и р = О,51п(Р/Ро), Нпм
Мощность Р, выделяемую на определенном сопротивлении Z, можно выра-
зить как P=U'/Z Мощности 1мВт на этом же сопротивлении соответствует
напряжение С70, поэтому
р = lOZgfO2/ Ц-2) = 20lg(U/ UJ, дБм
Абсолютный уровень по напряжению (дБн). В предыдущей формуле на-
пряжение Uo принимается равным 0,775 В, что соответствует мощности 1 мВт
на сопротивлении 600 Ом, поэтому
р = 20/g('L//0,775), дБн
При определении разности между абсолютным уровнем по напряжению
(дБн) и абсолютным уровнем по мощности (дБм) нужно знать для какого со-
противления определяется мощность сигнала. Для сопротивления 75 Ом на-
пряжение UB, соответствующее мощности 1 мВт, равно 0,274 В Следователь-
но, разность между абсолютным уровнем по напряжению (дБн) и абсолют-
ным уровнем по мощности (дБм) равна
р (дБн)-р (дБм) = 20/g(0,775 / 0,274) - 10/g(600/75) = 9 дБ
Затухание (ослабление) сигнала - это отношение мощности Рь измеряемой
на входе четырехполюсника к мощности Р2, измеряемой на его выходе. В ло-
гарифмическом виде оно может представлено в дБ:
О. - lOlgfPt/P^ ~Pi (дБм) -р2 (дБм), дБ
Затухание энергии (ослабление сигнала) в линии удобно относить к едини-
це ее длины. Затухание на I км длины линии называется километрическим за-
туханием <7ф .
Полное затухание тракта передачи определяется выражением:
а, = aKl+a^ Ча*- да + la*.
где Лег +с^2 - концевые затухания на два конца, Z - длина линии в км.
Концевое затухание на передающем конце определяется, как половина на-
турального логарифма отношения мощности Р„^, отдаваемой передатчиком, к
мощности междуфазной волны в начале линии Рф
«к1 —0,5ln(Pnef/Z’фу
Если нагрузка на приемном конце равна входному сопротивлению линии и
линия симметрична, то
ак1 = = <4. так что Да = 2ак = 1п(Р„^/Рф)
30
Величина концевых затуханий на оба конца линий обычно составляет 2.5 -
ЗдБ. Если сопротивление нагрузки на приемном конце не равно входному со-
противлению линии (Z„ * ZBK), то на приемном конце будет дополнительное
затухание, из-за отражения волн от приемного конца в связи с несогласован-
ностью нагрузки. Величина
^'доп(отр) 8,69/g(ZH+Z,J/2^zZ,aB
Расчет ное затухание ВЧ тракта равно
«, = «„+ а„+ал,
где а„ - затухание линии; а„ - затухание, вносимое устройством обработки и
присоединения; - дополнительное затухание от отражений, шунтирующих
сопротивлений, ответвлений, несогласованности.
Достаточную для практики точность дают расчеты затухания ВЧ канала,
выполненные на основе эмпирических формул Я.Л. Быховского.
Для линий:_________________________________
и, кВ Z„, Ом дБ
35 400 12,2 .jfl* 1О’+3,5
ПО 400 8,7 /> Ю’+2,6
220 400 6,5 77 Zx 10’+2,6
500 320 7,2 777 х 1оЧз>5
где а„ - линейное затухание с учетом обоих концевых, дБ;
I - длина линии, км; f— рабочая частота, кГц.
3.2. Затухание н входное сопротивление коротких линий
Большинство ЛЭП, особенно в распределительных сетях 35 - ПО - 220 кВ,
имеют протяженность не более 30 км. Эти линии можно считать короткими.
Поэтому рассмотрим их в первую очередь.
На величину затухания (потери энергии или ослабления сигнала) коротких
линий сильное влияние оказывает волна нулевой последовательности (земля-
ная волна). Эта волна доходит до приемного конца только на линиях короче 25
- 30 км при частотах 50 - 100 кГц и на линиях короче 15 - 20 км при частотах
100 - 300 кГц
На приемном конце коротких линий амплитуды между фазной и земляной
волнами могут оказаться сравнимой величины.
Поскольку эти волны распространяются с различными скоростями, то на
приемном конце могут быть любые соотношения фаз этих волн. При сложении
амплитуд обеих волн затухание канала получается минимальным, прн вычита-
нии - максимальным.
Разность фаз между фазной и земляной волнами Д<р = (сСф- а0)1.
Минимум затухания будет при Дер = 2тт, где и - любое целое. Минимумы и
максимумы затухания будут следовать друг за другом через определенные ин-
тервалы частот: /= и /1 (v^/vo - 1).
Минимумы и максимумы затухания следуют друг за другом через интервалы
частот Af = уф / /(гф/уо - у.
31
где Уф и v0 - скорость распространения междуфазной и нулевой волн, близких к
скорости света равной ЗхЮ3 км/сек.
Разность частот между ближайшими максимумом и минимумом равна по-
ловине предыдущего интервала Д f.
Следовательно, за счет наложения междуфазной и земляной волн в конце
линии затухание короткой линии при плавном изменении рабочей частоты из-
меняется волнообразно, периодически проходя через максимальные и мини-
мальные значения. При увеличении рабочей частоты или длины линии раз-
ность минимальных и максимальных значений затухания уменьшается; вели-
чина затухания тракта передачи стремится к значению, как уже отмечено, оп-
ределяемому ориентировочно как
а,= ак1+ о^+Оф/
Небольшие волнообразные изменения затухания наблюдаются и на доволь-
но длинных линиях, где земляная волна заведомо не оказывает влияния. Объ-
ясняется это изменением входного сопротивления линии за счет взаимодейст-
вия падающей и отраженной междуфазных волн. При изменении входного со-
противления в начале линии возникают потери энергии от несогласования ге-
нератора с линией. На линиях длиннее 60 - 80 км эти колебания затухания даже
иа низких рабочих частотах (30 - 60 кГц) обычно не превосходят ±2 дБ.
Максимумы затухания канала при разомкнутых свободных фазах соответ-
ствуют минимумам затухания при заземленных фазах. Это объясняется изме-
нением знака отраженной волны на приемном конце.
Если волнообразное изменение затухания обусловлено наложением меж-
дуфазной и земляной волн, то интервал частот между двумя максимумами или
двумя минимумами затухания определяется разностью во времени распростра-
нения на длине линии междуфазной и земляной волн. Если же изменения зату-
хания обусловлены отражением междуфазной волны, то указанный интервал
определяется временем пробега междуфазной волны двойной длины
= Тф/2/
Изменение входного сопротивления линии при изменении рабочей частоты
обусловлено взаимодействием падающей и отраженной междуфазных волн в
начале линии. При сложении этих волн входное сопротивление возрастает,
при вычитании - уменьшается. Интервал частот между двумя соседними мак-
симумами и минимумами входного сопротивления определяется по последней
формуле.
По мере увеличения частоты или длины линии увеличивается линейное за-
тухание и, следовательно, уменьшается амплитуда отраженной волны, дошед-
шей до начала линии. При этом уменьшается разница между максимальным и
минимальным значением входного сопротивления. Значения максимумов
входного сопротивления убывает, а минимумов возрастает, стремясь к величи-
не Zm длинной линии.
32
3.3. Увеличение затухания высокочастотных каналов
при коротких замыканиях на линии
Увеличение затухания линии при коротких замыканиях для каналов высо-
кочастотной защиты обычно не представляет интереса, так как при этом нет
необходимости в передаче блокирующих сигналов. Однако в некоторых случа-
ях сигнал, дошедший до приемного конца через место короткого замыкания,
может вызвать ложную блокировку защиты. Это может, например, иметь место
при работе дифференциально-фазной защиты на линии с односторонним пита-
нием при трехполюсном коротком замыкании на защищаемой линии.
При оценке увеличения затухания высокочастотного канала при коротких
замыканиях следует исходить из того, что прием сигналов на противополож-
ном конце линии обусловлен в основном междуфазной волной. Поэтому замы-
кание на землю любой из фаз, в том числе и обработанной (рабочей) фазы, не
увеличивает затухание канала, если место короткого замыкания находится
достаточно далеко от концов линии, так что короткое замыкание не шунтирует
непосредственно приемник или передатчик. Поэтому однополюсные короткие
замыкания заметно увеличивают затухание канала только в том случае, когда
замыкается на землю рабочая фаза вблизи одного из концов линии (на рас-
стоянии, меньшем 10 - 15км).
При трехполюсном коротком замыкании на симметричной линии между-
фазная волна закорачивается и прием может вестись в основном за счет волны
нулевой последовательности. На реальной трехфазной линии часть энергии
междуфазной волны пройдет через место короткого замыкания за счет асим-
метрии линии. Исходя из этого, при трехполюсном коротком замыкании на
симметричной линии линейное затухание возросло бы на величину разности
затуханий междуфазной и земляной волн, т.е. примерно в 10 раз. На реальных
линиях за счет их асимметрии увеличение линейного затухания менее значи-
тельно.
Экспериментальное измерение затухания поврежденной линии 150 кВ
длиной 104 км на частоте 114 кГц дало такие результаты: нормальное затуха-
ние линии для канала по схеме фаза - земля составляло 18дБ; при замыкании
рабочей фазы на землю на приемном конце затухание возрастало до 48дБ, т.е.
на ЗОдБ; при перемещении места короткого замыкания от приемного конца к
передающему затухание изменяется волнообразно. Так, при заземлении рабо-
чей фазы в 300м от приемного конца затухание составляет 25дБ, т.е. увеличе-
ние по сравнению с нормальным на 7дБ При замыкании рабочей фазы в 800м
от приемного конца затухание увеличивается на 17дБ. При замыкании на зем-
лю рабочей фазы на расстоянии более 20км от концов затухание почти не из-
меняется.
При металлическом трехполюсном коротком замыкании затухание возрас-
тает более резко. Увеличение затухания в этом случае значительно меньше за-
висит от местоположения короткого замыкания, чем при однополюсных ко-
ротких замыканиях. Наибольшее увеличение затухания получается при имита-
ции трехполюсного замыкания у приемного или передающего концов. Увели-
чение затухания составляет при этом около 50дБ. Кроме того, большое увели-
33
ченне затухания получается при замыкании на тех участках транспозиции, где
рабочая фаза располагается между двумя необработанными фазами (затухание
канала увеличивается на 35дБ). Так же как и при однополюсном замыкании,
перемещение места трехполюсного замыкания от одного из концов к середине
линии вызывает волнообразное изменение затухания. Однако при любом месте
короткого замыкания прирост затухания составляет не менее 24дБ
На основании приведенных теоретических и экспериментальных данных
можно сделать вывод, что трехполюсные короткие замыкания на защищаемой
линии будут выводить высокочастотный канал из работы на линиях длиннее
60 - 80 км, так как для прекращения работы высокочастотного канала достато-
чен прирост затухания на 13 - 15дБ.
3.4. Увеличение затухания высокочастотных каналов при
неблагоприятной погоде
Увеличение затухания высокочастотных канатов наблюдается в тех случаях,
когда иа проводах линии осаждается гололед, иней или мокрый снег. Если провода
линии свободны от внешних покрытий, то затухание каналов мало зависит от усло-
вий погоды (дождь, снег, ветер и т.д.).
Различают несколько форм гололедных покрытий: иней - образуется в ясную
погоду, когда влага воздуха конденсируется на холодных проводах; изморозь - об-
разуется в туманную погоду, когда переохлажденные капли оседают из тумана на
поверхности холодных проводов; мокрый снег - налипает на провода во время
сильных снегопадов в сырую погоду; чистый гололед - образуется во время дождя,
когда температура воздуха ниже точки замерзания.
Увеличение затухания при гололедных покрытиях проводов объясняется ди-
электрическими потерями в слое покрытия. Как известно, электромагнитная энер-
гия распространяется в пространстве между проводами линии. Наибольшая плот-
ность энергии электромагнитной волны имеет место вблизи поверхности проводов.
Если эта поверхность покрыта гололедным образованием, то электромагнитная
волна распространяется в несовершенном диэлектрике и часть энергии этой волны
тратится на нагрев гололедного покрытия. Наибольшие потери, вносит чистый го-
лолед, так как он образует наиболее плотное покрытие. Диэлектрические потери в
слое гололеда пропорциональны тангенсу угла диэлектрических потерь льда, тол-
щине стенки покрытия и величине рабочей частоты; (tg6 льда достигает максимума
примерно на частоте 15 кГ'ц (tg<5 =2,4) и далее изменяется примерно обратно про-
порционально частоте. Потому относительный прирост километрического затуха-
ния линии несколько меньше на более высоких частотах; однако общий прирост
затухания канала при гололеде растет с увеличением частоты, так как с увеличени-
ем частоты растет абсолютная величина километрического затухания. Если извест-
на толщина стенки гололедного покрытия и длина его участка, то прирост линей-
ного затухания подсчитывается с точностью, примерно, до 30%.
Влияние гололеда на затухание проводных линий связи исследовано весьма под-
робно. На ЛЭП экспериментальных исследований известно меньше.
Сильное возрастание километрического затухания при гололеде может
полностью нарушить работу канала защиты даже при наличии большого запа-
са по перекрываемому затуханию. Однако в практике случаи прекращения
34
действия высокочастотных каналов защиты из-за гололеда на линии довольно
редки. Объясняется это, во-первых, тем, что гололед выпадает на линиях элек-
тропередачи гораздо реже, чем на линиях связи, так как провода ЛЭП обычно
несколько нагреваются рабочим током, а небольшого превышения температу-
ры провода над окружающим воздухом достаточно, чтобы гололед не мог об-
разоваться Во-вторых, район образования интенсивного гололеда обычно не-
велик - редко превышает 10 - 15 км Даже многократное увеличение линейного
затухания на малой длине может не вывести весь канал из работы, так как все-
гда имеется значительный запас по перекрываемому затуханию.
В большинстве энергосистем наблюдаются лишь единичные случаи выхо-
да из строя высокочастотных каналов защиты при гололеде. На линиях, прохо-
дящих в высокогорных местностях, нарушение работы каналов защиты при
образовании на линии гололеда бывает довольно часто и представляет серьез-
ную угрозу.
Мерой борьбы с влиянием гололеда на затухание высокочастотных каналов
защиты является использование в гололедных районах наиболее низких рабо-
чих частот (50 - 70 кГц и даже ниже). На низких частотах ввиду малого кило-
метрического затухания вероятность прекращения работы канала при гололеде
уменьшается. Кроме того, в гололедных районах желателен повышенный запас
по перекрываемому затуханию (не менее 13дБ).
3.5. Распространение ВЧ сигнала по однородным линиям
3.5.1. Параметры однопроводных и двухпроводных линий
В п. 3.1, 3.2, 3.3.1 - 3.3.4 приведены общие принципы передачи высокочас-
тотных сигналов по трехфазным ЛЭП. Были отмечены особенности линий
электропередачи, отличающие их от воздушных и кабельных линий, создавае-
мых специально для целей связи. Из-за этих особенностей процесс передачи
сигналов по ВЛ значительно сложнее, чем по двухпроводным линиям связи.
Приведены также соображения и некоторые данные по затуханиям и вход-
ным сопротивлениям на коротких линиях в рабочих режимах и коротких за-
мыканиях, а также при неблагоприятной погоде.
В этой главе кратко рассмотрены процессы передачи сигналов вдоль про-
водов ВЛ, для различных линий. Основное внимание уделено физической ос-
нове явления.
Любой элемент проводной линии характеризуется активными и индуктив-
ными сопротивлениями проводов, емкостью и сопротивлением утечки между
проводами, электрическими характеристиками земли, над которой проходит
линия, и др. Все эти величины распределены вдоль длины линии, и поэтому
линия связи относится к категории электрических цепей с распределенными
параметрами Если профиль поперечного сечения линии, а также электриче-
ские параметры проводов и земли не изменяются вдоль линии, то такая линия
называется однородной. Однородная линия является лишь идеализированной
расчетной моделью реальной линии, так как имеется много факторов, нару-
шающих ее однородность. К числу этих факторов относятся: наличие сосредо-
точенных емкостей и сопротивлений в местах крепления проводов на опорах,
35
провисание проводов в пролетах между опорами, наличие транспозиции про-
водов, неровности поверхности земли и неоднородность ее состава и др.
Для анализа условий передачи сигналов по реальным линиям удобно сна-
чала определить эти условия для однородной линии, а затем отдельно рас-
смотреть влияние каждого из видов неоднородностей.
Различают два вида параметров длинной однородной линии - первичные
и вторичные. Первичными называются такие параметры, которые определя-
ются геометрическими размерами профиля поперечного сечения линии и
удельными (на единицу объема) электрическими параметрами проводов и зем-
ли. Вторичными параметрами называются величины, определяющие условия
распространения сигналов по линии, т. е. изменения амплитуд и фаз напряже-
ний и токов вдоль линии. Вторичные параметры определяются через первич-
ные. И первичные, и вторичные параметры определяются для единицы длины
однородной линии.
3.5.1.1. Первичные и вторичные параметры однопроводиой линии вблизи
поверхности земли
Если на однородной однопроводной линии, в начале включен источник
(передатчик), а в конце - приемник электрической энергии (рис. 3.1, а), и вы-
делен в этой линии элементарный участок dx на расстоянии х от начала линии,
то этот участок можно заменить эквивалентной схемой с сосредоточенными
параметрами, как показано на рис. 3.1, б. На этом рисунке г - активное сопро-
тивление петли провод - земля, L - индуктивность петли провод - земля', С -
емкость провода по отношению к земле; G - проводимость утечки между про-
водом и землей на единицу длины линии.
Величины г, L, С и Сэто первичные параметры однопроводной линии.
Для установившегося процесса в однопроводной линии на переменном си-
нусоидальном токе, элементарный участок линии может быть представлен в
виде Г-образного звена, показанного на рис. 3.2, на котором Z - полное про-
дольное сопротивление линии на частоте ы; У - поперечная проводимость на
единицу длины линии:
Z=r+j ы L; У-G+j ы С,
где частота передаваемых колебаний.
j—°-------1—I------о-1 о—□—- f—о
II П„ rd.* Ld.x J.
I j U Р Cd'T U
lAWbfeT—°-------------------------------1--°
* т|^Х!-с ^~Х Г
Рис. 3.1. Схемы однопроводной линии вблизи поверхности земли.
а - общая, б - эквивалентная для участка dx.
В соответствии со схемами рис.3.1,б и 3.2 вся линия может быть представ-
лена в виде цепочечной схемы из элементарных Г-образных звеньев с сосредо-
точенными параметрами.
36
Рис. 3.2. Эквивалентная схема участка линии dx при рассмотрении процессов на
синусоидальных токах одной частоты.
Приведенная эквивалентная схема справедлива не только для однородной
линии вблизи поверхности земли, но и для двухпроводной линии, удаленной
от земли, а также для коаксиальной кабельной линии (коаксиальной лары).
Различие состоит только в формулах для определения значений величин г, G,
L и С, входящих в схему.
По выбранному положительному направлению для напряжений и токов на
элементарном участке линии, как показано иа рис.3.2, можно записать сле-
дующие выражения для изменения напряжений и тока на длине этого участ-
ка:
dU=-IZdx; dl= - (U+dU) Y dx = -UYdx,
где U и I - комплексные действующие значения синусоидального напряже-
ния и тока.
Дифференцируя по х одно из двух уравнений и подставляя в него произ-
водную по х из другого уравнения, можно получить систему дифференциаль-
ных уравнений, описывающих распределение напряжения и тока вдоль линии,
т. е. зависимость напряжения Ux и тока 1Х от расстояния до начала линии. Ре-
шения этих уравнений можно записать в общем виде:
U* = I/, е” + /х = 1, е ” - 12е ”,
где у = -JZY ; UhU2, h. 12 - постоянные интегрирования.
Анализ этих выражений показывает, что первые слагаемые можно рас-
сматривать как волны напряжений, распространяющиеся (движущиеся) от на-
чала линии к концу, а вторые слагаемые - как волны, движущиеся от конца
линии к ее началу.
Волны, движущиеся в направлении от начала линии к концу, называются
падающими, а волны, движущиеся в обратном направлении, - отраженными.
В любой точке линии, в том числе, в ее начале, т.е. на выходе передатчика, и в
конце, т.е. на входе приемника, полное напряжение и полный ток равны сумме
соответствующих комплексных величин падающей и отраженной волн:
пад + ^хотр. 1Х — А, пал " Лг.отр
Знаки в последних формулах соответствуют положительным направлениям
для падающей и отраженной волн напряжения от провода к земле, а для токов
- от начала линии к концу.
Отношение напряжения к току для любой из волн (падающей или отражен-
ной) не зависит от длины линии и условий нагрузки по концам и поэтому яв-
ляется параметром линии. Это отношение называется волновым сопротивле-
нием линии:
Zt, = £/Пад/Л1ад ~ 64jrf/4>Tp
37
На однородной линии отраженная волна обусловлена только отражением
падающей волны от конца линии, т.е. от места подключения приемника. Если
линия бесконечно длинная, то в ней может быть только падающая волна. Если
линия конечной длины, но входное сопротивление приемника (сопротивление
нагрузки) равно волновому сопротивлению ZH = ZB, то отражения волн от
конца линии не будет и все процессы в такой линии будут такими же, как и в
бесконечно длинной линии. Такой режим работы называется согласованным.
При распространении волны вдоль линии ее сигнал убывает, так как часть
его расходуется в активном сопротивлении проводов и земли. Вследствие это-
го напряжение и ток падающей или отраженной волны убывают в направлении
распространения.
Волна распространяется вдоль линии с конечной скоростью v, меньшей
скорости света (v < с). Поэтому в одинаковые моменты времени фазы напря-
жения и тока волны будут различны в различных точках линии - происходит
запаздывание фазы гармонических колебаний при распространении волны
вдоль линии. Изменение амплитуды и фазы волны при ее распространении оп-
ределяется коэффициентом распространения, который является комплекс-
ной величиной у=а + jP. где а - коэффициент затухания в Нп на единицу
длины; р - коэффициент фазы в радианах на единицу длины. Коэффициент фа-
зы равен разности фаз падающей или отраженной волны в двух точках, от-
стоящих друг от друга на единицу длины (обычно 1 км).
Так как в технике связи сейчас принято затухание измерять в децибелах, то
последнее выражение можно записать в виде
/=0,115<z + jp
где а - в децибелах на единицу длины.
Откуда следует, что между векторами напряжений падающей волны в на-
чале линки и в точке х имеется соотношение:
Л/ = Г/ Pr’=ll -O.llSox
с'х, пцд О'н, пад е ‘-'в, над е е г ,
где пад - напряжение падающей волны в точке х = 0 (в начале линии).
Фазовый коэффициент связан со скоростью распространения соотноше-
ниями Р = a/v. v = оУр
Волновое сопротивление ZB и коэффициент распространения у явля-
ются вторичными параметрами однопроводной линии.
3.5.1.2. Первичные и вторичные параметры двухпроводной линии вблизи
поверхности земли
В двухпроводной воздушной линии связи расстояние между проводами
значительно меньше высоты подвеса проводов над землей (расстояние между
проводами 20-60 см, высота подвеса 3 - 4 м). Поэтому земля, практически, не
оказывает влияния на электрические параметры такой линии
На ВЛ высота подвеса проводов над землей сравнима с расстоянием между
проводами, а для высоких классов напряжений может быть меньше этого рас-
стояния. Поэтому земля оказывает существенное влияние на ВЧ параметры ВЛ.
При передаче сигналов по линии электромагнитная энергия распространя-
ется в пространстве между проводами. Если расстояние между проводами ма-
38
по по сравнению с высотой подвеса проводов над землей, то электромагнитная
волна локализуется в пространстве вблизи проводов и практически не прони-
кает в землю. Если расстояние между проводами сравнимо с расстоянием от
проводов до земли, то эта волна существенно проникает в землю и распро-
страняется в проводящей среде. Это связано с дополнительными потерями
энергии электромагнитной волны при ее распространении вдоль линии.
В двухпроводной линии вблизи поверхности земли падающая (или отра-
женная) волна напряжения (или тока) является суммой двух падающих волн,
которые принято называть модами или модальными составляющими. Каждая
из этих волн имеет определенную форму, т.е. характеризуется своим коэффи-
циентом распространения (неизменным вдоль длины однородной линии), со-
отношением напряжений проводов по отношению к земле и волновым сопро-
тивлением каждого из проводов (модальным волновым сопротивлением). Та-
ким образом, модой называется каждая из независимых волн, распростра-
няющихся по своему волновому (модальному) каналу с определенными, при-
сущими ему параметрами.
З.5.1.З. Параметры модальных каналов двухпроводной линии
В двухпроводной полубесконечной линии, т.е. линии у которой нет конца и,
следовательно, нет отраженных волн и все величины относятся только к па-
дающим волнам.
Модальный канал провод - провод. В этом канале прямым и обратным
проводами являются два провода линии. При реально возможной асимметрии
проводов относительно земли токи в этих проводах приблизительно равны по
модулю и почти противоположны по фазе
Соотношения между напряжениями и токами в двух проводах постоянны и за-
висят от геометрии линии в поперечном сечении:
Для одной моды отношение напряжения к току падающей волны для каж-
дого из проводов является постоянной величиной - волновым сопротивлением
данного провода:
2,i(i)= tA(i/Ар).' 2,2(1;= А(п
Волновое сопротивление в первом проводе 2,ki)« Z,i можно считать незави-
симым параметром Напряжение провод - земля падающей или отраженной
волны при распространении ее вдоль линии в каждом из проводов изменяется
по тому же закону, что и для однопроводной линии.
Распространение волны в первом канале определяется коэффициентом рас-
пространения /(1)“^, 115 0(1) + jP(i)
З.5.1.4. Модальный канал два провода - земля
В этом канале ток протекает по двум проводам, как бы соединенным парал-
лельно, и возвращается через землю. Этот модальный канал называется земля-
ным, соответственно, волна в этом канале называется волной земляного воз-
врата, земляной волной, или земляной модой.
Коэффициент распространения в земляном канале ул) 0,115о(о) + jPm
Из-за больших потерь энергии в земле коэффициенты затухания и фазы в
39
земляном канале больше, а скорости распространения меньше, чем в канале
провод — провод
Следовательно, процесс распространения энергии вдоль двухпроводной
линии вблизи поверхности земли является двухмодовым.
3.5.2. Распространение волн в многопроводной линии
Если однородная линия имеет п проводов, идущих параллельно поверхно-
сти земли, то процесс распространения энергии вдоль линии является п-
модовым, т.е. волны могут распространяться по п модальным каналам, каждый
из которых охватывает все или часть проводов лннин. Волны напряжения в
каждом из модальных каналов независимы н распространяются по этим кана-
лам, как по независимым трактам передачи. То же относится к волнам тока.
Каждый модальный канал характеризуется своим коэффициентом распро-
странения Ущ = 0,115ця) +уДм и соотношениями между напряжениями, а также
между токами в проводах.
Если за независимый параметр принять модальное волновое сопротивление
первого провода, то модальные волновые сопротивления других проводов в
канале определяются аналогично.
Из п модальных каналов один является каналом все провода - земля (земля-
ной канал), а остальные (п - I) - междупроводнымн, так как токи в этих каналах
протекают в основном по проводам. Когда модальный канал образован, фаз-
ными проводами ВЛ, то он называется междуфазным. Междуфазиой называ-
ется также модальная составляющая, распространяющаяся по этому каналу
В зависимости от схемы присоединения передатчика к линнн, в ней можно
возбудить либо одну, либо несколько модальных составляющих, В последнем
случае по линии будут распространяться волны одновременно в нескольких
модальных каналах.
Полное напряжение провода в любой точке линии по отношению к земле
равно сумме напряжений модальных составляющих в данном проводе в той же
точке линии.
Система вторичных параметров я-проводной линии складывается из неза-
висимых параметров п модальных каналов и содержит п коэффициентов рас-
пространения y/sh п независимых волновых сопротивлений Z^, п(п -1)/2 соот-
ношений между напряжениями или токами модальных составляющих в прово-
дах. Например, для трехпроводной линии общее число вторичных параметров
составляет 12.
Для типовых ВЛ низких классов напряжения получены простые прибли-
женные формулы, позволяющие определять значения коэффициентов затуха-
ния и скоростей распространения модальных каналов. Этн формулы приведе-
ны ниже применительно к ВЛ с различными профилями поперечного сечения.
3.5.3. Распространение волн в симметричной
трехпроводной линии
Высоковольтные линии можно разделить на три класса по принципу выбо-
ра схем присоединения к линии Симметричной называется такая линия, у ко-
торой равны расстояния между любой парой проводов и равны высоты всех
проводов над землей. Воздушная линия с числом проводов больше двух прин-
40
ципиально не может быть симметричной, так как прн равенстве высот прово-
дов над землей не соблюдается равенство расстояний между проводами.
У симметричных линий можно считать, что параметры всех однотипных
схем присоединения (например, фаза - земля) одинаковы (отличне не более 2
дБ). Это наблюдается у сравнительно коротких линий до 220 кВ включитель-
но. На симметричных линиях надо всегда выбирать одноименные фазы для
присоединения. На ВЛ низких классов напряжений, когда расстояние между
проводами существенно меньше высот расположения проводов над землей, и
при некотором ограничении длины линии (см. табл. 3.1), замена реальной ли-
нии на эквивалентную симметричную не вносит существенной погрешности в
результаты расчета затухания линейных трактов каналов ВЧ связи по ВЛ.
Симметрнчная линия, эквивалентная реальной многопроводной линнн, харак-
теризуется эквивалентным расстоянием между проводами S3 и эквивалентной
высотой Л, расположения проводов над землей. Эти величины определяются
как среднее геометрическое соответствующих размеров реальной л-проводной
лнннн. Для трехпроводной линии Sl2, Sl3, S23 - расстояния между проводами I
и 2; 1 и 3, 2 и 3 соответственно; h2, h2, h3 - высоты над землей каждого из этих
проводов.
К категории симметричных могут относиться только линии без грозоза-
щитных тросов или линии со стальными тросами, которые практически не
оказывают влияния на условия распространения сигналов вдоль линии. По-
этому все подлежащие рассмотрению провода являются фазными проводами
трехфазной системы промышленной частоты. Одноцепная линия содержит
три фазных провода, двухцепная - шесть фазных проводов. По этой причине
междупроводные модальные каналы таких линий являются междуфазными. В
л-проводной линии распространение волн происходит по п-1 междуфазным и
по одному земляному каналам.
Междуфазные каналы симметричной линии имеют одинаковые параметры,
т.е. одинаковые коэффициенты распространения и одинаковые волновые со-
противления всех проводов. Одинаковыми являются также скорости распро-
странения волн в междуфазных модальных каналах. Поэтому модальные со-
ставляющие симметричной линии образуют одну результирующую между-
фазную волну. Соотношения токов и напряжений в проводах для результи-
рующей междуфазиой волны зависят от схемы подключения передатчика к
проводам ВЛ.
Земляная волна характеризуется коэффициентом распространения и вол-
новым сопротивлением одинаковым для всех проводов.
Разложение системы напряжений или токов в проводах симметричной ли-
нии на модальные составляющие неоднозначно. Возможны различные комби-
нации напряжений междуфазных модальных составляющих, которые дают
одни и те же значения напряжения результирующей междуфазиой волны в
проводах линии.
Нулевую (земляную) моду образует система напряжений в трех фазных
проводах с одинаковыми амплитудами и фазами. В теории переменных токов
несимметричную систему фазных напряжений промышленной частоты пред-
ставляют в виде суммы трех симметричных систем напряжений по методу, ко-
41
Ki|ii<iii iiiiimhiu-ii и uinixwlou симметричных составляющих. Одна из трех снм-
м» 1|||<<|цмч । in ii'M содержи! три одинаковых вектора в трех фазах ВЛ н назы-
н«гн и । Hi »<h мчи in /. turn иосие<>ователъности.
II г наш < ним icMiuiuyio моду часто называют системой нулевой последо-
Hrtii iii.iiiii in Il|iiiMciiiiicjii.no к задачам расчета затухания линейных трактов
•uui.iunn НЧ । пн hi реальную ЛЭП можно считать симметричной, если коэффн-
HIHIIII.I рш npiк Iранения в междуфазных каналах различаются столько мало,
ни । iiiiiiniiiciHiH фа) и амплитуд напряжения различных модальных состав-
IIHIillllllX прпкгнчсски изменяются вдоль ЛИНИН.
Н пюпице 1.1 приведены границы допустимости приведения реальной ли-
нии к >к1И11ылентной симметричной.
I н(>ници 3.1.1 раницы приведения реальной линии к эквивалентной симметричной
Напряжение ВЛ, кВ Расположение проводов Ограничения кГц* км
35 и ниже Любое Нет ограничений
ПО Т реугольное 15000
НО Горизонтальное 8000 (//<0,8*104)
НО 220 Двухцепное вертикальное 40000 9000
220 220 Треугольное Горизонтальное 10000 (//<!,5*104) 7000 (//<0.5* 104)
Поскольку изменения амплитуд и фаз падающих волн пропорциональны
частоте передаваемых сигналов и длине линии, линия тем более симметрична,
чем она короче и чем ниже частота передаваемых сигналов.
К несимметричным можно отнести все нетранспонированные линии
110 - 220 кВ, которые не укладываются в ограничения табл.3.1 и все линии на-
пряжением 330 кВ и выше.
Для несимметричных линий оптимальными для организации ВЧ тракта яв-
ляются "одномодовые" и "квазимодовые".
Выбор фаз для оптимальных схем присоединения к нетранспоннрованным
линиям с разными типами опор приведен в табл. 3.2.
3.5.3.1. Параметры модальных каналов симметричных линий
Для обычных значений удельных сопротивлений земли в пределах от 10 до
200 Ом-м, коэффициент затухания земляного канала так велнк, что земляная
волна, практически, полностью затухает на расстоянии 10-15 км. Поэтому пе-
редача сигналов в канале ВЧ связи по ВЛ осуществ ляется почти всегда только
по междуфазному каналу. Исходя из этого, основным параметром симметрич-
ной многопроводной линии, определяющим затухание линейного тракта, явля-
ется коэффициент затухания междуфазного канала.
Для двухпроводной линии, удаленной от земли, прн пренебрежении влия-
нием утечки между проводами, коэффициент затухания в области высоких
частот (выше 10 - 20 кГц) определяется выражением:
a=rn„/2Zt (Нп) = 8,69 rnaT/2Z„ (дБ),
где Гпот - сопротивление потерь, обусловленное потерей энергии в линии на
единице ее длины; ZB - волновое сопротивление цепи провод - провод. Коэф-
фициент а выше выражен в неперах и дБ на единицу длины.
42
Таблица 3.2. Оптимальные схемы присоединения к несимметричным,
негранспонированным линиям
Расположение проводов на опоре 11омера фаз оптимальных схем присоединения
Рис. 1.2 фаза-земля фаза-фаза
Горизонтальное 2 1-2, 2-3, 1-3
Треугольное 2 1-2
Двухцепное вертикальное 3, 2,4, 5 3-2, 3-4,4-5
Для двухпроводной лнннн, удаленной от земли, сопротивление потерь обу-
словлено только потерями энергии в проводах, т. е. гПот =2 Тпр, где гпр - сопро-
тивление одного провода единичной длины. Для многопроводной линии вбли-
зи поверхности земли можно с некоторым приближением определять коэффи-
циенты распространения каждого из модальных каналов, принимая сопротив-
ления потерь и модальные волновые сопротивления не для пары проводов, а
для одного провода линии: <^s)= rnoi(s/2Z,(^.
Увеличение коэффициента затухания, обусловленное потерями в земле,
учитывается путем соответствующего увеличения сопротивления проводов:
Triors) - г1|р + r3(SJ. теперь можно записать C(s)= ctiifs).
где anp(s> и ®i(s) _ составляющие коэффициента затухания модального канала (s)
обусловленная потерями в проводах и земле.
Г^пр(37=Гnp<2ZB (s)i ГriOT3(s) ^3(S)~ 3(S_/2ZB(S)
Эти выражения для <7(s) верно для ВЛ с одинаковыми проводами в фазах.
Собственное активное сопротивление провода гПр определяется удельным
сопротивлением его материала, площадью поперечного сечения провода и яв-
лением поверхностного (скин) эффекта. Этот эффект заключается в том, что
токи высокой частоты распределены по сеченню провода неравномерно и про-
пекают по сравнительно тонкому слою вблизи его поверхности. Толщина этого
слоя называемая глубиной проникновения, тем меньше, чем выше частота. Для
проводов большого сечения, используемых на ВЛ, поверхностный эффект в
области частот ВЧ связи выражен очень сильно. Прн сильно выраженном по-
верхностном эффекте активное сопротивление одиночного провода круглого
сечения, Ом/м, определяется нз выражения
Лф =з/й?АА'оР/2/2яйпр,
где ы = 2т( - частота, кГц; р - удельное сопротивление материала провода,
Ом/м; Я„р - радиус провода, м; р, - магнитная проницаемость (для всех нефер-
ромагнитных проводов р, =1); /4 = 4т10'7'магнитная постоянная.
Чаще всего на ВЛ нсльзуются сталеалюминневые провода. Сталеалюмн-
ниевый провод содержит стержень нз стальных проволок, на который навито
несколько слоев (повнвов) алюминиевых проволок диаметром 2 - 4 мм. Фазные
провода обычно выполняются из проводов, имеющих два или три повива алю-
миниевых проволок вокруг стального сердечника. В таких проводах электро-
магнитное поле на высоких частотах, практически, не проникает в стальной
сердечник и поэтому прн расчете сопротивления эти провода можно рассмат-
43
рнвать, как чисто алюминиевые с таким же наружным диаметром.
Сопротивление провода, свитого из отдельных более тонких проволок,
больше, чем у цельнометаллического цилиндрического провода того же диа-
метра. Кроме того, у одноповнвных проводов электромагнитное поле частично
проникает в сердечник, что связано с дополнительными потерями энергии в
проводе и, следовательно, с увеличением его активного сопротивления.
Увеличение активного сопротивления провода учитывается введением до-
полнительного коэффициента, получившего название коэффициента скрутки
Аскр- Для алюминиевых или сталеалюминневалх проводов с двумя и более пови-
вамн алюминиевых проволок Ас1ф = 1,6-1,8. Для сталеалюмннневых проводов с
одним повивом алюминиевых проволок поверх стального сердечника, которые
используются в качестве проводящих грозозащитных тросов, Лскр = 2,6-4,5 в
зависимости от крутизны (шага) повива. Чем круче повив, т. е. чем больше
витков повива на единице длины, тем этот коэффициент больше. Переходя к
практически распространенным размерностям величин, принимая для алюми-
ния р= 2,710’8 Ом/м и вводя коэффициент скрутки, формулу применительно к
алюминиевым и сталеалюминневым проводам можно записать в виде:
г =3,29LJf/2JR л.
пр ’ СКр у J пр
где п - число составляющих проводов расщепленной фазы (для одиночных
проводов п = 1). /- в кГц; Япр - в миллиметрах, г„р - Ом/км.
Можно также определять активное сопротивление стальных витых прово-
дов, если брать kw = 20. Сопротивление провода пропорционально корню
квадратному из частоты. В диапазоне частот ВЧ связи потери в земле пример-
но пропорциональны первой степени частоты, т.е. г,~/
В симметричной линии распространение воли происходит только по двум
модальным каналам - междуфазному и земляному (нулевому) независимо от
числа проводов линии.
= + ^24// СЬ = К.о y[f +^2df,
где а- в дБ/км,/- в кГц
Коэффициенты К14 н А'ю определяются активным сопротивлением прово-
дов ВЛ.
3.5.4. Модальные каналы трехпроводных ВЛ с
горизонтальным расположением проводов
Трехпроводная линия с горизонтальным расположением проводов является
несимметричной. У этой лнннн не соблюдается равенство расстояний между
всеми фазами, так как расстояние между крайними фазами вдвое больше рас-
стояний между средней и любой нз крайних фаз. Чем выше класс напряжения
линии, тем больше расстояние между фазами и тем сильнее сказывается асим-
метрия линии на ее ВЧ параметрах. Трехпроводная линия с горизонтальным
расположением проводов является наиболее распространенным типом линий.
Распространение электрических сигналов по трехпроводным линиям с го-
ризонтальным расположением проводов происходит по трем модальным кана-
лам с существенно различными параметрами.
Междуфазный канал средняя фаза - крайние фазы (1). Ток в одном направ-
44
лении протекает по средней фазе и возвращается по двум крайним фазам. Из
ipex модальных каналов этот канал имеет наименьшее затухание н потому для
114 связи по ВЛ является основным.
Междуфазный канал фаза - фаза крайние (2). Прямым проводом в этом ка-
нале является одна из крайних фаз, а обратным - другая крайняя фаза. В сред-
ней фазе ток равен нулю.
Земляной (нулевой) канал три фазы - земля (0). Ток течет по всем трем фа-
зам и возвращается через землю.
Соотношения между векторами напряжений для трех модальных каналов
линии с горизонтальным расположением проводов совпадают с теми, которые
показаны для симметричной линии. Отличие заключается в том, что у симмет-
ричной линии нумерация проводов произвольна, а на линии с горизонтальным
расположением проводов проводом 2 обозначается средняя фаза лнннн. Кроме
того, численные значения соотношения напряжений в средней н крайних фа-
зах, для линии с горизонтальным расположением проводов могут быть други-
ми.
Таблица 3.3. Модальные параметры трехпроводных ВЛ с горизонтальным
расположением проводов
Класс напряжения, кВ Марка провода Числит. 100 кГц Знамен. 500 кГц Коэффициенты затухания дБ/км
Ср.ф- крайн. фазы Фаза фазы крайние 3 фазы - земля
а,», дБ/км/км 0(1), дБ/км «(0), дБ/км
110 АС 120/19 0,053/0,123 0,079/0,302 1,016/3,19
220 АС 300/48 0,033/0.084 0,083/0,314 0,83/2,35
330 2хАС 400/22 0,022/0.070 0,120/0,485 1,00/2,84
500 ЗхАС 500/64 0,025/0,125 0,178/0,702 1,094/3,03
Скорость распространения И км/с от 293654 до 299058.
Удельное сопротивление земли 50 Ом/м.
В силу симметрии расположения крайних фаз относительно средней фазы н
крайних фаз относительно земли токи и напряжения модальных составляющих
для 1 -го и нулевого каналов в крайних фазах равны, а для 2-го канала имеют
одинаковые модули и противоположные знаки.
Токи н и напряжения первого канапавлюбой нз крайних фаз вдвое меньше
соответствующих величин в средней фазе. В земляном канале все напряжения
(токи) в фазах принимаются одинаковыми.
Коэффициенты затухания первого и второго каналов определяются по
формулам, аналогичным приведенным выше:
a, = K,wK}y[f + KW)KJ; = л1(2>^эт/7 + К2тК^[.
Коэффициенты А'щ, и Кц2) определяют составляющие коэффициентов за-
тухания, обусловленные потерями в проводах
Коэффициенты Л.2(1, и К2{2 определяют составляющие коэффициентов зату-
хания, обусловленные потерями энергии в земле. Поскольку этн потери зави-
сят от габаритных размеров линии, значения коэффициентов различны.
45
Таблица 3.4. Значения коэффициентов К1(п и К1(2)для проводов различных марок
для ВЛ различных классов напряжения
Марка провода АС 95/15 АС 120/195 АС 185/24 АС 240/32 АС 300/48 АС 400/22 АС 400/51 АС 500/64
А'ки 103 5,9 5,2 4,2 3,7 3,2 3,0 2,8 2,6
к,<в 10’ 5,3 4,7 4,9 3.3 2,8 2,6 2.4 2,3
Значения К2П) и А'2(2) Для линий типовых конструкций при р3=50 - 150 Ом/м
Класс напряжения, кВ 110 220 330 500
К2(п Ю’ 0,012 0,024 0,036 0,74
К2(2) 103 0,32 0,54 0,68 1.00
Коэффициенты Kj и К4 учитывают влияние на затухание модальных каналов расще-
пленил фазных проводов
Число проводов в
расщепленной фазе 1 2 3 4 5 8
К, 1,0 0,680 0,49 0,39 0,32 0,20
К, 1,0 1,35 1.45 1.55 1,6 1,6
Коэффициенты затухания и а (2) заметно различаются. Это видно из
данных, табл. 3.3. На ВЛ 500 кВ «(2) больше, чем в 5 - 6 раз.
Коэффнцнент затухания земляного канала а(0) для линий любой конфигура-
ции примерно одинаков н определяется по приведенной формуле
Для определения волнового сопротивления модальных каналов на ВЛ с
расщепленными фазами необходимо значения волновых сопротивлений, при-
веденные в табл. 3.5, разделить на коэффициент Kt.
Скорость распространения волны в первом канале близка к скорости света
н составляет vn) = (299,0 - 299,9)х103 км/с. Во втором канале скорость распро-
странения существенно меньше.
Для расчетов затухания линейных трактов представляет интерес относи-
тельная разность скоростей в первом и втором каналах, т.е.
т ~ [(41) * v(2j7 / V(2)l-
Значение т зависит от геометрических размеров линии, частоты н удельно-
го сопротивления земли.
Волновые сопротивления модальных каналов линий с горизонтальным рас-
положением проводов приблизительно одинаковы для всех линий с одиноч-
ными проводами. Значения этих сопротивлений - см. в табл. 3.5.
Из предыдущей формулы можно получить выражение для определения
скорости во втором модальном канале
П2) = vm/(\+ т)
Скорость распространения волн в земляном канале меньше.
Таблица 3.5. Значения волновых сопротивлений проводов
Модальный канал Волновые сопротивления фазных проводов, Ом
Zb. 2в2 Zb.
1 300 380 360
2 410 - 410
0 640 670 640
46
3.5.5. Модальные каналы двухцепных и ВЛ с треугольным
расположением проводов
На ВЛ с треугольным расположением проводов (см. рис. 1.2, а) распро-
странение волн может проходить потрем модальным каналам:
междуфазнын канал верхняя фаза - нижние фазы(\). В этом канале токи про-
ходят в одну сторону по верхней фазе и возвращаются по двум нижним фазам.
Л от канал аналогичен каналу средняя фаза - крайние фазы линии с горизон-
тальным расположением проводов и обладает наименьшим затуханием. По-
скольку нижние фазы находятся на разном расстоянии от верхней фазы, токн в
них не равны: в первой, более удаленной фазе ток меньше, чем в третьей; ме-
ждуфазный канал фаза - фаза нижние (2). В этом канале ток проходит в одну
сторону по одной нижней фазе и возвращается по другой; в этих фазах токи
приблизительно равны и противоположны по знаку, в верхней фазе ток близок
к нулю; земляной канал три фазы - земля (0). Токн во всех фазах имеют оди-
наковую полярность, причем ток в верхней фазе несколько меньше, чем в каж-
дой из нижних.
Линии с треугольным расположением проводов более симметричны, чем с го-
ризонтальным, и поэтому параметры двух междуфазных каналов на этих ли-
ниях не сильно различаются. Коэффициенты затухания двух междуфазных ка-
налов определяются по уже приведенным формулам в п.3.5.8 Коэффициенты
КИ11, К/т, берутся такими же, как н для ВЛ с горизонтальным распо-
ложением проводов.
Для всех ВЛ 35 - 330 кВ можно принимать х Ю'3'; Ki®:
Класс напряжения, кВ 35 110* 110-154** 220 330
Кгт 0,11 0,13 0,22 0,28 0,44
* На железобетонных опорах На металлических опорах.
Значения волновых сопротивлений определяются нз табл. 3.5, если вторым
проводом считать верхнюю фазу. Различие в скоростях распространения в
двух междуфазных каналах невелико и на ВЛ с напряжением меньше 330 кВ
обычно может не учитываться. Параметры земляного канала определяются так
же, как для симметричных линий ( в п.3.5.3.1.)
Двухцепная линия (см. глава первая, рис. 2в) является шестипроводной, н
потому распространение волн в такой линии происходит по шести модальным
каналам, из которых пять междуфазных и один земляной:
(1) канал - провода 2, 1, 6 и 3, 4, 5. (2) канал - провода 3, 1,4 и 2, 5,6;
(3) канал -провода 3. 1, 5 и 2,4, 6; (4) канал верхние четыре провода - нижние
два провода (провода 2,1, 4, 5 н 3,6); (5) канал цепь - цепь (провода 3, 2, 1 и
4, 5, 6); (0) канал все провода - земля (земляной).
Затухания первых трех каналов почти не отличаются одно от другого,
вследствие чего модальные составляющие в этих трех каналах образуют одну
междуфазную волну. Затухание пятого и земляного каналов заметно больше,
чем первых трех, и эта разница растет с увеличением частоты
Расчетные значения коэффициентов затухания для двухцепной ВЛ 110 кВ иа час-
тоте 100 кГц для этих каналов:
Модальный канат 1 2 3 4 5 0
а, дБ/км 0,0410 0,0413 0,0427 0,0511 0,0623 1,24
47
3.5.6. Модальные каналы на ВЛ с проводящими тросами
Поскольку линия имеет пять параллельных проводов, распространение волн в
ней происходит по пяти модальным каналам.
Характеристики модальных каналов пятнпроводной лнннн; нумерация каналов
дается в порядке возрастания коэффициента затухания.
Канал средняя фаза - остальные фазы и тросы (I) обладает приблизительно
такими же характеристиками, как и канал средняя фаза - крайние фазы трех-
проводной линии с горизонтальным расположением проводов без проводящих
тросов. Расчеты н измерения показали, что наличие проводящих тросов мало
сказывается на параметрах этого канала.
Канал фазные провода - тросы (2). В этом канале ток в одном направлении
течет по тросам, а возвращается по фазным проводам н частично по земле. Ко-
эффициент затухания этого канала в основном определяется сопротивлением
тросов и фазных проводов,-
Канал трос - трос (с участием крайних фаз) (3). В этом, канале распро-
странение энергии происходит в основном по системе трос - трос, но часть то-
ка проходит также по крайним фазам линнн. Ток в фазных проводах составляет
около 50% тока в тросах. Благодаря этому току фазные провода как бы экрани-
руют тросы от земли и затухание канала трос - трос получается существенно
Меньшнм, чем затухание двухпроводной линии из тросов с теми же габарит-
ными размерами, что и у пятипроводной линии, но без фазных проводов.
Канал фаза - фаза крайние (с участием тросов) (4). Этот канал по своим ха-
рактеристикам близок к аналогичному каналу линии без тросов тех же габари-
тов с такими же проводами, хотя по тросам протекает некоторый ток.
Земляной канал все фазы и тросы - земля (0). Так же, как у трехпроводной
линии, этот канал обладает наибольшим затуханием.
Распространение волн в каналах (2) н (3) в основном связано с тросами и
потому этн каналы называются тросовыми.
На параметры тросовых каналов большое влияние оказывают емкости про-
водов н тросов на опоры н емкости гнрлянд изоляторов., на которых крепятся
тросы. По этой причине расчет параметров модальных каналов линии с прово-
дящими тросами ведется на компьютере по достаточно сложным программам,
которые учитывают влияние указанных факторов, а также влияние провисания
проводов и тросов. В процессе расчета определяются параметры эквивалент-
ной однородной линии с учетом сосредоточенных емкостей на каждой опоре н
провисания проводов.
В экпернменте на пятипроводной (четыре провода в фазе и два троса) ЛЭП
750 кВ получены зависимости коэффициентов затухания четырех модальных
каналов.
При частоте .4,^= 375 кГц средняя длина одного пролета линии равна поло-
вине длины волны (/„„ = 400 м); при этом rnef^i - частота
максимума затухания.
На этой частоте взаимодействие падающих и отраженных волн на длине
пролета в наибольшей степени увеличивает затухание модальных каналов.
В диапазон рабочих частот ВЧ связи по ВЛ попадает также второй макси-
мум затухания, когда длина волны передаваемых колебаний равна длине про-
лета. При этом/гах2= v/Znc.
Частоты называют резонансными частотами ВЛ, а полосы частот
48
в пределах ±20 кГц от резонансных частот - резонансными областями час-
тотного спектра
Сосредоточенные емкости проводов н тросов на опору и емкости гирлянд
изоляторов, практически, не оказывают влияния на параметры модальных ка-
налов, обусловленных фазными проводами. На этих параметрах не сказывается
также провисание проводов во всем диапазоне частот, кроме резонансных об-
ластей. Для любого из модальных каналов для каждого из проводов имеется
свое значение волнового сопротивления. Пятнпроводная линия со стандартной
схемой расположения проводов и тросов (горизонтальной), обладает симмет-
рией относительно вертикальной плоскости, проходящей через средний фаз-
ный провод. Поэтому имеет место равенство модальных волновых сопротив-
лений первого н третьего фазных проводов, а также обоих тросов. Волновые
сопротивления приведены в табл. 3.6.
Таблица 3.6. Волновые сопротивления линии 750 кВ
Модальный канал ZB|— ZB3, Ом Z„2, Ом Z,4=ZB5, Ом
Фазные провода - тросы (2) 200 150 485
Трос - трос 180 - 450
Фаза - фаза крайние (4) 280 - 750
Средняя фаза - остальные фазы и тросы (1) 240 232 480
Все фазы и тросы - земля (0) 400 400 1250
3.5.7. Модальные параметры ВЛ с изолированными
проводами расщепленных фаз и тросов
Высокочастотная связь по изолированным проводам расщепленных фаз
обычно применяется на ВЛ ЗЗОкВ, где расщепленные фазы состоят из двух со-
ставляющих проводов. Изоляция составляющих проводов при расщеплении на
три и более связана с дополнительными сложностями. Кроме того, на ВЛ вы-
соких классов напряжения затруднительно применение конденсаторов связи
большой емкости, что необходимо для создания ВЧ тракта канала связи по
внутрифазному тракту. Поэтому здесь будут показаны модальные параметры
ВЛ, у которой каждый фазный провод состоит из двух составляющих прово-
дов, изолированных один от другого. Общее числа проводов такой ВЛ без уче-
та тросов составляет шесть, и потому распространение волн по ней происходит
по шести модальным каналам. Из них три канала по существу такие же, как- и
на линиях с неизолированными составляющими проводами в фазах (каналы
фаза средняя - крайние фазы 0^=0,0288 дБ/км; фаза - фаза крайние
а^=0,0914 дБ/км и все фазы - земля ajn=l,288 дБ/км), и три внутрифазных ка-
нала, причем токи во всех каналах в той или иной мере протекают по всем
шести изолированным проводам.
Расчетные значения параметров модальных каналов ВЛ 330 кВ с расщеп-
ленными фазами при расположении проводов в горизонтальной плоскости и f
= ЮОкГц, и р,=100 Ом/м: во внутрифазных каналах (Провод - Провод расщ.
крайних фаз - 0,0458 дБ/км, Провод - Провод всех расы/ фаз - 0,0458 дБ/км;
Провод - Провод средней расщ фазы - 0,0459 дБ/км) токи в составляющих
проводах каждой из фаз имеют противоположное направление Все трн внут-
49
рнфазных канала имеют почти одинаковые коэффициенты распространения.
Прн присоединении к изолированным проводам одной из расщепленных
фаз возбуждаются все трн внутрнфазных канала, но в трактах двух других
расщепленных фаз токн трех каналов в каждом из составляющих проводов
взаимно компенсируются. В результате этого токи текут только в том тракте, к
которому подключен передатчик, в двух других внутрифазиых трактах сум-
марные токи почти равны нулю. Расчеты на ПК, а также результаты измерений
на ВЛ с расщепленными фазами показывают, что прн присоединении передат-
чика по схеме провод - провод одной нз расщепленных фаз условия передачи
сигналов практически такие же, как если бы передача проводилась по двух-
проводной линии, состоящей нз двух удаленных от земли проводов данной
расщепленной фазы,. Это означает, что коэффициенты распространения и вол-
новые сопротивления внутрифазиых трактов можно определять так же, как для
двухпроводных линий. Однако при определении переходных затуханий между
внутрифазными трактами и трактами по фазным проводам необходимо учиты-
вать условия распространения волн по всем модальным каналам шестипровод-
ной лнннн.
Высокочастотные параметры внутрнфазного тракта определяются не толь-
ко параметрами составляющих проводов н их взаимным расположением, но и
параметрами изолирующих распорок и изоляторов, крепящих провода на опо-
рах. Для расчета коэффициента затухания внутрнфазного тракта принимается,
что емкости н проводимости утечки изолирующих распорок и изоляторов для
крепления проводов на опорах равномерно распределены вдоль линии:
Срахл - Срост?!Срасп j = ^Сиз/Св,
где Срасп - емкость одной распорки; С„, - емкость цепочки изоляторов в месте
их крепления на опоре; /расп и /„ - расстояния между соседними распорками н
изоляторами, соответственно.
На анкерных опорах каждый из проводов расщепленной фазы крепится с
помощью отдельной натяжной гирлянды изоляторов. Влияние этих гирлянд на
параметры внутрнфазного тракта не учитывается.
Проводимость утечки на единицу длины линии определяется так:
^/^Грасп А>асп ) + //<Гнз/из>,
где грасп и гнз = сопротивление утечек распорки н цепочки изоляторов между
проводами соответственно.
Коэффициент затухания расщепленной фазы как двухпроводной линии на
высоких частотах с учетом проводимости утечки между проводами определя-
ется по формуле:
а=%,1 [r/(2ZJ+ Z.G/2],
где г - сопротивление петли нз двух проводов расщепленной фазы на единицу
длины т.е., г =2rnp ; Z, - волновое сопротивление цепи провод - провод-. Z, =
jLIC, где L - индуктивность на единицу длины петли из двух проводов; С -
емкость между проводами на единицу длины; G - проводимость утечки между
проводами. Величины L и С двухпроводной линии без учета-емкостей распо-
рок в Гн/м и Фарадах/м.
По предыдущей формуле с учетом величин L ч С волновое сопротивление
50
двухпроводной линии без учета изоляции между проводами:
Zrt> = 120 ln(S/R),
где 5 - расстояние между проводами, R - радиус провода.
Волновое сопротивление проводов с учетом влияния изолирующих распо-
рок и крепящих изоляторов:
Z. = ^/(с+с^+с;,) ~4о
Для изоляции проводов расщепленных фаз в СНГ применяют распорки ти-
па РГИ-400, которые устанавливаются с шагом 50 м. Емкость такой распорки
составляет 5 пФ.
Емкость каждого крепящего изоляторы типа ПС-6 - 50 пФ.
Сопротивления утечки распорок н изоляторов зависит от частоты:
/кГц 50 100 200 300 400 500
Ярасп, МОМ 24 18 10 6,9 5,2 4,1
/?„„ Мом 2,4 1,0 0,44 0,24 0,16 0,12
Если изоляцию проводов расщепленной фазы осуществить не специальными
-распорками, а обычными изоляторами, используя один изолятор вместо одной
распорки, то коэффициент затухания внутрнфазного тракта возрастет почти в
два раза.
Зависимость от частоты коэффициента затухания внутрнфазного модального
канала снята экспериментально на ВЛ ЗЗОкВ с двумя изолированными провода-
ми АС 240/22 в фазе. Изоляция проводов осуществлена с помощью стеклопла-
стиковых распорок. Снята и зависимость от частоты коэффициента затухания
модального канала средняя фаза - крайние фазы. Из их сопоставления следует,
что внутрнфазный модальный канал обладает существенно большим коэффици-
ентом затухания по сравнению с каналом средняя фаза - крайние фазы.
На ВЛ 1150 кВ используют не одиночные, а расщепленные грозозащитные
проводящие тросы с изолированными составляющими проводами. В такой ВЛ
помимо обычных для пятипроводной линии пяти модальных каналов распро-
странение волн происходит еще по двум каналам, в которых токи прямого н об-
ратного направлений протекают по изолированным составляющим проводам
расщепленных тросов.. Эти модальные каналы получили название внутритросо-
вых. Так же, как и в случае расщепленных фаз с изолированными составляю-
щими проводами, токи в каждом нз внутритросовых каналов текут по всем про-
водам линии, но при схеме присоединения провод - провод расщепленного троса
токи модальных каналов во всех других проводах, кроме проводов данного тро-
са, почти полностью компенсируют друг друга. Вследствие этого внутритросо-
вый тракт, так же как и внутрнфазный, можно рассматривать как независимую
двухпроводную линию, составленную из двух проводов расщепленного троса.
Расчет коэффициентов затухания внутритросовых модальных каналов про-
изводится так же, как и для внутрнфазных каналов с учетом реального сопро-
тивления составляющих проводов расщепленного троса. Некоторым отличием
внутритросового тракта от внутрнфазного является сравнительно большая ем-
кость каждого из тросов на тело опоры, так как тросы расположены по отноше-
нию к телу опоры значительно ближе, чем фазные провода. Емкость составляю-
щих проводов расщепленного троса на опору увеличивает емкость С„3 на 15-75
пФ/км в зависимости от конструкции опор н марки используемых проводов. На
эту величину при расчетах ZB и прироста коэффициента затухания нз-за влияния
изоляторов и распорок, да необходимо увеличить емкость Сиз.
51
3.5.8. Влияние погоды на модальные параметры
многопроводных линий
Ухудшение параметров модальных каналов при ухудшении погодных условий
обусловлено увеличением проводимости утечки между проводами и частично соб-
ственных и взаимных емкостей проводов. Это может иметь место прн отложении на
поверхности проводов гололеда или изморози, а также во время дождя или при гус-
том тумане. Эго вызывает увеличение коэффициентов затухания и фазы, что приво-
дит к увеличению затухания линейных трактов н к некоторому уменьшению скоро-
сти распространения волн в модальных каналах. Наибольшее нлияниие на увеличе-
ние коэффициента затухания оказывают гололедные н изморозевые отложения.
Гололед образуется прн замерзании на проводах влаги от дождя илн тумана прн
температуре воздуха 0 - (-4)°С. Гололед - это рыхлый или плотный лед с плотностью
0,3 - 0,9, обволакивающий провод.
Кристаллическая изморозь состоит из кристаллов льда и образуется при сравни-
тельно низкой температуре - обычно ниже - 15°С. Этот вид изморози оказывает не-
большое влияние на затухание модальных канатов н при проектировании обычно не
учитывается. Зернистая изморозь образуется при температуре воздуха 0 - -2°С и это
тоже рыхлый лед или снег плотностью 0,02 - 0,3.
Увеличение затухания линейного тракта в основном обусловлено потерями в
слое покрытия, так как лед является несовершенным диэлектриком. При распро-
странении электромагнитной волны ее энергия распространяется в пространстве
между проводами, причем наибольшая концентрация этой энергии имеет место
вблизи поверхности проводов. Если поверхность провода покрыта гололедом или
изморозью, то электромагнитная волна распространяется в несовершенном диэлек-
трике и часть энергии волны идет на его нагрев.
Увеличение затухания модальных каналов из-за гололеда или изморози на про-
водах обусловлено также некоторым уменьшением волнового сопротивления про-
водов из-за увеличения эквивалентного радиуса провода.
Электрические свойства льда, как несовершенного диэлектрика, определяются
относительной комплексной диэлектрической проницаемостью и тангенсом угла
диэлектрических потерь. Удельное объемное сопротивление льда, имеет значение
порядка 108 - 109 Ом/м.
Вероятнее образование гололеда при частотах порядка 40 кГц и /= - 2°С.
Известные методы расчета затухания, вносимого гололедом, исходят нз того, что
провода ВЛ покрыты симметричным по оси слоем льда, однородного по структуре.
Для практических расчетов можно использовать приближенную формулу для опре-
деления прироста коэффициента затухания модального канала.
zlCZr—0,115Дгпрг^^вб.п.
где А Гпр,г - увеличение активного сопротивления провода, Ом/км обусловленное
потерями энергии в слое гололедного покрытия; ZBg.n - волновое сопротивление ка-
нала на линии без потерь (с проводами без потерь прн идеально проводящей земле)
на фазу, Ом; Ла, - дБ/км. Анализ электромагнитного поля провода, покрытого голо-
ледом, привел к выражению определения величины Ла, в зависимости от парамет-
ров гололедного покрытия.
52
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОМЕХИ В КАНАЛАХ ВЧ
ЗАЩИТЫ И ПРОТИВОАВАРИЙИОЙ
АВТОМАТИКИ ПО ВЛ
4.1. Помехи на линиях электропередачи
Электрические помехи имеются в любом канале связи. Они являются ос-
новным фактором, ограничивающим дальность передачи информации из-за
юго, что сигналы, принимаемые приемником, искажаются помехами. Для
того чтобы искажения не выходили за пределы, допустимые для данного ви-
да передаваемой информации, должно быть обеспечено определенное пре-
вышение напряжения принимаемого сигнала над напряжением помех на вы-
ходе приемника.
Напряжение помех, так же как и сигнала, удобно оценивать в относи-
тельных единицах - уровнях. Абсолютный уровень помех определяется
мощностью помех, измеренной в определенной полосе частот и отнесенной
к мощности 1 мВт. Чем выше уровень помех на входе приемника, тем >
должен быть минимально допустимый уровень принимаемого сигнала.
Помехи на выходе приемника могут быть обусловлены помехами, возни-
кающими в самом приемнике, а могут поступать в приемник так же, как и
сигнал, т.е. с линейного тракта. Помехи, возникающие в самом приемнике,
это собственные шумы.
В кабельных и радиорелейных линиях связи помехи в линейных трактах
обычно малы и потому уровень помех па выходе канала связи обусловлен
собственными шумами аппаратуры. В каналах ВЧ связи по ВЛ сама линия
является источником сильных помех. Поэтому уровень помех на выходе
приемников этих каналов обусловлен в основном помехами, поступающими
на вход приемника с линейного тракта. Линейные помехи обусловлены дву-
мя основными причинами: электромагнитными влияниями от других кана-
лов связи или атмосферными явлениями н генерацией помех, обусловленной
наличием па проводах ВЛ высокого напряжения промышленной частоты.
Помехи, генерируемые самой ВЛ можно разделить на две основные катего-
рии - помехи нормального эксплуатационного режима и помехи, возникаю-
щие при авариях н коммутационных операциях энергетического оборудова-
ния (при работе выключателей и разъединителей).
При нормальном эксплуатационном режиме ВЛ помехи обусловлены в
основном явлением коронирования проводов, а также распорок на расщеп-
ленных фазах и арматуры аппаратов высокого напряжения. Помехи возни-
кают также в результате электрических разрядов в гирляндах изоляторов. На
ВЛ напряжением 220 кВ н выше основным источником помех нормального
режима является коронирование проводов.
На проводах ВЛ имеются также напряжения гармоник промышленной
частоты, однако, в диапазоне частот ВЧ связи по ВЛ эти напряжения малы и
53
с их влиянием на работу каналов ВЧ связи можно не считаться.
Прн аварийных режимах н коммутационных операциях возникают сле-
дующие виды помех: от электрической дуги между контактами выключате-
лей (помехи при работе выключателя), от искровых разрядов при работе
разъединителей (помехи при работе разъединителей) и от электрической ду-
ги в местах коротких замыканий (помехи от дуги КЗ). Эти помехи оказыва-
ют влияние на работу каналов ВЧ связи для релейной защиты и противоава-
рнйнон автоматики. С влиянием этих помех на каналы телефонной связи,
телемеханики и передачи данных обычно можно не считаться ввиду кратко-
временности существования этих помех.
Помехи, генерируемые па линиях электропередачи, представляют собой
последовательность коротких электрических импульсов различной длитель-
ности н амплитуды, которые следуют одни за другим с одинаковыми илн
хаотически изменяющимися интервалами времени.
Провода линий электропередачи, находясь под высоким напряжением,
короннруют, на поверхности н в теле нзоляторов возникают электрические
разряды. Корона и электрические разряды в изоляторах являются источни-
ками интенсивных электрических помех, оказывающих влияние на каналы
высокочастотной связи и телемеханики. Этн помехи называются распреде-
ленными, так как напряжение этих помех более нли менее равномерно рас-
пределено по всему спектру частот. Распределенные помехи оказывают не-
большое влияние на каналы релейной защиты.
Прн всякого рода коммутационных переключениях в высоковольтной се-
ти возникают резкие перепады напряжения. Эти перепады напряжения вы-
зывают появление волн с крутыми фронтами, распространяющихся по ли-
нии н многократно отражающихся от ее концов.
Перепады напряжения, получающиеся прн коммутациях высоковольтно-
го оборудования, обычно не приводят к появлению опасных для оборудова-
ния перенапряжений, однако, онн создают существенные помехи в высоко-
частотных каналах. Резкие н очень большие перепады напряжения на лнннн
могут быть при коротких замыканиях и грозовых перенапряжениях.
Волна напряжения с крутым фронтом воздействует на систему присое-
динения - конденсатор связи, фильтр присоединения и высокочастотный за-
градитель - и вызывает всплески напряжения на высокочастотном кабеле.
Длительность электрических процессов на высокочастотном кабеле от одно-
го толчка напряжения не превосходит нескольких десятков микросекунд, а
процессов на выходе приемного фильтра - нескольких сотен микросекунд.
Поэтому один толчок напряжения даже весьма большой величины не может
создать заметного воздействия на приемное реле защиты, время действия
которого исчисляется тысячами микросекунд. Отсюда следует, что для при-
емников защиты опасным являются лишь многократные толчки напряжения,
следующие друг за другом через малые промежутки времени.
Серия последовательных толчков напряжения может иметь место при
включении н выключении выключателей, когда дуга в них многократно
рвется в течение периода промышленной частоты. В воздушном выключате-
ле такой многократный разрыв дуги можез быть, если мощность воздушного
54
дутья значительно превосходит мощность, потребную для разрыва дуги с
данным током. При этом дуга рвется не только в момент перехода напря-
жения через нуль, но н в любой другой момент времени. Разорванная дуга
немедленно возникает вновь, если расстояние между контактами недоста-
точно велико. Вспыхивания и погасания дуги происходят до тех пор, пока
контакты не разойдутся на достаточное расстояние (при выключении вы-
ключателя) или не замкнутся (при включении). Указанное явление всегда
имеет место в воздушном выключателе при разрыве рабочих токов, так как
мощность воздушного дутья рассчитана на разрыв тока короткого замыка-
ния. В масляном выключателе прерывистый характер дуги связан с расщеп-
лением дуги в газовой камере.
Воздействие на приемник прерывистой дуги усугубляется тем обстоя-
тельством, что каждая волна напряжения, обусловленная вспыхиванием или
погасанием дуги, многократно отражается от концов линии и создает пакет
затухающих колебаний.
Период этих колебаний соответствует времени пробега волной двойной
длины линии, т.е. частота колебаний определяется выражением
/= v/27 = 3-10’/2/
где /- частота, кГц; v - скорость пробега волны < 300/000 км/с; I - км Наи-
более длительное время существования прерывистой дуги может быть при
разрыве разъединителями малого тока, например емкостного тока холостых
шин подстанции.
Помехи от коммутационных переключений могут воздействовать на при-
емники высокочастотной зашиты. Действие этих помех сказывается в виде
появления ложных блокирующих сигналов.
Появление кратковременных блокирующих сигналов при работе разъе-
динителей и при других коммутационных переключениях вызывает опасе-
ния, что нз-за дуги короткого замыкания может появиться длительный (на
время горения дуги) блокирующий сигнал, приводящий к отказу защиты при
коротком замыкании в зоне. Однако помехи в высокочастотном приемнике
может вызвать только прерывистая, неустойчивая дуга. Устойчивая дуга ко-
роткого замыкания не вызывает электрических помех, так как форма тока
этой дуги близка к синусоидальной. Кратковременные помехи возникают
только в моменты возникновения и погасания дуги. Помехи, вызванные по-
явлением дуги короткого замыкания, успевают исчезнуть раньше, чем по-
действует пусковой орган защиты, н потому не могут отразиться на поведе-
нии зашиты.
Дуга в месте короткого замыкания не оказывает заметного влияния на
работу приемника. Зашита четко действует на отключение.
Это подтверждается также опытами коротких замыканий. Опыты в раз-
ное время производились на линиях ПО и 220 кВ. Все короткие замыкания
сопровождались дугой в месте короткого, длящейся в течение 8-10 перио-
дов, т.е. до момента отключения. Помехи в устройствах связи отмечались,
как правило, только в момент зажигания и в момент погасания дуги. Опыты
показали, что помехи от дуги короткого замыкания, примерно, на 8-10 дБ
55
выше обычных распределенных помех и существенно ниже помех, возни-
кающих при разрыве дуги в выключателе.
Таким образом, помехи могут вызвать неправильное действие защиты,
если момент короткого замыкания совпадет с наличием интенсивных помех
не от дуги короткого замыкания, а от другого источника (работа разъеди-
нителей или частичное нарушение высоковольтной изоляции, связанное с
длительным горением дуги).
Бывают случаи, когда без коммутационных переключений иногда появ-
ляется длительный колеблющийся ток приема, обусловленный высокочас-
тотными помехами. Этот ток иногда достигает 30-50% нормальной величи-
ны приемного тока. Помехи, вызывающие такой ток, обычно обусловлены
наличием дефектного места высоковольтной изоляции. Дефектная изоляция
может быть, например, в конденсаторе связи из-за плохого контакта между
конденсаторными пакетами. При этом искра в месте неплотного контакта
может периодически возникать н погасать, создавая впечатление неопреде-
ленности и случайности возникновения источника помех.
Помехи, возникающие прн включении и отключении линий, а также в
момент появления короткого замыкання, опасны не столько тем, что они мо-
гут создавать ложный блокирующий сигнал, сколько возможностью повре-
ждения аппаратуры от перенапряжений, возникающих на высокочастотном
кабеле.
Перенапряжения на высокочастотном кабеле могут вызвать пробой изо-
ляции в усилителе мощности передатчика, что приводит к выходу нз строя
высокочастотного канала. Повреждения приемопередатчика могут происхо-
дить нз-за перенапряжений на высокочастотном кабеле, появляющихся в
момент короткого замыкания.
4.2. Распределенные помехи
Распределенные помехи обусловлены бесчисленным количеством точек
коронирования и разрядов и потому носят хаотический характер. Их можно
рассматривать как большое количество источников напряжения во всем
спектре частот, причем фазы различных частотных составляющих находят-
ся в случайных соотношениях.
Чем шире полоса пропускания приемного фильтра, тем большее количе-
ство частотных составляющих помех попадает в этот фильтр и, следова-
тельно, тем больше эффективное напряжение помехи на выходе фильтра.
Исследования показали, что напряжение распределенных помех на выходе
фильтра прямо пропорционально корню квадратному нз ширины полосы
пропускания этого фильтра:
1/„ом=
где к - коэффициент пропорциональности; Af - полоса пропускания прием-
ного фильтра.
Если известно напряжение помех в какой-либо определенной полосе час-
тот Л/,, то напряжение помех в любой другой полосе частот ДД„ определя-
ется выражением t/nrai Д/2= U„ou Af ^Af2/Af,
56
Для характеристики помех иа линиях электропередачи иногда указыва-
ются примерные уровни помех в полосе шириной 5 кГц.
Уровни, соответствующие среднему значению напряжения помех в поло-
се 5 кГц для линий различного напряжения, от 110 до 500кВ: от (минус) - 20
до - ЗОдБ.
Уровень помех довольно сильно зависит от условий погоды: в плохую
погоду - туман, снег, дождь, уровень помех может возрасти на 10 - 15 дБ. На
подстанциях, подверженных воздействию загрязненного воздуха уровни
помех могут быть больше приведенных.
Для определения уровня помех в любой полосе частот можно воспользо-
ваться следующим соотношением, вытекающим из последней формулы:
^пом4/= /’™„з - ‘/з Inft/Aj),
где Дпомз уровень помех в полосе 5 кГц.
Например, уровень помех на линиях 220 кВ в полосе 1300 Гц составляет:
Л,ом..з = Л.ОМ5 - ‘/2 /л(5/ДД =-2,5 - А 1п(5 / 1,3) -3,17 (Нп) = - 27,5 (дБ).
Характерной особенностью рассматриваемого вида помех на линиях
электропередачи является их неравномерное распределение во времени.
Максимальные всплески помех соответствуют положительным максимумам
напряжения данного фазового провода, и потому повторяются через каж-
дую 1/50 сек. В промежутках между двумя большими всплесками напряже-
ния могут быть два маленьких, из-за максимумов напряжения на соседних
фазах. Эти всплески меньше основных в 2 - 3 раза в соответствии с тем, что
переходное затухание между фазами - около 9 дБ
Напряжение распределенных помех несколько убывает с повышением
частоты. В ориентировочно можно считать, что напряжение распределен-
ных помех обратно пропорционально корню четвертой степени из частоты.
Эта закономерность справедлива до частот порядка 500 кГц. На часто-
тах, > 500 кГц, напряжение помех убывает с ростом частоты быстрее.
Приведенные значения уровней помех соответствуют средним значени-
ям напряжения помех, измеренным указателем уровня. Однако отдельные
всплески помех могут существенно превышать значение, замеренное детек-
торным прибором. Пнковый уровень распределенных помех примерно на
13 дБ выше среднего.
Поскольку приемник защиты должен быть отстроен от максимального
напряжения помех в данной полосе, то приведенные в цифры следует уве-
личить на 13 дБ. Если еще учесть повышение уровня помех при неблагопри-
ятных условиях погоды, то максимальный уровень помех в полосе 1300 Гц,
который может быть на линиях 220кВ, составит около +3 дБ. Так если порог
чувствительности приемников выполняется не ниже +4,5 дБ, то приемники
защиты, практически, всегда отстроены от воздействия распределенных по-
мех.
57
4.3. Помехи на входе аппаратуры в приемном фильтре
Передача сигналов по любому каналу электрической связи всегда произ-
водится в ограниченной полосе частот, выделенной для данного канала.
Ширина этой полосы зависит от скорости передачи, т.е. от объема информа-
ции, подлежащей передаче в единицу времени. Полоса частот канала огра-
ничена на передающем н приемном концах полосовыми фильтрами. Им-
пульсы электрических помех, поступающих на вход приемника, проходят
через полосовой фильтр.
Прн воздействии на вход полосового фильтра одного короткого импульса
на выходе этого фильтра появляется всплеск напряжения. Чем меньше поло-
са пропускания фильтра, тем меньше амплитуда и больше длительность это-
го всплеска.
Длительность всплеска помех в секундах примерно обратно пропорцио-
нально ширине полосы пропускания в Гц этого фильтра т.е. t » 1/Д/
Частота ВЧ колебаний, заполняющих нмпульс на выходе фильтра, при-
близительно равна средней частоте его полосы пропускания. Если длитель-
ность /0 возмущающего импульса на входе фильтра значительно меньше
1/Д/", то форма огибающей и частота заполнения не зависят от формы воз-
мущающего импульса. От формы и длительности возмущающего импульса
зависит только амплитуда импульса на выходе фильтра. При условии
to«\/Af, то амплитуда всплеска на выходе фильтра прямо пропорциональ-
на ширине его полосы, т.е. </тах = к Af.
Длительность всплеска помех на выходе фильтра (время реакции фильт-
ра на воздействие одиночного импульса помехи па его входе) определяется
длительностью t = 1/Д/переходного процесса в фильтре
Таким образом, чем шире полоса пропускания фильтра, тем короче им-
пульс на выходе фильтра и тем больше его амплитуда.
Если на вход фильтра воздействует серия импульсов с интервалами At ,
превышающими время реакции фильтра (At > г), то отдельные импульсы на
выходе фильтра почти не накладываются один на другой. Помехи в виде та-
кой последовательности импульсов носят название импульсных. Из б/тах = к
Af следует, что напряжение импульсных помех прямо пропорционально
ширине полосы пропускания фильтра. Отсюда если известно напряжение
импульсных помех 1/пом в определенной полосе частот Af то напряжение
этих помех в любой другой полосе 4/определится, как
б^пом Af= VnoK(Af/Af)
В технике ВЧ связи по ВЛ принято в качестве исходной принимать поло-
су 1 кГц, т. е. Af = 1 кГц.
Если помеха определяется в уровнях, то для импульсных помех
PncMZl/=PnoM1 + 20lgAf,
где Рпом1 - уровень импульсных помех в полосе 1 кГц; Af в кГц; РПом Af в дБ.
Если средний интервал между соседними возмущающими импульсами
значительно меньше времени переходных процессов в фильтре (Af «г), то
58
всплески напряжения на выходе фильтра многократно накладываются один
на другой, причем амплитуды и фазы колебаний отдельных всплесков слу-
чайны, так как случайны моменты появления н амплитуды возмущающих
импульсов. Результирующее напряжение на выходе фильтра представляет
собой напряжение с частотой, близкой к средней частоте полосы пропуска-
ния фильтра с хаотически изменяющимися фазой н амплитудой. Частота ко-
лебаний огибающей приблизительно обратно пропорциональна ширине по-
лосы пропускания фильтра.
Отклонения (флуктуации) амплитуды колебаний от среднего значения
являются случайными. В каждый конкретный момент времени нельзя пред-
сказать значение мгновенного напряжения на выходе фильтра н можно го-
ворить только о вероятности того, что напряжение на выходе фильтра будет
больше илн меньше определенного значения.
Помехи, вызывающие на выходе фильтра напряжение в виде беспоря-
дочных колебаний около среднего значения, называются флуктуационными.
Серия импульсов на входе фильтра вызывает на его выходе флуктуацион-
ную помеху, если за время переходного процесса t на вход приемника успе-
вает поступить более 10 импульсов. Флуктуационные помехи называют еще
н гауссовыми.
При одной н той же последовательности импульсов на входе фильтра
помехи на выходе фильтра с узкой полосой могут быть флуктуационными, а
на выходе фильтра с широкой полосой - импульсными.
Хотя амплитуда напряжения флуктуацношюй помехи непрерывно изме-
няется во времени, действующее (среднеквадратическое) значение напряже-
ния остается неизменным, если не изменяется характер процесса на входе
фильтра. Теоретически максимальная амплитуда флуктуационной помехи
может достигать сколь угодно большого значения, однако практически эта
амплитуда не превосходит утроенной величины среднеквадратического
значения напряжения этих помех, т.е. </тах ~ЗС/ПОМ ск.
Вероятность того, что мгновенное значение напряжения помех будет
больше 3(7ГЮМ СК, составляет менее 1%.
Короткие импульсы электрических помех на входе приемника обладают
определенной мощностью. Эта мощность более илн менее равномерно рас-
пределена по частотному спектру в достаточно широкой полосе частот. При
этом интенсивность помех можно характеризовать их удельной мощностью,
т.е. мощностью, приходящейся на единицу ширины полосы:
где АР - мощность помех в полосе Af G - удельная мощность помех.
Чем короче отдельные импульсы помех и чем меньше интервалы между
этими импульсами, тем равномернее распределена мощность помех по спек-
тру частот, так что обычно в пределах полосы частот приемного фильтра
можно принять G = const. При этом мощность помех на выходе фильтра
пропорциональна ширине полосы пропускания фильтра, т.е.
Рпом ’ G Af.
Действующее значение напряжения на сопротивлении нагрузки на выхо-
де фильтра пропорционально корню квадратному из мощности, выделяемой
59
на этом сопротивлении (так как Р=Иг/г). Поэтому действующее значение
напряжения помех па выходе фильтра определится, как
П„о„ = к = к jG-jf.
где к - коэффициент, зависящий от входного сопротивления цепи, в которой
рассматриваются помехи: к = -jz
Следовательно, напряжение флуктуационных помех на выходе фильтра
пропорционально корню квадратному из ширины полосы пропускания этого
фильтра. По последней формуле можно определить напряжение флуктуаци-
онных помех в любой полосе частот Л/ если в результате измерений или
расчетов известно напряжение помех в полосе частот Aft:
Ппом Д/*= СцомД/i A
или для мощностей помех P„OMAf = P„OMAf (Af/Af).
Если известен уровень помех в полосе Д/i то на основании последней
формулы уровень помех в любой полосе Д/можно найти из выражения:
Р пом4Г= Р пом4/1 +10 lg(Af/Afy).
При Af,- 1кГц уровень помех в полосе Af кГц, будет равен
P^«Af= Р„ом1 + 10 IgAf
4.4. Помехи от короны
При наличии напряжения па проводах линии между проводами сущест-
вует электрическое поле. Интенсивность поля в любой точке определяется
напряженностью электрического поля. Напряженность поля численно равна
силе, действующей на единичный заряд, помещенный в данную точку про-
странства, она растет с повышением напряжения проводов по отношению к
земле. Напряженность поля максимальна у поверхности провода и уменьша-
ется обратно пропорционально расстоянию до оси провода для одиночных
проводов и по несколько более сложному закону - для расщепленных про-
водов
На ЛЭП напряжением 220-750 кВ напряженность поля на проводах при
нормальном режиме работы составляет 22 - 29 кВ/см.
При достаточно большой напряженности поля у поверхности проводов
происходят электрические разряды с провода в окружающий воздух. Каж-
дый такой разряд называется коронным разрядом, а явление в целом - коро-
нированием проводов или просто короной.
Возникновение коронного разряда объясняется тем, что при большой на-
пряженности поля имеюшиеся в воздухе свободные электроны разгоняются
под действием сил электрического поля до большой скорости и при столк-
новении с молекулами воздуха ионизируют их.
При ионизации высвобождаются новые электроны, которые тоже разго-
няются полем и ионизируют другие молекулы, и т.д. Этот процесс приводит
к образованию электронной лавины. С удалением от провода напряженность
поля уменьшается и лавина затухает. Видимая корона связана с большим
60
количеством таких лавин. Ионизация воздуха вызывает свечение и треск, а
движение заряда в поле - электрический ток.
При не очень больших значениях напряженности электрического поля на
проводах коронные разряды возникают в отдельных точках поверхности
провода, главным образом в местах шероховатостей, загрязнений, наличия
капель воды и др. Коронные разряды в этом случае вызваны местным повы-
шением напряженности поля, и потому такая корона называется местной. По
мере увеличения напряженности поля число точек коронирования возраста-
ет. Когда напряженность поля достигает определенного для линии данной
конструкции значения, отдельные импульсы сливаются в общий разряд, на-
зываемый общей короной. Общая корона на линии вызывает большие поте-
ри электроэнергии. Поэтому при проектировании ВЛ расстояния между про-
водами и тип проводов выбираются так, чтобы максимальная напряженность
поля на проводах £тах была меньше напряженности поля £е, при которой
возникает общая корона.
Отдельные импульсы местной короны называются стримерами, и потому
такая корона часто называется стримерной.
Стримерные импульсы (стримерные разряды) являются генераторами ВЧ
и радиопомех, создаваемых линией электропередачи. Интенсивность стри-
мерных разрядов зависит от полярности напряжения провода по отношению
к земле. При положительной полярности эта интенсивность значительно
больше, чем при отрицательной. При отрицательной полярности напряже-
ния провода по отношению к земле стримерные импульсы так слабы, что
практически не создают электрических помех.
Источники стримерных разрядов обычно находятся на расстоянии не-
скольких метров один от другого (до десяти). Каждый источник создает
I - 3 стримерных импульса за период промышленной частоты, т.е. 50-150
импульсов в секунду. При этом моменты возникновения стримеров в раз-
личных точках линии случайны. Стримеры возникают вблизи положитель-
ного максимума напряжения на данном проводе.
Каждый стримерный разряд наводит в проводах импульсы тока, распро-
страняющиеся в обе стороны от точки коронирования. Обратный ток стри-
мера наводится в земле и соседних проводах. Высокочастотные токи, наво-
димые стримерами в проводах линии в месте их возникновения, распро-
страняются по линии, по всем ее модальным каналам. Попадая на вход при-
емника ВЧ канала, они создают высокочастотные помехи. На вход прием-
ника поступают импульсы помех от всех источников короны вдоль линии.
По мере распространения импульсы претерпевают затухание, которое для
высокочастотных составляющих тока больше, чем для низкочастотных. По-
этому в области низких частот помехи на входе приемника собираются с
большей длины, чем в области высоких частот. Вследствие этого уровень
помех несколько уменьшается с увеличением рабочей частоты.
Общее количество импульсов короны, поступающих на вход приемника
канала связи, весьма велико. Для линии длиной 10 км оно превышает ЗхЮ5
импульсов в секунду. При такой частоте импульсов на выходе приемного
фильтра помехи от короны являются флуктуационными практически в лю-
61
бой полосе частот, используемой каналами в системах ВЧ связи по ВЛ.
Напряжение помех от короны на линии переменного тока не остается по-
стоянным в течение периода промышленной частоты. В связи с тем, что ин-
тенсивные стримеры короны возникают только вблизи положительных мак-
симумов напряжения промышленной частоты, помехи от коронирования
одного провода длятся всего около 1/6 времени периода этой частоты, т. е.
около 3 - 4 мс в течение периода в 20 мс.
При наличии короны на одной фазе помехи возникают иа всех фазах ли-
нии. С дальних участков линии помехи доходят до приемника в основном по
модальному каналу с наименьшим затуханием. На трехпроводных линиях с
горизонтальным расположением проводов таким каналом яаляется канал
средняя фаза - крайние фазы. В этом канале напряжение на средней фазе
приблизительно в два раза больше, чем на крайних. Поэтому на линиях с го-
ризонтальным расположением проводов уровень помех на средней фазе не-
сколько выше, чем на крайних фазах. Кроме того, на средней фазе напря-
женность поля несколько выше, чем на крайних, что также способствует по-
вышению уровня помех на этой фазе.
При наличии напряжения на всех трех фазах линии каждая фаза является
источником помех. На вход приемника, подключенного к любой из фаз, по-
падают помехи от коронирования всех трех фаз. При присоединении к сред-
ней фазе линии с горизонтальным расположением проводов помехи имеют
наибольшее значение во время положительного максимума напряжения на
этой фазе и наименьшее - во время максимумов иа других фазах.
При присоединении к крайней фазе помехи от средней фазы будут наво-
диться на данную крайнюю фазу с большим уровнем, чем помехи от другой
крайней фазы.
При присоединении по схеме фаза - фаза ближняя характер помех такой
же, как при присоединении по схеме крайняя фаза - земля, только макси-
мальное напряжение пакета помех от коронирования средней фазы больше,
чем от короны крайней фазы. При присоединении фаза - крайние фазы име-
ется два одинаковых пакета помех, от коронирования крайних (рабочих)
фаз. Третий пакет (от коронирования средней фазы) отсутствует.
Если на ВЛ имеются транспозиции фазных проводов, то происходит вы-
равнивание амплитуд отдельных пакетов при всех схемах присоединения к
фазам. При увеличении частоты или длины участка от конца ВЛ до первого
пункта транспозиции влияние ее на характер помех уменьшается.
При любых схемах присоединения к изолированным проводящим тросам
за период промышленной частоты имеют место три всплеска с приблизи-
тельно одинаковыми амплитудами. Как было отмечено, помехи от короны
на выходе фильтра по своей природе являются флуктуационными. Такие
помехи полностью характеризуются своим среднеквадратическим значени-
ем. Если интенсивность источника помех неизменна во времени, то средне-
квадратичное напряжение помех также неизменно. Интенсивность источни-
ка помех от короны на линии переменного тока изменяется во времени в те-
чение периода промышленной частоты. Отсюда и среднеквадратическое на-
пряжение помех изменяется во времени.
62
Зависимость среднеквадратического напряжения помех от времени мо-
жет быть найдена в результате статистической обработки осциллограмм на-
пряжения помех за длительный интервал времени.
Если среднеквадратическое напряжение усреднить за период, то полу-
чится действующее напряжение помех U, неизменное во времени и равное
показанию вольтметра, реагирующего на эффективное значение напряжения
(например, термоэлектрического).
Помехи от коронирования других фаз во внутрифазный тракт не попада-
ют. Характер помех такой же, как при подаче напряжения только на одну фа-
зу линии.
Обычно напряжение помех измеряют селективными измерителями
уровня или вольтметрами на выходах приемных фильтров. При несинусои-
дальной форме измеряемого напряжения показания измерительного прибо-
ра зависят от параметров его измерительной цепи. Многие измерительные
приборы реагируют на средневыпрямленное значение, но отградуированы
так, что показывают действующее значение при измерении синусоидально-
го напряжения. Исследования показали, что такие приборы при измерении
флуктуационных помех дают показания, меньшее действующего значения
этих помех, в соответствии с выражением
1/гом = t/пом = 0,886 и «0,9 и,
где U- действующее значение напряжения помех.
При измерении такими приборами напряжения помех от короны на ВЛ
их показания при одинаковом действующем напряжении U будут зависеть
от соотношения между максимумами зависимости среднеквадратичного на-
пряжения помех С/щах °т времени f(t).
Уровень помех на входе приемника зависит от интенсивности корониро-
вания проводов (генерации помех), от условия распространения напряжений
помех вдоль ВЛ, ее длины, условий нагрузки ВЛ по концам и наличия и ха-
рактера имеющихся на линии неоднородностей. Генерация помех определя-
ется иа основании экспериментальных данных и статистической обработки
многолетних наблюдений. Исследования показали, что интенсивность коро-
нирования мало зависит от конструкции линии, а определяется значением
радиуса линейного провода (при расщепленных фазах - от радиуса состав-
ляющего провода) и напряженностью поля на поверхности этого провода.
Уровень генерации помех на ВЛ с радиусом провода R и напряженностью
поля, равной Е, можно определить по выражению
Г=Г6 + 2,3(Е - ЕУ+40 lg(R / RJ
где Г& Eg - базовые значения уровней генерации помех и напряженности
поля на проводах, определенные экспериментально для одной из ВЛ с ра-
диусом провода R&
Уровень помех от короны сильно зависит от атмосферного давления,
влажности воздуха и его загрязненности, наличия осадков, температуры и
других факторов.
Больше всего уровень помех увеличивается при интенсивности дождя до
I -2 мм/ч. Дальнейший рост интенсивности дождя не приводит к увеличению
63
уровня помех. При гололеде и изморози увеличивается генерация помех, но
их уровень на входе ВЧ приемника растет незначительно, а для трактов по
тросам может даже уменьшиться из-за увеличения затухания модальных ка-
налов. Поэтому при проектировании каналов ВЧ связи по ВЛ возможность
увеличения помех при гололеде или изморози не учитывают.
Множественность факторов, влияющих на уровни помех в каналах ВЧ
связи по ВЛ приводит к тому, что уровень помех является случайной вели-
чиной, которую нужно оценивать вероятностными характеристиками.
Возможно появление высокого уровня помех сразу после включения ВЛ
под напряжение. Объясняется это тем, что на проводах отключенной ВЛ
оседает пыль, влага или снег, способствующие повышению интенсивности
коронирования. После включения линии под напряжение посторонние час-
тицы уносятся с поверхности проводов стримерными разрядами, поверх-
ность очищается и интенсивность коронирования уменьшается.
Поскольку уровень помех прямо пропорционален уровню генерации, из
последней формулы следует, что уровень помех пропорционален разности
уровней напряженностей поля на проводах:
^Лпом1 = 2,3(7:, - fig) ~ 150 IgfU/U^), где ЛРГО,„ - изменение уровня помех
при изменении линейного напряжения от /76 до U,.
Из этого следует, что уровень помех возрастает на 0,65 дБ на 1% возрас-
тания линейного напряжения сверх номинального. Уровень помех от коро-
ны зависят также от длины линии и частоты.
Помехи попадают на вход приемника не только от данной линии, но и от
других линий, заходящих на шины той же подстанции. Различие в уровнях
помех на короткой и длинной линиях уменьшается при плохих погодных ус-
ловиях, когда помехи обусловлены в основном коронированием короткого
участка линии вблизи подстанции, над которым идет дождь или снег. По
этой причине зависимость уровня помех от длины линии обычно не учиты-
вают и принимают: р„ом = р„ои
При изменении частоты изменяется не только величина Лр„ои, но, и ве-
личина рпом вследствие увеличения а с ростом частоты.
Таблица 4.1. Зависимость Лр^ от частоты и длины
нетранспонированной ВЛ 220 кВ
Частота, кГ ц, / а (дБ/км) /, км
10 25 50 100 200 300
Л/’„„., дБ,
100/0,033 12 8 5 3 1 0
500 / 0,085 8 4 0 0 0 0
Коэффициент затухания а для модального канала с малым затуханием
определяется в основном потерями в проводах. При этом а пропорционален
корню квадратному из частоты. Принимая а = К-/7 можно установить связь
между уровнями помех на разных частотах:
Рпом f2 ~~ Рпом
Для схем присоединения и таких классов линейного напряжения ВЛ, при
64
которых коэффициент затухания используемого модального канала опреде-
ляется потерями земле, зависимость а от частоты приблизительно линейна,
т. е. a=Kf В этом случае: p„m f2 = рпо„л-10 lg(f2/fi).
4.5. Помехи при коротких замыканиях на ВЛ
Большинство коротких замыканий на ВЛ сопровождается горением дуги
в месте КЗ. Эта дуга горит до тех пор, пока поврежденная линия не будет
отключена с обеих сторон устройствами релейной защиты. При исправном
состоянии этих устройств отключение поврежденной линии происходит за
время 0,1 - 0,15 с на ВЛ сверхвысоких напряжений и за время до 0,5 с на ли-
ниях низких классов напряжения.
Процесс КЗ можно разбить на три периода, каждый из которых характе-
ризуется своим видом генерируемых помех, а именно: периода установле-
ния КЗ, стационарной фазы КЗ, когда горит устойчивая электрическая дуга,
и периода отключения линии.
В период установления дуги в месте КЗ возникают импульсы тока, вызы-
вающие импульсы напряжения во всех проводах линии. Амплитуда этих
импульсов ограничивается разрядником в фильтре присоединения. На выхо-
де фильтра присоединения помехи имеют вид коротких импульсов с интер-
валами 0,05 - 0,1 мс и амплитудой более 100 В. На выходе приемного
фильтра с шириной полосы до 4 кГц эти помехи имеют характер гауссовых с
уровнем действующего значения в полосе 1 кГц в пределах 0-15 дБ.
В стационарной фазе КЗ помехи резко уменьшаются. Они представляют
собой последовательность отдельных импульсов, повторяющихся 1 - 2 раза
в период промышленной частоты. Длительность импульсов вблизи основа-
ния примерно 1/&4 частота заполнения близка к средней частоте полосы
фильтра. Амплитуда этих импульсов на входе приемника составляет 15-30
В, на выходе фильтра с полосой 1,4 кГц - около 100 мВ. Иногда появляются
отдельные импульсы большей амплитуды. Характер помех в установившей-
ся фазе КЗ практически не зависит от длины дуги и значения тока КЗ.
В период отключения линии помехи обусловлены разрывом дуги в выклю-
чателе. Помехи на линии в этом случае представляют собой последователь-
ность коротких импульсов со средней частотой более 20 импульсов в 1 мс.
На выходе фильтра с полосой до 4 кГц помехи по характеру близки к гаус-
совым и имеют в среднем уровень действующего значения около 12 дБ в по-
лосе 1 кГЦ. Длительность помех при одном КЗ равна длительности разрыва
дуги в выключателях. С учетом разновременности работы выключателей в
фазах линии эта длительность может достигать 20 - 30 мс. Длительность уд-
ваивается в случае неуспешного АПВ.
65
4.6. Помехи при коммутационных операциях
При работе выключателей с разрывом дуги рабочего тока линии помехи
имеют такой же характер, как и при отключении тока КЗ. Уровень этих по-
мех при работе выключателей на данной подстанции на 3 - 4 дБ больше, чем
при его работе на дальнем конце линии.
Большие уровни помех при значительной продолжительности появляют-
ся при работе разъединителей. Разъединители разрывают только малые ем-
костные токи при включении или отключении не подключенных к нагрузке
трансформаторов, выключателей, линий и другого энергетического обору-
дования. В начале операции отключения или в конце операции включения,
когда расстояние между ножами разъединителя мало, возникают частые им-
пульсы помех со сравнительно небольшой амплитудой - несколько десятков
вольт на входе ВЧ приемника. В конце операции отключения или в начале
операции включения, когда расстояние между ножами разъединителя вели-
ко, помехи имеют вид больших импульсов, появляющихся два раза за пери-
од промышленной частоты. Эти помехи обычно имеют характер импульс-
ных. Амплитуда импульсных помех на выходе фильтра присоединения тем
больше, чем выше пробивное напряжение разрядника в фильтре присоеди-
нения, шире его полоса пропускания и больше емкость конденсатора связи.
Амплитуда этих импульсов может достигать 1кВ. При трехфазной операции
разъединигелем число импульсов помех в единицу времени утраивается.
Следовательно, при операциях разъединителем помехи на выходе фильт-
ра могут быть как импульсными, так и гауссовыми. Уровень гауссовых по-
мех наибольший в средней части операции и может достигать 15дБ. Дли-
тельность существования помех при ручной операции может составлять не-
сколько секунд.
Более подробное описание распространения высокочастотных волн по
однородным многопроводным линиям на каналах связи по ЛЭП и помехах
на высоковольтных линиях приведены в работах (Л 1, 6, 18, 26), материалы
которых послужили основой этих (3 и 4) глав.
Осциллограмма помех от короны для внутрифазного тракта (верхняя ос-
циллограмма) и для схемы фаза-земля (нижняя осциллограмма)
66
ГЛАВА ПЯТАЯ
ИЗМЕРЕНИЯ АППАРАТУРЫ И ВЫСОКО-
ЧАСТОТНЫХ КАНАЛОВ ПО ЛЭП
5.1. Измерения электрических сигналов
Параметры электрических сигналов. Электрические сигналы в систе
.мах передачи информации по линиям высокого напряжения разделяют
на сигналы постоянного тока, синусоидальные сигналы переменною
тока, сложные электрические сигналы переменного тока. Импульсы од-
нополярного тока, используемые для передачи информации в цепях ка-
налов автоматики и телемеханики являются примером сигналов постоян-
но! о тока. Их отличает знак и значение амплитуды напряжения или тока
и длительность. Амплитуду и полярность импульса определяют измери
тели тока и напряжения или осциллографы. Длительность импульсов
можно измерить также осциллографами и электронными миллисекундо-
мерами. Если необходимо определить форму импульсов на каком-то
участке цепи и его частотный спектр, то применяют анализаторы спектра.
В синусоидальном сигнале переменного тока можно измерить ампли-
туду напряжения или амплитуду тока и частоту. Диапазоны частот, при-
меняемые для передачи информации по линиям высокого напряжения,
удобно разделить на тональный (0,3—3,4 кГц), промежуточный (4—
32 кГц), высокий (12—1000 кГц). Частоты синусоидального сигнала
можно измерять различными методами, отличающимися точностью из-
мерений. Мостовой метод наиболее применим для измерения в диапазоне
частот 0,3-15 кГц, метод сравнения — 10 Гц -1000 кГц; метод переза-
ряда конденсатора — 10 Гц —500 кГц; резонансный метод - 25 -300 Гц;
гетеродинный — 10 Гц —300 мГц; метод дискретного счета — 1 Гц —
300 Гц.
Сложный электрический сигнал можно представить суммой синусо-
идальных сигналов различных частот и амплитуд. Сложными сигналами
являются, например, импульсы переменного тока, амплитудно-модулиро-
ванные и частотно-модулированные сигналы. При анализе сложных
сигналов измеряют его частотные составляющие. Для оценки этих сигна-
лов измеряют коэффициенты модуляции, характеризующие модулиро-
ванные колебания.
Уровни передачи. При определении режимов работы устройств связи
по напряжению, току или мощности используют нормальный генератор,
который при внутреннем сопротивлении 600 Ом отдает в согласованную
нагрузку мощность, равную 1 мВт. При этом напряжение на выходе гене-
ратора равно 0,775 В, а ток, протекающий в нагрузке, 1,29 мА. Эти зна-
чения напряжения и тока получены по известной формуле Р— IlF/Zl =
67
= I^ZI. Нормальный генератор имеет внутреннее сопротивление 600 Ом,
и на частоте 800 Гц его ЭДС составляет 1,55 В.
Дня определения параметров передачи разных четырехполюсников,
оценки помех, степени согласования трактов передачи, значений мощ-
ностей, их отношений, отношений напряжений, токов, определения от-
носительного усиления, ослабления удобно пользоваться безразмерными
логарифмическими единицами.
Натуральный логарифм отношений сравниваемых величин дает основ-
ную единицу — непер (Нп), если берется десятичный логарифм, то
за единицу принимается децибел (дБ). Затухание на участке цепи
равно 1 Нп, если ток и напряжение в конце цепи (/2, 172) будут в е =
= 2,718 раза, а мощности (Р2) — в е2 - 7,389 раза меньше, чем в начале
цепи (Ilt Ut, Р,). Уровни мощности, тока и напряжения равны 1 дБ
(децибел), если соотношение мощностей в начале и конце цепи Рх/Р2 =
= Ю1'10 = 1,259, т.е 1 дБ = 10 \%(Рх/Рг), а токов и напряжений l/i/t/2 =
= Л//2 = 10*/20 =4,122, тс. 1 flB=201g(tf1/t72) при £7,/t72= i01/2O=l,122.
Следовательно, 10 дБ соответствуют отношению мощностей Рх/Р2 =
= 10; 20 дБ — отношению мощностей, 102, 30 дБ — отношению мощ-
ностей 103 и т.д. Между непером и децибелом существуют следующие
соотношения: 1 Нп = 8,686 дБ; 1 дБ =0,115 Нп. Уровни передачи (р)
оценивают напряжения, токи, мощности в единицах передачи (неперах
или повсеместно принятых децибелах). Уровни напряжения, тока или
мощности определяют по отношению к некоторым условно принятым,
практически удобным нулевым уровням соответствующих величин.
Различают абсолютные, относительные и измерительные уровни пере-
дачи.
Абсолютные нулевые уровни установлены в 1 мВт для активных и
1 мВ-A для кажущихся мощностей. Абсолютный нулевой уровень для
мощности Ро связан с абсолютными нулевыми уровнями для напряже-
ния Uo и тока 10 через стандартное значение сопротивления Ro соотно-
шениями Ро = Uo/Rq = IqR0. Для Ро = 1 мВт и Ro = 600 Ом значения на-
пряжения и тока, как указано выше, составляют 0,775 Ви 1,29 мА
соответственно.
Абсолютные уровни напряжения ру, тока pJt мощности рр определяют
с учетом абсолютных нулевых уровней из выражений пр = ln(C/i/7Z0) =
= 20 Igf^/t/o); Pl = 1п(Л/70) = 201g(/,//o) ;рр = И ln(P1/P0)= 101g(/WPo),
где Ux, lx, Рх — соответственно напряжение, ток и мощность в точке
измерения; Uo, 10, Ро — соответствующие абсолютные нулевые уровни.
Относительные уровни напряжения, тока и мощности определяются
выражениями для абсолютных уровней, в которых нулевые уровни за-
менены теми, относительно которых определяются эти уровни. Относи-
тельный уровень можно определить через абсолютные, например: P(jx 2 =
= 201g(l/,/l/2) = 20\&(UxUo/Uo/U2) = 20[lg(t/,/t/o) - Ig(C72/£70)] =
= Pui - Pui-
68
Рис. I- Схемы измерения частоты сигнала:
а - мостовая; б — Т-образная мостовая
Измерительный уровень — это абсолютный уровень напряжения в
измеряемой точке системы, если на входе системы действует напряжение
с уровнем 0 дБ.
Диаграмма уровней дает распределение уровней вдоль узлов аппарату-
ры или вдоль канала связи в виде графика. С ее помощью можно уста
новить дефекты в аппаратуре или линии.
Измерение частоты синусоидального колебания. Частоту сигнала из-
меряют, контролируя аппаратуру уплотнения, каналы и измерительные
генераторы. Измеряя частоту, можно определять также значения времен-
ных интервалов и длин волн. Частоту можно измерять резонансным или
мостовым методом, методом сравнения и методом дискретного счета.
Электронно-счетные частотомеры, созданные на основе метода дискрет-
ного счета, являясь наиболее удобными и точными, вытесняют сейчас
другие приборы для измерения частоты и интервалов времени. Частота
/, Гц, и время Т, с, являются обратными величинами: f = 1/7'. Кроме
того, f = с/\, где с = 3-10® м/с — скорость света, X — длина волны, м.
Сигналы тональных частот могут измеряться мостовыми схемами, ус-
ловие баланса которых зависит от значения частоты. На рис. 1 приведены
две наиболее распространенные мостовые схемы измерения частоты си-
гнала. Напряжение сигнала измеряемой частоты подают на зажимы Вх,
индикатором настройки моста служит показание PV — электронного
вольтметра. Мост в схеме на рис. 1, а настраивают на минимум показания
PV изменением емкости конденсаторов С1 и С2 и сопротивлений ре-
зисторов R1 и R2. Если R4 = 2R3, то при балансе моста измеряемая час-
тота равна, Гц: f =0,159/(Я7С7).
В схеме на рис. 1, б, широко применяющейся при измерении частоты
сигнала ниже 100 Гц, настройка моста на минимум показания PV осу-
ществляется изменением RI R3 При Л7 =R2 =R3,0,5 С7 =С2 = СЗи ба-
лансе моста частота, Гц:/ = 0318/(7?7 С1). Гармонические составляющие
в составе измеряемого сигнала вызывают заметную погрешность при из-
мерении, поэтому для точных измерений необходимо использовать изме-
рительные фильтры, которые включают перед PV, или вместо PV при
менять избирательный измеритель по типу анализатора гармоник.
69
Рис. 2. Измерение частоты сигнала методом сравнения:
а — с помощью телефона; б осциллографом; в - при помощи круговой
развертки
При измерения частоты колебания методом сравнения исследуемый
сигнал сравнивают с частотой сигнала, принимаемого за эталонный.
Для этого необходим источник эталонной частоты и индикатор.
Схемы измерений методом сравнения частот приведены на рис. 2,
где GI — генератор, вырабатывающий частоту, взятую за эталон, a G2 -
источник измеряемой частоты fx. В простейшем случае (рис. 2, а) сов-
падение частот звукового диапазона (до 10 кГц) определяют на слух при
помощи телефона Т. При /0 = fx в телефоне слышен звук частоты/о по-
стоянной громкости. При разных/0 и fx появляются максимумы и мини-
мумы громкости (’’завывания”), обусловленные сдвигом напряжения.
Чем ближе частоты друг к другу, тем ровнее слышится основной тон
в телефоне.
Измерение сигнала любой частоты можно выполнить методом сравне-
ния с использованием осциллографа в качестве индикатора (рис. 2, б).
Плавно меняя частоту генератора G1, добиваются получения на экране
осциллографа PG неподвижного изображения — фигуры Лиссажу. Ха-
рактер изображения определяют кратность частот и соотношение фаз
измеряемых напряжений. На рис. 3 приведены фигуры Лиссажу для раз-
ных кратностей частоты и разности фаз измеряемых напряжений. Если
рассечь неподвижную фигуру взаимно перпендикулярными прямыми,
не проходящими через точки симметрии фигуры, то число точек пере-
сечения фигуры с каждой прямой определяет числа кратного отношения
частот. Фигуры Лиссажу при больших кратностях частот получаются
сложными, и определить по ним кратность частот напряжений затрудни-
тельно.
Метод сравнения. Схема измерения с дроблением частоты показана
на рис. 2, в. Напряжение с G1 подается на фазовращающую цепочку RC.
Сдвинутые на 90° напряжения с цепочки RC через усилители схемы ос-
циллографа поступают на горизонтальные и вертикальные пластины
электронно-лучевой трубки, обеспечивая круговую развертку электрон-
ного луча. Измеряемое напряжение подается на модулирующий электрод
z трубки осциллографа. Это напряжение по частоте должно быть выше
частоты напряжения измерительного генератора GJ. Меняя частоту на-
70
пряжения G1, добиваются появления на экране неподвижного круга из
черточек. Число черточек показывает кратность частоты измеряемого
напряжения частоте генератора G1. При точной кратности частот изобра-
жение неподвижно. Нужная частота генератора G1 устанавливается по
фигурам Лиссажу. Метод сравнения при помощи осциллографа применя-
ется при калибровке частоты измерительного генератора. В качестве
известного генератора используется кварцевый генератор фиксирован-
ных частот.
Метод заряда и разряда конденсатора применим для измерения сигна-
лов от единиц герц до сотен килогерц. Конденсатор известной емкости С
(рис. 4) с помощью электронного переключателя S переключается с
частотой, равной измеряемой частоте, на заряд от батареи или на разряд
через магнитоэлектрический прибор РА. Если конденсатор заряжается До
напряжения 14, а разряжается до 14, то заряд, получаемый конденсато-
ром и соответственно отдаваемый в цепь гальванометра за один такт
переключения,q =C(UX - U2) =С Д U.
SB
Р и с. 4. Изменение "всготы методом перезаряда
конденсатора
Ри с. 5. Упрощенная функциональная схема электронно-счетного частотомера
Ток, протекающий через индикатор, /ср = Дгу/Дг = C&Uf, где f =
= 1/Дг — частота, с которой индикатор переключается с заряда на разряд.
Следовательно, при заданных С и Д£/ ток, протекающий через прибор
РА, пропорционален частоте. Измерительные приборы, основанные на
рассмотренном принципе, называются конденсаторными частотомерами.
Метод дискретного счета основан на счете с помощью электронно-
счетных устройств числа периодов неизвестной частоты за известный,
стабильный по длительности интервал времени. Этот метод дает возмож-
ность быстро производить измерения в широком диапазоне частот с ма-
лыми погрешностями.
Функциональная схема электронно-счетного частотомера изображе-
на на рис. 5. Напряжение измеряемой частоты fx подается на вход усили-
теля-формирователя А1, где преобразуется в последовательность корот-
ких прямоугольных импульсов той же частоты. Сформированные им-
пульсы через элемент И попадают на триггерный счетчик PC. Элемент И
пропускает короткие импульсы fx в течение времени То, определяемого
длительностью импульса, поступающего с блока формирования времен-
ных интервалов. Интервал То является периодом уменьшенной в п раз
частоты опорного кварцевого генератора G1. Если период измеряемой
частоты тх = l/fx, то число импульсов, прошедших на счетчик за время
То ,W=То /тх = Tofx, откуда fx =N/ То.
Если То = 1 с, то число импульсов равно неизвестной частоте в герцах.
Число импульсов, подсчитанных триггерным счетчиком PC, преобразует-
ся дешифратором ДС в код, поступающий на цифровой индикатор HG.
Измерение спектра частот. Сложное электрическое колебание можно
представить в виде совокупности гармонических составляющих. Зна-
ние частотного спектра сложного колебания позволяет определить пара-
метры этого колебания и возможность его передачи без искажений по
каналу связи. Спектры периодических колебаний (рис. 6, а, б) харак-
теризуются определенными гармоническими составляющими, ампли-
туды и частоты которых можно легко из герить. Спектры, получаемые
от модуляции несущей частоты одиночными импульсами (рис. 6. в) и
72
спектральной плотности.
Измерение гармонических составляющих спектра выполняется с по-
мощью анализаторов частоты. Разрешающая способность анализатора
определяется качеством его фильтра. Различные анализаторы (анализа-
торы гармоник, анализаторы напряжения, избирательные вольтметры,
избирательные измерители уровня) отличаются в основном разрешаю-
щей способностью и градуировкой. Анализ сложных спектров упрощает-
ся, если применить спектрометры. Спектр сигнала определяется в них
автоматически и фиксируется на зкране осциллографа или записывается
на бумажной ленте.
Измерение дискретного сигнала. Информационный параметр двоич-
ных дискретных сигналов имеет только два конечных значения. Эти им-
пульсы или посылки характеризуются полярностью напряжения, фор-
мой, длительностью т0, амплитудой Uo, частотой следования , длитель-
ностью фронта Тф, длительностью спада тсп. неравномерностью плоской
части , выбросом амплитуды фронта , выбросом амплитуды спада Ьг -
Прямоугольным импульсом (рис. 7, а) называется импульс, у кото-
рого плоская часть составляет не менее 0,7 т; трапецеидальным
(рис. 7,6) - импульс с линейными, регулируемыми и контролируемыми
по длительности фронтом и спадом. Экспоненциальный импульс
(рис. 7, в) — это импульс без плоской вершины и с экспоненциальным
фронтом нарастания, по длительности значительно меньшим длитель-
ности спада. Качество трапецеидального и экспоненциального импульсов
характеризуется нелинейностью формы кф, %: кф = (U2 — Ut )100/t/0,
где Ul — напряжение реального сигнала в некоторой точке фронта или
спада для той же точки измерения; U2 - напряжение идеального фронта
йпи спада для той же точки измерения.
Идеальная характеристика фронта и спада импульса — прямая, про-
ходящая через точки реальней кривой импульса, соответствующая зна-
чениям напряжения 0,1 Uo и 0,9 Uo.
73
Р и с. 7. Импульсы дискретных сигналов:
а — прямоугольный; б — трапецеидальный; в — экспоненциальный
Измерения амплитуды импульсов, а также мгновенных значений на-
пряжения в любой точке импульса можно выполнить с помощью им-
пульсных осциллографов. Погрешность измерений составляет 5—10%.
Частоту повторения импульсов можно измерить методом сравнения,
если напряжение последовательности импульсов подать на вход верти-
кальной развертки электронного осциллографа, а.на вход горизонталь-
ной развертки — напряжение сигнала измерительного генератора. Изме-
няя частоту генератора, добиваются появления на экране осциллографа
устойчивого изображения одного импульса. Частота следования импуль-
сов в этом случае будет равна частоте сигнала измерительного генерато-
ра
Измерить временные параметры импульсов можно при помоши ос-
циллографа с калиброванными метками или методом дискретного счета.
Последовательность импульсов подают на вход вертикальной развертки
осциллографа. Частота генератора развертки устанавливается такой,
чтобы на экране было изображение одиночного импульса, если надо
измерить его временные параметры, или два импульса, если хотят изме-
рить интервал времени между импульсами. Затем включают генератор
калиброванных импульсов, длительность которых известна. Временной
параметр определяется по числу меток, размещенных между выбранны-
ми точками измерения импульса. Относительная погрешность данного
способа измерения составляет ± (345) 1СГ4.
Р и с. 8. Схема дискретного измерения
длительности импульса
74
Для измерения интервалов времени методом дискретного счета ис-
пользуется селектор счета СС (рис. 8), который срабатывает от заданно-
го напряжения импульса и при напряжении, равном или большем уста-
новленного порога, открывает путь импульсам счета от опорного генера-
юра ОГ ria счетную схему измерителя интервала времени ИИВ
Измеренная длительность равна: Тн = N/f0, где/о — частота опорк-х
генератора; N число импульсов счета, прошедших в ИИБ.
5.2. Измерительные приборы
Измерители напряжения, тока, уровня. Измерение постоянного на-
пряжения. Напряжение постоянного тока характеризуется значением
и полярностью.
Индикаторами аналоговых вольтметров чаше служат магнитоэлектри-
ческие измерители. В магнитоэлектрическом вольтметре последователь-
но с измерительным механизмом включают добавочные резисторы,
позволявшие изменять пределы измерения. Значения сопротивления
добавочных резисторов рассчитывают по закону Ома: для схемы с от-
дельными резисторами Адоб = 1/,//11р - Rn р; для схемы с секционирован-
, ' - 1
ным добавочным резистором 7?дое = ЦДпр — (Япр + 2 ЛДО61)>
где U, — верхний предел измерения вольтметра; /11р — ток полного от-
клонения прибора; /?пр — сопротивление рамки измерительного прибо-
ра. Входное сопротивление вольтметра определяет в основном сопротив-
ление добавочного резистора, так как сопротивление рамки измеритель-
ного механизма мало. Но и это добавочное сопротивление не может быть
очень велико, так как его значение ограничено током, который должен
проходить через измерительный механизм. В реальных вольтметрах маг-
нитоэлектрической системы входное сопротивление не превышает не-
скольких десятков килоом. В высокоомных цепях такого сопротивле-
ния в ряде случаев недостаточно, так как оно приводит к значительным
погрешностям измерения. Стремление снизить погрешность измерения
привело к необходимости создания электронных вольтметров с высо-
ким входным сопротивлением.
Простейший электронный вольтметр для измерения напряжения по-
стоянного тока может быть выполнен в виде однокаскадного усилителя
на лампе или транзисторе, нагрузкой которого служит магнитоэлектри-
ческий прибор. Чтобы исключить влияние нелинейности и зависимости
показаний прибора от параметров лампы или транзистора, в схему уси-
лителя вводят отрицательную обратную связь, а для устранения показа-
ний при UBX = 0 измерительный прибор включают в диагональ моста, в
одно из плеч которого включена электронная лампа или транзистор. На
рис. 9 изображена мостовая (балансная) схема вольтметра постоянного
напряжения. Мост образован внутренним сопротивлением лампы или
75
Р и с. 9. Мостовая схема вольтметра
постоянного тока
Р и с. 10. Схема усилителя постоянного тока УПТ на транзисторах
транзистора Яу и резисторами RK, Rl, R2. Мост уравновешивается ре-
зистором Яа, который выравнивает токи в плечах моста при отсутствии
входного напряжения. Потенциалы точек а и b выравниваются, и показа-
ния прибора равны нулю. При подаче на вход измеряемого напряжения
внутреннее сопротивление триода VL1 изменяется, мост выходит из
состояния равновесия и стрелка прибора РА1, градуированного в воль-
тах, отклоняется. Более распространены схемы усилителя постоянного
тока (УПТ), содержащие лампы (или транзисторы) в двух или четырех
плечах моста. Стабильность нуля таких усилителей значительно выше,
так как изменения сопротивления всех плеч моста, обусловленные ста-
рением ламп, нестабильностью напряжения питания и другими причина-
ми, становятся близкими и стрелка прибора не уходит с нулевой от-
метки.
Общие требования, предъявляемые к усилителям тока вольтметра:
постоянство коэффициента усиления, высокое входное сопротивление,
пренебрежимо малый дрейф нуля, линейность амплитудной характерис-
тики. В качестве УПТ широко применяют схемы на транзисторах и ин-
тегральные микросхемы (ИС). Примером может служить схема на
рис. 10. Входное напряжение каскада, снимаемое с коллекторов тран-
зисторов VT1 и VT2, пропорционально разности напряжений, приложен-
ных к базам этих транзисторов. Поэтому такие устройства называют
дифференциальными усилителями. Если замкнуть накоротко один из
входов дифференциального усилителя (как показано штриховой лини-
ей), то схема превращается в УПТ с несимметричным входом, аналогич-
ный рассмотренным ранее. Транзистор VT3 стабилизирует суммарный
ток транзисторов VT1 и VT2. Транзистор VT4, использующийся в ка-
честве диода, стабилизирует коллекторный ток транзистора VT3 при из-
76
Г и с. 11. Структурная схема измерителя
ш-ременного напряжения
UZ1 R1 PV1
менении окружающей температуры. Измерительный прибор подключа-
ется к гнездам (4ЫХ. Для увеличения общего коэффициента усиления
несколько таких схем можно соединить последовательно.
Получили широкое распространение усилители на полевых транзисто-
рах, обладающих входным сопротивлением до сотен мегаом. Усилители
постоянного тока на операционных усилителях, имеющих высокие вход-
ные сопротивления и коэффициент усиления до нескольких тысяч,
также широко распространены.
Измерение переменного напряжения. Измеряемое переменное напря-
жение, как правило, преобразовывают с помощью нелинейного элемента
(детектора) UZ1 (рис. 11) в пропорциональное постоянное напряжение.
Постоянная составляющая усиливается с помощью УПТ А1 и измеряется
вольтметром постоянного тока PVI. Шкалу индикаторного прибора гра-
дуируют в большинстве случаев в среднеквадратичных значениях сину-
соидального напряжения. В зависимости от характеристики преобразо-
вания переменного напряжения в постоянное вольтметры измеряют
средневыпрямленные, среднеквадратичные или амплитудные значения
напряжений.
Параметры переменных сигналов. Мгновенное значение
сигнала (напряжения {/, тока i ) — это значение в заданный момент
времени. Мгновенное значение можно наблюдать на экране осцилло-
графа.
Период Т — это период, равный наименьшему интервалу времени,
через который повторяются определенные мгновенные значения периоди-
ческого сигнала.
Частота f (или F) — это параметр, обратный периоду, т.е. f= 1/Т.
Амплитуда Vm — это максимальное или минимальное значение
синусоидального сигнала за период. При несинусоидальной форме сигна-
ла максимальное (£%в) или минимальное (1%н) значение называют пи-
ковым.
Размах сигнала — это разность между максимальным и мини-
мальным значениями. Для синусоидального сигнала I/pa3 - Um— (— Vm) =
= 2Um ; для несинусоидального t/pa3 = t/BB - (- f4H) = t/BB + l^H.
Высота импульса Ам — это максимальное значение сигнала им-
пульсной формы.
Среднее значение напряжения за период Пср — это постоянная со-
ставляющая, равная среднеарифметическому всех мгновенных значений
ia период и численно равная алгебраической сумме площадей, ограни-
ченных кривой сигнала за период и осью абсцисс:
77
иср = — rs
то
Среднееыпрямленное значение напряжения — зто среднее
значение модуля напряжения за период при двухполупериодном выпрям-
лении:
^ср.в = I 1^(01^С
Го
Если Т = 1, то средневыпрямленное значение равно площади, ограничен-
ной кривой напряжения и осью абсцисс. При однополярном напряжении
среднее значение (постоянная составляющая) равно средневыпрямлен-
ному. При разнополярном напряжении они различны. Для гармоническо-
го напряжения; например, <7ср =0, а <7Ср.в =0,637 Um.
Средне квадратичное значение сигнала (действующее или
эффективное) равно корню квадратному из среднего значения квадрата
напряжения или тока за период или за время измерения:
Пд = /- f [ t/(r)pdz.
V т о
Если периодический сигнал несинусоидальной формы и его составляю-
щие — гармоники — имеют среднеквадратичное значение Ult Ui, U3 ..
то среднеквадратичные значение всего сигнала определяют по формуле:
и = у/и{ + Ul + 1% + ...'.
Связь между амплитудным (пиковым), среднеквадратичным и
средневыпрямленным значениями напряжения сигнала данной формы
устанавливается с помощью коэффициента амплитуды, равного отноше-
нию амплитудного значения к среднеквадратичному: ка = Um/UR, и
коэффициента формы кривой, определяемого отношением среднеквад-
ратичного значения к средневыпрямленному: к$ =11^] Ц.рв.
Вольтметры и амперметры, кроме импульсных, градуируют в средне-
свадртичкых значениях синусоидального напряжения (тока) Зная коэф-
фициенты амплитуды и формы, легко определить остальные значения.
Импульсные вольметры градуируют в максимальных значениях, их по-
казания соответствуют высоте импульса А,„ , выраженной в вольтах.
Средневыпрямленные и среднеквадратичные значения импульсной по-
следовательности определяются соответственно;
^ср.в — ~ Ащ ;кзкф\ Ад ~ А-,п1кл.
Коэффициенты амплитуды и формы для различных напряжений
имеют значения:
78
Напряжения: Прямоуголь- Пилообразное
ное
ит............... 1=73 и„
^ср.в * • 0,86 Од
*а = U„JU„ .... 1 1,73
кф =бШср.в • -I 1.16
Синусоидальное
1,41 Сд
0.9 Сд
1,41
1.11
Для синусоидального напряжения мгновенное напряжение определя-
ется выражением U(t) = Um sin cot. Среднее значение синусоидального на-
пряжения иср = 0 (в сигнале нет постоянной составляющей); средне-
квадратичное значение синусоидального напряжения UR = Um fy/l'~
я» 0,707 Um-, средневыпрямленное значение синусоидального напряжения
С^р.в =2U,nlTt» 0,673 Um. Коэффициент формы при двухполупериодном
выпрямлении кф2 = UR/ Ucp = 0,707 t^/0,637 Um~ 1,11. При однополупе-
риодном выпрямлении кф1 = 2 Up/ Ucp =2,22.
Вольтметры средневыпрямленных значений. Переменное напряжение
преобразуют в постоянное чаще с помощью диода, который имеет нели-
нейную вольт-амперную характеристику. Различают одно- и двухполупе-
риодные схемы преобразователей средиевыпрямленного напряжения.
Самые распространенные из них показаны на рис. 12.
Наиболее простые схемы однополупернодного выпрямителя
(рис. 12, a-в) нашли применение в простейших приборах-пробниках,
в которых ток проходит через индикатор — магнитоэлектрический ме-
ри с. 12 Схемы выпрямителей:
а-е — однополупериодные; г-з - двухполуперяодаыь
79
5
Р и с. 13. Делитель для получения равномерной шкалы
ханизм — только в положительный полупериод измеряемого напряжения
и его показания пропорциональны среднему значению однополупериод-
ного выпрямленного напряжения. Диод VD2 предохраняет диод VD1 от
пробоя обратным напряжением и не искажает форму тока в измеритель-
ной цепи. Примером такого прибора может служить Ц4315 и др. Эти
комбинированные приборы измеряют постоянное и переменное напряже-
ние, ток, сопротивление.
Среди двухполупериодных схем выпрямления наиболее, распростра-
нены мостовые (рис. 12, г—з). Ток через прибор здесь вдвое больше и
реагирует на средневыпрямленные значеиия измеряемого напряжения
(прибор Ц4312 и др.). Недостатки этих простых приборов: непостоян-
ство выходного сопротивления делителя на разных пределах измерения,
что приводит к неравномерности шкал вольтметра и несовпадению их
на разных пределах. Требуется нанесение нескольких шкал, что приводит
иногда к погрешностям измерения Делитель, изображенный на
рис. 13, устраняет эти недостатки. Если при переключении диапазонов
измерений одновременно изменять /?а и RB, то можно уменьшить напря-
жение при неизменном значении £4Ых.дел-
Сопротивления резисторов для и-го предела измерения определяются
из выражений. Ran = k„Ral; RBn = knRa\l(kn — 1), где kn — коэффи-
циент деления измеримого напряжения Сопротивление резистора Яа|
выбирают из условия полного отклонения стрелки индикатора при вхо-
дном напряжении Ut.
Электронные вольтметры. По схеме двухполупериод-
ного выпрямления построены и более сложные электронные приборы
средневыпрямленных значений. Структурная схема таких приборов
показана на рис. 14. Измеряемое напряжение Ux подается на вход катод-
ного повторителя А1, обеспечивающего высокое входное и низкое вы-
ходное сопротивления. Для изменения коэффициента передачи в схему
включен аттенюатор RPI, напряжение с выхода которого подается на
трехкаскадный усилитель А2 переменного напряжения. Двухполупериод-
80
Рис. 14. Структурная схема электронного прибора измерения среднеквадратичных
значений
ный диодный преобразователь средневыпрямленных значений (VD1,
VD2) включен в цепь последовательной обратной связи по току, охваты-
вающей усилитель А2. Положительная полуволна тока проходит через
диод VD1, резистор RI, а отрицательная — через диод VD2 и резистор
R2. При достаточно большом коэффициенте передачи усилителя и при
R1=R2=R постоянное выходное напряжение С^ых = UXR/ (k$R3),
где Г^ых — постоянное напряжение на индикаторном приборе; Аф —
коэффициент формы, равный 1,11. Отрицательная обратная связь по-
вышает стабильность и улучшает частотную характеристику усилителя,
уменьшает нелинейность, обусловленную прямым сопротивлением
диодов. Но нелинейность, обусловленная обратными токами диодов,
не уменьшается. Поэтому применяют диоды с максимально возможным
обратным сопротивлением. По аналогичной схеме построены электрон-
ные вольтметры B3-38, B3-39, ВЗ-41, ВЗ-9, ВЗ-2А.
Вольтметры среднеквадратичных значений. Существует несколько
схем вольтметров среднеквадратичных значений. При любой схеме
вольтметра нужно возвести в квадрат мгновенное значение измеряемого
напряжения, усреднить получаемые значения за период и извлечь квад-
ратный корень из полученного значения, т.е. реализовать функцию:
/ 1 г Г '
U- у — J | 2dt. Пример схемы квадратичного детектора типа
’’диодная цепочка”, использующей принцип моделирования, приведен
на рис. 15. На вход такого детектора подается измеряемое переменное
напряжение U(t). К делителю R6—R9 приложено напряжение Я, которое
создает на резисторах падения напряжения Е1-Е4, запирающие диоды
VD2—VD5. В положительный полупериод, если входное напряжение не
превышает EI, ток протекает через диод VD1 и на резисторе R возникает
паяние напряжения Uo, являющееся выходным напряжением схемы.
Ток диода VD1, определяемый резисторами R1 и R, линейно зависит от
входного напряжения. По мере роста тока диода VD1 увеличивается па-
дение напряжения на резисторе R1. При входном напряжении, равном
81
Рис. 15. Схема ’’диодной цепочки” квадратичного детектора (а) и кривая его
выходного напряжения (б)
Е1, напряжения на резисторах R1 и R9 компенсируются, диод VD2 от-
крывается, ток начинает протекать и через R2, крутизна зависимости
тока от входного напряжения увеличивается. Аналогичное явление про-
исходит, если t7(f) = Е2. Подбирая параметры схемы, получают ломаную
линию, отражающую зависимость суммарного тока i, протекающего
через резистор Л (т.е. выходного напряжения Uo =1R), близкую к ветви
квадратичной параболы (рис. 15,6). Чем больше диодов включено в схе-
му, тем больше отрезков содержит ломаная линия и тем больше это при-
ближение. На вход квадратичного детектора включают линейный двух-
полупериодный выпрямитель, это дает возможность измерять и отрица-
тельные значения входного напряжения.
Интегрирование (усреднение) выполняет магнитоэлектрический
вольтметр,-а извлечение корня получают при градуировке шкалы, кото-
рая в результате оказывается нелинейной. На этом принципе построены
детекторы вольтметров ВЗ-6, ВЗ-18, ВЗ-19, приборов СЗ-1, С6-5 и др.
Детектор среднеквадратичных значений с термопреобразователями
(рис. 16) включает в себя подогреватели ЕК1, ЕК2 й термочувствитель-
ные элементы (термопару или терморезистор). Входное напряжение
Ux подается на подогреватель, а ' выходным является термо-ЭДС,
которая пропорциональна энергии, выделяемой в подогревателе, т.е.
среднеквадратичному значению напряжения, приложенного к подогре-
вателю. Для устранения нелинейности преобразования в схему включены
два преобразователя и УПТ на микромодуле. На подогреватель термо-
преобразователя ЕК1 подается измеряемое напряжение Ux, а на подогре-
ватель ЕК2 напряжение обратной связи. Термопары преобразователей
включены встречно на входе дифференциального усилителя. По такой
схеме построены многие электронные вольтметры: ВЗ-2О, ВЗ-4О, ВЗ-41,
ВЗ-42, ВЗ-45, ВЗ-56, ВЗ-57. Вольтметры рассмотренного типа цают наи-
более высокую точность измерения среднеквадратичного значения напря-
жения переменного тока, содержащего большое число гармонических
82
Рис. 16. Детектор среднеквадратичных значений с термопреобразователем
Р и' с. 17. Амплитудный детектор с открытым входом
составляющих, сигналов произвольной формы, импульсных и шумовых
сигналов. Но время измерения, определяемое инерционностью термопре-
образователей, велико и составляет 1 —3 с.
Вольтметры амплитудных значений. Нелинейным элементом вольт-
метров амплитудных значений является амплитудный (пиковый) детек-
тор. Различают амплитудные детекторы с открытым и закрытым вхо-
дом.
Ко входу амплитудного детектора с открытым
входом подключен источник измеряемого переменного напряжения
с амплитудой Umvi с внутренним сопротивлением Лист (рис. 17). В по-
ложительные полупериоды конденсатор С1 через диод VD1 заряжается
до амплитудного значения Uc = Um . Среднее значение напряжения иа
конденсаторе поддерживается близким к амплитудному значению
измеряемого напряжения. При этом входное сопротивление вольтметра
^вх = R1/2, То же относится и к измерению напряжения, содержащего
постоянную составляющую. В положительный полупериод конденсатор
Самплитудного детектора с закрытым входом
(рис. 18) заряжается через диод VD1 до амплитудного значения Um. Вы-
ходное напряжение детектора Ua представляет собой алгебраическую
сумму напряжений на конденсаторе С и входного напряжения. Постоян-
ную составляющую Uo этого сигнала выделяют, а переменную подавляют
с помощью фильтра 7?фСф. При гармоническом сигнале Uo = Uco ~ Um.
Эквивалентное входное сопротивление вольтметра с закрытым входом
^вх ~ ^экв = R/ (3 + R/Вф), где Вф > 1/2я/Сф. Вольтметр реагирует
на амплитуду сигнала относительно его среднего значения Uo независи-
мо от постоянной составляющей на входе.
Схема удвоения напряжения измеряет переменное
напряжение. Выходное постоянное напряжение схемы, изображенной
на рис. 19, пропорционально сумме положительной и отрицательной ам-
плитуд входного сигнала. Конденсатор С1 заряжается за положительный
полупериод измеряемого напряжения через диод VDI, а за отрицатель-
ный коденсатор С2 - через диод VD2. Сумма напряжений на конденса
горах приложена к резистору R Если r3ap тразр =ВС, то постоян-
ное напряжение равно Uo Um+ + Um_ ~ 2Um. Вольтметры с амплитуд-
83
Р и с. 18. Амплитудный детектор с закры-
тым входом:
1 — детектор; 2 — фильтр
Р и с. 19. Схема удвоения напряжения
ним детектором используются в универсальных приборах, например,
типов ВК7-9, В7-17, В7-26, а также в вольтметрах, измеряющих импульс-
ное напряжение.
Цифровые вольтметры благодаря преимуществам, свойственным
всем цифровым приборам, нашли широкое распространение. Часто на
основе этих приборов строятся мультиметры, позволяющие измерять
токи, временные интервалы, частоту, сопротивление или отношение двух
напряжений. Цифровые вольтметры, как правило, различаются по спо-
собам преобразования аналогового сигнала в цифровой эквивалент.
Цифровые вольтметры прямого преобразова-
ния. В таких времяимпульсных вольтметрах мгновенное значение из-
меряемого напряжения преобразуется в интервал времени, длительность
которого определяется подсчетом заполняющих этот интервал коротких
импульсов. Число импульсов, попадающих на счетчик, прямо пропорци-
онально измеряемому напряжению. Их принцип реализуется в схемах
таких вольтметров, как В4-6, ВК7-10, В2-27, В7-16, В4-13, В7-20, Ф4830.
Цифровые вольтметры уравновешивающего
преобразования. В цифровых вольтметрах развертывающего
уравновешивания (рис. 20) измеряемое напряжение Ux сравнивается с
компенсирующим t/KOM, которое изменяется по определенной заранее
установленной программе. Измеряемое напряжение подается на схему
сравнения через входное устройство. Туда же подается возрастающее сту-
пенями напряжение, которое поступает от источника опорного напряже-
ния через переключатель, коммутирующий импульсами. Эти же импуль-
сы от генератора поступают на счетчик. В-момент равенства Цком и Цх
схема сравнения блокирует селектор. Поступление импульсов прекраща-
ется. Результат измерения поступает через дешифратор на цифровое счет-
ное устройство. Для уменьшения погрешности от квантования прибега-
ют к поразрядному уравновешиванию. На этом принципе работают
вольтметры типов ВК2-17, В2-9.
84
Рис. 20. Структурная схема цифрового вольтметра уравновешивающего преобра-
зования:
СС — схема сравнения; ПОН — переключатель опорного напряжения; ИОН —
источник опорного напряжения; ГН — генератор импульсов; С — селектор; СЧ —
счетчик; ЦОУ — цифровое отсчетное устройство
Р и с. 21. Структурная схема импульсного вольтметра
Интегрирующие цифровые вольтметры дают по-
казания, пропорциональные усредненному значению измеряемого
напряжения за определенный интервал времени. Они отличаются хо-
рошей помехозащищенностью, малой погрешностью, но имеют сравни-
тельно небольшое быстродействие. Около четверти выпускаемых циф-
ровых вольтметров являются интегрирующими (Ф4801, В7-29 и др.).
Импульсные вольтметры измеряют амплитуды импульсов большой
скважности. (Скважностью называют отношение периода следования им-
пульсов к их длительности, т.е. и = Т/ти.)
Для измерения амплитуды импульсов могут быть использованы рас-
смотренные выше приборы с амплитудным детектором. Импульсные
вольтметры градуируют в амплитудных значениях.
Структурная схема подобных вольтметров (например, В4-4, В4-12,
В4-14) показана на рис. 21. Входной импульс с выхода усилителя А1
через аттенюатор RP1 и усилитель А2 поступает на амплитудный детек-
тор VD1. Конденсатор С заряжается до тех пор, пока напряжение на нем
не станет равным амплитуде входного импульса. При этом диод запира-
ется и импульсное напряжение на входе не поступает на усилитель А4.
Если напряжение на конденсаторе С снизится, то на входе усилителя А4
появятся импульсы, амплитуда которых равна разности между амплиту-
дой импульса на входе диода VD1 и напряжением на конденсаторе С. Это
импульсное напряжение поступает на усилитель А4, преобразуется в
постоянное напряжение импульсным детектором и опять подается на
конденсатор С, что приводит к восстановлению на конденсаторе посто-
янного напряжения, равного Umax, и компенсирует потерю заряда кон-
денсатором С. Постоянное напряжение, поддерживаемое на конденса
85
Рис. 22. Структурная схема избирательного вольтьетра
торе С, измеряется вольтметром постоянного напряжения с УПТ АЗ и
магнитоэлектрическим прибором РАЗ, проградуированным в единицах
напряжения.
Избирательные (селективные) вольтметры применяют для измерения
отдельных гармонических составляющих многочастотного сигнала, опре-
деления коэффициента гармоник, для проверки индикаторов мостовых
схем и т.п. Чаще применяются приборы гетеродинного типа, близкие по
своему устройству к радиоприемникам. Избирательные вольтметры
характеризуются в первую очередь диапазоном перестройки и полосой
измеряемого сигнала. На рис. 22 показана общая структурная схема
избирательного вольтметра с широкополосным
усилителем А2, имеющим равномерную амплитудно-частотную
характеристику (АЧХ) и частотно-зависимую отрицательную обратную
связь (ООС). При настройке RC- контура в цепи ООС на частоту сигнала
коэффициент передачи по цепи обратной связи принимает минимальное
значение, в результате этого возрастает коэффициент усиления основно-
го тракта и напряжение t/BbIX достигает максимума. По такой схеме со-
браны вольтметры типов В6-2, В6-4. Гетеродинные избира-
тельные вольтметры обладают большой чувствительностью
и широким диапазоном частот. Структурная схема такого вольтметра
показана на рис. 23.
Входной сигнал частоты fx на выходе преобразователя частоты UZ1
становится разностной частотой. При плавном изменении частоты гетеро-
дина G1 можно подобрать частоту /г = fx =fnp, на которую настроен
полосовой фильтр Z7, и определить значение этого сигнала вольтметром.
Рис. 23. Структурная схема гетеродинного вольтметра
86
При постоянстве коэффициента преобразования показания индикаторно-
го прибора РА1 пропорциональны сигналу данной гармонической состав-
ляющей иа входе. Для перестройки в широком диапазоне частот и по-
чышения избирательности применяют двукратное и более преобразова-
ние частоты. Так построены приборы В6-1, В6-5.
Измерители или указатели уровня (ИУ) — это электронные вольт-
метры, шкалы которых проградуированы в децибелах. Они измеряют
уровни передачи. Шкалы приборов ИУ градуируют обычно в абсолют
ных уровнях по напряжению. Если при измерении прибор ИУ показал
р„ (дБ), то уровень передачи по мощности определяется выражением,
дБ: рм =рн — 101g(R/600), где /? — значение сопротивления, параллельно
которому при измерении подключен ИУ с высокоомным входом.
Иногда шкалу прибора ИУ градуируют в абсолютных уровнях по
мощности для определенного значения входного сопротивления прибора
(75 и 600 Ом). При измерении уровня высокоомным входом такого ИУ
измеряемый абсолютный уровень по напряжению определяется из фор-
мулы, дБ: рн =рм — 101g (600/Лп), где Rn — значение сопротивления,
при котором отградуирован измеритель уровня.
Измерители уровня могут быть широкополосными и избирательными.
Избирательный измеритель уровня используют для измерения уровня
сигнала заданной частоты при наличии сигналов других частот. Комбини-
рованный измеритель уровня (рис. 24) может использоваться как широ-
кополосный и как избирательный. Входное устройство ВУ обеспечивает
заданное входное сопротивление и чувствительность. Измеряемый сигнал
усиливается входным усилителем А1, проходит фильтр низкой частоты
ФНЧ1, отсекая более высокие частоты. В режиме избирательного изме-
рителя уровня (переключатель S1 в положении 1) в приборе для вы-
сокой избирательности используют три ступени частотного преобразова-
ния. Избирательность измерителей уровня определяется качеством поло-
совых фильтров частотного преобразования и выбором частот преобразо-
вания. Для исключения погрешности измерений за счет проникновения
через фильтр других частот среднюю частоту первого фильтра выбирают
Рис. 24. Структурная схема избирательного измерителя уровня
87
в 2—3 раза выше самой высокой частоты рабочего диапазона частот.
Среднюю частоту полосы пропускания второго фильтра выбирают рав-
ной 1 —3 кГц, благодаря этому легко получить прибор с узкой полосой
пропускания. Применяются избирательные измерители уровня с полосой
пропускания 0,05; 0,1; 0,3; 1; 2; 5 кГц. В схемах измерителей уровня
ИУ предусматриваются переключатели изменения входного сопротивле-
ния прибора с низкоомного значения (75, 600 Ом) на высокоомное
(8-20 кОм). Низкоомный вход ИУ используют в тех случаях, когда
входным сопротивлением прибора, заменяют нагрузку в точке измере-
ния. В других случаях измерения выполняют при высокоомном входе.
Измерители тока. Переменный ток высокой частоты измеряют в ос-
новном термоэлектрические и детекторные приборы.
В термоэлектрическом приборе измеряемый переменный ток преобра-
зуется в постоянный, который измеряется магнитоэлектрическим прибо-
ром. В термоэлектрическом приборе используют термопреобразователь,
состоящий из нагревателя и термопары. Нагревателем служит тонкая
проволока из термостойкого материала (например нихром, констан-
тан); измеряемый ток, проходя по нагревателю, выделяет тепловую
энергию, которая повышает температуру спая термопары, состоящей
из двух разнородных проводников (например, железа и константана).
Различают контактные термоэлектрические преобразователи, у кото-
рых спай термопары 1 приварен к середине нагревателя 2 (рис. 25,с), и
бесконтактные преобразователи, у которых спай термопары и нагреватель
разделены изолятором — стеклянной бусинкой, через которую передается
теплота от нагревателя к термопаре (рис. 25, б). В контактном термо-
электрическом преобразователе часть измеряемого тока проходит через
термопару и прибор за счет падения напряжения на месте сварки. То
же относится к термопреобразователю типа ’’термокрест”, в котором на-
греватель и термопару изготовляют из одних и тех же проволок, распо-
ложенных крестообразно и свариваемых в точке пересечения С (рис. 25,
в). Бесконтактные преобразователи позволяют соединять последователь-
но несколько термопар, повышая чувствительность прибора (рис. 25,г).
Термо-ЭДС пропорциональна количеству теплоты, выделяемой измеря-
емым током в месте спая. Количество теплоты пропорционально квадрату
измеряемого тока. Шкала такого амперметра квадратичная. Промышлен-
ность выпускает термоэлектрические приборы для измерения напряже-
ния и тока. Достоинствами термоэлектрических приборов являются: не-
зависимость показаний от частоты (до 3—5 МГц) и формы измеряемого
тока; измерение среднеквадратичных значений тока независимо от рода
тока; высокая точность измерений; чисто активное входное сопротивле-
ние прибора. Недостатки: малая перегрузочная способность (не более
50%), большое входное сопротивление, относительно малый срок служ-
бы термоэлементов.
Электронно-лучевые осциллографы. Электронно-лучевой осциллограф
является универсальным измерительным прибором. Он дает возмож-
Р и с. 25. Схемы термоэлектрических преобразователей
кость наблюдать и фиксировать периодические непрерывные и импульс-
ные сигналы, непериодические и случайные сигналы, мгновенные одиноч-
ные явления.
Исследуемый сигнал отображается на экране осциллографа в виде све-
тящихся линий или фигур, представляющих собой функциональную за-
висимость двух или трех величин: y-f(x) илиу =ip(x, z). Большинство
сигналов рассматривают в реальном масштабе времени, поэтому чаще
используют функциональную связь вида у =f (Г) илиу=1^(г, z).
Электронно-лучевые осциллографы применяются также для измере-
ния напряжения, временных интервалов и длительности сигналов, часто-
ты и фазового сдвига, параметров модулированных сигналов и других
электрических сигналов. На базе осциллографа созданы приборы для
измерения переходных, частотных и амплитудных характеристик различ-
ных электро- и радиотехнических устройств. Основными характеристи-
ками осциллографов являются: диапазон измеряемых напряжений; диа-
пазон измеряемых интервалов времени; полоса пропускаемых частот
(или время нарастания переходной характеристики), выброс на ней и
ее неравномерность; диапазон значений коэффициента отклонения ка-
нала У, мВ/дел; В/дел; диапазон значений коэффициента развертки
(длительности развертки, мкс/дел); входные сопротивления и емкости
каналов Y, X, Z, входа синхронизации и входов на пластины Y и X;
диапазоны частот и амплитуд напряжения внешней синхронизации (дли-
тельность импульсов синхронизации); диапазоны частот и амплитуд на-
пряжения в канале Z; параметры сигнала на выходе калибратора
(амплитуда, частота, форма).
Из многих видов осциллографов наибольшее распространение полу-
чили универсальные, выполненные по структурной схеме (рис. 26).
Любой универсальный осциллограф состоит из электронно-лучевой
трубки (ЭЛТ), трех электрических каналов управления лучом, калибра-
тора К и блока питания По каналу Y поступает исследуемый сигнал С/у,
вызывающий вертикальное отклонение луча в ЭЛТ. В канал Y входят:
аттенюатор Ат для ослабления больших сигналов; предварительный
усилитель Уупр для усиления малых сигналов; линия задержки ЛЗ для
небольшой временной задержки сигнала; оконечный усилитель Ууок,
89
Рис. 26. Структурная схема осциллографа
на выходе которого вырабатывается симметричный противофазный сиг-
нал, поступающий на две вертикальные отклоняющие пластины Y. Пере-
ключателем 5] можно отключить канал Y и соединить пластины Y не-
посредственно с зажимами Вход на пластины Y. Этот вход можно исполь-
зовать, если частота сигнала выше верхней граничной частоты канала Y,
а напряжение его не требует усиления. По каналу X поступает напряже-
ние Ux, вызывающее горизонтальное отклонение луча. Одновременно
воздействие двух напряжений Uy и Ux на электронный луч трубки вы-
зывает появление осциллограммы, отображающей зависимость Uy =
= f(Ux) 11ЛИ ~ f(t). Напряжение Ux называют развертывающим на-
пряжением, а канал X — каналом развертки. Главным узлом канала X
является генератор развертки ГР, вырабатывающий напряжение, пропор-
циональное времени: Ux = mt; для управления частотой развертывающе-
го напряжения используется напряжение синхронизации, поступающее
из канала Y или от внешнего источника через селектор синхронизации
СС и формирующее устройство ФУ. В канале X имеется усилитель Ух,
вход которого с помощью переключателя 53 можно присоединить к
выходу генератора развертки или к зажимам Вход X. Выходные двух-
фазные напряжения усилителя поступают на пластины X. По каналу Z
через усилитель У/ и переключатель подают напряжение от генератора
развертки или внешнего источника через Вход Z для управления яр-
костью электронного луча. В двухлучевых осциллографах применяются
электронно-лучевые трубки с двумя электронными пушками и двумя
парами пластин Y; для управления ими предусматриваются два отдель-
ных канала Y. В двухканальных осциллографах используют обычную
однолучевую трубку и один электронный коммутатор, подключающий
входы двух каналов У к отклоняющим пластинам Y. Канал горизонталь-
ного отклонения всегда одни.
90
В осциллографах применяют электронно-лучевые трубки с электро-
статическим формированием и управлением луча. Если на электронный
луч одновременно воздействуют два переменных напряжения Uy и Ux,
то на экране осциллографа появляется отображение исследуемого сиг-
нала в виде линии или фигуры, развернутой по оси х по закону из-
менения напряжения развертки. В зависимости от формы последнего
развертка бывает линейной и синусоидальной. Могут быть также круго-
вая и спиральная развертки.
Для измерения кратковременных импульсов напряжения и неперио-
дических процессов используются осциллографы со ждущей разверт-
кой. Здесь используется генератор ждущей развертки, который форми-
рует пилообразный импульс напряжения развертки только после получе-
ния сигнала запуска, вырабатываемого схемой запуска. Схема запуска
может срабатывать от измеряемого импульса или от постороннего ис-
точника, подключенного к входному зажиму.
Осциллографы позволяют измерять мгновенные значения напряжения
и тока, амплитуды случайных выбросов и помех, амплитуды импульсов
на фоне других импульсов и др. Напряжения импульсов можно измерять
и обычным не импульсным осциллографом. На вход осциллографа под-
ключают генератор синусоидальных колебаний и подбирают такое напря-
жение, чтобы максимальное отклонение луча по вертикали равнялось
ранее измеренному значению импульса. Это напряжение измеряют элек-
тронным вольтметром.
Напряжение импульса определяют как 1/и = 21/цик =2,83 UR, где Ua —
действующее значение.
Измерители амплитудно-частотных характеристик — характериогра-
фы — служат для панорамного метода измерений, когда на экране осцил-
лографа можно наблюдать частотные характеристики двух- или четырех-
полюсника в заданном диапазоне частот. Характериографы могут из-
мерять амплитудно-частотные характеристики усилителей низкой, проме-
жуточной и высокой частоты и фильтры различных напряжений, визуаль-
но определяя зависимость выходного напряжения от частоты при неиз-
менном напряжении на входе. Структурные схемы характериографов
(рис. 27) подобны друг другу несмотря на различие в диапазоне частот,
ширине полосы просматриваемых частот и в скорости измерения и сос-
тоят из следующих узлов: генератора качающейся частоты ГКЧ, генера-
Р и с. 27. Структурная схема из-
мерения амплитудно-частотных ха-
рактеристик
91
тора линейного напряжения ГЛН (генератора развертки), источника ме-
ток Г КВ и осциллографического индикатора.
Напряжение генератора развертки поступает на горизонтально откло-
няющие пластины электронно-лучевой трубки и одновременно на гене-
ратор качающейся частоты для частотной модуляции его выходного на-
пряжения. Выходное напряжение генератора развертки подается на вход
испытуемого устройства ИУ (1-2), а на его выходе появляется напряже-
ние, изменяющееся в зависимости от изменения частоты. Это напряже-
ние после детектирования детектором Ид поступает на усилитель Уу
электронно-лучевой трубки. Горизонтальное отклонение луча происхо-
дит в такт с изменением частоты, поступающей на вход испытуемого
устройства, и линия развертки является осью частоты. На экране осцил-
лографа, таким образом, появляется осциллограмма, соответствующая
амплитудно-частотной характеристике подключенного исследуемого уст-
ройства. Напряжение развертки и модуляции имеет пилообразную фор-
му с хорошей линейностью, поэтому амплитудно-частотная характеристи-
ка на экране ЭЛТ не искажена по оси х. Частота напряжения развертки
и модуляции может устанавливаться от 50 Гц и меньше, поэтому ско-
рость модуляции и развертки чаще характеризуют периодом качания час-
тоты генератора. Этот период можно сделать равным 0,1; 3; 10 и 40 с.
Для измерения амплитудно-частотных характеристик отклонение по вер-
тикали калибруется, а для уточнения частотного отклонения по горизон-
тали используются метки, получаемые от их источника. Источник меток
состоит из генератора, стабилизированного кварцевым резонатором
ГКВ, и смесителя СМ. На смеситель подаются напряжения генератора ка-
чающейся частоты и кварцевого генератора. В напряжении кварцевого
генератора есть гармоники, и поэтому оно имеет несинусоидальную
форму. При совпадении частоты ГКЧ с частотой очередной гармоники
на экране трубки появляется ’’всплеск” кривой и метка с точной часто-
той, определяемой гармоникой кварцевого генератора Всплески отстают
друг от друга на интервал первой гармоники основной частоты кварце-
вого генератора. Для получения меток можно применить внешнее напря-
жение от генератора с частотой, более удобной для исследования.
Измерительные генераторы. Для измерения параметров каналов теле-
механики, низкочастотных узлов телефонных каналов и узлов каналов
телефонного вызова необходим измерительный генератор (ИГ) с плав-
ной перестройкой частоты в диапазоне от 10 до 4000 Гц, выходной мощ-
ностью до 0,3—0,5 Вт и точностью установки частоты ± I Гц.
Для измерения частотных и амплитудных характеристик телефонных
каналов широко применяются ИГ с фиксированными частотами. Выход
ной уровень сигнала этих ИГ должен быть не менее + 13 дБ, симметрич-
ный выход генератора должен иметь сопротивление 600 Ом. Выходную
мощность можно регулировать ступенями в 4—5 дБ до уровня —20*^
30 дБ. Достаточна точность установки частоты порядка ± 2%. Элементы
трактов промежуточных частот аппаратуры уплотнения измеряют при по-
92
мощи ИГ с плавной перестройкой частоты в диапазоне 4—40 кГц. ВЧ грак-
। ы и ВЧ элементы аппаратуры уплотнения измеряют ИГ с диапазоном час-
ют 18—1000 кГц и плавной перестройкой частоты. Погрешность установ-
ки частоты сигнала здесь становится больше с увеличением частоты. Для
измерения злемеитов аппаратуры уплотнения желательно применять ИГ
с симметричным выходом и входными сопротивлениями 75, 100, 135 и
'>00 Ом. Выходные мощности здесь могут составлять 0,2—0,5 Вт. Для
измерений параметров ВЧ трактов необходимы генераторы, рассчитанные
па нагрузки 75 и 150 Ом при выходной мощности 5—10 Вт с несиммет
ричными, а в ряде случаев симметричными выходами.
Генераторы классифицируются в основном по зависимости выходно-
го напряжения от времени — формы генерируемых колебаний. По этому
признаку различают генераторы постоянного тока, синусоидального
тока, качающейся частоты, импульсные генераторы, генераторы шума.
Любой измерительный генератор можно представить структурной схе-
мой (рис. 28), содержащей задающий генератор ЗГ, преобразователь П,
буферный каскад, усилитель мощности (УМ) А, выходное устройство
ВУ, измерительное устройство ЭВ и питающий блок БП.
Задающий генератор (возбудитель) — это обычно автогене-
ратор синусоидальных колебаний или генератор периодически повторяю-
щихся импульсов, имеющих определенную периодичность, стабильность.
Преобразователь служит для получения требуемых формы и
уровня сигнала, может содержать формирователи, усилители, модулято-
ры, фильтры.
Буферный каскад позволяет уменьшить влияние последую-
щих блоков на задающий генератор, что обеспечивает стабильность час-
тоты и малое значение коэффициента нелинейных искажений при измене-
нии нагрузки генератора. Это чаще всего однокаскадный КС-усилитель
или эмиттерный повторитель.
Усилитель мощности служит для увеличения выходной
мощности и снижения уровня четных гармоник. Его часто выполняют по
двухтактной схеме. Отрицательная обратная связь вводится для умень-
шения искажений. Выходное напряжение регулируют обычно потенци
ометром, включенным на входе УМ.
Рис. 28. Структурная схема измери-
тельного генератора
Рис. 29. Эквивалентная схема £С-гене-
ратора
93
Выходное устройство служит для отделения внутренних
цепей генератора от выходных цепей, согласования выхода с нагрузкой,
регулирования величины выходного напряжения. Чаще применяют тран-
сформаторную связь между усилителем мощности и выходным устрой-
ством, позволяющую изменять выходное сопротивление генератора для
его согласования с нагрузкой. Делители на выходе помогают ослабить
сигнал, получить калиброванные сигналы низкого уровня.
Измерительное устройство служит для контроля пара-
метров выходных сигналов. Для этого могут быть применены электрон-
ные вольтметры, осциллографические индикаторы, термоэлектрические
приборы. Общими характеристиками для всех измерительных генера-
торов являются: частота и форма генерируемого напряжения; диапазон
изменения уровня выходных сигналов, внутреннее сопротивление генера-
тора; погрешности установки параметров выходного сигнала; напряже-
ние и мощность источника питания; допустимые внешние температуры
и т.п. В зависимости от схемы построения задающего генератора (возбу-
дителя) генераторы синусоидальных колебаний подразделяются на LC-,
RC- и гетеродинные генераторы (на биениях). Задающий LC-генератор
(возбудитель) — это автогенератор с колебательным ГС-контуром,
параметры которого в основном определяют частоту генерируемых ко-
лебаний / = 1/2iry/LC, где L и С — соответственно индуктивность и ем-
кость колебательного контура. В зависимости от способа связи между
колебательным контуром и Электронной лампой (транзистором)
имеются разные схемы возбудителей, чаще с трансформаторной, авто-
трансформаторной или транзисторной связью. Схема возбудителя долж-
на обеспечивать достаточную стабильность частоты и минимальные нели-
нейные искажения. На рис. 29 приведена эквивалентная схема ГС-ге не ра-
тора с возбудителем на транзисторе. Генератор этот выполнен по емкост-
ной трехточечной схеме. Третья точка образована конденсаторным дели-
телем СЗ, С4 и С5. При такой схеме обеспечивается высокая добротность
частоты генерируемого сигнала. Плавное изменение частоты в пределах
каждого частотного поддиапазона (их может быть несколько — переклю-
чаются конденсаторы СЗ—С5) достигается изменением емкости перемен-
ного конденсатора С1.
ГС-генераторы имеют высокую стабильность частоты. Однако в диапа-
зоне низких и звуковых частот ГС-генератор плохо обеспечивает посто-
янство выходного напряжения, имеет сложную систему установки час-
тоты.
Генератор (RC) основных колебаний. Структурная схема ”С-генерэ-
тора основных колебаний идентична схеме ГС-генератора. Отличие от
ГС-генератора состоит лишь в методе генерирования колебаний, т.е.
в схеме «дающего генератора. Задающий .КС-генератор с плавным из-
менением частоты — это трехкаскадный усилитель на сопротивлениях с
положительной обратной связью, работающей в режиме самовозбужде-
ния (рис. 30), частота колебаний равна У = 112-nRC. Эти генераторы легко
94
Рис. 30. Схема ЛС-генератора
генерируют колебания низких частот, что связано лишь с увеличением
сопротивления R. Верхняя граница диапазона рабочих частот этих гене-
раторов обычно ограничена несколькими сотнями килогерц. Выше влия-
ние паразитных сопротивлений возрастает, что увеличивает основную по-
грешность установки частоты. Примеры 7?С-генераторов: ИПЗ-ЗОО
(300 Гц - 300 кГц); ГЗ-4 (ЗГ-12) (20 Гц - 200 кГц)
Генераторы на биениях. В генераторах на биениях (рис. 3J) частота
выходного напряжения равна разности частот двух задающих ВЧ-генера-
горов основных колебаний (гетеродинов), один из которых имеет по-
стоянную фиксированную частоту ft, а другой — переменную f2, т.е.
- Л-
Применение LC-генераторов в качестве гетеродинов обеспечивает ма-
лую основную погрешность установки частоты, что особенно важно,
так как любое относительно малое изменение частоты задающих гене-
раторов вызывает сравнительно большое изменение разности частот.
G1 Д1
Рис. 31. Структурная схема генератора на биениях
95
Обычно частота ft выбирается в 6-10 раз выше максимальной частоты
выходного напряжения. Схемы задающих генераторов и компоненты
для их изготовления выбирают по возможности идентичными с тем, что-
бы изменение температуры питающих напряжений и других факторов
одинаково влияло на их частоты и тем самым мало изменяло разностную
частоту. Смеситель, выполненный по балансной схеме, при хорошей сим-
метрии подавляет четные гармоники разностной частоты. Назначение
и устройство блоков усилителя мощности УМ, выходного устройства и
измерителя напряжения не отличаются’от соответствующих блоков LC-
генератора основных колебаний. Диапазон рабочих частот обычно состав-
ляет 20 Гц — 600 кГц. Генераторы на биениях имеют плавную регули-
ровку изменения частоты во всем рабочем диапазоне частот.
Импульсные генераторы применяют при наладке и проверке уст-
ройств телемеханики, логических и счетных узлов аппаратуры, каналов
передачи дискретной информации, каналов телефонного вызова и т.д.
По форме генерируемых колебаний различают: генераторы прямо-
угольных импульсов, генераторы пилообразного напряжения, генерато-
ры напряжения сложной формы. В измерениях на каналах связи приме-
няют преимущественно генераторы прямоугольных импульсов.
Генераторы прямоугольных импульсов также подразделяют на: гене-
раторы периодических одиночных импульсов; генераторы сдвинутых
импульсов, вырабатывающие периодически повторяющиеся парные
импульсы, один из которых опорный, второй сдвинутый относительно
опорного на определенный, регулируемый интервал времени; генерато-
ры кодовых групп импульсов, вырабатывающие определенные комбина-
ции импульсов с характерными признаками (амплитудой, длитель-
ностью, фазой, полярностью и т.д.).
Основные технические требования к импульсным генераторам: широ-
кий диапазон частоты следования импульсов, большие пределы уста-
новки длительности импульсов, возможность установки и регулировка
амплитуды импульса. Основными характеристиками импульсных генера-
торов являются: частота повторения F, длительность импульса т0, дли-
тельность фронта тф, длительность спада тсп, максимальное значение ам-
плитуды, минимальная скважность и погрешность установки параметров
импульса. Прямоугольный импульс идеальной формы характеризуется
длительностью т и высотой U. Реальная форма импульса отличается от
идеальной (см. рис. 7).
Для наладки и проверки устройств телемеханики, испытания логи-
ческих схем и устройств, аппаратуры каналов связи с импульсно-кодо-
вой модуляцией интегральных схем используют генераторы ко-
довых комбинаций.
Специальные генераторы пилообразных им-
пульсов применяют для модуляции сигналов генераторов шума,
генераторов качающейся частоты (свил-генераторов), для измерения ам-
плитудно-частотных характеристик. Большинство генераторов импуль-
96
Рис. 32. Структурная схема генератора импульсов:
1 — внешняя синхронизация; 2 — выход синхроимпульса
сов строится по одинаковой структурной схеме (рис. 32), в которой
осуществляется последовательное поблочное формирование параметров
импульсов. Задающий генератор ЗГ вырабатывает синусоидальное или
импульсное напряжение. В первом случае он выполняется по схеме RC-
или ZC-генератора, во втором — по одной из схем ралаксациоиных гене-
раторов. Частота генерации определяет частоту повторения по следова-
тельности импульсов. Через блок синхронизации БС можно осуществить
синхронизацию задающего генератора от внешнего источника. В этом
же блоке напряжение задающего генератора преобразуется в последова-
тельность коротких импульсов, с помощью которых запускается блок
формирования импульсов БФ1. Эти же импульсы можно использовать
в качестве синхроимпульсов для внешних устройств — осциллографов
и др. С помощью блока задержки БЗ можно сдвинуть начальное положе-
ние импульсов на выходе генератора. Во втором блоке формирования
БФ2 устанавливается нужная длительность импульса ту, а в выходном
усилителе ВУ’- необходимое значение амплитуды и полярность. С по-
мощью резистивного аттенюатора Л Г на первом выходе устанавливаются
импульсы высотой, в 10n (л = 1, 2, 3 и 4) меньшей, чем на втором вы-
ходе. Контроль высоты импульсов осуществляется пиковым вольтмет-
ром; иногда высота импульса сравнивается с опорным напряжением.
Форма выходных импульсов сохраняется при работе генератора на опре-
деленную нагрузку, которая у разных генераторов составляет 50, 75, 500
и 1000 Ом.
По характеру генерируемых сигналов различают: генераторы непре-
рывной последовательности импульсов с одинаковыми параметрами и
постоянной частотой; генераторы серии импульсов одинаковых парамет-
ров и постоянной частоты, ограниченной заданным числом импульсов;
генераторы кодовых комбинаций с постоянной последовательностью
импульсов различных параметров.
По способу регулирования импульсов генераторы можно разделить:
на генераторы с точной регулировкой амплитуды, с точной регулиров-
кой длительности и временных сдвигов; с точной регулировкой час-
тоты следования импульсов; универсальные с одинаковой точностью ка-
либровки основных параметров импульсов, соответствующих классу
точности 1,3 и 10.
97
Генераторы качающейся частоты (ГКЧ) используют в устройствах,
предназначенных для измерения различных частотных характеристик.
Генераторы качающейся частоты (свип-генераторы) вырабатывают
синусоидальные колебания, частота которых автоматически меняется по
заданному закону в заданных пределах при постоянстве напряжения
выходного сигнала. Эти генераторы используют для снятия частотных
характеристик затухания, усиления, фазового сдвига и других харак-
теристик и как вспомогательные устройства в измерительной аппара-
туре. С их помощью можно ускорить измерение частотных характерис-
тик с помощью характериографов. Наряду с ГКЧ иногда используют
частотио-модулированные (ЧМ) генераторы, являющиеся составным эле-
ментом ГКЧ. Частотно-модулированные генераторы используются са-
мостоятельно в тех случаях, когда относительная ширина полосы кача-
ния (девиация частоты) невелика. Генераторы качающейся частоты или
свип-генераторы вырабатывают колебания с напряжением постоянной
амплитуда! и непрерывно изменяющейся по заданному закону частотой.
Выходное напряжение этих генераторов имеет вид ’’посылок”, в тече-
ние которых частота изменяется в определенных регулируемых границах
рабочего диапазона частот, определяющих полосу качания ГКЧ
(рис. 33). Ширина полосы качания ГКЧ может изменяться от максималь-
ного значения, определяемого шириной рабочего диапазона частот,
до минимального значения, составляющего обычно несколько про-
центов максимальной полосы. При этом среднее значение частоты поло-
сы качания также может изменяться. ”Посылки” разделяются между со-
бой паузами, при которых напряжение на выходе генератора равно
нулю.
Функциональная схема ГКЧ аналогична схеме генератора на биениях,
однако вместо генератора переменной частоты в ГКЧ используют ЧМ
генератор, частота которого периодически изменяется по линейному за-
кону /2 — kt. Разностная частота на выходе низкочастотного фильтра вы-
числяется по следующей формуле: /вых =/i — ft+kt =f0 + kt, при этом
/i и/2 > kT0, где Го — период следования ’’посылок” ГКЧ.
Рис. 33. Выходное напряжение генератора качающейся частоты
98
Частотная модуляция задающего генератора осуществляется измене-
нием во времени параметров колебательного контура, которое наиболее
часто производится электрическим путем. Модулирующее напряжение
от генератора пилообразных импульсов воздействует на нелинейный эле-
мент, включенный в колебательный контур генератора. Нелинейным эле-
ментом может быть обмотка индуктивности с ферромагнитным сердеч-
ником или диод. В результате частота ЧМ генератора изменяется в соот-
ветствии с напряжением модулирующего генератора пилообразных им-
пульсов. Отношение девиации частоты к несущей частоте выбирают до-
статочно малым для получения линейной зависимости между частотой
ЧМ генератора и управляющим напряжением. При обратном ходе генера-
тора пилообразных импульсов напряжение на выходе ЧМ генератора ста-
новится равным нулю, что дает нулевое значение напряжения и на выхо-
де ГКЧ. Девиация частоты ГКЧ может или производиться на весь диапа-
зон рабочих частот, или охватывать часть этого диапазона.
5.3. Измерения двухполюсников
При наладке и эксплуатации ВЧ аппаратуры и трактов часто необхо-
димо измерять параметры двух- и четырехполюсников. Это измерения
сопротивлений, емкостей, индуктивностей, добротности, сопротивлений
двухполюсников, входных сопротивлений, затухания пассивных и уси-
ления активных четырехполюсников.
Прохождение тока I по цепи, содержащей активное R, индуктивное
XL = 2itfL и емкостное = 1 /2тг/С сопротивления (рис. 34), создает
падения напряжений UR, VR и Uc, сдвинутые относительно друг друга
по времени. Если ток имеет синусоидальную форму, то он достигает
максимального значения 1тах одновременно с максимумом напряжения
UR. Напряжение на индуктивности достигает максимума раньше тока,
напряжение же на конденсаторе, наоборот, отстает. Напряжение на ин-
дуктивном сопротивлении опережает ток в цепи, а напряжение на ем-
костном сопротивлении отстает от этого тока (рис. 35, а). При Xl =
= Хс U^h Uc равны по значению, но противоположны по направлению.
При этом суммарное напряжение U/ с, измеренное в точках 1, 2 (см.
рис. 34), равно нулю, т.е. сопротивление АС-цепи равно нулю, что равно-
Р и с. 34. Активная и реактивная состав-
ляющие полного сопротивления
99
<p = +jr/2
<р=-Я/2
Ut=IZTtfL Uc=l/ZitfC
a)
Рис. 35. Векторные диаграммы напряжений (а, б) и сопротивлений (в)
сильно КЗ между этими точками, а сопротивление цепи чисто активное
и равно R.
Если Хд ф Хс (рис. 35, б), то Uc с = £4, + Uc ~I%L + IXc =
= 1(Х/ + Хс) -IX, где X = Xl + Хс — суммарное сопротивление цепи.
Модуль полного сопротивления цепи Z определяют геометрически, сум-
мируя активную R и реактивную X составляющие: Z = \JR2 + Xi Угол
Ч> (рис. 35, в) определяет фазовую постоянную полного сопротивления.
Одноэлементные двухполюсники. Двухполюсники (два входных за-
жима), встречающиеся в схемах (в общем случае они реактивные),
подразделяют на элементарные (одноэлементные), двухэлементные и
многоэлементные.
Одноэлементными реактивными двухполюсниками являются резис-
торы, конденсаторы и индуктивности. Они характеризуются значением
полного сопротивления и добротностью. В общем случае любой из рас-
сматриваемых элементов обладает активным R и реактивным X сопро-
тивлениями, Хс = 1/ (2-nfC)- = 1/соС; Хс = 2nfL = шА; Величину Z =
= y/R2 + X2 называют модулем полного сопротивления, а угол у, при
котором tg</> = Х/R, называют фазовым углом полного сопротивления.
Если - О, то характер полного сопротивления активный, если
О < < 90° — индуктивный, а если О > <р > 90°, то емкостный. Модуль
полного сопротивления двухполюсника определяется также выражением
Z = £/вх//вх, где £/вх — приложенное переменное напряжение; /вх — ток,
проходящий через входные зажимы. Двухполюсники, имеющие R = 0,
называют реактивными двухполюсниками без потерь, а при R #= 0, —
с потерями. Двухполюсники, использующиеся в схемах фильтров или
других четырехполюсников, должны иметь минимальные потери, т.е.
R ъ 0. Двухполюсники с потерями характеризуют не только значением
сопротивления, но и добротности. Если к зажимам двухполюсника под-
ключить генератор, то мощность сигнала, поступающего от генератора,
будет равна сумме реактивной Pq и активной Р мощностей, выделяю-
щихся соответственно на реактивном и активном сопротивлениях двух-
полюсника. Добротностью называется отношение Q = Рп/Р =
=/2х//2г =х/г .
Двухэлементные двухполюсники состоят из параллельно или последо-
вательно соединенных конденсаторов и индуктивностей. Дополнитель-
100
ным параметром является здесь резонансная частота настройки /рез.
Это частота действующего на двухполюсник переменного напряжения,
при которой полное сопротивление двухполюсника равно нулю, беско-
нечности или активному сопротивлению. Последний случай относится
к двухполюснику с активными потерями. Двухэлементные двухполюс-
ники представляют собой резонансные (последовательный и парал-
лельный) контуры. Эти резонансные контуры обладают сопротивлени-
ями, имеющими явно выраженную частотную зависимость. Сопротив-
ление последовательного контура без потерь на частоте резонанса /рез
равно нулю. Характер сопротивления на частотах, меньших резонанс-
ной, — чисто емкостный, а на участках выше резонансной — чисто ин-
дуктивный. Модуль полного сопротивления здесь Z = |Л/-Хс\, резо-
нансная частота ы0 = l/y/LC '.На частотах ниже резонансной последова-
тельный контур имеет комплексное сопротивление, содержащее емкост-
ную и активную составляющие, а на частотах выше резонансной — ком-
плексное сопротивление, содержащее индуктивную и активную состав-
ляющие.
Параллельный контур без потерь на частоте резонанса имеет бесконеч-
но большое активное сопротивление, на частотах ниже резонансной —
индуктивное, на частотах выше резонансной — емкостное. Модуль
полного сопротивления Z = | (Хс Xc)!(Xl — Хс) I, резонансная частота
Wo=l/\/LC
Практически резонансные контуры обладают потерями из-за своих
активных сопротивлений. Поэтому сопротивление на частоте резонанса
последовательного резонансного контура равно активному сопротивле-
нию потерь, а сопротивление параллельного контура — активному сопро-
тивлению Крез =LlCr , где г — сопротивление потерь в контуре.
Формулы для практического расчета:
/рез = 5030/ y/LC', L = (253 105)/С/;е3; С = (253-10*)/£/£ез;
/рез = 159/V^; Q = (/ре3Д)/160г = (1,6108)//реза- =
1000 L
где т — сопротивление. Ом; / — в килогерцах; L — в микрогенри; С —
в пикофарадах.
Сопротивление параллельного контура на частоте резонанса /?рез =
/Z.
= С, /— , где R — сопротивление, кОм.
••Добротность контура определяется значениями добротностей элемен-
тов, образующих контур, измеренными на резонансной частоте контура:
QK = Qc Qcl (Ql + Qc) Чем большей добротностью обладает контур
101
тем более резко изменяется частотная характеристика модуля полного
сопротивления контура и тем резче выражен момент резонанса.
Многоэлементные двухполюсники содержат более двух элементов и
отличаются от двухэлементных большим числом резонансов. Число
резонансных частот двухполюсника на единицу меньше числа элементов.
Изменение параметров или возникновение неисправностей обмоток
индуктивностей и конденсаторов вызывает изменение параметров, на-
пример резонансной частоты, и отказ двух- или многоэлементных двух-
полюсников. Чаще других наблюдаются расстройки контуров фильтра,
потерн добротности, нарушения контактов.
Проверяют качество контуров измерением их параметров, в первую
очередь резонансной частоты и добротности.
Измерение индуктивности, емкости и добротности. Часто для отыс-
кания причин неисправностей — повышения затухания фильтров в поло-
се пропускания, увеличения уровня пульсации на выходе фильтров ис-
точников выпрямленного напряжения, неустойчивой работы генерато-
ров — возникает необходимость измерения индуктивности, емкости и
добротности.
Специальными приборами для измерения индуктивности являются
прибсры типа ЕЗ, емкостей — Е4, добротности — Е9. При отсутствии этих
приборов можно измерить индуктивность и емкость по схеме рис. 36.
Если емкость Со, пФ, известна, то, изменяя частоту на выходе генерато-
ра ИГ, определяют частоту резонанса /0, кГц, контура LXCO. На этой
частоте напряжение минимально. Индуктивность подсчитывают по
формуле: Lx ll4it*flC0 = (2,53 1О7)//^Со.
При наличии известной образцовой индуктивности Lo, мГн, в той же
схеме измеряют неизвестную емкость, пФ: Сх = (2,53-lO7)//oLo.
Уровень на выходе генератора при измерении не изменяют. Сопротив-
ление Ло = 54-10 Ом; Лрез =34-5 кОм.
Если известно, что добротность индуктивности высока, но значение
индуктивности неизвестно, то можно измерить модуль ее входного со-
противления Zlx, Ом. и подсчитать индуктивность. мГн: Lx —
где f — частота, кГц. Аналогично для конденсатора Сх высокой доброт-
ности находят емкость, пФ: С — (Zcx’109)/2nf. Если измерения прово-
дят по схеме амперметра-вольтметра, то Lx -UjbZSfl-, Сх где
I — ток, А.
Этим способом можно измерять и емкости электролитических
конденсаторов, ио во избежание их повреждения измерительное напря-
жение не должно превышать 1 -2 В.
Отсутствие короткозамкнутых витков в обмотке индуктивности про-
веряют по схеме рис. 36. Настраивают какой-либо вспомогательный кон-
тур £Св резонанс, на частоту/0. Приближают к этому контуру проверя-
емую индуктивности Лп. Если в ней есть короткозамкнутые витки, то ре-
зонанс в контуре LC нарушится и напряжение U2 резко возрастет. В ка-
честве измерительной схемы можно использовать и радиоприемник, на-
102
Рис. 36. Схемы измерения резонансного контура индуктивности и емкости
Р и с. 37. Измерение добротности обмотки индуктивности
строенный на какую-либо станцию. Приближение к его антенному кон-
туру обмотки с короткозамкнутыми витками уменьшит громкость
шука.
Определение добротности обмотки индуктивности производят по
схеме рис. 37. Здесь Со — конденсатор известной емкости, а емкость
конденсатора Ссв составляет примерно 5% Со. При медленной горизон-
тальной развертке на экране осциллографа появляется кривая затухаю-
щих колебаний. При высокой добротности обмотки амплитуды А и Б
мало различаются, при низкой - амплитуда Б значительно меньше А.
Добротность можно определить так: Q = 1,36/lg(//£).
Проверку конденсаторов на отсутствие пробоя производят омметром
по схеме измерения сопротивлений. При большой емкости конденсатора
(микрофарады) стрелка прибора в момент подключения отклонится,
а затем вернётся к R = °°. При малых емкостях отклонения стрелки нс
произойдет. При наличии утечки (уменьшения добротности) омметр
покажет конечное сопротивление. У исправных электролитических кон-
денсаторов имеется некоторое конечное сопротивление, но оно не долж-
но быть менее 100 кОм, а ток утечки, измеренный миллиамперметром
постоянного тока, /у < Ct/-10“4 + т, где С— номинальная емкость, мкФ;
U — номинальное рабочее напряжение, В; ш=0,2 для С < 5 мкФ; /н=0.1
для С = 5-(-50 мкФ; т=0 для С> 50 мкФ.
На рис. 38 приведены схемы измерения индуктив-
>| о с г и и емкости резонансным методом.
При измерении индуктивности Lx производят настройку контура
LXC3 (рис. 38, л) на нужную частоту f\ с помощью калиброванного
(эталонного) конденсатора Сэ минимуму показания вольтметра Ut
Индуктивность Lx определяется по формуле, Гн: Lx = 1 /(2я/)2Сэ
Дцбротность исследуемой обмотки индуктивности Qi = Ui/Ui, а ее ак-
тивное сопротивление, Ом: Rn = (6,28/'|/.x)/Ci -
Для измерения емкости Сх, кроме эталонного конденсатора Сэ,
необходимо иметь еще эталонную индуктивность L3 (рис 38, б).
С помощью эталонного конденсатора контур L3C3 настраивают на часто-
103
Рис. 38. Схемы измерения индуктивности (а) и емкости (б)
R1
ту сигнала при разомкнутом ключе 5, фиксируют после этого значения
эталонной емкости Сэ и определяют добротность Qi по приведенной
выше формуле. Подключив ключом 5 исследуемую емкость Сх, вновь
настраивают схему в резонанс и фиксируют новые значения емкости эта-
лонного конденсатора и добротности Q2 Емкость измеряемого кон-
денсатора и его добротность определяют из выражений: Сх —С3 — Сэх;
qx =QtQ2 (сэ - сэ1)/(е! - е2) сэ.
Эти схемы измерения использованы в специальных измерительных
приборах — куметрах. Сопротивление резистора R1 выбирают равным
внутреннему сопротивлению генератора G, сопротивление резистора
R2 ~ кОм. Точность измерения зависит от качества эталонной индук-
тивности L3 и эталонного конденсатора Сэ, от точности установки часто-
ты сигнала и его чистоты (отсутствия высших гармонических составля-
ющих) . Индуктивности обмоток и емкости конденсаторов часто изме-
ряют с помощью мостов переменного тока. Качество обмотки индуктив-
ности или конденсатора часто оценивают с помощью тангенса угла
потерь tg5, где угол 6 =90° — <р. Поэтому tg6 = tg(90° — <р) = l/tgy> =
-г /x=\IQ. Чем меньше активная составляющая полного сопротивления
г конденсатора или индуктивности, тем меньше тангенс угла потерь и
тем выше добротность.
К конденсаторам и обмоткам индуктивности, используемым в схемах
фильтров и других четырехполюсников, предъявляют требования высо-
кой добротности и стабильности параметров. В фильтрах, как правило,
применяют конденсаторы с добротностью выше 1000. Лишь бумажные
конденсаторы, используемые в схемах фильтров нижних частот (ФНЧ
тональных частот), имеют добротность 140—200. Добротность керамичес-
ких конденсаторов, используемых в полосных фильтрах высоких частот,
достигает 2000, а слюдяных — 2000—4000. Добротность конденсаторов
всегда значительно больше добротности обмоток индуктивности. Ста-
бильность параметров конденсаторов учитывается температурным коэф-
фициентом емкости (ТКЕ) — относительным изменением емкости
ДС/С на 1°С изменения температуры окружающей среды. У разных
типов конденсаторов имеются как отрицательные, так и положительные
ТКЕ. Желательно применять конденсаторы с малым ТКЕ. В зависимости
от значения ТКЕ конденсаторы классифицируются по группам от Адо С.
104
Повреждения конденсаторов могут быть различными: исчезновение
емкости вследствие обрыва проводов или пробоя диэлектриков, окис-
ление контактов в точках соединения выводов и пластин, снижение изо-
ляции между выводами, проникновение влаги, а также периодическое
исчезновение емкости из-за плохих контактов в соединениях выводов
и пластин. Индуктивность обмоток зависит от частоты, собственной ем-
кости и магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника. Доброт-
ность индуктивности всегда имеет частотную зависимость. Экран, если в
него помещают обмотку, уменьшает ее индуктивность и добротность,
но и уменьшает паразитные связи от электромагнитных полей обмотки
и внешних полей. Индуктивность обмотки с ферромагнитным сердечни-
ком с увеличением тока уменьшается при постоянной частоте. Индуктив-
ность обмотки без таких сердечников не зависит от тока, протекающего
по обмотке. Измерения параметров обмоток индуктивности, входящих
в схему фильтра, должны выполняться на средней частоте полосы про-
пускания фильтра или на резонансной частоте контура, если катушка
входит в него. Измерения параметров обмоток с ферромагнитным сер-
дечником надо выполнять при токе, близком к току через обмотку в
рабочем режиме. Параметры обмоток могут изменяться безвозвратно
(из-за старения материала сердечника, пропитки) или временно (из-за
изменения окружающей температуры). Характерные повреждения в
эксплуатации: обрыв обмотки, обрыв жилы литцендрата (потеря до-
бротности) , механические повреждения сердечника (значительная потеря
индуктивности и добротности), изменение изоляции провода под влия-
нием влажности (потеря добротности), смещение обмотки относительно
экрана (изменение индуктивности и добротности).
5.4. Измерения четырехполюсников
Четырехполюсники — это элементарные схемы, имеющие двавходныхи
два выходных зажима, обладающие определенной избирательностью по
пропусканию токов различных частот. Типичным примером четырехпо-
люсника (ЧП) являются фильтры. Полосу частот, токи которых фильтр
хорошо пропускает, называют полосой частот пропускания. Полосу
частот, токи которых фильтр не пропускает, называют полосой запира-
ния фильтра. Частоты, лежащие на границах этих полос, называют часто-
той среза фильтра fc.
Основными параметрами, характеризующими
качество четырехполюсника, в частности фильтра, явля-
ются затухание и входное сопротивление. Входное сопротивление — зто
полное сопротивление, измеренное со стороны входных или выходных
зажимов. Значение и частотный характер изменения входного сопро-
тивления четырехполюсника определяются его схемой и нагрузкой, под-
ключенной к выходным зажимам. Входное сопротивление ЧП, измерен-
ное при отсутствии нагрузки на выходных зажимах, называют входным
105
сопротивлением холостого хода Zx, а сопротивление, измеренное при КЗ
выходных зажимов, — входным сопротивлением короткого замыкания
ZK. Характеристическое илн собственное сопротивление фильтра равно
среднему геометрическому значению сопротивлений холостого хода и
короткого замыкания : Zc = xJZ-yZ^ . Если характеристические сопро-
тивления со стороны входных ZC] и выходных Zq2 зажимо^ равны, то
это симметричный ЧП, если не равны — то несимметричный. При
нагрузке ЧП на сопротивление, равное характеристическому (Кнг =
= Zf2), входное сопротивление его ZBX будет равно характеристическо-
му Zo. При исследовании ЧП (фильтров) измеряют-не полное сопро-
тивление, а его модуль. По изменению модуля входного сопротивления
вне полосы частот пропускания определяют его характер. Если с увеличе-
нием частоты модуль сопротивления возрастает, то в данном диапазоне
частот сопротивление имеет индуктивный харак+ер, а если уменьша-
ется — то емкостный. Уменьшение кажущейся мощности сигнала
(Р = иГ) при его прохождении через ЧП (фильтр) называют затуханием.
Различают рабочее, собственное (характеристичес-
кое), вносимое и затухание передачи:
Рабочим затуханием ЧП (фильтра) называют десятичный
логарифм отношения мощности, которую может отдать генератор
нагрузке, равной его внутреннему сопротивлению, к мощности, отдава-
емой гем же генератором рабочей нагрузке фильтра, подключенной к
генератору через исследуемый фильтр. Для определения рабочего затуха-
ния ЧП необходимо знать модули входных сопротивлений Z1 и Z 2 участ-
ков реальной схемы, между которыми включен исследуемый ЧП
(фильтр) в рабочих условиях.
Собственным затуханием ЧП (фильтра) называют деся-
тичный логарифм отношения мощности Р;, отдаваемой генератором с
внутренним сопротивлением, равным характеристическому сопротивле-
нию Zqi исследуемого ЧП, согласованной нагрузке Zci, к мощности Р2>
выделяющейся на нагрузке, равной характеристическому сопротивлению
ЧП (фильтра) со стороны выходных зажимов %с2, подключенной к то-
му же генератору через исследуемый фильтр.
Вносимым затуханием ЧП (фильтра) называют десятич-
ный логарифм отношения мощности Pt, выделяющейся на рабочей на-
грузке фильтра в случае подключения ее непосредственно к генератору,
к мощности Pt, выделяющейся на той же самой нагрузке, подключен-
ной к тому же генератору через исследуемый фильтр. Если Лнг =/?г, то
рабочее затухание равно вносимому. Если Rr = Zqj ~%С2 = Янг. то
все три вида затухания численно равны.
Частотная характеристика рабочего затуха-
ния фильтра позволяет полностью оценить качество фильтра в части
способности передачи сигналов Сравнивая данные, полученные из анали-
за частотной характеристики рабочего затухания фильтра, с соответст-
вующими нормами, оценивают качество фильтра.
106
Иногда для оценки фильтра удобнее пользоваться частотной ха-
рактеристикой избирательности фильтра Длраб s=
°раб — apa6min Фильтр считается дефектным, если его частотная ха-
рактеристика рабочего затухания нс соответствует нормам. Эти нормы
п1и.1чно задаются или шаблонами частотных характеристик, или таблич-
ными данными значений затуханий.
Полное сопротивление двух- или четырехполюсников
пключает в себя активные и реактивные сопротивления и имеет частот-
ную зависимость. Полное сопротивление линейных двухполюсников
определяется только параметрами его элементов. Полное сопротивление
нелинейных двухполюсников зависит не только от параметров их эле-
ментов, но и от тока и напряжения сигнала генератора при измерениях.
При наладке чаще измеряют модуль сопротивления Z, т.е. входное со-
противление четырехполюсника. Иногда определяют только активную
(например, при измерении заградителей), реактивную составляющие или
|>а ювую постоянную полного сопротивления. Измерения модуля полно-
|о сопротивления Z, который также называют входным сопротивлением
чсыарехполюсника, выполняют методами: амперметра-вольтметра, ма-
нчго и большого сопротивления и. сравнения. В схеме рис. 39, о с по-
мощью миллиамперметра и вольтметра измеряют ток It, проходящий
через сопротивление Zjj- и напряжение Ux на этом сопротивлении. Мо-
нуль полного сопротивления Z В схеме рис. 39, б измерение тока
ымсняют измерением падения напряжения U2 на известном малом со-
щютивлении 7?о < 0,1 ZBX « 10 Ом. Модуль полного сопротивления
щссь Zex = [ (t/| — Uo)R0]IUB = UiRa/U0 - Ro. Погрешность измере-
нии, вносимая резистором Ro, зависит от точности подбора сопротивле-
ния Ro и соотношения его значения со значением измеряемого входного
ишротивления. Так как входные сопротивления ЧП обычно не меньше
НК) Ом, то удобно пользоваться измерительным резистором Ro ссопро-
|цнлением 10 Ом. Его можно изготовить из калиброванного или любого
Р и с. 39 Измерения сопротивле
ний методами:
о-амперметра-вольтметра; б—
малого сопротивления; в —
большого сопротивления
107
другого провода с повышенным удельным сопротивлением. Намотку ре-
зистора Ro нужно сделать бифилярной, чтобы обсепечить отсутствие
реактивности- Резистор R1 необходим для улучшения формы сигнала,
его сопротивление выбирают близким к входному сопротивлению ИГ.
Для упрощения подсчетов желательно устанавливать значение Uo крат-
ным значению Ro. Если, например, R0 = 10 Ом и Uo = ^ОииВ, то Z =
= (l/t — Uo) -103 =Ul -103 — Ro. Значение сопротивления измерительного
резистора Ro, включенного в заземленный провод цепи, должно быть ми-
нимальным, поскольку его включение ухудшает заземление. Эту схему i
не следует применять, если имеется влияние посторонних электромагнит-
ных полей. Если практически невозможно отсоединить от земли измеря-
емый двух- или четырехполюсник (например, при измерении входных
сопротивлений ВЧ тракта и при Ro > Z),to резисторRo включают в по-
тенциальный провод схемы (рис. 39, в) и расчет ведут по формуле
Z = U3R0[(U2 — U3) =Rol(.^2/U3 — 1). Погрешность измерения достига-
ет здесь 20% и зависит от фазового угла сопротивления ZBX (увеличива-
ется с ростом реактивной составляющей Z). Погрешность уменьшается
при увеличении Ro по сравнению с Z, а с увеличением частоты увеличи-
вается. ,
При измерениях в полосе пропускания фильтров погрешность невели-
ка, так как здесь сопротивление фильтров имеет активный характер.
Если установить Ut, мВ, равным Ro, Ом, то Z, Ом равно U3, мВ. Допол-
нительная погрешность при этом определяется так, %: 8 = (ZBX-I00) /Ао.
При измерении методами малого и большого сопротивлений определение
напряжения выполняется на разных шкалах вольтметра и для получения
точности измерения, равной 1%, необходимы приборы класса 0,5 (так
как погрешность здесь может быть двойной по отношению к классу при-
бора).
Более точные измерения модуля входного сопротивления дают мето-
ды сравнения (рис. 40, а, б), так как здесь исключается влияние на точ-
ность измерения погрешности вольтметра. В положении 1 переклю-
чателя S измеряют напряжение Ut. Переключатель переводят в положе-
ние 2 и подбором сопротивления образцового резистора (магазина со-
противлений /?2), не изменяя ча'стоту и выходной уровень генератора.
Рис. 40. Измерение сопротивления методом сравнения
108
усншавливают напряжение t/2 равным измеренному Ut. При этом мо-
дуль измеряемого сопротивления равен сопротивлению резистора R2.
(начение R3 выбирают из условия R3 > lOZjf, а напряжение 14 измеря-
< для наибольшей чуствительности вольтметра. Схема рис. 40, б отпи-
Ч.И.ТСЯ от схемы рис. 40, а тем, что сопротивление переменного резистора
l<i и измеряемое Z% включены последовательно и обтекаются одним
и гем же током, что значительно снижает погрешность измерения вход-
ных сопротивлений со значительной реактивной составляющей. На точ-
ность измерений по вышеприведенным схемам, кроме класса точности
и 1мерительных приборов и сопротивлений резисторов, влияют гармони-
ческие составляющие в сигнале измерительного генератора. Идеально
Ныло бы применение измерительных фильтров на выходе генераторов.
В какой-то степени влияние гармонических составляющих можно сни-
1ить, нагрузив генераторы на резисторы R1 с сопротивлением, близким
к их входному сопротивлению, и выполнив измерения при небольшой
выходной мощности генератора. Форму сигнала можно контролировать
осциллографом, подточенным к измеряемому сопротивлению Z%, и
на резисторе R2.
Помехи и наводки также сильно влияют на увеличение погрешностей
пли возникновение ошибок в измерениях. Наличие напряжения помех
можно проверить в точках измерения при выключенном генераторе сиг-
нала. Оно должно быть меньше сигнала по крайней мере на порядок.
11а точность измерений влияет и значение входного сопротивления изме-
рителя напряжения. Желательно, чтобы входное сопротивление измери-
1сля было больше предполагаемого значения модуля измеряемого со-
противления в 20—30 раз. Применение в качестве измерителей напряже-
ния селективного вольтметра или селективного указателя уровня позво-
ляет совсем исключить погрешности от гармонических составляющих
сигнала.
Измерение составляющих комплексных сопротивлений лучше всего
выполняется с помощью мостов переменного тока — измерителей полных
сопротивлений или полных проводимостей. При отсутствии таких
мостов для измерения полных сопротивлений и их составляющих
двухполюсников можно применить мостовые схемы.
В схеме рис. 41 изменением сопротивления заранее отградуированно-
ю резистора Ro и емкости конденсатора Со (или магазина сопротивле-
ний и емкостей) добиваются явно выраженного минимума показаний
вольтметра. Если изменением емкости конденсатора Со не удается до-
биться явно выраженного минимума, то переключатель следует пере-
нести в другое положение и изменением значения Ro и Со добиться мини-
мума показаний вольтметра. Если этот минимум получают в положении
Л переключателя, то измеряемое сопротивление имеет индуктивный ха-
рактер, если в положении С — то емкостный. При равенстве напряжения
нулю активная составляющая измеряемого сопротивления Z% равна
установленному сопротивлению измерительного резистора Ro. Реактив-
109
Р и с. 41. Измерение активной и реак-
тивной составляющих полного сопро-
тивления
мая составляющая Jf = 159-108/(2тг/Со), где f — частота, на которой про-
изводятся измерения, кГц; Со — установленная емкость измерительного
конденсатора при нулевом показании вольтметра, пФ. Определив Ro и X,
получаем модуль полного сопротивленияZ =\JR2 + X1. Погрешность из-
мерения зависит от добротности измерительного конденсатора. В качест-
ве Со можно использовать воздушные, керамические или слюдяные кон-
денсаторы с малым tg6. При измерении активной составляющей полного
сопротивления не обязательно добиваться нулевого показания вольтмет-
ра, достаточно уменьшить его при помощи Со, а затем добиваться явного
минимума при изменении Ro. Активное сопротивление равно установ-
ленному значению Ro. Вместо вольтметра можно использовать другой
прибор с высокочастотным входом — указатель уровня или осцил-
лограф.
Измерение затухания. Передаваемые сигналы затухают (ослабляются)
при прохождении через пассивные элементы канала связи (ВЧ кабели,
фильтры, ВЛ и т.д.). Степень ослабления оценивают значением затуха-
ния элемента, группы элементов, части канала или всего канала в целом.
Если каскад содержит усилительные элементы, то мощность сигнала на
выходе может оказаться выше, чем на входе. Затухание и усиление из-
меряют по одинаковым схемам и рассчитывают по одинаковым фор-
мулам.
Затухание зависит от сопротивления резисторов и всех других элемен-
тов (добротности обмоток индуктивности и конденсаторов, утечек и
т.д.). а также от качества согласования входного сопротивления каскада
с выходным сопротивлением предыдущего и с входным сопротивлением
последующего каскада (нагрузка). Затухание является параметром ис-
следуемой электрической цепи, который оценивает ее способность пере-
давать сигнал от источника к приемнику.
Затухание четырехполюсников оценивается при сравнении мощности
Р2, выделяемой на реальной нагрузке, подключенной на выход четырех-
полюсника, и исходной мощности сигнала Pt.
Pi
Затухание определяется выражением а = 101g — = 201g - + 101g—,
Рг Г2 Z2
где Pi — кажущаяся мощность, выделяющаяся в электрической цепи
на сопротивлении Z,, U, — модуль напряжения; Р2 — кажущаяся мощ-
но
Рис. 42. Структурная схема канала связи
кость, выделяющаяся на сопротивлении Z2; С/2 — модуль напряжения.
Канал связи можно изобразить структурной схемой, представленной
последовательно соединенными четырехполюсниками (рис. 42). К
выходу измерительного генератора ИГ, имеющего ЭДС Е и внутреннее
сопротивление Zr, подключен каскад ЧТИ с входным сопротивлением
ZBX. Нагрузкой каскада ЧП1 является Входное сопротивление каскада
ЧП2 и т.д. Каскад ZHr — это двухполюсник. Часто последовательное со-
единение А, В, С, D рассматривают как один ЧП, включенный между G и
нагрузкой ZHr. Входные зажимы такого ЧП 1, 2, а выходные — 9, 10.
Канал связи при измерении остаточного затухания рассматривают как
ЧП, входными зажимами которого является вход передающего комп-
лекта, а выходными — абонентский вход аппаратуры уплотнения на при-
емной стороне канала. Измерительный генератор отдает максимальную
мощность нагрузке в том случае, когда сопротивления Zr и ZBX
согласованы, т.е. равны между собой. При их неравенстве в месте их со-
единения возникает отражение и на нагрузке выделяется меныпая мощ-
ность. Степень отличия Рнг от Ртах зависит, следовательно, от согласова-
ния ZT и ZBX и оценивается величиной затухания отражения вотр, дБ:
Днг г Zнг I
«отр = 101g --- = 201g ----.. ----- Для определения вотр измеря-
ртах 2vZr^Hr I
ют Zr и ZBX, как показано выше. При Zr =ZBX потери на отражение от-
сутствуют и затухание отражения равно нулю.
Для измерения затуханий четырехполюсников желательно иметь из-
мерительные генераторы с заданными значениями внутреннего сопро-
тивления или применять схемы эквивалентного генератора. В схеме
эквивалентного генератора ЭГ (рис. 43, а) любой измерительный генера-
тор нагружают на резистор RI с сопротивлением, равным номинальному
значению нагрузки. Последовательно с нагрузкой Z1(r включается рс-
жстор Rr, сопротивление которого выбирается равным внутреннему
сопротивлению эквивалентного генератора. Зажимы 1 и 2 схемы явля-
ются выходными зажимами эквивалентного генератора с внутренним со-
противлением Rr и ЭДС, равной напряжению Ид, измеренным на зажи-
мах резистора RI. Мощность, отдаваемая данным ЭГ согласованной на-
111
Р и с. 43. Схемы эквивалентных генераторов
грузке, определяется выражением Ро = Ul!4Rr. В схеме рис. 43, б генера-
тор нагружается на удлинитель R1-R3 с характеристическим сопротив-
лением RT и собственным затуханием дСОб >1,5 дБ. Со стороны зажи-
мов 1 и 2 схема представляет собой ЭГ с внутренним сопротивлением
Rr и ЭДС, равной напряжению £% на зажимах 1, 2 при отключенной
нагрузке. Мощность, отдаваемая ЭД согласованной нагрузке, равна Ро =
= ^в2х/4/?г; Ki = К2 =Рг(\^Г-1)/(^С+1); /?3 = 2Лгх/&7(С-1),
где С — Рв Х/Рв Ь1 х -
В тех случаях, когда входное сопротивление ЧП согласовано с сопро-
тивлениями нагрузки и генератора, отражения на выходе и входе от-
сутствуют и ослабление сигналов обусловлено лишь его собственным
затуханием ас.
Измерение рабочего затухания. Идеального согласования на входе и
выходе ЧП добиться практически невозможно. Поэтому при наладке
потери оценивают по рабочему затуханию Др, которое учитывает, кроме
собственного затухания, затухание отражения на входе и выходе измеря-
емого ЧП, а также затухание, обусловленное взаимодействием этих от-
ражений двз: Др =ас + ДОтр.вх +Яогр.вых. + лвз При измерении рабочего
затухания четырехполюсника с целью уменьшения затухания от отра-
жения внутреннее сопротивление эквивалентного генератора Rr и сопро-
тивление нагрузки /?||Г схемы измерения должны быть соответственно
равны модулю входного сопротивления электрической цепи, включен-
ной на вход ЧП, и модулю входного сопротивления электрической цепи,
включенный на выход ЧП: ар = Ю^Рр/Рнг).
При измерении рабочего затухания по схеме рис. 44 определяют, дБ:
др =20ig(t/,/2£/2) + 101g(RHr/Kr);
др = 201g(t/,/i/2) + 101g(KIlr/4/?r);
др = 201g(t/,/tf2) + 10Ig(Klir/C/r) -6.
Если измерения производят указателем уровня, отградуированным
на 600 Ом, в последней формуле 2OIg(6/j/U2) = Pi - Рг и др=Р1 -рг +
+ 1 Olg(/?BI./Pr) —6. Погрешность измерения зависит от точности выбора
112
сопротивлений резисторов Rlt R2- Точность измерения рабочего затуха-
ния повышается, если применить схему сравнения (рис. 45). В этом слу-
чае исключается погрешность, вносимая измерительным прибором при
отсчете на разных шкалах. Переключатель S устанавливают в положение
7, затем переводят в положение 2 и, изменяя затухание с помощью М3,
добиваются равенства показаний указателя V в обоих положениях.
Указателем может быть вольтметр или указатель уровня с высоким
входным сопротивлением.
Рабочее затухание, дБ: др = ом.3 + 101g(/?3//?7), где ам з — затухание,
введенное на М3 при равенстве показаний V в обоих положениях пере-
ключателя. Перед измерением отключают ЧП и, соединив резисторы R1
и R3, добиваются равенства показаний указателя в положении 7 и 2.
Если схема исправна, то при Rl = R3 затухание М3 равняется нулю, при
Rl > R3 ам 3 = 20lg( 1 + R1/R3) - 6, при RI < R3 аы 3 = 6 - 201g( 1 +
+ R1/R3).
Точность измерения определяется точностью магазина затуханий.
Измерение вносимого затухания. Величиной вносимого затухания свн
оценивают изменение мощности РнЧП, отдаваемой нагрузке при подклю-
чении этой нагрузки к генератору через ЧП, по сравнению с мощностью
Р1]г, отдаваемой генератором при непосредственном подключении на-
грузки к генератору, дБ: авн = 10^(Рнг//нЧп)-
Вносимое затухание можно измерить по тем же схемам, что и рабочее.
и рассчитывать по формуле: свн = ср — 201g
+ 201g
2R3
Rl + R3
P и c. 45. Схема измерения рабоче
го затухания методом сравнения
Rl + R3
2\Jr1rT
R3
= ap- 101g - +
Rl
113
Рис. 46. Схема измерения вносимого затухания
При наладке для измерения вносимого затухания чаще используется
схема рис. 46. Измеряют напряжения Ut и £4 при соответствующих по-
(£/i / U2\
— / —) ~
Uo / U о/
= Р1 ~ Рг\ где С'о — напряжение, соответствующее абсолютному нулево-
му уровню. Если внутреннее сопротивление генератора неизвестно, то
его модуль может быть определен путем измерения напряжения сигнала
£4 на выходе при нагрузке на известное сопротивление R1 и напряжения
£4 при нагрузке выхода генератора на другое известное сопротивление
R2: Zr=Rl(U2 - U^KUi - fc£4), где k=Rl/R2.
Измеряют также частотную характеристику модуля внутреннего со-
противления генератора или его значения на средней частоте рабочей по-
лосы частот, используемой при измерении.
Измерение затухания передачи. Для определения затухания передачи
спер измеряют мощность Рвых. отдаваемую генератором в ЧП, и мощ-
ность Рнг, выделяющуюся в нагрузке ZHr, по схеме рис. 47:
Опер ~ Н^еТвыхДнг ~ Ю1б(£/1Л^НГ/£^)-
При отсутствии миллиамперметра для измерения тока значение за-
тухания передачи определяют, измерив предварительно модуль входного
сопротивления ZBX четырехполюсника, по формуле:
опер = 10Ig(£^ZHr/ZBX£^) =20lgUt/U2 + 101gZHr/ZBX.
Затухание передачи меньше рабочего на значение затухания отраже-
ния, вызванного несогласованностью внутреннего сопротивления генера-
тора с входным сопротивлением ЧП.
Р и с. 47. Схема измерения затуха-
ния передачи
114
Р и с. 48. Схема измерения затухания несогласованности и коэффициента отраже-
ния
Измерение затухания несогласованности и коэффициента отражения.
Степень согласования двух входных сопротивлений (двух четырехполюс-
ников) можно оценить (рис; 48) по значениям затухания несогласован-
ности сис и коэффициента отражения к0, дБ:
Сне 201g
Zi + Z2
Zi - Z2
201g k0
В схеме не нужно измерять и Z2. Точность измерения тем выше,
чем больше сопротивление измерительных резисторов Ro (рекомендует-
ся Ro = 1000 Ом, коэффициент отражения к0 =2U2/Ul). Затухание не-
согласованности определяют по выражению аИС = 201g(C/i/2C4) ~
= 201g(£/j/1/2) — 6. Чем лучше согласованы четырехполюсники, тем боль-
ше снс. При полном согласовании напряжение t/2 равно нулю, затухание
несогласованности — бесконечности.
Измерение частотных характеристик затухания. Частотные харак-
теристики затухания — это совокупность измеренных затуханий для раз-
личных частот по вышеприведенным схемам. В зависимости от измеряе-
мого затухания могут быть частотные характеристики рабочего, вноси-
мого или собственного затухания (затухания передачи). Чаще в практи-
ческой работе при наладке аппаратуры уплотнения измеряют частотные
характеристики рабочего затухания af = <р (f). На измерительном генера-
торе последовательно устанавливают частоты. Напряжение Ц на выходе
генератора поддерживают постоянным на всех частотах. Диапазон изме-
рения частоты и интервалы между отдельными измерениями определяют
с учетом диапазона рабочих частот, частот соседних каналов, назначения
данного фильтра. Желательно напряжение Ц поддерживать таким, чтобы
напряжение на выходе измеряемого ЧП было того же порядка, что и в
рабочем режиме. Расчет затухания на каждой из частот производят по
формулам для расчета затухания в зависимости от вида затухания.
Качество частотной характеристики определяет ее неравномерность
Ддч.х — отличие затухания на каждой из частот от затухания на какой-то
одной частоте, принятой за основную (например, на частоте 800 Гц при
измерении частотной характеристики остаточного затухания телефонного
115
Рис. 49. Схемы измерения частотных характеристик избирательности четырехпо-
люсника
канала): Дсч х =v> (f) =а fx ~ а fo* гДе ° fx ~ затухание, измеренное на
данной частоте; a f0 — затухание, измеренное на основной (нормирую-
щей) частоте данного элемента.
Для фильтров и резонансных контуров характеристику Дачх =>p(f)
вне рабочей полосы (пропускания) или затухания на частотах помехи
принято называть частотной характеристикой избира-
тельности или относитльного затухания. Избира-
тельность фильтра или контура — это разность затуханий, вносимых
фильтром на частоте сигнала, лежащего вне полосы частот пропускания,
и на средней частоте полосы пропускания фильтра
Избирательность приемника и приемного
тракта аппаратуры — один из важных параметров, характери-
зующих возможность работы аппаратуры в условиях разного рода помех
(линейных и от других передатчиков). Избирательность приемника опре-
деляется в основном суммарной избирательностью всех фильтров, а
приемного тракта — суммой избирательностей всех фильтров и других
устройств, входящих в схему тракта приема системы: оизб = Доо —
— flnpn — ао. где °прн — затухание на n-й частоте; а0 — затухание на часто-
те, принятой за основную (нормирующую).
Более точные результаты измерений получают при использовании ге-
нераторов с внутренним сопротивлением, значительно меньшим, чем
входное сопротивление четырехполюсника ZBX > (10 — 20)Zr.
Измерение частотных характеристик избирательности можно произ-
водить по схемам рис. 49. Установив частоту сигнала генератора равной
нормирующей частоте исследуемого фильтра (рис. 49, а), измеряют на-
пряжение сигнала U2 на выходной нагрузке фильтра. Оставляя неизмен-
ным уровень сигнала Ut на выходе измерительного генератора G, меняют
его частоту и для каждой точки измерения фиксируют значения напряже-
ния Un на нагрузке. Избирательность определяется выражением ач х =
= 201g(U2/U2,-). В схеме рис. 49, б в качестве сопротивления используется
рабочая нагрузка или эквивалентное ей сопротивление. Сопротивление
/?г резистора равно внутреннему сопротивлению генератора G. В положе-
нии 1 переключателя 5 на всех измеряемых частотах устанавливают оди-
наковое значение напряжения Ц. Напряжение U2 измеряют в положе-
116
нии 2 переключателя. Избирательность или относительное затухание
определяется как, дБ: Ддчх = 201g(<720/£/2/) =р20 — рц, где Ui0 — на-
пряжение на сопротивлении Z2 на основной частоте, В; р20 — соответст-
вующий уровень, дБ; U2i — напряжение на сопротивлении Z2 на данной
частоте измерения, В; p2f — соответствующий уровень, дБ.
Можно также измерить избирательность в схеме рис. 49, б, но при под-
держании постоянным напряжения U2 на выходе ЧП. При этом избира-
тельность приемника максимальна на той частоте, на которой входное
напряжение Ui минимально.
А^ч.х = 20Ig( Ui,-/Utmin) = Pii — Pimin-
При измерениях обязательно определяют затухания на крайних часто-
тах рабочего спектра, фиксируют все частоты, на которых затухание
имеет экстремальные значения. По данным измерения строят графичес-
кое изображение частотной характеристики избирательности. Погреш-
ность при измерении частотной характеристики затухания вызывается не
только погрешностью приборов и отсчетов, но и наличием гармоничес-
ких составляющих в сигнале измерительного генератора.
Измерение усиления. При прохождении сигнала через активные четы-
рехполюсники — усилители, входящие в схему аппаратуры уплотнения, —
мощность или напряжение сигнала увеличивается. Усиление оценивается
коэффициентом или значением усиления. Коэффициент усиления по на-
пряжению кн или по мощности км — это отношение напряжения t/Bblx
или мощности PBbIX на выходе измеряемой цепи к аналогичным значени-
ям UBX и Рвх сигнала на входе этой цепи:
^н — UBbIK/UBX; км -РвыхЛх-
Коэффициент усиления в логарифмической форме 5 = 2()lgZrH или
5=201g*M.
При измерении усиления или коэффициента усиления усилителя уси-
лительного каскада или тракта на их вход подают сигнал на средней час-
тоте рабочей полосы. Напряжение измерительного сигнала, подаваемого
на вход усилителя, должно по возможности соответствовать его рабоче-
му напряжению (с отклонением не больше ± 30%) во избежание боль-
шой погрешности измерения из-за нелинейности усилителя. Усиление
усилителя часто зависит от внутреннего сопротивления источника сиг-
нала, подключаемого на вход усилителя. Поэтому схема эквивалентного
генератора должна иметь такое же выходное сопротивление, как и ре-
альная схема подключения усилителя. На выход измеримого усилителя
включается реальная нагрузка либо резистор, сопротивление которого
равно модулю сопротивления реальной цепи, подключенной к выходу
усилителя.
На схеме рис. 50, а сигнал с генератора поступает на вход усилителя
через магазин затухания М3 с характеристическим сопротивлением
117
Рис. 50. Схемы измерения усиления с помощью магазина затухания (л) и потен-
циометра (б)
2Г> равным сопротивлению эквивалентного генератора. Напряжение
сигнала 1/г выбирают таким, чтобы на М3 включить затухание 10-15 дБ
при рабочем напряжении на входе усилителя. Измерения производят
электронным вольтметром или измерителем уровня с высокими вход-
ными сопротивлениями. Рабочее усиление усилителя (по напряжению и
по уровню) 5раб = 201g(UHr/t/r) - 101g(R н г/ Z г) +ом.3= (р„г ~ Рг) -
— 101g(AIir/Zr) +См.з-
Коэффициент усиления по напряжению определяется как ка -
= UUT/UBX. На схеме рис 50, б выход генератора нагружают на потен-
циометр с сопротивлением Rt, равным или меньшим внутреннего сопро-
тивления эквивалентного генератора Подав с измерительного генератора
G напряжение сигнала, устанавливают потенциометром /?, напряжение
t/i, соответствующее норме нз входе усилителя, и измеряют напряжение
Л41Г на его выходе. Затем устанавливают выходные напряжения Gr = UHT,
а потенциометром регулируют напряжение на выходе усилителя до зна-
чения, равного ранее измеренному UHr. Рабочее усилие в этом случае
^раб =201g({/Hr/ UBX) — 10lg(«Iir//Jr) + 6 = (р11Г рвх) — 10Jg(/JHr/Ar) +
+ 6. Коэффициент усиления здесь к„ — UaTjUt. Если усилитель не отклю-
чают от схемы аппаратуры, то можно измерить его усиление по напряже-
нию. Сигнал измерительного генератора подают на вход трактз. Напря-
жение устанавливают равным напряжению рабочего сигнала в этой точке
по диаграмме уровней.
Измерение нелинейности. Электронные лампы, полупроводниковые
приборы, трансформаторы и дроссели с сердечниками из магнитных ма-
териалов, работающих в режиме насыщения, а также состоящие из них
усилители, преобразователи частоты относятся к нелинейным элемен-
там. Сигналы при прохождении через нелинейные элементы искажаются,
в результате этого кроме исходных частот появляются новые синусои-
дальные составляющие — продукты нелинейности. При поступлении на
вход нелинейного элемента нескольких частот на его выходе образуются
не только чисто гармонические составляющие каждой из частот, но
и их комбинационные частоты вида fa ± fa, 2f. - fa. rfi ± Д«/т, где
n и m = 1,2 ... — любые числа натурального ряда.
Гармоники и комбинационные частоты дают на выходе аппаратуры
мешающие частоты, что приводит к их влиянию на другие каналы связи
118
и на свой приемник, снижению КПД аппаратуры, ухудшению разборчи-
вости речи, изменению тембра звука, ошибкам в измерениях и т.д.
Степень нелинейности элемента или участка схемы оценивают коэффици-
ентами нелинейных искажений или затуханием нелинейности. Коэффи
циент нелинейности можно определить как отношение действующих зна-
чений напряжения или тока всех гармонических составляющих и напря-
жения (тока) основной частоты или всего напряжения (тока) на выходе
элемента:
*н1 = *„2 = + +
I y/lfi +
где Ui, U2, Un — действующие напряжения соответствующих гармоник.
Затухание нелинейности сн и затухание нелинейности по гармоникам
аи„ определяется как аи = 201g кн, анп = 201g({/j/t/„), где Ut — напряже-
ние 1-й гармоники; Un — напряжение л-й гармоники. Затухание нелиней-
ности усилителей, работающих в классе Б, измеряют при помощи двух-
частотного сигнала.
При наладке ВЧ каналов связи оценку нелинейности чаще произво-
дят по амплитудным характеристикам.
Амплитудная характеристика выражает зависимость
уровня напряжения или мощности на выходе измеренного элемента от
соответствующих уровней на его входе: (/ВЬ1Х =|₽(^4х) и /вых =^(/вх)-
Иногда амплитудную характеристику можно представить зависимостью
усиления усилителя от напряжения сигнала на входе 5 = У>(1>вх) или
выходе 5 = ^(1^Ь1х) усилителя. По амплитудной характеристике можно
определить минимальный и максимальный уровень (мощность) на входе
и выходе ЧП или системы, при которых не будет значительных нелиней-
ных искажений.
Заводские диаграммы уровней для каждого типа аппаратуры строятся
так. чтобы в различных ее точках уровни сигнала при допустимых его из-
менениях, все элементы и канал связи в целом работали на линейных
участках своих амплитудных характеристик. При наладке измеряют ам-
плитудную характеристику передатчика и амплитудную характеристику
.статочного затухания телефонного канала. При отыскании причин по-
вышения нелинейности измеряют амплитудные характеристики отдель-
ных блоков. Чаще всего значительные нелинейные искажения возникают
з усилителях мощности при неправильной их регулировке. Амплитуд-
ные характеристики измеряют при нагрузках, соответствующих рабочим
условиям. Для каналов телефонной связи измерения производят обычно
на частоте 800 Гц или на соответствующих ей преобразованных частотах.
119
5.5. Измерения аппаратуры
При наладке измеряют узлы, блоки и общие параметры и характерис-
тики аппаратуры.
Измерение фильтров. При наладке чаще всего измеряют рабочее за-
тухание и входное сопротивление фильтров. Исследование фильтров мо-
жет включать также измерение рабочего и характеристического сопро-
тивления, затухания нелинейности, коэффициента отражения или затуха-
ния несогласованности, фазового сдвига. Затухание несогласованности
измеряют в тех случаях, когда фильтр вносит в реальную схему доба-
вочную неравномерность частотной характеристики затухания.
Измеряют рабочие затухания ар всех фильтров. По схеме рис. 51, с
измеряют напряжения на выходе измерительного генератора и фильтра.
Сопротивления резисторов R1 и R2 выбирают равными (желательно бо-
лее точно) соответственно входному и выходному сопротивлениям
фильтра: flp.= 201g(l/i/2L72) + i0lg(Rl/R2); если RI =R2, то ар = 201g х
х (14/214).
Измерения производят электронными вольтметрами при уровнях сиг-
налов, соответствующих рабочим. Сигналы с большими уровнями могут
привести к пробою конденсаторов на резонансных частотах отдельных
контуров.
Рабочие затухания (и неравномерность в полосе пропускания, указан-
ная в скобках) для фильтров аппаратуры АВС не превышают, дБ:
2(0,7 — фильтр промежуточной частоты (ФПЧ); 9(1) — диапазонный по-
лосовой фильтр высокой частоты (ФПВЧ); 5(1) — фильтр входа
(ФВХ); 1 — полосовой фильтр (ФП).
Вне полосы избирательность: ФПЧ — 40 дБ при отстройке от края
полосы не менее 52 кГц; 74 дБ при отстройке менее 154 кГц; ФПВЧ —
зависит от диапазона рабочих частот (28 дБ при расстройке 20 кГц и
47 дБ при расстройке 40 кГц в диапазоне 600—1000 кГц, при более низ-
ких рабочих частотах расстройка при той же избирательности уменьшает-
ся соответственно до 4 и 14 кГц в диапазоне 32—160 кГц); ФВХ — не
регламентируется, но затухание обеспечивает линейную работу фильтра
ФПВЧ; ФП — не менее 30 дБ при отстройке + 3%, 43 дБ при отстройке
+ 5%, 45 дБ при отстройке ± 40 кГц.
Входное сопротивление вне полосы пропускания, как правило, значи-
тельно выше, чем в полосе. При этом затухание, измеренное при сопро-
Р и с. 51. Схема проверки фильтров в аппаратуре уплотнения (д) и линейного
фильтра (<?)
120
тивлении резистора R1, равном входному сопротивлению фильтра на
рабочих частотах, ниже фактического.
Характеристику затухания линейного фильтра можно также измерить
и методом затухания передачи (рис. 51, б), по которому мощность, по-
даваемую на вход ЛФ, подсчитывают по току и напряжению:
др = 101g| {/|/1Лиг/С^ |, ток Ц измеряют милливольтметром или термо-
амперметром.
Характеристики линейных фильтров (ЛФ) снимают при больших
уровнях сигнала, так как эти фильтры включены на выходах мощных
усилителей (МУС). Если на контурах ЛФ возникнут высокие напряже-
ния ВЧ, то они могут при касании вызвать дугу. Полосу пропускания
фильтра определяют по двум точкам характеристики, где затухание пре-
вышает минимальное значение на 3 дБ.
Рабочее затухание ЛФ в полосе пропускания не более 2,5 дБ, вне по-
лосы на частотах, отстоящих на 10% от ее края, не менее 10 дБ. Если
фильтры расстроены, то входящие в них контуры надо настроить на рас-
четные частоты. При настройке ФНЧ и ФПЧ на стандартные частоты ис-
пользуют заводские данные этих фильтров. Отсчет частоты требует точ-
ности до 1 Гц.
Фильтры высокой частоты, собранные по дифференциально-мостико-
вой схеме, отличаются числом элементов. Настройка этих фильтров
сводится к настройке отдельных звеньев в плечах моста на заданные час-
тоты подбором значения емкости. Для большей точности настройки ак-
тивное сопротивление в настраиваемом контуре компенсируют резисто-
рами с активным сопротивлением 2—3 Ом, включенными в противопо-
ложное плечо моста. Резонанс при настройке определяют по минималь-
ному отклонению указателя на выходе фильтра (рис. 52).
При настройке двухзвенного фильтра один из контуров настраивают
на расчетную верхнюю крайнюю частоту рабочего диапазона, другой —
на расчетную нижнюю. При настройке трехзвенного фильтра контур,
включенный в плечо фильтра, настраивают на среднюю частоту, а дня
контура, включенных в противоположное плечо, - на крайние частоты
полосы пропускания. Шестизвенный фильтр состоит из двух последова-
тельно включенных трехзвенных, каждый из которых настраивается от-
Р и с. 52. Схема настройки контура в дифференциально-мостиковом фильтре
121
Рис. 53. Схема цепочечного фильтра
L1 С1
дельно. Соответствующие контуры в каждом из трехзвенных фильтров,
соединенных в шестизвенный, должны быть настроены на одинаковые
частоты.
Частоты настройки контуров в четырех- и восьмизвеином фильтрах
определяют по [2]. Частоты настройки соответствующих пар контуров
в восьмизвенном фильтре должны быть одинаковы. Для любых фильт-
ров при настройке каждого контура к нему подключают входной и вы-
ходной трансформаторы фильтров. Если после настройки отдельных
звеньев и соединения их между собой характеристика рабочего затуха-
ния фильтра окажется сдвинутой по отношению к заданной полосе про-
пускания, то необходимо фильтр перестроить, настроив контуры со
сдвигом частот, соответствующим получившемуся сдвигу полосы про-
пускания фильтра. После настройки фильтра измеряется его затухание.
Для настройки линейного фильтра, собранного по цепочечной схеме
(рис. 53), можно рассчитать значения емкостей конденсаторов Cl (СЗ) и
С2 при заданных значениях индуктивности L1 = 0,52. =0^£, сопротивле-
ния нагрузки R и расчетных крайних частот рабочей полосы и/2:
Ci = (fi - Ji) finRf1 и C2 = l/ir(fi + fi)R- Если контуры L1-C1-C2
и L — C3—C2 настроены на f0, то и весь фильтр окажется настроенным.
Частотн ые характеристики входного сопро-
тивления фильтров измеряются в том же диапазоне частот
и с теми же частотными интервалами между соседними точками, как и
частотные характеристики рабочего затухания. Измерение частотной ха-
рактеристики входного сопротивления выполняют с использованием
схем измерения рис. 39,40.
Измерение затухания фильтров, особенно в полосе частот непропус-
кания, предпочтительно проводить генераторами, в сигнале которых
меньше гармонических составляющих. Собранная схема измерения дол-
жна обладать большим переходным затуханием от измерительного гене-
ратора к нагрузке фильтра.
Измерение усилителей. Амплитудные и частотные характеристики.
Собственные помехи усилителя определяют, измеряя уровень сигнала
на выходе усилителя при закороченных входных зажимах. Нелинейность
усилителей индивидуальных трактов выполняют, измеряя затухание не-
линейности или коэффициент нелинейных искажений при подаче на вход
122
усилителя одночастотного, а для усилителей, работающих в классе Б,
двухчастотного сигналов. При испытании выходных усилителей мощ-
ности измеряют амплитудную характеристику затухания нелинейности.
При измерении усилителей промежуточной (УПЧ) и высокой (УВЧ)
частот проверяют, что усиление используемых в аппаратуре УПЧ и УВЧ
составляет 17—26 дБ. Амплитудная характеристика должна быть линей-
ная во всем рабочем спектре частот с точностью ± 0,5 дБ; линейной
должна быть и частотная характеристика; характеристики снимают при
реальных нагрузках на выходах усилителей.
Мощные усилители (МУС) на выходе передатчиков предварительно
согласовывают с линейными фильтрами (ПФ), а последние с нагрузкой
75 Ом при помощи отводов на выходных трансформаторах МУС и ЛФ.
Лишь затем измеряют амплитудную характеристику и определяют
максимальную неискаженную мощность. Линейность характеристики
и максимальная неискаженная мощность МУС зависят от правильности
подбора транзисторов в плечах двухтактных каскадов, равенства амп-
литуд сигналов на базах этих транзисторов, правильности согласования
усилителя с нагрузкой и выбора рабочей точки характеристик транзис-
торов.
При регулировке режима транзисторов в выходных каскадах МУС,
работающих в режиме В, необходимо добиваться минимального тока по-
коя при отсутствии сигналов в передающем тракте, так как транзисторы
могут перегреться и выйти из строя.
Часто нелинейные искажения вносит предварительный каскад МУС,
в котором может быть неверно выбрана рабочая точка характеристик
транзисторов каскада или насыщен сердечник трансформатора двухтакт-
ного каскада.
Измерение амплитудной характеристики предварительного каскада
может помочь выяснить причину нелинейных искажений. Искажению
мощности может способствовать неправильная настройка ЛФ. Чтобы
убедиться в этом, следует измерить амплитудную характеристику МУС,
нагруженного не на ЛФ, а на безреактивный резистор сопротивлением
75 Ом, мощностью 25—30 Вт.
Измерив уровень сигнала на выходе передатчика при снятых с его
входа сигналов несущих на всех модуляторах, убеждаются далее в отсут-
ствии самовозбуждения МУС.
Устранить возможное самовозбуждение можно, если улучшить экра-
нирование и заземление соединительных проводов во входных и выход-
ных цепях МУС и отдельных индуктивностей и трансформаторов в его
блоках, уменьшить коэффициент усиления каскада МУС, а также чувст-
вительность МУС за счет повышения усиления промежуточных усилите-
лей. В том, что усилитель не самовозбуждается, можно проверить при по-
мощи осциллографа.
Отрегулировав МУС и получив от него максимальную неискаженную
мощность, измеряют его частотную характеристику в рабочей полосе
123
К АБ.ВХ.ДС-ОГР
Р и с. 54. Схема измерения затуха-
ния нелинейности тракта передачи ап-
паратуры типа АВС
приемопередатчика. Характеристика должна быть линейной с точностью
до + 1 дБ.
Затухание нелинейности тракта передачи аппаратуры типа АВС можно
измерить при помощи двухчастотного сигнала. При этом следует: замк-
нуть гнезда ОТКЛ. КОНТР, узла МФКЧ внешней перемычкой; подсоеди-
нить два измерительных генератора на вход тракта передачи через развя-
зывающие резисторы сопротивлением 1,2 кОм (гнезда АБ.ВХ. узла
ДС-ОГР рис. 54); установить на генераторах частоты (18ОО±5О) Гц
на одном и (315±15) Гц на другом с уровнями, соответствующими
уровням этих сигналов 23,5 дБ на выходе тракта передачи, измеренными
селективным прибором. Измерить уровень комбинационной частоты
третьего порядка избирательным измерителем уровня (П326-2) на зажи-
мах Х16-2, Х16-4. Уровень комбинационной частоты должен быть мень-
ше уровня суммарного сигнала на 50 дБ.
После регулировки МУС и определения максимальной неискаженной
мощности ее распределяют между каналами связи и телемеханики. Мощ-
ность МУС делится так, чтобы сумма амплитуд напряжения сигнала ка-
нала связи и сигналов каждого канала телемеханики была равна ампли-
туде напряжения, соответствующего максимальной мощности МУС:
Мисх = UCB + Стм1 + ^4м2 + .-•- + О^гмп + Ц<.ч« причем €4м1 = ^тм2 =
= 14мП-
При распределении мощности МУС между каналами учитывают, что
для каналов связи соотношение сигнал/помеха должно быть на 4,5 дБ
выше, чем для каналов телемеханики.
Для организации ВЧ каналов по ВЛ большой протяженности с боль-
шим уровнем помех используют дополнительные мошные усилители
(УМ-100М, ЛУС-80), которые увеличивают выходную мощность с +40
до +50 дБ
Регулировку блоков этих усилителей (питания, линейного фильтра
и МУС) выполняют аналогично аппаратуре ВЧ связи.
Измерение генераторов. Качество генераторов, применяемых в аппа-
ратуре уплотнения, определяется стабильностью генерируемой частоты
и выходного Напряжения сигнала и коэффициентом гармоник этого
сигнала.
Измеряют частоту генератора; точность измерений должна быть не
хуже ± 1 Гц для генераторов несущих частот, ± 2 Гц для генераторов ка-
налов телемеханики и вызова, ± 5 Гц для генераторов служебных сигна-
124
лов. Измерительные приборы подключают на выходе генератора парал-
лельно нагрузке. Стабильность частоты определяется отношением макси-
мально возможного отклонения частоты к номинальной частоте генера-
тора оу = На частоту генератора влияют колебания питающего на-
пряжения, окружающей температуры, смена транзисторов или ламп.
Влияние этих факторов учитывается стабильностью питающего напряже-
ния ан, температурной стабильностью at:o =х/°н + °t ' Стабильность час-
тоты генератора определяют по приведенным формулам по данным
измерения частоты в нормальных условиях и частотного отклонения
Д/г при введении соответствующих влияющих факторов. Стабильность
частоты генераторов служебных сигналов должна быть не менее 2-10-2;
генераторов вызова и телемеханики — не хуже 6-1СГ4; генераторов сиг-
налов несущих частот аппаратуры по системе ДБП — не хуже 2-Ю-4.
Наиболее высокие требования предъявляются к стабильности генерато-
ров несущих частот аппаратуры уплотнения, выполненной по схеме ОБП,
так как изменение несущей частоты приводит здесь к частотному сдвигу
рабочих сигналов, передаваемых по каналам, и соответственно к ухуд-
шению качества связи. Частотный сдвиг рабочих сигналов не должен
быть больше ± 2 Гц для телефонных каналов, ± 54-10 Гц для несущих
частот каналов телемеханики, работающих по принципу амплитудной
модуляции, и + 3 Гц для каналов телемеханики с частотной модуляцией.
Рабочий сигнал проходит несколько частотных преобразований в трак-
те каналов, выполненных на аппаратуре системы ОБП. Частотный сдвиг,
обусловленный нестабильностью генераторов сигналов несущих частот
одного оконечного или промежуточного полукомплекта аппаратуры уп-
лотнения, можно определить по формуле
Д/г = Д/сМГ,
где и — число полукомплектов в схеме канала; Д/с — частотное откло-
нение, допустимое для данного канала.
Стабильность выходного напряжения и напряжения генератора вычис-
ляются так же, как и для усилителей, по результатам измерений выход-
ного сигнала.
Измерение преобразователей частоты. Основные показатели преобра-
зователей частоты аппаратуры ОБП определяются в основном рабочим
затуханием, а также амплитудной и частотной характеристиками рабоче-
го затухания и затухания нелинейности.
Рабочее затухание преобразователя частоты опре-
деляется выражением, дБ: араб = 101g(Pf/Py ±р), где Рр — мощность,
которую источник напряжения преобразуемой частоты F отдает нагруз-
ке, равной его внутреннему сопротивлению; Pf + р - мощность полез-
ной боковой полосы частот, выделяющаяся на нагрузке преобразователя
при подключении на его вход указанного источника напряжения частоты
/н-
125
Рабочее затухание определяют по схеме рис. 44; измеряют напряжение
(уровень) и частоту сигнала несушей fH. Напряжение сигнала несущей
частоты должно соответствовать паспортным данным с точностью ± 20%,
а частота — с точностью ± 2 Гц. Измеряют анализатором гармоник на-
пряжение остатка несущей частоты на выходе преобразователя. Умень-
шить зто напряжение можно балансировкой. Через резистор Rr,
сопротивление которого равнр внутреннему сопротивлению нужного
эквивалентного генератора, подают низкочастотный сигнал от измери-
тельного генератора на вход преобразователя. Напряжение на выходе
генератора устанавливают в 2 раза большим напряжения рабочего
сигнала на входе преобразователя в реальных условиях. Частоту F из-
мерительного генератора устанавливают равной средней частоте рабочего
спектра частот. Измеряют анализатором гармоник напряжение частотной
составляющей fa+F или /н — F (для нижней боковой полосы частот).
Рабочее затухание преобразователя, дБ: араб = 201g(C7£-/t/Bbix) +
+ 101g(/?r//iHr) - Zfly - 6, где Ue — напряжение на выходе G\ t^ux ~
напряжение полезного сигнала на выходе преобразователя; ау — затуха-
ние удлинителей У1 и У2 в схеме преобразователя.
Если отсутствует анализатор гармоник, то измерение выполняют с
использованием полосового фильтра преобразователя, который имеется
в аппаратуре уплотнения. Полосовой фильтр включают в схему измере-
ния между нагрузкой Анг н выходом преобразователя. Вследствие этого
из всего спектра частот на нагрузку попадает лишь напряжение полез-
ного сигнала, измеряемое электронным вольтметром. При этом рабочее
затухание, дБ: <zpa6 = 201g(t/Е/кивых) + 10^(Кг/2ф) - Zay - 6, где
2ф — входное сопротивление полосового фильтра при нагрузке на/?нг;
к — коэффициент передачи фильтра, равный отношению напряжения сиг-
нала частотой /н ±-F на входе фильтра к напряжению этого сигнала
на выходе фильтра, погруженного на/?нг. Затухание балансного преобра-
зователя составляет обычно 5—7 дБ.
Амплитудной характеристикой затухания пре-
образователя частоты называютзависимость его рабочего затуха-
ния от напряжения или уровня сигнала на входе преобразователя.
Измерение амплитудной характеристики выполняют при подаче на
вход преобразователя сигнала, частота которого равна средней частоте
рабочего диапазона. Уровни входного сигнала изменяют ступенями через
5 дБ с минимального р, - 20 до рх, т.е. уровня сигнала, соответствую-
щего диаграмме уровней при нормальной работе преобразователя.
Частотной характеристикой затухания преоб-
разователя частоты назвают зависимость рабочего затухания от
частоты сигнала на входе преобразователя. Эту характеристику можно
снимать только в полных испытаниях, необязательных в наладке.
Уровень сигнала на входе преобразователя при измерении поддержи-
вают постоянным и равным уровню рабочего сигнала, частоту в преде-
лах рабочей полосы меняют ступенями.
126
Затухание нелинейности определяют по формуле: О2г ~ Pf ± F ~
- Pf + 2F J a3r ~Pf + F - Pf t IF-Избирательным вольтметром изме-
ряют на входе преобразователя уровень полезного сигнала с частотой
/„ ± F и уровни сигналов нелинейности с частотой /н ± 2F и /н ± 3F.
Прн измерении затухания нелинейности по комбинационным частотам
на вход преобразователя подают сигналы частот Ft hF2 с одинаковыми
уровнями. Избирательным вольтметром измеряют уровень рс или на-
пряжение Uc полезного сигнала и уровень рк или напряжение UK того
сигнала комбинационной частоты, который попадает в спектр рабочих
частот или находится вблизи него. Затухание нелинейности в этом случае
ок = Рс ~ Рк ~ 201g(i/c/ Uk) . В рабочем диапазоне входных уровней груп-
повой преобразователь частоты должен иметь затухание нелинейности не
менее 60 дБ. Индивидуальные преобразователи обычно не проверяют на
затухание нелинейности.
Измерение амплитудных ограничителей. Качество ограничителей
максимальных амплитуд определяют их амплитудными и частотными ха-
рактеристиками, постоянством входного сопротивления в заданном
динамическом диапазоне.
Амплитудной характеристикой ограничителя
называют зависимость его рабочего затухания (усиления) от уровня
(напряжения) сигнала на входе ограничителя.
Часто в практике наладки амплитудную характеристику определяют
как зависимость напряжения сигнала на выходе ограничителя от
напряжения сигнала на его входе. Типовые амплитудные характеристики
ограничителей максимальных и минимальных амплитуд приведены
на рис. 55. Порогом ограничения называют напряжение сигнала на входе
ограничителя t/orp, при котором реальная амплитудная характеристика
ограничения отличается от идеальной (пунктир) на 2 дБ. На вход огра-
ничителя поцают сигнал с частотой, равной средней частоте рабочего
спектра, проходящего через ограничитель. Изменяют уровень входного
сигнала ступенями 4—5 дБ в пределах уровней рогр 4 20 дБ, где рогр —
порог ограничения ограничителя. Более точные измерения получают при
использовании пикового вольтметра или осциллографа. Форму кривой
напряжения сигнала на выходе ограничителя нужно контролировать по
экрану осциллографа.
Р и с. 55. Амплитудная характеристи-
ка ограничителей максимальных (а) и
минимальных (б) амплитуд
127
В телефонных каналах современной аппаратуры ограничители мини-
мальных амплитуд не находят применения.
Частотную характеристику затухания ограни-
чителя измеряют в диапазоне рабочих частот при уровне входного
сигнала, соответствующем прямолинейному участку амплитудной харак-
теристики. Амплитуда выходного сигнала не должна ограничиваться во
всем частотном диапазоне. В противном случае надо уменьшить уровень
входного сигнала. Порог ограничения ограничителя телефонного канала
должен соответствовать напряжению (уровню) сигнала на входе огра-
ничителя при передаче с абонентского входа канала сигнала частотой
800 Гц с нулевым уровнем. Порог ограничения ограничителя минималь-
ных амплитуд тракта приема телефонного канала обычно устанавливают в
пределах pi = —(20-г25) дБ, где pi — уровень сигнала на входе ограничи-
теля при передаче по каналу сигнала номинального уровня. Порог огра-
ничителя максимальных амплитуд приемника телемеханики с частотной
модуляцией выбирают на 12-15 дБ ниже уровня рабочего сигнала на
входе ограничителя, а минимальных амплитуд - на 20-25 дБ ниже
уровня этого же сигнала.
Крутизну ограничения выражают зависимостью tg^>orp = Д<7рар, где
Дараб — приращение рабочего затухания (уменьшение рабочего усиле-
ния) ограничителя при увеличении входного уровня сигнала относи-
тельно порога ограничения на 10 дБ для ограничителей максимальных
амплитуд. Обычно крутизна ограничения равна 5—7 дБ. Желательно
иметь большую крутизну ограничения. Частотная характеристика зату-
хания (усиления) ограничителей должна быть прямолинейной с точ-
ностью до ± 1 дБ во всем диапазоне рабочих мест. Исправность и качест-
во ограничителя амплитуд практически определяют путем сравнения ре-
зультатов измерений с заводскими шаблонами и нормами данного огра-
ничителя.
Измерение блока питания. Блок питания оценивают по выпрямлен-
ным напряжениям, коэффициентам пульсации этих напряжений и коэф-
фициентом полезного действия. Потребленная блоком питания мощ-
ность: Рпотр =701/0, где /0 и Uo - ток и напряжение на входе блока
питания.
Сумма мощностей, отдаваемых каждой цепи питающего напряжения,
и
составляет мощность, отдаваемую блоком питания: Ротд = S ImVm,
где Im, Um —ток и напряжение цепи питающего напряжения; п — число
питающих цепей.
Коэффициент полезного действия блока питания, % Чб.п -
= (Л>тд/Лтотр)-100. Измерения токов и напряжений выполняют прибо-
рами переменного и постоянного тока. Коэффициент пульсации выпрям-
ленного напряжения, %: кп = (1/, /С£=) 100 < 0,01.
Напряжение Соизмеряют вольтметром переменного тока, U= — вольт-
метром постоянного тока (рис. 56, а)
128
Р и с. 56. Схемы измерения пульсаций постоянного
тока (а) и проверки работы стабилизатора (б)
Проверяют работу всех стабилизаторов напряжения в схеме. Снимают
характеристики стабилизаторов (рис. 56, б): зависимость напряжения
на его выходе 1/вых от напряжения на входе ступенями по 10 В в диапа-
зоне допустимых по заводским данным пределов. При этом напряжение
на выходе не должно изменяться более чем на ± 3%. Электронные стаби-
лизаторы измеряют также при изменении тока нагрузки ступенями в
50—100 мА в интервалах, указанных в заводской документации. Изме-
рив питающие напряжения в блоках питания (напряжение питания тран-
зисторных схем и микросхем, устройства автоматики и сигнализации,
вызывное напряжение и т.д.), проверяют соответствие их заводским
нормам.
При измерении постоянного напряжения определяют также значение
его коэффициента пульсации по схеме (рис. 56, б).
Напряжение пульсации источников постоянного напряжения изме-
ряют электронным вольтметром, имеющим закрытый (емкостный)
вход.
Напряжение пульсации, так же как и соответствующее постоянное
напряжение, измеряют на выходе дросселя сглаживающего фильтра в
сторону нагрузки.
Комплексные измерения. Измерение аппаратуры уплотнения в целом
производят для проверки правильности функционирования всех пред-
варительно настроенных узлов и блоков, отыскания и устранения причин
отклонения от нормы параметров аппаратуры. Проверяют и устанавли-
вают диаграммы уровней передающего и приемного трактов, регулиру-
ют их характеристики. Проверку производят при нагруженном на эквива-
лент пинии передатчике с подачей сигнала рабочей частоты от измеритель-
ного генератора на приемный тракт или с подачей сигнала от коррес-
пондирующего передатчика.
129
5.6. Измерения ВЧ трактов
Основным элементом каналов ВЧ связи по ВЛ является линейный
тракт, образованный фазными проводами и тросами ВЛ. Этот тракт
принципиально отличается от линейных трактов воздушной или кабель-
ной линии, специально сооруженной для связи. Назначением ВЛ является
передача электроэнергии промышленной частоты, и электрические сети
приходится приспосабливать для организации ВЧ трактов. Поэтому
сложность процессов в линейных ВЧ трактах по ВЛ больше, чем в спе-
циально выполненных для связи другие трактах. Высокочастотный тракт
канала связи по ВЛ всключает в себя, кроме проводов и тросов ВЛ
(многопроводных воздушных или кабельных ВЛ и ответвлений от них),
подстанции с оборудованием высокого напряжения, высокочастотные
заградители, конденсаторы связи, фильтры присоединения, ВЧ кабели.
Таким образом, ВЧ тракт канала связи по ВЛ представляет собой состав-
ной четырехполюсник, включенный между выходными и входными
ВЧ зажимами оконечной или промежуточной аппаратуры уплотнения.
Особенности ВЧ трактов, сложные процессы, происходящие в них, опре-
деляются следующим: ВЛ, входящие в схемы трактов, — это многопро-
водные несимметричные системы, в которых расстояние между провода-
ми и высота их над землей соизмеримы. Поэтому в передаче сигнала
участвуют все провода, хотя присоединения выполняют к одному или
реже к двум проводам. Изменение схемы коммутации ВЛ приводит к
изменению параметров четырехполюсника ВЧ тракта, возникающему в
связи с изменением сопротивлений, через которые необработанные про-
вода соединены с землей.
Распространение ВЧ энергии вдоль линии приводит к возможности на-
ложения (интерференции) токов различных волновых каналов в нагруз-
ке рабочего провода в конце линии, что может резко увеличить затуха-
ние линии вблизи частот интерференции. Однородность ВЧ тракта рас-
пространения сигнала по ВЛ нарушается в местах транспозиций, ответ-
влений, врезанных в провода заградителей, изменения профиля подвески
проводов и т.д. В местах неоднородности происходит изменение парамет-
ров ВЧ тракта, частичное отражение -ВЧ сигнала. При изменении схем
соединения подстанций по концам ВЛ и на ответвлениях, а также из-за
неоднородностей изменяется и степень согласования ВЧ тракта по кон-
цам ВЛ с ВЧ аппаратурой, что приводит к увеличению затухания ВЧ ка-
нала. Увеличение затухания тракта в некотором диапазоне частот может
быть вызвано иногда изменением переходного затухания (из-за паразит-
ной электромагнитной связи) между смежными участками ВЧ тракта с
обходом промежуточной подстанции. Нестабильность параметров ВЧ
тракта с обходом вызывают переключения линий и силового оборудова-
ния на подстанции.
В сети высокого напряжения возникают помехи для ВЧ тракта при
переключениях и КЗ, помехи от атмосферных электрических разрядов и
130
особо значительные и продолжительные помехи от короны на проводах
и от разрядов при поврежденной изоляции. Коронирование проводов ВЛ
может приводить к значительному увеличению затухания ВЧ тракта.
Особо большое увеличение затухания вызывает гололед — обмерзание
проводов ВЛ, когда они покрываются слоем инея или льда.
При наладке ВЧ каналов производят измерения параметров ВЧ тракта
в целом и поэлементно для определения его исправности, сопоставления
измеренных величин с расчетными и паспортными данными. Иногда
лишь измерения позволяют судить о возможности организации ВЧ кана-
ла по определенному тракту, так как расчеты могут быть в определен-
ных случаях затруднены или невозможны. Измерения отдельных элемен-
тов не зависят от схемы ВЧ тракта. Это измерения параметров уст-
ройств обработки и присоединения ВЧ кабелей, разделительных филь-
тров
Измерения параметров ВЧ тракта в целом, в том числе переходных
затуханий от соседних трактов, коммутационных и ВЧ помех, зависят
от схемы организации ВЧ тракта. Электрическую схему ВЧ тракта, как
уже отмечалось, можно рассматривать как составной несимметричный
четырехполюсник. Его характеризуют значения затухания и входного
сопротивления. Измеряют затухание и входное сопротивление в диапазо-
не всех полос частот, передаваемых по тракту, т.е. измеряют частотные
характеристики затухания и входного сопротивления тракта. В схеме
измерения внутреннее сопротивление генератора и сопротивление на-
грузки принимают равными номинальному входному сопротивлению ап-
паратуры уплотнения, значение которого, как правило, равно
75-100 Ом.
Сложная зависимость затухания и входного сопротивления ВЧ тракта
от частоты обусловливается тем, что ВЧ сигнал распространяется по
нескольким волновым каналам, по тракту со значительными нарушени-
ями однородности в местах подключения к ВЛ ответвлений иа ВЧ обхо-
дах и транспозиции на промежуточных подстанциях и тл. Даже в узкой
полосе частот одного направления передачи канала связи (не больше
4 кГц) затухание и входное сопротивление могут резко изменяться. Эта
неравномерность затухания Дд1р в полосе частот Д/ представляет
собой разность между максимальным и минимальным затуханиями
тракта.
Частотные характеристики затуханий и входного сопротивления трак-
та измеряют в диапазоне рабочей полосы частот заградителей и фильтров
присоединения, каналов, работающих по тракту. Данные, полученные
при измерениях, позволяют дать окончательную оценку параметров
тракта и определить возможность организации по нему канала связи,
так как предварительный расчет не может учесть всех особенностей трак-
та и часто дает значительные погрешности. Изменения затухания и вход-
ного сопротивления тракта при изменении частоты могут быть периоди-
чески повторяющимися Периодические изменения происходят из-за
131
отражения волн от мест неоднородностей тракта (ответвления, обходы,
начало и конец линии и др.). Частоты, соответствующие максимумам и
минимумам затухания и входного сопротивления, периодически повторя-
ются с интервалом Д/ и определяются соотношением, кГц: t^fmax/min
~ И/4/, где Afmax/min ~ частотный интервал между ближайшими
миксимумом и минимумом затухания или входного сопротивления, кГц;
I — расстояние между пунктами неоднородности линии, км; V — ско-
рость распространения волн вдоль ВЛ, тыс. км/с (для ВЛ принимают
V =300 тыс.км/с). '
Непериодические (по отношению к частоте измерения) изменения за-
тухания и входного сопротивления тракта обусловливаются взаимо-
действием реактивных составляющих сопротивлений заградителей и
входного сопротивления подстанции или ответвления и др. В общем, из-
мерения затухания и входного сопротивления проводят одинаково
для трактов любой схемы. В то же время выбор частот и условий, при
которых производят измерения, должны учитывать особенности частот-
ных характеристик затухания и входного сопротивления данной схемы
тракта.
С учетом особенностей частотных характеристик ВЧ тракты можно
разделить на следующие группы: простая схема по трехпроводной одно-
родной нетранспонированной линии; схема трехпроводной транспониро-
ванной линии; схема с ответвлением, используемым или неиспользуе-
мым для организации канала связи; схема с обходом промежуточной
подстанции; схемы по нерасщепленным и расщепленным грозозащитным
тросам, схема по расщепленным фазным проводам. В общем случае ВЧ
тракт измеряют в реальных условиях, когда внутреннее сопротивление
аппаратуры уплотнения по концам тракта чаще всего не согласовано с
его характеристическим сопротивлением. Поэтому измеряют рабочее
или вносимое затухание тракта. Характеристическое сопротивление ВЧ
тракта сильно зависит от коммутационного состояния аппаратуры вы-
сокого напряжения и изменения частоты.
Измерения помех. Одной из особенностей каналов ВЧ связи, организо-
ванных по ВЛ, является высокий (по сравнению с проводными канала-
ми) уровень помех. Помехи представляют собой напряжения на выходах
ВЧ тракта, образуемые посторонними влияними, не связанными с рабо-
чими сигналами, передавемыми по каналу связи. В суммарных помехах
можно различить: распределенные помехи, обусловленные коронирова-
нием проводов и частичных разрядов на изоляторах; сосредоточенные
помехи от передатчиков других ВЧ каналов и радиостанции, работаю-
щих на частотах, близких к рабочим частотам налаживаемого канала свя-
зи; помехи от перенапряжений, возникающих при коммутационных пере-
ключениях, атмосферных разрядах, перекрытиях дефектной изоляции.
Распределенные помехи — зто основной, наиболее постоянный вид по-
мех на ВЛ; они распределены по всему спектру частот. Уровень этих по-
132
пел
ПС Б
Рис. 5 7 Схема измерения помех
мех определяет в основном минимально допустимый уровень приема
сигнала рабочего канала при отсутствии мешающих влияний других
передатчиков. Напряжение помех на выходе приемного фильтра зависит
от ширины его полосы пропускания ДЛ Un = к \/ &f, где к — коэффи-
циент пропорциональности.
Помехи возрастают при уменьшении плотности воздуха (уменьшении
давления), увеличении напряжения, а также при дожде, снеге, загрязне-
нии воздуха. Уровень помех несколько снижается с ростом частоты. При
горизонтальном расположении проводов ВЛ помехи в средней фазе
выше. В общем при неблагоприятной погоде (сильный дождь, снегопад)
уровень распределенных помех может увеличиться на 5—20 дБ. Макси-
мальные всплески напряжения помех соответствуют. положительным
максимумам напряжений промышленной частоты на измеряемом прово-
де и имеют периодичность повторения 50 Гц. Для схем присоединения к
изолированным проводам расщепленных фаз всплески напряжения по-
мех соответствуют положительным максимумам напряжения промыш-
ленной частоты только на измеряемой фазе и имеют периодичность
50 Гц.
Распределенные помехи при измерении их уровня, соответствующего
средневыпрямленному напряжению, меньше примерно на 3 дБ, чем при
измерении действующего значения. Уровень помех фиксируют измери-
тельным указателем уровня при широкой (1—2 кГц) полосе указателя
уровня в начале, середине и конце диапазона частот (рис. 61) в пяти-
десяти точках в полосе приема аппаратуры уплотнения и в нескольких
точках в диапазоне частот, отстающих от края полосы приема на ± 10^
20 кГц.
133
Ширина диапазона частот, в котором измеряют уровни помех, зависит
от ширины полосы пропускания фильтра присоединения и полосы
заграждения заградителя. Измерения производят на частотах, где отсут-
ствуют сосредоточенные помехи, что фиксируют на экране осциллогра-
фа или с помощью наушников, подключенных к выходу детектора
испытательного измерителя уровня (ИИУ)- Сосредоточенные помехи,
источником которых часто являются другие передатчики, работающие
на той же подстанции, можно убрать отключением этих передатчиков.
Во избежание значительных погрешностей при измерении ИИУ малых
уровенй на тракте не должно быть других сигналов, превышающих изме-
ряемый сигнал на 25—35 дБ. Это можно проконтролировать вольтмет-
ром, фиксирующим суммарное напряжение на входе ИИУ. Уровень по-
мех на проводах ВЛ определяют по формуле
РпомД/ — РпомД/' + Офп + оКаб + Ю1е(Лгр/«нг).
где Рпом Д/ —’ Уровень помех, измеренный ИИУ с полосой частот пропус-
кания Д/, кГц; /?гр — сопротивление, для которого произведена гра-
дуировка прибора; Кнг - сопротивление нагрузки ВЧ кабеля.
Пересчет измеренного уровня распределенных помех в полосе пропус-
кания ИИУ Д/и в полосу частот Д/к налаживаемого канала (телефон-
ного, контрольного, телемеханики) производят по формуле:
РпомД/к =РпомД/ + Ю18(Д/кМ/и) Если результаты привести к рас-
четной полосе частот ДД =1 кГц, то последняя формула примет вид:
РпомД/1 =РпомД/ — ,01gA/n Соотношение между уровнем помех в
полосе приема и уровнем полезного сигнала канала на входе приемника
является определяющим при регулировке канала связи и оценке надеж-
ности его работы.
Сосредоточенные помехи возникают при работе передатчиков других
ВЧ каналов и радиостанций на частотах, близких к частотам налажива-
емого канала связи. Иногда источником помех может быть неисправ-
ный элемент высоковольтного оборудования подстанции.
Уровни распределенных и сосредоточенных помех измеряют при на-
ладке ВЧ канала на входе приемника, Для правильного распределения
частот желательно такие измерения проводить в точках системы, где
предполагаются новые каналы связи. При измерениях (см. рис. 61)
ВЧ кабель отсоединяют от аппаратуры уплотнения и нагружают на резис-
тор с сопротивлением 75-100 Ом. На противоположном конце ВЧ тракта
и на промежуточных подстанциях кабель соединен с приемопередатчи-
ком. анодное (коллекторное) напряжение выходного каскада МУ'’
передатчика отключено
Сосредоточенные помехи определяют при помощи избирательного
указателя уровня с высокоомным входам. Источник помех устанавли-
вают прослушиванием с помощью наушников, имеющихся в ИИУ Прн
измерении наушники отключают, так как они шунтируют измеряемый
сигнал
134
Амплитуду сосредоточенной помехи можно измерить методом срав-
нения (рис. 58). используя осциллограф. В положении переключателя
1 регулятором ’’Вертикальное усиление” осциллографа устанавливают
амплитуду помехи, равную 7 . Горизонтальную развертку лучше отклю-
чить. Переключатель устанавливают в положение 2, подключая ИГ. По
вольтметру устанавливают уровень U2, соответствующий амплитуде на
экране. Усиление осциллографа остается при этом неизменным. Ампли-
туду помехи определяют как Unmax = х/2"U2 Уровень помехи, следова-
тельно, определяют как уровень, соответствующий напряжению Unmax
на сопротивлении RnT.
Помехи от перенапряжений возникают в большинстве случаев при
коммутационных переключениях. Такие помехи возникают при КЗ, гро-
зовых разрядах. Помехи от коммутационных переключений имеют боль-
шие амплитуды и крутизну фронта. Эти помехи действуют кратковре-
менно и могут вызвать ложное срабатывание аппаратуры релейных
защит и противоаварийной автоматики, ухудшить параметры каналов
связи или вывести их из строя из-за спекания разрядников, пробоя изо-
ляции в заградителях, фильтрах присоединения, повреждений транзисто-
ров выходных каскадов усилителей мощности, повреждения изоляции
оборудования высокого напряжения. Поврежденная изоляция оборудо-
вания высокого напряжения может вызвать искровые разряды в широ-
ком спектре частот. Периодичность повторения всплесков напряжения
таких помех может составлять 100 Гц, так как пробой изоляции проис-
ходит вблизи максимумов полуволн напряжений. Амплитудные значе-
ния помех можно измерять так же, как и напряжения от короны. Огиба-
135
ющую напряжения этих помех можно наблюдать на осциллографе по схе-
ме рис. 58, выбрав соответствующую частоту развертки и синхронизиро-
вав ее частотой 50 Гц. Периодичность всплесков напряжения ВЧ помех
по отношению к напряжению промышленной частоты можно также на-
блюдать на осциллографе по схеме (рис. 59). В этой схеме конденсатор С
(5000 пФ) и дроссель/. (20 мГн) служат для разделения напряжения ВЧ
помех и напряжения 50 Гц (5—10 В).
Измерение входного сопротивления ВЧ тракта. Среднее номинальное
значение входного сопротивления ВЧ тракта составляет 75 Ом. В реаль-
ных же схемах входное сопротивление изменяется в пределах от 30
до 300 Ом. Измерения модуля входного сопротивления тракта произ-
водят по схеме рис. 39, а ВЧ миллиамперметром и вольметром или по
схеме рис. 39, б. Можно при отсутствии вольтметра измерения проводить
методом сравнения (см. рис. 40). При высоком уровне помех на входе
ВЧ тракта (если невозможно временное отключение ВЧ каналов, созда-
ющих помехи) можно измерить входное сопротивление методом срав-
нения с использованием избирательного измерителя уровня. При этом
ZB=10°-os<Pi _ PJ>K2,me pi — уровень, соответствующий напряже-
нию Ui на входе ВЧ тракта; р2 — уровень, соответствующий напряже-
нию U2 на измерительном резисторе R2, включенном последовательно с
входным сопротивлением тракта.
Измерение частотной характеристики затухания ВЧ тракта. Измере-
ния частотной характеристики рабочего и вносимого затухания ВЧ
трактов производят по схемам рис. 64 и 65. Обычно достаточно из-
мерения рабочего затухания. На приемной стороне ВЧ кабель нагру-
Р и с. 60 Схема измерения рабочего затухания ВЧ тракта
136
Рис. 61 Схема измерения вносимого затухания ВЧ тракта
жают на резистор сопротивлением 75 Ом. Если измерительные генерато-
ры имеют заданный набор внутренних сопротивлений, цифровую индика-
цию частоты и индикацию уровня передачи, то остальные приборы не
нужны. На стороне приема также достаточен один ИИУ с входным сопро-
тивлением 75 Ом. Измерение рабочего затухания исключает погрешность
от изменения внутреннего сопротивления измерительного генератора и
несогласованности этого сопротивления с входным сопротивлением ВЧ
тракта на разных частотах.
Вносимое затухание измеряют при высоком уровне помех на переда-
ющей стороне и для трактов с большим затуханием.
Измерения производят в полосах рабочих частот приема и передачи
каналов связи (±3 кГц), организуемых по данному ВЧ тракту на часто-
тах каналов, присоединенных ко всем фазам, с интервалами 0,5—1 кГц
и далее через 10 кГц. Измерения во всем диапазоне частот фильтра при-
соединения и заградителя определяют возможности организации ВЧ
каналов по данному тракту. Перед измерением характеристик весьма
желательно отключить в пунктах измерения другие ВЧ каналы (связи,
телемеханики, телеотключения, защиты), рабочие частоты которых
близки к частотам измерения1. Вначале измеряют уровни помех на
приемной стороне С4ОМ (на резисторе R2 при отсутствии сигнала рабо-
1 Работы по измерению характеристик трактов обязательно согласовывают с
диспетчерскими службами, иа них надо получить разрешение диспетчера.
137
чей частоты) Затем на передающей стороне устанавливают напряжение
одной из рабочих частот налаживаемого канала и передают эту частоту,
фиксируя на приемной стороне напряжение U2 или уровень р2 при из-
мерении с помощью ИИУ. Если сумма напряжения сигнала и помехи
ZAn > -г^лим или > lOt/пом' то помехой можно пренебречь, допус-
кая погрешность не более 10%. Если уровень помех выше, то напряжение
приема рабочего сигнала U2 =х/Е'Зд — ^пом или 1/2 = (Ад — Цк>м- Если
при высоком уровне помех U2 < 1,5Бц0М, то измерения нужно произво-
дить уже при помощи ИУУ, что сложнее. При соблюдении приведенного
отношения сигнал/помеха можно измерить частотные характеристики
рабочего или вносимого затухания. В положении 1 ключа 5 (см. рис. 65)
устанавливают на ИГ первую из частот измерения f\ с уровнем 30—35 дБ-
Желательно на всех частотах измерения поддерживать постоянным мак-
симальное неискаженное напряжение Ц, контролируемое по экрану ос-
циллографа. Ключ 5 переключают в положение 2 на линию и производят
измерения. Прекращают передачу ft, размыкая ключS (положение 1),
устанавливают частоту /2 и вновь ставят ключ в положение 2. Далее по-
очередно передают остальные частоты.
Если приемная и передающая стороны имеют дополнительный канал
связи, измерение характеристики можно выполнить быстрее. В против-
ном случае после серии измерений к измеряемому ВЧ тракту подсоеди-
няют аппаратуру уплотнения и устанавливают связь, проверяя правиль-
ность измерений. Достаточно измерить характеристики в одном направ-
лении. Рабочее затухание определяют так, дБ:
др = 201g(C7>/2C/a) = р, -р2 -6,0.
Если на передающей стороне измерения производились вольтметром,
а на приемной стороне указателем уровня, то затухание определяют
так, дБ: ар =pt - р2 — ]01g(^rp/^2) ~ 6, где /?гр - сопротивление, на
котором производилась градуировка ИУУ; р2 — уровень передачи, соот-
ветствующий напряжению Ux на сопротивлении 75 Ом.
Вносимое затухание ВЧ тракта, дБ: арн ~ 201g(E/i/Л/2) =рх — р2, где
Рх ир2 — абсолютные уровни, соответствующие Ux и U2.
Неравномерность частот характеристики затухания в полосах рабочих
частот приема и передачи: Довл = оВЛтох - аВЛш1-„. где сБЛ,„ох мак-
симальные затухания ВЧ тракта в полосе передачи или в полосе приема
канала связи, дБ; <тБЛт1-„ — минимальное затухание в этой же полосе
частот. дБ.
Периодическая неравномерность вызывается плохим согласованием
входных сопротивлений ВЧ тракта. Расстояние от пункта измерения до
точки неоднородности, вызвавшей соответствующую неравномерность,
можно приближенно определить как / = 75/Д/экс, где Д/экс — частот-
ный интервал между соседними максимальными и минимальными зату-
ханиями ВЧ тракта, кГц.
138
Непериодическая неравномерность частотной характеристики вызы-
вается плохой настройкой ВЧ заградителей или взаимной компенсацией
реактивных сопротивлений заградителей и оборудования подстанций
на определенных частотах.
Для электрически коротких ВЧ трактов (затухание которых не более
6 дБ) характерна значительная периодическая неравномерность частот
ной характеристики ВЧ тракта. Здесь желательны дополнительные изме-
рения на частотах, на которых ожидаются экстремальные значения зату-
хания ВЧ тракта: ft = Д/зкси, где п — числа натурального ряда; Д/экс —
ожидаемый интервал частот между двумя соседними экстремальными
значениями, кГц, Д/экс = 75/7; и -/н/А/экс! I — длина ВЛ, км; /„ -
нижняя частота каждого из диапазонов рабочих частот, кГц. Значение п
округляют до ближайшего меньшего целого числа.
Затухание электрически короткого ВЧ тракта на одних и тех же час-
тотах может иметь большую зависимость от режима нагрузки ВЛ. Разли-
чие тем больше, чем хуже согласовано входное сопротивление ВЛ и вход-
ное сопротивление фильтра присоединения. Измерения при различных ре-
жимах нагрузки необходимы для правильной регулировки приемников
аппаратуры уплотнения. Для электрически коротких ВЧ трактов также
существенны измерения затухания в режимах XX (отключенная неза-
земленная ВЛ) и КЗ (отключенная и заземленная ножами линейных
разъединителей ВЛ). На частотах максимальных затуханий ВЧ тракта в
режиме КЗ будут минимальные затухания в режиме XX.
Отличие характеристики затухания ВЧ тракта от аналогичной, изме-
ренной в противоположном направлении, может свидетельствовать о
неодинаковой настройке элементов обработки и присоединения, погреш-
ности приборов, неточности установки частоты и измерительных резис-
торов по противопложным концам ВЧ тракта.
При отсутствии ИИУ и высоком уровне помех рабочее и вносимое
затухание ВЧ тракта может быть приближенно измерено в ограниченной
полосе частот при помощи ВЧ фильтров самой аппаратуры уплотнения
(при снятой перемычке а на схеме рис. 65). Сопротивление резистора R2
при измерении рабочего затухания должно быть равно номинальному
выходному сопротивлению используемого ВЧ фильтра (для аппаратуры
АСК — 135 Ом, при измерении вносимого затухания — 75 Ом) Входное
сопротивление фильтра должно быть равно входному сопротивлению
ВЧ тракта (75 Ом) Рабочее или вносимое затухание определяют так. дБ
Ср = 201g(g,/2(/2) + 201е(Лг//?,) -Ср.ф; cB„ = 201g({/,/C2) -сР.ф, где
вр.ф — рабочее затухание использованного фильтра, дБ, полученное из
ею частотной характеристики затухания, измеренной по схеме
рис. 51. Сопротивление резисторов R1 и R2 в згой схеме должно быть
равно 100 Ом независимо от входного и выходного сопротивления ис-
пользованного фильтра.
Измеренное затухание ВЧ тракта может отличаться от расчетного из-за
неисправности или неправильной настройки элементов обработки и при-
139
соединения, несоответствия режима коммутации на ВЛ и подстанциях
расчетному, неблагоприятных погодных условий (дождь, изморозь
гололед и т.п.). Поэтому для оценки результатов измерений необходимо
также зафиксировать данные о погодных условиях, при которых произ-
водились измерения (температура воздуха, осадки или ясно, сухо или
сыро и т.д.), данные по элементам обработки и присоединения, по ВЛ
тракта (напряжение, длина, расположение проводов ч грозозащитных
тросов, марка линейных проводов и грозозащитных тросов, схема транс-
позиции проводов линий, коммутационное состояние оборудования
высокого напряжения подстанций, на которые заходит линия).
Измерение частотных характерстик затухания и входного сопротив-
ления простого тракта по нетранспонированной линии. Такие тракты
образуются трехпроводными однородными линиями.
У простых трактов со схемой присоединения средняя фаза — земля
на ВЛ с горизонтальным расположением проводов и верхняя фаза —
земля для В-ГТ с треугольным расположением проводов среднее значение
затухания увеличивается пропорционально частоте, а неравномерность
затухания, вызванного многократными отражениями, уменьшается.
Характер изменения среднего значения входного сопротивления тракта
с частотой совпадает с характером частотной зависимости входного со-
противления фильтра, присоединенного со стороны кабеля, при нагрузке
фильтра на характеристическое сопротивление линейного тракта. Для
простых трактов со схемой присоединения крайняя фаза — земля на ВЛ
с горизонтальным расположением проводов и нижняя фаза — земля на
ВЛ с треугольным расположением проводов частотная характеристика
затухания линий представляет собой кривую с увеличением среднего зна-
чения затухания и неравномерностью затухания вблизи резонансной час-
тоты. Для ВЛ 110—220 кВ резонансные частоты могут лежать выше
500 кГц (во всяком случае измерения, проведенные на частотах до
1000 кГц, резонансов не обнаружили), а для ВЛ 330- 500 кВ — в диапа-
зоне 60—400 кГц. В простом тракте по нетранспонированной ВЛ
периодически изменяются затухание и входное сопротивление из-за от-
ражения волн от концов линий. Частотный интервал между близлежа-
щими максимумами и минимумами затуханий определяют как Д/ »
300/4 I, где I — длина линии.
Частоты, соответствующие экстремальным значениям затухания и
входного сопротивления тракта, как правило, не совпадают. При измене-
ниях коммутационного состояния концов ВЛ изменяются частотные
характеристики затухания и входного сопротивления тракта, что может
иногда привести к нарушению рабочего канала из-за изменения диаграмм
уровней приемного тракта аппаратуры уплотнения. Показания вольт-
метра (см. рис. 64, 65) пропорциональны входному сопротивлению
тракта. При изменении частоты измерительного генератора можно по
показаниям вольтметра определить частоты, соответствующие экстре-
мальным значениям входного сопротивления. Показания прибора на при-
140
емном конце тракта дают возможность определить частоты, соответству-
ющие экстремальным значениям затухания тракта, не совпадающие,
как правило, с частотами экстремальных значений входных сопротивле-
ний. Учитывая периодичность повторения изменений затухания и вход-
ного сопротивления тракта, измерения проводят не для всех экстремаль-
ных частот. Измерения простого тракта по нетранспонированной линии
надо производить в рабочем режиме ВЛ и в коммутационном, при
котором возможны максимальные изменения относительно рабочего ре-
жима (например, при ВЛ, отключенной на одном или обоих концах).
Измерение частотных характеристик затухания и входного сопротив-
ления тракта по трехпроводной транспонированной линии. Неравномер-
ность затухания и отклонение входного сопротивления от среднего зна-
чения для тракта по транспонированной линии, как правило, невелики,
и коммутационные изменения заметного влияния на частотную характе-
ристику затухания и входного сопротивления не оказывают. Но и здесь
в частотных характеристиках затухания трактов отмечается увеличение
затухания вблизи резонансной частоты. Для транспонированных ВЛ с
горизонтальным расположением проводов с двумя транспозициями
присоединение по схеме фаза — земля лучше осуществлять к проводу,
который в начале или конце ВЛ является средним. Линии с одной или
двумя транспозициями могут иметь большую неравномерность зату-
хания.
Частотные характеристики входного сопротивления тракта почти сов-
падают с входным сопротивлением ВЧ кабеля, нагруженного на фильтр
присоединения, который, в свою очередь, нагружен на характеристичес-
кое сопротивление линии. Измерения можно производить только в рабо-
чем режиме,- так как переключения по концам линии мало влияют на
частотную характеристику затухания, так же как и отражения мало
сказываются на изменении входного сопротивления тракта.
Измерения высокочастотных трактов с ответвлениями. Ответвления
от ВЛ вносят дополнительное затухание в ВЧ тракт, шунтируя его.
Это затухание зависит от длины ответвления, соотношения между дли-
ной ответвления и частотой, передаваемой по ВЧ тракту, от затухания от-
ветвления и нагрузки в конце ответвления. Ответвление вносит в ВЧ
тракт дополнительную неравномерность, особо заметную при затухании,
вносимом ответвлением, более 4 дБ. Ответвления от ВЛ делают чаще
в распределительных сетях, где линии относительно коротки и не транс-
понированы.
Короткое ответвление на некоторых частотах может иметь очень
малое входное сопротивление и шунтировать ВЧ тракт, поэтому ответ-
вления обычно обрабатывают заградителями. Часто достаточно обрабо-
тать только рабочую фазу, влияющую более других фаз на входное со-
противление ответвления.
Ответвление, не используемое для организации каналов связи. Из-
мерение частотных характеристик ВЧ тракта с ответвлением, обработан-
141
ным вначале заградителем, полное сопротивление которого больше или
равно 800 Ом, не отличается от измерения аналогичного ВЧ тракта без
ответвления. В этом случае ответвление вносит дополнительное затуха-
ние и дополнительную неравномерность не более 3 дБ. Если ответвление
не обработано или обработано заградителем, сопротивление которого
меньше 800 Ом, а также если выбирают частоты для нового канала свя-
зи, то дополнительно измеряют затухание ВЧ тракта для режима XX
линии, когда ВЛ отключена и не заземлена по концам. Частотные харак-
теристики измеряют для трех режимов нагрузки ответвления: ответвле-
ние подключено к подстанции; ответвление отключено от подстанции и
не заземлено (XX ответвления); ответвление отключено от подстанции
и заземлено линейными разъединителями (КЗ ответвления).
Экстремальные значения затухания периодически повторяющихся не-
равномерностей будут наблюдаться на частотах! /экск= (148л +
+ 74)/ZOTB (максимальные значения затухания для режима XX и мини-
мальные для режима КЗ ответвления) и /экск = 148n/ZOTB (минималь-
ные значения для режима XX и максимальные для режима КЗ ответвле-
ния). Интервал между смежными частотами (максимумами и миниму-
мами) составляет: Д/экс =74/ZOTB, где Z — длина ответвления, км; и-0,
1,2 ...; *=1,2,3...
Ответвление, используемое для организации канала связи. Ответвле-
нием можно считать любой из возможных участков по отношению к
двум другим, которые можно рассматривать как сквозной тракт.
Затухание, вносимое ответвлением, в большей части случаев не превы-
шает 6 дБ при неравномерности не более 4,5 дБ. Это затухание и не-
равномерность максимальны в режиме XX. Расчет этих затуханий при-
веден в [12J.
При нескольких ответвлениях, используемых для каналов связи,
неравномерность частотной характеристики затухания ВЧ тракта в по-
лосе 3 кГц не должна быть больше 7 дБ. Затухание, вносимое ответвле-
нием, используемым для организации каналов связи, и его неравномер-
ность можно уменьшить, обработав ответвление в месте го подключения
заградителем с активным сопротивлением, равным 200—400 Ом в полосе
рабочих частот и вносящим дополнительные затухания в ВЧ тракт около
1,5 дБ. При этом затухание, вносимое ответвлением в основной канал,
не превышает 4,5 дБ, а его неравномерность — около 2 дБ. Измеряют
частотные характеристики рабочего или вносимого затухания ВЧ тракта
с таким ответвлением в рабочем режиме и режиме XX. В режиме XX
(ВЛ отключена и нигде не заземлена) затухание и его неравномерность
больше, чем в рабочем режиме ВЛ.
142
ГЛАВА ШЕСТАЯ
УСТРОЙСТВА ОБРАБОТКИ И ПРИСОЕДИНЕНИЯ
О назначении и принципе действия устройств обработки и присоединения
рассказано п. 1.2.1 первой главы.
6.1. Заградители
6.1.1. Схемы высокочастотных заградителей
Высокочастотные заградители обладают высоким сопротивлением для то-
ков рабочей частоты канала и служат для отделения шунтирующих ВЧ тракт
элементов (подстанций и ответвлений), которые при отсутствии заградителей
могут привести к увеличению затухания тракта. Они уменьшают утечку токов
ВЧ каналов связи по ЛЭП в сторону, противоположную направлению к кор-
респонденту. Заградитель ослабляет влияние входного сопротивления под-
станции или ответвления.
Заградитель является двухполюсником, это - высокочастотный фильтр, ко-
торый включается в рассечку провода высоковольтной линии электропередачи
для предотвращения потерь ВЧ сигнала.
Заградитель состоит из реактора (РЗ), ограничителя перенапряжений (ЗУ) и
элемента настройки ЭН). Высокочастотные свойства заградителя характери-
зуются полосой заграждения, т.е. полосой частот, в которой сопротивление за-
градителя не меньше некоторой заданной величины (1,43ZJ, ориентировочно,
в среднем 500 Ом). Как правило, полоса заграждения определяется по допус-
тимой величине активной составляющей сопротивления заградителя, но ино-
гда по допустимой величине полного сопротивления.
Заградители характеризуются величинами индуктивностей, допустимыми
токами силовых катушек и схемами настройки.
Рис.6.1 а) Двухконтурная полосовая; б) двухчастотная резонансная: в) трехконтурная
полосовая; г); фильтра верхних частот д) блок-схема заградителя
Реактор включается последовательно в фазный провод и должен обеспе-
чить без повреждения и изменения своих параметров (индуктивности, актив-
ного сопротивления) длительное протекание тока нагрузки и кратковременное
протекание ударного и установившегося тока КЗ.
143
Элемент настройки ВЧЗ совместно с реактором обеспечивает заграж-
дающие свойства ВЧЗ в заданной полосе частот. Емкость, имеющаяся в ЗУ при
использовании ОПН (ограничителя перенапряжений), может быть до 300 пФ.
Электрическая прочность емкостей, индуктивностей и резисторов, входящих в
схему ЭН, должен обеспечить работоспособность ВЧЗ при протекании по ре-
актору номинального и кратковременного тока КЗ.
Защитное устройство защищает реактор и ЭН от воздействия внутренних
и внешних перенапряжений, возникающих в электроустановках при КЗ, работе
разъединителей, выключателей и грозах. ЗУ ограничивает напряжения на ВЧЗ
при этих перенапряжениях, но не должно ограничивать напряжение на реакто-
ре при протекании по нему тока КЗ, так как при этом должны сохраняться за-
граждающие свойства. В качестве ЗУ используют разрядник, состоящий из
искрового промежутка с включенным последовательно с ним нелинейным со-
противлением илн ограничитель перенапряжения, основанный только на нели-
нейных элементах без искрового промежутка (ОПН). Защитные свойства ОПН
существенно лучше, чем у разрядника и в качестве ЗУ используется ОПН.
6.1.2. Параметры ВЧ заградителей
Это номинальная индуктивность реактора на частоте ЮОкГц; собственная
частота реактора; величина минимально допустимого заграждающего сопро-
тивления (действительная часть полного сопротивления - активное сопротив-
ление) ВЧЗ; полоса запирания - полоса частот, в пределах которой заграж-
дающее ВЧЗ не ниже нормативной величины.
Заграждающие свойства ВЧЗ определяются только по величине активного
сопротивления в связи с тем, что реактивная часть полного сопротивления мо-
жет быть скомпенсирована реактивным сопротивлением входного сопротивле-
ния подстанции.
Параметры заградителя на промышленной частоте: индуктивность реактора
на частоте 50 Гц, она больше номинальной индуктивности, примерно, на 10%;
номинальная длительность тока реактора; номиналный кратковременный ток
реактора; потери мощности в реакторе.
Заградители могут настраиваться по различным схемам: резонансным при-
тупленным одночастотным илн двухчастотным, полосовым (двух - и трехкон-
турные); схеме фильтра верхних частот.
Применяются одно- и двухчастотные резонансные схемы (по схеме полного
звена или полузвена полосового фильтра, а также по схеме полузвена фильтра
верхних частот).
Но заградители с одно- и двухчастотной настройкой часто не дают возмож-
ности заградить нужную полосу частот. Чаще применяют заградители с широ-
кополосной настройкой. Такую настройку применяют, в частности, при орга-
низации каналов защиты и связи, имеющих общую аппаратуру присоединения.
6.1.3. Одночастотная резонансная настройка
Заградитель с одночастотной резонансной настройкой - это параллельный ре-
зонансный контур (рис.6.3 без резистора R), настроенный на рабочую частоту
одного канала.
144
Полоса заграждения заградителя Af = f -f2. Емкость конденсатора С, пФ,
включаемого параллельно реактору для настройки заградителя на заданную
частоту Рассчитывается по формуле:
С=254-105 / (f?L),
где f- частота настройки заградителя, кГц; L - индуктивность реактора мГн.
Рис 6.2 Принципиальная схема двухчастотного резонансного заградителя
6.1.4, Двухчастотная резонансная настройка
Схема двухчастотной резонансной настройки на частоты fKu f„ приведена
на рис.6.2 Емкости конденсаторов для этой схемы настройки рассчитывают по
формулам:
С;=254-105/ (fK2L,f С2=С,/п\ С2=С2 (к1-!) (п+1),
где к =/,/„, n — LfL/.
Величину индуктивности Ь2 выбирают в зависимости от величины к. От-
ношение п определяется из условия равенства резонансных сопротивлений на
обеих частотах настройки f„
Если принять L2=Lh то по мере увеличения значения коэффициента к со-
противление на нижней резонансной частоте будет уменьшаться.
6.1.5. Притупленная одночастотная настройка
Для расширения полосы заграждения в схемах одно- и двухчастотных кон-
туров применяется притупленная настройка, прн которой искусственно снижа-
ется добротность заградителя. Снижение добротности заградителя достигают
включением активного сопротивления последовательно с емкостью резонанс-
ного контура (рис.6.3).
Значение добавочного сопротивления R можно получить по кривым (Л35,
рис.10), построенных для силовых катушек 0,25 и 0,6мГн и дающих зависи-
мость этого сопротивления от нижней границы полосы заграждения f, для раз-
личных значений допустимого сопротивления запирания г,„.
Здесь же построены аналогичные зависимости для резонансной частоты f, и
полосы заграждения Д f
6.1.6. Притупленная двухчастотная настройка
Притупленную двухчастотную настройку заградителя можно получить
включением резистора последовательно с реактивными элементами.
Целесообразнее всего включить один резистор последовательно с индук-
тивностью L2, что дает притупление на обеих частотах настройки. Расчет за-
градителя по этой схеме настройки приведен в Л35.
145
Рис 6 3 Схема притупленного одночастотного заградителя г- сопротивление потерь; R
— сопротивпение притупления.
6.1.7. Широкополосная настройка по схеме фильтра
верхних частот
Схема полузвена фильтра верхних частот представляет собой частный слу-
чай одночастотного притупленного контура.
При повышении частоты от нуля активная составляющая полного сопро-
тивления возрастает до определенного максимума и далее несколько падает,
стремясь к величине R.
Если сопротивление R выбрать равным минимально допустимой величине
активной составляющей полного сопротивления, то нижняя граничная частота
полосы запирания по активной составляющей полного сопротивления опреде-
ляется по формуле: f] = Л/6,28 L.
Все частоты выше h будут в этом случае заграждены с активным сопротив-
лением не меньшим, чем R.
Для некоторых величин R в табл.6.1 приведены значения
Если учитывать реактивную составляющую сопротивления заградителя, то
нижняя граничная частота полос запирания будет ниже, чем указано в табл.6.1.
Величина емкости вычисляется по формуле С = 109 L/ R2
В этих формулах £ в мГн; С в пФ;/в кГц; R в Ом.
Таблица 6.1. Нижняя граница полосы заграждения схемы фильтра верхних частот.
L, мГн f, кГц, для сопротивления R, Ом
R, Ом 400 600 800 1000 2000
0,25 254 380 508 636 1270
0,6 106 159 212 267 534
2,0 32 48 64 80 160
6.1.8. Широкополосные двухконтурная и трехконтурная
схемы настройки
Рис. 6.4. Схема широкополосного заградителя в виде попузвена полосового фильтра.
146
L2 &
Рис. 6.5 Схема широкополосного заградителя в виде полного звена полосового фильтра -
трехконтурная схема
Активное заграждающее сопротивление заградителей с такими схемами на-
стройки, относительно мало изменяясь в полосе заграждения, лежащей между
нижней fH и верхней f„ граничными частотами заграждения, довольно быстро
уменьшается вне этой полосы.
В Л35 приведены зависимости полного и активного сопротивлений загра-
дителей от частоты.
В полосе заграждения активная составляющая полного сопротивления за-
градителя близка к величине R. При равных величинах индуктивности силовой
катушки и нижней граничной частоты заграждения, трехконтурная схема на-
стройки обеспечивает большую полосу заграждения и более равномерную ха-
рактеристику х3= <p(f) в полосе заграждения
Расчетные формулы для определения величин емкостей и индуктивностей
при двух- и трехконтурных схемах настройки следующие (обозначения эле-
ментов на рис.6.4 и 6.5):
С,=254-105Г/„2^Л C^h/kjRi, /.2=254-105/(/’Q;
L,= L/k,; C,=254-10s/</m2
где L - мГн, С - пФ,/- кГц и R - Ом; величины коэффициентов к2 и к, выбира-
ются в зависимости от схемы настройки. Для двухконтурной схемы
к2-1 к3=0', для трехконтурной схемы к2=1,08; к3=0,65.
Ширина полосы заграждения при любой схеме настройки заградителя тем
больше, чем больше индуктивность реактора, и тем меньше, чем больше ми-
нимально допустимая величина сопротивления.
На рис 6.6 приведены зависимости относительной ширины полосы заграж-
дения Af7ft, где / - нижняя граничная частота полосы заграждения, от обоб-
щенного параметра, равного 6,28/ для заградителей с различными па-
раметрами настройки.
Как видно на рис. 6.6 ширина полосы заграждения заградителей с широко-
полосной настройкой при прочих равных условиях существенно больше, чем
при одночастотной притупленной схеме.
Ширина полосы заграждения по полному сопротивлению всегда больше,
чем по активному. Она зависит от величины индуктивности реактора и нижней
граничной частоты полосы заграждения.
В Л35 приведена зависимость ширины полосы заграждения заградителей с
разной индуктивностью реактора от нижней граничной частоты полосы запи-
рания Z3 > 500 Ом.
При выборе предпочтительной схемы широкополосной настройки надо
иметь в виду следующее: если имеется силовая катушка с большой индуктив-
ностью, то применение заградителя по схеме фильтра верхних частот имеет
147
большое преимущество, его схема проще, а верхний предел полосы загражде-
ния не ограничен.
Трехконтурная схема по сравнению с двухконтурной дает увеличение по-
лосы заграждения больше, чем 20 %. Эту схему применяют для заградителей
при индуктивностях силовых катушек 0,25-1,2 мГн, однако ширина полосы за-
граждения для этой схемы более критична к точности настройки всех ее эле-
ментов, чем у двухконтурной схемы.
Затухание дБ, вносимое заградителем по активной и реактивной состав-
ляющим его сопротивления:
aw = 20 lg(l+ RJ2RJ и а,р = 10 /gfl+ #4$,
откуда для известного входного сопротивления линии и заданной величине а3
можно определить минимально допустимые значения активного и реактивного
сопротивления заградителя R, и X,.
Полоса заграждения для одноконтурной схемы по реактивному сопротив-
лению: Afp = 2 itfifiL/X,
Полосы заграждения для одно-, двух- и трехконтурных схем настроек за-
градителей по активному сопротивлению соответственно будут:
~ ~ 2 Я fl fl L/R3
Afa3 - 2,62 тг fifi/Ri
Следовательно, ширина полос заграждения пропорциональна величинам
индуктивности реактора, крайним частотам полосы и обратно пропорциональ-
на заданной величине сопротивления заградителя на краях полосы.
6.1.9. Электродинамическая стойкость
При протекании тока через катушку заградителя возникают электродина-
мические усилия, действующие вдоль оси катушки, и радиальные, стремящие-
ся разорвать виток. Осевые усилия неравномерны по длине катушки.
Большие усилия возникают на краях катушки. Шаг витков на краю делают
поэтому больше. Электродинамическая стойкость заградителя определяется
максимальным током короткого замыкания, который заградитель (реактор и
настройка; 2-двухконтурная схема настройки; 3 широкополосная настройка.
148
Мгновенное значение тока КЗ: 1кз = -J2 /кз
Ударный ток короткого замыкания:
4, = 1,8^2 4. жж™ = 2,55 /„
Таблица 6.2. Допустимые величины ударных токов для различных заградителей
Заградитель ВЗ-600 ВЗ-1000 ВЗ-2000
/уд, кА 50 42 70
6.1.10. Термическая стойкость
Тепловая мощность, выделяемая на заградителе: рт = . Оценка термиче-
ской стойкости силовой катушки заградителя нормируют односекундную ве-
личину термической стойкости - ток КЗ, который в течение 1с нагревает про-
вода реактора не более чем на 100°С. При увеличении времени протекания то-
ка величина термической стойкости уменьшается в <Jt раз, где I, с.
6.1.11. Защита элементов настройки от перенапряжения
Волна перенапряжения, возникающая на высоковольтной линии, попадает
на заградитель. Напряжение это распределяется между конденсаторами эле-
мента настройки и входным сопротивлением шин подстанции. Силовая катуш-
ка представляет собой большое сопротивление для волны с крутым фронтом и
при рассмотрении процессов, связанными с перенапряжениями, ее можно не
учитывать. Для защиты конденсаторов настройки и силовой катушки парал-
лельно силовой катушке подсоединяется разрядник, ограничивающий напря-
жение на элементе заградителя до безопасной для них величины.
Пробивное напряжение разрядника по условиям деионизации искрового
промежутка должно быть в 2 раза больше сопровождающего напряжения, т.е.
падения напряжения на силовой катушке от максимального тока короткого за-
мыкания Uco„p = 4 и L.
При большом предразрядиом времени пробивное напряжение конденсато-
ров значительно больше пробивного напряжения разрядников, при малом (ме-
нее 0,1 мкс) пробивное напряжение конденсаторов становится меньше пробив-
ного напряжения разрядника. Поэтому необходимо задерживать рост напряже-
ния иа конденсаторах до момента срабатывания разрядника, что достигают
включением добавочной катушки индуктивности Ld последовательно с кон-
денсатором.
После пробоя разрядника напряжение на конденсаторе поднимается мед-
ленно, и дополнительный разрядник, включенный параллельно конденсатору,
хорошо его защищает.
В широкополосном заградителе по схеме фильтра верхних частот роль за-
щитной индуктивности выполняет сопротивление.
Как уже отмечалось, в последнее время, в качестве ЗУ используется ОПН,
защитные свойства которого существенно лучше разрядника.
6.1.12. Технические данные заградителей
Есть рекомендации международной электротехнической комиссия МЭК по
значениям основных параметров, а также методам испытаний заградителей,
149
фильтров присоединения и конденсаторов связи. Эти рекомендации являются
международными стандартами по параметрам этих устройств.
По заградителям: диапазон рабочих температур окружающей среды
± (25 - 40)°С; заградитель должен нормально работать на высоте не менее 1000
м над уровнем моря; номинальное значение промышленной частоты может
быть любым в пределах 0-60 Гц, индуктивность реактора заградителя измеря-
ют на промышленной частоте или любой меньше 1000 Гц; кажущаяся индук-
тивность на рабочей частоте определяется по результатам измерений частоты
собственного резонанса реактора.
Уровень изоляции реактора и элемента настройки определяются;
а) падением напряжения на реакторе при прохождении по нему тока равно-
го номинальному кратковременному току КЗ 4
где - номинальное значение промышленной частоты; LHOM — номинальное
значение индуктивности реактора на промышленной частоте; номинальное на-
пряжение защитного разрядника должно быть больше определенного по этому
выражению;
б) напряжением, возникающим на заградитель при воздействии импульс
ной волны напряжения с крутизной фронта 200 кВ/мкс и амплитудой, обеспе-
чивающей пробой защитного разрядника на фронте волны.
Заградитель должен удерживать тяговое усилие не менее двухкратного веса
плюс 200 кг.
Номинальное значение индуктивности реактора, мГн:
0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 1,0; 2,0
Рекомендуемые соотношения между значениями номинальных рабочего и
установившегося токов КЗ приведены в материалах Л35.
Значение ударного тока КЗ определяются умножением установившегося
тока КЗ на 2,55. Затухание, вносимое заградителем, д.б. не больше 2,6 дБ.
6.1.13-Типы ВЧ заградителей прежних модификаций, находящихся
в эксплуатации
ВЗ-200-2,5У1; ВЗ-600-0,25, ...-0,25м;...-0,5; ...-1,0; B3-630-0,5;...-630-1,0;
ЗВС-630-0,25-ОУ1; ВЗ-0,5;. .-1,0; ВЗ-1000-0,6;...-0,6м; В3-1250-0,5,...-1,0, ВЗ-
2000-0,5;...-1,2; ВЗ-2000/400; ...-1,0; ВЗ-4000-0,5; ЗВС-100-0,5; ЗВС-200-0,5;
ЗВС-400-0.25-ОУ1; ЗВС-630-0,25-ОУ1; ВЧЗ-100-0,15; ВЧЗ-300-0,15; ВЧЗС-
100В, ВЧЗС-ЮОН; ВЧЗ-200; ПЗ-10, ПЗ-10м;
Номинальные индуктивности на 50 Гц, мГн: 0,5; 1,0, 1,2. Собственная ем-
кость, пФ: 30, 55, 23, 50, 86, 50, 43, 43, 100. Номинальный кратковременный
ток КЗ, кА (МЭК1/МЭК2): 16/20, 16/20, 31,5/40, 31,5/40, 40/50, 63/80 соотв..
Ударный ток КЗ, кА: 41/51, 80/102. 102/128, 161/204.
Минимальное значение активной составляющей полного сопротивления,
Ом: 650, 470. Класс ЛЭП, кВ: 35-220, (110-220, 330) 330-750.
Диапазон частот: 20 1000 кГц. Тип элементов настройки; ЭН-0,5; ЭН-1,0;
ЭН-1,2; тип защиты ОПН.
В России ВЧЗ в последние годы выпускают ОАО "Энергия" и НПП "Элек-
тронные информационные системы", Шадринский телефонный завод.
150
6.1.14. Типы ВЧ заградителей последних модификаций
Таблица 6.3. Заградители ОАО "Энергия"
Тип ВЛ, кВ LjqOkTu, мГн, схема Ь50кгы, мГн Ток КЗ, кА Уд.т. КЗ, кА Емк.ОПН, пФ Емк. Реак., пФ Ом Полосы 36-1000, кГц
ВЧЗ-630 35-220 0,53; 2-х конт 0,547 16 41 190-270 100 640 10
ВЧЗ-250 220 0,5; 2-х конт. 0,536 31.5 80 170 150 640 10
ВЧЗ-630 стар. 0,53 3-х конт. - - - Разрядник 23 630 7
ВЧЗ-1250 стар. 0,496 3-х конт. - - Разрядник 30 470 6
ВЧЗ-2000 стар 0,53 3-х конт. - - - - 86 440 6
ВЧЗ-1000 стар 0,56 3-х конт. г - - - - 500 8 40- 500,кГц
Таблица 6 4. За1радители фирмы"Электронные информационные системы"
Тип ВЛ, кВ ЬюокПь мГи, схема LSOrfu, мГи Ток КЗ, кА Уд.т. КЗ, кА Емк.ОПН, пФ Емк. Реак., пФ Камин» Ом Полосы 36-1000, кГц
ВЧЗ-630 35-220 0,5, 2-Зх конт 0,55 16 41 190-270 100 650 7
ВЧЗ-1250 220- 330 0,5; 2-х конт. 0,536 31,5 80 170 150 650 500 7 6
ВЧЗ-2000 500- 750 0,5, 2-х конт 0,536 40,0 100 - 23 450 6
Таблица 6.5. Заградители компании "АВВ Энергосвязь”
Номин. ток,А Номин. имп. ток, кА Пиковое знач. имп. тока, кА Индуктивность,мГ н
400 10/16 25,5/41 0,2; 0,315; 0,5; 1,0; 2,0
630 16/20 41/51 0,2; 0,315; 0,5; 1,0; 2,0
800 20/25 51/64 0,2; 0,315; 0,5; 1.0; 2,0
1000 25/31,5 64/80,5 0,2; 0,315: 0,5; 1,0; 2,0
1250 31.5/40 80,5/102 0,2; 0,315,0,5; 1,0; 2,0
1600 40/50 102/128 0,2; 0,315:0,5; 1,0; 2,0
2000 40/50 102/128 0,2; 0,315; 0,5; 1,0; 2,0
2500 40/50 102/128 0,2; 0,315; 0,5; 1,0; 2,0
3250 40/50 102/128 0,2; 0,315; 0,5; 1.0; 2,0
4000 63/80 161/204 0,2; 0,315; 0,5, 1,0; 2,0
Заградители на токи от 600 до 4000 А могут быть изготовлены с ицдукив-
ностью от 0,2 до 2,5 мГн или с сопротивлением заграждения от 400 до 1000
Ом.
В отличие от использовавшихся ранее разрядников для защиты от перена-
пряжений, в последних модификациях применены ограничители напряжений
нелинейные - ОПН. Их преимущества в металлоксидных варисторах, имею-
щих существенно нелинейную вольт-амперную характеристику.
151
В нормальном рабочем режиме на ОПН воздействует фазное напряжение.
Благодаря высокому электрическому сопротивлению нелинейных резисторов,
ток через ОПН при этом определяется только собственной емкостью ограничи-
теля и составляет доли миллиампера:
При возникновении перенапряжений нелинейные резисторы переходят в
проводящее состояние, протекающий через ограничитель ток возрастает на не-
сколько порядков, достигая сотен и тысяч ампер, ограничивая при этом даль-
нейшее нарастание напряжения на выводах ОПН в точке его установки. При
снижении перенапряжения ограничитель возвращается в первоначальное со-
стояние.
Элементы ОПН размещены в полностью закрытом корпусе, защищены от
воздействия окружающей среды.
Преимущества по сравнению с разрядниками, используемыми ранее для
защиты от перенапряжений: высокая нелинейность варисторов обеспечивает
быструю реакцию на импульсные переходные процессы с быстро нарастаю-
щим фронтом (грозовые перенапряжения); низкий и постоянный уровень за-
щитного напряжения обеспечивает надежную защиту элемента настройки и
самого заградителя в целом; нет искровых промежутков, поэтому отсутствует
дуга, вызывающая обгорание электродов и, соответственно, выход из строя
разрядника.
Элемент настройки ЭН выполнен по схеме широкополосной настройки с
числом контуров от одного до трех. Завод-изготовитель производит настройку
на одну из стандартных рабочих частот или иные согласованные технические
требования. ЭН может быть настроен на любую нижнюю граничную частоту
начиная с 20 кГц с шагом 1 кГц. Верхняя граничная частота 1000 кГц и ширина
полосы заграждения определяется индуктивностью силовой катушки РЗ и за-
данным, минимальным, значением сопротивления заграждения.
Устойчивость к перенапряжениям при токах КЗ соответствует значениям
предусмотренным для заградителей серии ВЗ.
Основные технические характеристики элементов настройки
Полосы частот заграждения от 20 до 1000 кГц для разных типов.
Тип ВЗ/ ...-активная составляющая полного сопротивления, Ом : ВЗ-600-
0,25,/ 500; B3-630-0.25,/ 650; ВЗ-1250-0,5,/ 500; ВЗ-2000-0,5/ 450; ВЗ-1000-0,6/
600; ВЗ-2000-1,0/ 450; ВЗ-2000-1.2/ 450; ВЗ-630-1,0/ 650.
Элемент настройки может комплектоваться вентильным разрядником или
ограничителем перенапряжений. Корпус ЭН разборный, цилиндрический, на
торцах - верхний и нижний контактные болты. Все детали корпуса выполнены
из стеклопластика.
6.1.15.ВЧ заградители типа DLTC
(Компания "АВВ Энергосвязь")
ИмеютсяЮ номиналов по току, 5 номиналов по индуктивности, более 100
диапазонов заграждения, современная защита от перенапряжений (применение
металлооксидных ОПН вместо вентильных разрядников),
Заградители типа DLTC имеют легкую конструкцию - вес заградителя на
20-50% меньше веса аналогов, что позволяет устанавливать заградители на
152
Таблица 6.6 Полосы частот и сопротивления заградителей распространенных типов
Тип 630/0,5 630/1 1250/05 1250/1,0 2000/0,5 2000/1,0
Изагр., Ом 600 600 500 500 450 450
Полоса частот, кГц 36-43* 40-49 44-56 48-62 52-69 56-77 60-85 64-93 68-102 72-11! 76-121 80-132 84-143 88-156 92-169 96-183 100-198 110-241 120-295 130-369 179-1000* 24-31* 28-38 32-46 36-56 40-66 44-78 48-92 52-108 56-127 60-150 64-177 608=212 72-256 76-315 80-396 84-500 92=1000 36-45 40-52 44-59 48-66 52-75 56-83 60-93 64-103 68-114 72-126 76-139 80-153 84-168 88-185 92-204 96-225 100-248 110-320 120-423 130-580 145-1000 24-33 28-42 32=51 35-63 40-76 44-93 48-113 52-138 56-171 60-216 64-279 68-375 72-500 78-1000
♦Сопротивление заграждения несколько меньше 600 Ом
Таблица 6.7. Габаритные размеры на распространенные типы заградителей
Тип 400 600 1000 1250 1600 2000 4000
L, мГ 0,5 0,5/ 1,0 0.5/ 1,0 0,5/ 1,0 0.5/ 1,0 0,5/1,0 0,5
D, мм 730 738/1038 1045/1088 1054/1142 1128/1100 1128/1100 1600
Н, мм 1121 1404/1464 1050/1223 1241/1493 1152/1777 1152/1875 1853
М, кГ 67 109/170 136/230 199/329 302/530 302/810 1040
опорных изоляторах, конденсаторах и трансформаторах напряжения там, где
другие заградители не могут быть установлены.
Меньшие габаритные размеры - диаметр на 15-30% меньше диаметра ана-
логов, что снижает ветровую нагрузку
Есть возможность выбора полосы заграждения с шагом I кГц.
Заградители имеют защитные крышки или кольца для защиты от корониро-
вания и защитные сетки от птиц (дополнительно)
Возможна подвеска на одном, двух, трех или четырех гирляндах изоляторов
и выбор различных типов пьедесталов для установки на опорных изоляторах,
конденсаторах и емкостных трансформаторах напряжения (дополнительно).
DLTC имеют высокую добротность, обмотка реактора выполнена алюми-
ниевым многожильным проводом квадратного сечения.
Конструкция заградителя обеспечивает низкую паразитную емкость и вы-
сокую резонансную частоту реактора.
Слои обмотки многослойных заградителей разделяются прокладками из
стекловолокна. Многослойная технология намотки позволяет производить
компактные и прочные заградители малых размеров и веса.
153
Элементы настройки могут быть настроены с шагом 1 кГц на любую час-
тоту в диапазоне 24-170 кГц. Частота определяется индуктивностью реактора
Элементы настройки могут быть установлены как в заградители DLTC так и в
заградители ВЗ. Элементы настройки выполнены в герметичном корпусе, что
особо важно при неблагоприятной погодных условиях.
Ограничитель перенапряжений. Заградители DLTC укомплектованы ме-
таллооксидными ограничителями, которые, как уже отмечалось, имеют основ-
ные преимущества по сравнению с вентильными разрядниками:
мгновенная реакция на импульсные переходные процессы с быстро нарас-
тающим фронтом, низкий и постоянный уровень защитного напряжения обес-
печивает надежную защиту элемента настройки и соответственно работу ВЧ
канала в целом, высокая поглощающая способность, неограниченное количе-
ство срабатываний
6.1.16. Высокочастотные заградители ВЗ-100-0,5; ВЗ 200-0,5; ВЗ-400-0,25
Технические характеристики этих заградителей соответствуют характери-
стикам спиральных заградителей ЗВС-100, ЗВС-200, ЗВС-400. но благодаря
применению иного конструктивно-технологического исполнения, современ-
ных материалов и комплектующих, имеют более высокую надежность. В каче-
стве защиты элемента настройки применён ОПН, использованы высоковольт-
ные конденсаторы и резисторы повышенной надежности. Эти заградители
имеют небольшой вес и малые габариты и могут использоваться в составе пе-
реносных постов РЗА и связи. Номинальные индуктивности на 50 Гц, мГн: 0.5;
0,5; 0,25. Собственная емкость, пФ: 19, 22. Номинальный кратковременный ток
КЗ, кА (МЭК1/МЭК2): 2,5/5; 4,7/10; 10/16.
Ударный ток КЗ, кА: 6,5/12,75; 12/25,5, 25,5/41 соотв. Минимальное значе-
ние активной составляющей полного сопротивления, Ом: 650, 650, 650. Класс
ЛЭП, кВ: 6-35, 6-110, 35-110 соотв. Диапазон частот: от 26 до 1000 кГц. Тип
элемента настройки ЭН-0,25; тип защиты ОПН. Масса, кг: 17, 25, 60 соответст-
венно.
В отличие от использовавшихся в прежних модификациях разрядниках для
защиты от перенапряжений здесь также применены ограничители напряжений
нелинейные - ОПН.
Элемент настройки ЭН выполнен по схеме широкополосной настройки, с
числом контуров от одного до трех. Завод-изготовитель производит настройку
на один из стандартных рабочих частот или иные согласованные технические
требования. ЭН может быть настроен на любую нижнюю граничную частоту,
начиная с 26 кГц с шагом 1 кГц. Верхняя граничная частота 1000 кГц и ширина
полосы заграждения определяется индуктивностью силовой катушки РЗ и за-
данным, минимальным значением сопротивления заграждения.
6,1.17. Проверка, настройка и измерения заградителей
6.1.17.1. Проверка механического состояния и изоляции
Осматривают силовую катушку (реактор) и элемент настройки заградителя.
Проверяют надежность крепления витков силовой катушки, разрядников, до-
полнительных катушек индуктивности и других деталей. Проверяют надеж-
154
ность паек конденсаторов элемента настройки. Обращают внимание на надеж-
ность контактных соединений между крестовиной силовой катушки, корпусом
элемента настройки и проводом силовой катушки.
Вывод проходного изолятора элемента настройки должен быть подсоеди-
нен к противоположной крестовине силовой катушки медной шинкой или же-
стким проводом.
В частности, заградители ВЗ-600, ВЗ-1000 и ВЗ-2000 поставлялись со смонти-
рованными элементами настройки. Прилагались также перемычки для переключе-
ния поддиапазонов.
Разрядники с катушкой L1 не входят в состав элемента настройки ЭН-600-
50 и ЭН-0,6 и крепятся на верхней крестовине реактора заградителя.
Подвеска заградителя одного под другим недопустима, так как запас меха-
нической прочности реакторов 1,3-2 раза больше их веса.
Мегаомметрами 1000В и 2500В проверяют сопротивление изоляции каждо-
го конденсатора элемента настройки на корпус и между обкладками, изоляцию
дополнительных катушек. Сопротивление изоляции конденсаторов, сопротив-
лений и катушек должно быть не меньше 100 МОм. Конденсаторы после про-
верки надо разрядить, замкнув обкладки, так как разряд через тело человека,
при случайном прикосновении небезопасен и чреват шоком и даже более тя-
желым исходом. Разрядники также проверяют мега омметром 1000 В и 2500 В,
чтобы удостоверится в том, что они не пробиты. Проверяют и их пробивное
напряжение.
Проверяют электрическую прочность изоляции деталей заградителя. Про-
верку производят переменным напряжением.
6.1.17.2. Измерение частотных характеристик
Настройка (если нет заводской настройки) и проверка частоты настройки
параллельных и последовательных контуров, входящих в схему заградителей
производят по схемам, рис.6. Форма кривой генератора должна быть синусои-
дальной Поэтому выход генератора необходимо нагрузить на согласованное
сопротивление 100-600 Ом.
Схему собирают проводами возможно меньшей длины. Могут понадобить-
ся экранированные провода, особенно при частотах выше 300 кГц. Заградители
кладут или ставят на изолированную подставку на расстоянии не менее 2 м от
металлических конструкций и предметов.
Иногда удобнее настройку заградителя произвести заменяя громоздкий и
тяжелый реактор его эквивалентом - небольшой катушкой с индуктивностью
равной индуктивности катушки реактора (0,5 или 1 мГ). В этом случае можно
работать в помещении.
Однако, при настройке на площадке применение эквивалента нежелательно
из-за возможных погрешностей при переходе на реальный реактор, особенно,
если в элементах настройки есть точная настройка по частоте.
Измерения производят при закрытой крышке элемента настройки. Корпуса
приборов и экраны измерительных проводов лучше заземлить. При настройке
отдельных контуров их отсоединяют от остальной схемы.
155
Для настройки параллельного контура, плавно изменяя частоту измери-
тельного генератора, отмечают по максимуму показаний вольтметра (с высо-
ким входным сопротивлением) резонансную частоту контура.
Если входное сопротивление индикатора может существенно повлиять на
частоту резонанса (особенно на высоких частотах), то последовательно с кон-
туром можно подсоединить резистор и индикатор подключить к нему, чтобы
не шунтировать контур. Подбором величины емкости магазина емкостей доби-
ваются совпадения резонансной частоты контура с заданной. При настройке
последовательного контура резонансной частоте соответствует минимум пока-
заний вольтметра. Здесь для повышения точности измерений хорошо исполь-
зовать избирательный указатель уровня.
Настройку заградителя с одночастотной схемой производят по рис. 6.6а,
предварительно определив по формуле необходимую величину емкости
конденсатора С1.
При настройке двухчастотного заградителя подключают сначала к силовой
катушке емкость С, и настраивают отдельно контур C3L3 на
01
Рис. 6.7. Схемы настройки контуров заградителей: а) для 1-го параллельного контура;
б) для 3-го параллельного контура; в)для последовательного контура
высшую рабочую частоту f2 (как в схеме одночастотного заградителя).
Затем на эту же частоту f2 настраивают отдельно контур
Собирают полную схему заградителя и настраивают его на низшую
рабочую частоту ft с помощью С3. Значения величин L2, С2, С2, С3,
предварительно определяют по формулам.
Сопротивления заградителя на частотах fi и f2 не должны значительно
различаться.
Контуры заградителей с притупленной настройкой: настраивают так же, как
и при резоансной настройке при закороченных или отсоединенных резисторах
притупления.
Заградители с расширенной полосой и широкополосные настраивают на
заводе. После проверки правильности установки необходимых для требуемой
схемы заградителя перемычек в элементе настройки все контуры, входящие в
схему заградителя, получаются настроенными на необходимые частоты,
156
которые уже указаны в таблицах для каждого типа заградителя. Правильность
их настройки можно проверить (рис.6.7).
В элементах настройки заградителей типа ВЗ-6ОО-О,25М и B3-1000-0,6М
предусмотрена возможность точной настройки контуров на необходимые
частоты.
У широкополосного заградителя ВЗ-2000/400 проверяют резонансную
частоту настройки по рис. 6.7 при закороченном резисторе R. Резонансная
частота настройки составляет 76 кГц (70-80 кГц).
Измерение частотных характеристик заграждающего сопротивления
и вносимого затухания производят после установки перемычек, настройки
контуров на необходимые частоты и сборки полной схемы заградителя.
Наиболее удобным и точным является измерение активной составляющей
полного сопротивления заградителя по мостовой схеме (рис.6.8,а).
в)
Рис. 6 8. Схемы для измерения и снятия характеристик активного сопротивления
заградителей:
а) бестрансформаторная схема: б) схема, рекомендуемая МЭК
1 - ВЧ генератор; 2 - дифференциальный трансформатор; 3 - заградитель; 4 - вольтметр;
5 — магазин емкостей; 6 - магазин активных сопротивлений; 7 - переключатель.
При измерении добиваются минимального показания вольтметра
изменением Ro и Со магазинов активного сопротивления противления и
емкости в обоих, положениях переключателя.
При частоте ниже резонансной частоты настройки первого контура
заградителя измерение начинают при положении переключателя С, при
частотах выше этой - в положении переключателя L.
Активная составляющая измеряемого сопротвления Z равна
установленному значению магазина /?0 при минимальном показании
вольтметра.
В качестве магазина Ro во можно использовать набор сопротивлений типа
ВС или МЛТ мощностью не менее 0,5 Вт с возможностью изменения
ступенями по 10 Ом от 200 до 1200 Ом.
В магазине Со должны быть конденсаторы с малым tga - воздушные,
керамические или слюдяные. Резисторы R, и R2 - по 1000 Ом.
Международная электротехническая комиссия (МЭК) рекомендует
аналогичную схему (рис.63,6) для измерения активной составляющей
сопротивления заградителя, которая принципиально не отличается от
предыдущей. Измерения производят так же.
157
Сопротивление заградителя при измерении по схеме рис. 6.8. определяют
по формулам:
полного сопротивления Z=R2 (UJU3),
активной составляющей r=[{(l// - U2) R2}}/ II, R2 - 1] R,/2
Для сопротивлений R, =1000 Ом и R2 - 10 Ом формулы упрощаются
Z=IOU2/U,- r = (l/,2-t/2)/20t/32-500
Измерение производят в частотном диапазоне, для которого полное
сопротивление заградителя составляет нС менее 300 Ом. Интервал между
измеряемыми частотами 3-5 кГц для широкополосной настройки и 1-3 кГц.
Для схем с резонансной и притупленной настройкой. При измерении
фиксируют высшие и низшие точки частотной характеристики.
Рис. 6.9. Схема настройки, проверки частоты настройки, измерения
сопротивлений заградителей
Измерение производят в частотном диапазоне, для которого полное
сопротивление заградителя составляет не менее 300 Ом. Интервал между
измеряемыми частотами 3-5 кГц для широкополосной настройки и 1-3 кГц Для
схем с резонансной и притупленной настройкой. При измерении фиксируют
высшие и низшие точки частотной характеристики.
Значения активных сопротивлений при широкополосных настройках
заградителей не должны превышать 1000 Ом на всех частотах.
При большей неравномерности частотной характеристики активного
сопротивления или других несоответствиях результатов измерений
ожидаемым результатам, необходимо проверить: правильность сборки
измерительной схемы, исправность измерительных приборов, частоты
настройки контуров, величины шунтирующих резисторов, надежность всех
соединений в элементе настройки и силовом реакторе. Затем вновь измеряют
частотную характеристику активного сопротивления.
Качество работы заградителей определяется величиной вносимого в канал
затухания. Измерение вносимого затухания заградителя производят совместно
с измерением рабочего затухания фильтра присоединения по схеме рис.6.9,а
при первом включении. Вносимое затухание рассчитывают по выражению:
= 20 lgt/1 Ш".
где и'2 - напряжение сигнала на выходе фильтра присоединения при (рис.6.10.)
отключенном заградителе; [/" - то же при заградителе, подключенном
параллельно нагрузке; /?2=450 Ом для ВЛ до 220 кВ (330 Ом для ВЛ 330 кВ и
310 Ом для ВЛ 500 кВ).
Значение U, поддерживают постоянным при подключении и отключении
158
заградителя. Характеристику снимают для тех же частот, что и характеристику
полного сопротивления. Средняя величина принятая при расчетах,
Рис. 6.10. Схема измерения частотной характеристики затухания,
вносимого заградителем.
При очередных проверках частотную характеристику вносимого затухания
можно не снимать. Достаточно измерить полное сопротивление заградителя и
сравнить с результатами полученных измерений при наладке.
Можно измерить вносимое затухание заградителя без фильтра
присоединения по схеме рис.бДО.б, рекомендованной МЭК, Ом. Магазин
емкостей С и переменная индуктивность служат для компенсации реактивной
составляющей полного сопротивления заградителя. При установке ключа К2 в
левое или среднее положение измеряют вносимое затухание, определяемое по
активной составляющей полного сопротивления; при положении ключа в
правом положении - по полному сопротивлению заградителя.
Вносимое затухание рассчитывают по предыдущему выражению, где £/’ -
напряжение сигнала, измеренное между точками 1-2 при разомкнутом ключе
Kt; U" - минимальное значение напряжения в тех же точках при замкнутом
ключе Х5/. Сопротивление резистора R выбирают равным номинальному
значению характеристического сопротивления линейного тракта.
С поклощью измерения вносимого затухания заградителя можно, в ряде
случаев, выявить поврежденный заградитель уже смонтированный на линии.
Для этого измеряют затухание тракта канала при отключенной с обеих
сторон линии (выключателями и линейными разъединителями). При этом
заградители не влияют на затухание тракта. Второе измерение затухания
тракта делают при заземленной рабочей фазе одного из концов линии.
Затухание, вносимое заградителем в месте заземления, будет:
= а'-г ’ aZ
Следует, однако, знать, что измернное может и не совпадать с
полученн ым ранее из-за погрешности измерений и других причин. Аналогично
выполняют измерения для другого конца ВЛ.
159
6.2. Конденсаторы связи
6.2.1. Общие положения
Конденсаторы связи применяют для подключения высокочастотной аппа-
ратуры связи, телемеханики и защиты к ВЛ, а также для отбора мощности и
измерения напряжения.
Сопротивление конденсатора, как реактивного элемента, обратно пропор-
ционально частоте напряжения, прикладываемого к нему, и величине емкости
конденсатора. Реактивное сопротивление конденсатора связи для токов про-
мышленной частоты, следовательно, значительно больше, чем для высокой
частоты 50-600 кГц каналов связи телемеханики и защиты (в 1000 раз и более),
что позволяет с помощью этих конденсаторов разделить токи высокой и про-
мышленной частот и предотвратить попадание высокого напряжения ВЛ на
высокочастотную аппаратуру.
В устройствах присоединения токи промышленной частоты, протекающие
через конденсаторы связи, отводятся через трансформатор ФП на землю, ми-
нуя аппаратуру высокой частоты. Конденсаторы связи рассчитаны на фазовое
(в сети с заземленной нейтралью) и на линейное напряжение (в сети с изолиро-
ванной нейтралью).
Конденсатор связи характеризуется следующими основными параметрами:
номинальным напряжением, под которым он может постоянно находиться, ем-
костью одного элемента и конденсатора в целом на промышленной частоте;
собственной резонансной частотой. Конденсатор связи имеет некоторую по-
следовательную индуктивность, которая вместе с емкостью создает последова-
тельный резонансный контур. На частотах ниже резонансной сопротивление
КС носит емкостной характер.
Резонансная частота лежит обычно выше частот диапазона ВЧ связи по ВЛ
и поэтому влияние собственной индуктивности КС в расчетах устройств при-
соединения не учитывается; следующие параметры - тангенс угла ди-
электрических потерь на промышленной частоте; сопротивление потерь на вы-
сокой частоте (добротностью), оно мало по сравнению с характеристическим
сопротивлением линейного тракта, и его во внимание не принимают; наконец -
параметры высокого напряжения - импульсное испытательное напряжение и
др.
Для отбора мощности в комплекте КС применяют специальные конденса-
торы отбора, включаемые последовательно с конденсатором связи.
Эквивалентная емкость присоединения, состоящая из последовательно со-
единенных конденсатора связи и конденсатора отбора:
С„р, = фф„е/ (С^+С,^).
Конденсаторы связи комплектуются из одного или нескольких элементов,
установленных один на другой и соединенных последовательно; сами элемен-
ты собирают из последовательно и параллельно соединенных емкостей; колон-
ка устанавливается на изолирующей подставке. Для измерения напряжения
линий 500, 750 и 1150 кВ и отбора мощности в комплекте с КС монтируется
дополнительный измерительный конденсатор и широкополосный ВЧ загради-
160
тель в фарфоровом корпусе и электромагнитное устройство. Комплект этих
устройств имеет обозначения НДЕ-500, НДЕ-750, НДЕ-1150.
6.2.2. Электрические характеристики диэлектриков
Электрическая прочность непропитанной бумаги 30-50 кВ/мм. Диэлектриче-
ские свойства бумаги, пропитанной минеральным маслом, зависят от плотно-
сти и толщины бумаги, температуры, напряженности поля, частоты, вида тока
и др Диэлектрические потери бумаги возрастают с увеличением плотности
бумаги.
Таблица 6.8. Параметры конденсаторов связи.
Тип конденса- тора Номинальное напряжение, действующее,кВ Емкость элемента, пФ Испытательное напряжение, действующее(50 Гц, 1мин.) Емкостное сопротивление, при 50 Гц х 100000 Ом Высота, ьм Диа- метр, М4 Вес , кг Линейное напряже- ние, кВ Чис- ло элем ен- тов Емкость присое- дине- ния, пФ
СМК-«/^1-0.(Ю44 38 4400+10%;-5% 100 7.25 890110 254 68 35 1 4400
СМРВ-И/^3-0.<ММ4 У1 890 280 83 110 2 2200
СИР-О/^3-О.СО*4<У1 ХЛ1) 890 68 154 3 1465
СИЛ-«/^3-4.4 У1 100 106 154
СМПВ-М/^3-4 4У1 1300 122 220 4 1100
СИР-130/Vj-O.OOZ! У1 63, 5 2200+10%-5% 215 - 1160 448 265 110 1 2200
154,220 2 1100
330 3 730
CMK-110/V3-O.OOM У1 63,5 6400+10%-5% 215 4,98 1170115 330 140 110 1 6400
СМРБ-110/J3-9 0044 У1 1380115 180 154,220 2 3200
СИР-130/^3-0.0044 ХЛ1 1380 210 330 3 2140
СМП-1Ю/'/1-« 4У1 1580 190 1 6400
СЫПВ-1К/^3-4.4У1 1790 230 1 6400
сыр-iwh-o.om 78 18600154 285 1,71 1370 730 950 330 3 6200
400 400 3 6200
500 4 4650
смр-зм/ч'з-о.о-йу! 96 1400015% 262 - 1375118 730 765 330 2 7000
500 3 4650
1150 7 2000
CMB-w«/J3-e.oi4yi 1876 818 500 3 4650
cMB-wt/Vi-o ом ХЛ1 1876 818 110 3 -
CMH-WC/Va-14 Уз 1800 975 -
дмРи-меАз-о.012 104 12000134 950 - 1370 730 900 750 4 3000
СММ-ЛОАЗ-О.ОЭ6У1 11,5 3500015% 42 370 406 107x230 310x370 13 35(6-10) 2(1) 175000 (35000)
110(20) 6(2) 5840 (17500)
154(35) 8(3) 4360 (11670)
СММ-20/Jj-O.307 УЗ 11,5 10700015% 42 - 360 665 490x490 310x360 25 35(610) 2(1) 53500 (107000
110(20) 6(2) 17800 (53500)
154(35) 8(3) 13400 (35660)
161
Для пропитки выемной части и заливки конденсаторов применяют специ-
альное очищенное трансформаторное масло (ГОСТ 5775-85). Требования к
этому маслу: пробивное напряжение не менее 60 кВ на стандартном разрядни-
ке с расстоянием между электродами 2,5 мм; кислотное число не > 0,02 мг
КОН на 1г масла; tg6 не более 0,7 % при +90°С; натровая проба 0,4.
Тангенс угла диэлектрических потерь конденсатора зависит от рабочей
частоты и температуры. Зависимость тангенса от температуры имеет экспо-
ненциальный характер. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь луч-
ше производить при температуре + 20 °C , но не выше + 50 °C.
Технические данные конденсаторов. Основные характеристики конденса-
торов приведены в Л35 и таблице.
В названиях элементов конденсаторов буквы обозначают: характер приме-
нения, вид заполнителя, исполнение; цифры - номинальное фазное напряжение
и емкость. СМР - связь, маслонаполненный, с расширителем; СММ - связь,
маслонаполненный, в металлическом кожухе, К - с компенсатором; О - для от-
бора мощности, И - для измерения напряжения; Д - для делителя напряжения;
П - совмещенный с изолирующей подставкой ; Б - категория по длине пути
утечки по изоляции, применяется при повышенной загрязненности воздуха; V
и XII - для умеренного или холодного климата, рабочие температуры: для ка-
тегорий VI составляют + 45°С, для категорий XII - 60 °C - + 40 °C. Конденсато-
ры связи предназначены для работы на высоте над уровнем моря не более 1000
м. Конденсаторы СМР и ОМР выпускаются также в тропическом исполнении.
Для различных напряжений конденсаторы связи комплектуют из отдельных
элементов, соединенных последовательно. Элементы конденсаторов СМР-
66,/3-0,0044 рассчитаны на работу при напряжении 1,1 Uhom, а элементы СМР-
133/3 -0,0186 - на 1,2 Uhom. Номинальные напряжения для других КС приведе-
ны в Л35.
Емкость конденсаторов для классов изоляции 110 кВ и выше принимается с
допуском + 5%.
6.2.3. Испытания конденсаторов
Объем и нормы проверок и испытаний конденсаторов связи при вводе в
эксплуатацию следующие:
Измерение сопротивления изоляции лучше производить электронным
мегаомметром 2500 В. Величина изоляции не нормирована;
Измерение тангенса угла диэлектрических потерь при 10 кВ и
температуре окружающей среды 20 ± 5% С, мостом типа Р5026 и Р5026М. При
вводе в эксплуатацию значения должны быть нс больше 0,4%, в эксплуатации -
не более 0,8%.
Измерение емкости. Допустимые отклонения емкости элементов от
заводских заводских данных-1,5-2%; для элементов конденсаторов
CMP=66/V3=0,0044 , величина емкости может отклоняться на: ± 10%.
Испытание повышенным напряжением производят в течении 1мин. при
напряжениях, зависящих от номинальных напряжений конденсаторов.
162
иво„, кВ действ. 11,5 38 63,5 78 96 104
U„c„, кВ действ. 42 100 215 265 262 950
Для конденсаторов напряжением выше 35кВ при отсутствии
испытательной аппаратуры, испытание повышенным напряжением можно не
производить.
Если конденсатор вскрывался, то проверяют его герметичность в
термокамере при 60-65°С в течении 10-14 часов.
Неисправность конденсаторов. Уменьшение емкости конденсаторов мо-
жет быть признаком обрыва их токоведушнх частей. Увеличение емкости кон-
денсатора может свидетельствовать о частичном пробое конденсатора. Повре-
ждение секции обнаруживают, измеряя емкость каждой из них.
Поврежденные секции замыкают (не более трех секций в каждом пакете).
Вскрытие конденсаторов рекомендуется производить в мастерской при темпе-
ратуре воздуха не ниже +15°С, секции конденсаторов не должны находиться на
открытом воздухе более 15 мин. После вскрытия конденсатор подвергают тер-
мовакуумной обработке, ибо вскрытие приводит к некоторому увеличению tgS
из-за увлажнения и попадания воздуха.
Конденсаторы связи для кабельных и кабельно-воздушных высоковольтных
линий специально не выпускаются.
В связи с тем, что более широкие полосы пропускания фильтров при соеди-
нения можно получить при больших величинах емкости КС, для КЛ 110 кВ
более других, подходят конденсаторы связи СМК 110/ УЗ 0,0064У1 с величи-
ной емкости 6400 пФ; для КЛ-220 кВ лучше использовать КС предназначенные
для ВЛЗЗОкВ: СМР-166 / V3 - 0,014У1 (2 элемента) с общей емкостью 7000 пФ,
которые могут обеспечить полосу Л У140-43,1 кГц достаточную для канала за-
щиты.
КС для ВЛ 220 кВ с величинами емкости не более 3200 пФ могут обусло-
вить полосу пропускания лишь 1,4 кГц: ду=40 - 41,4 кГц.
6.3. Фильтры присоединения
6.3.1. Общие положения
Фильтры присоединения предназначены для присоединения аппаратуры
уплотнения ВЧ каналов телефонной связи, телемеханики, релейной защиты,
противоаварийной автоматики к воздушным ЛЭП. Фильтры обеспечивают пе-
редачу ВЧ сигналов связи, телемеханики, релейной защиты и противоаварнй-
ной автоматики между аппаратурой и ВЛ, а также безопасность персонала и
защиту электронного оборудования от воздействия высокого напряжения про-
мышленной частоты и импульсов перенапряжений при переходных процессах,
возникающих в ВЛ при коммутационных процессах и грозовых разрядах.
Фильтры согласуют импедансы ВЛ и аппаратуру связи, обеспечивают элек-
трическую изоляцию между цепями ВЛ и входными цепями оборудования свя-
зи.
Высокочастотную аппаратуру подключают к конденсатору связи не непо-
средственно через кабель, а через фильтр присоединения - ФП, который ком-
пенсирует реактивное сопротивление конденсатора связи, согласовывает вол-
163
новые сопротивления линии и высокочастотного кабеля, заземляет нижнюю
обкладку конденсатора связи, образуя путь для токов промышленной частоты
и обеспечивает безопасность работ.
При обрыве цепи линейной обмотки фильтра, на нижней обкладке конден-
сатора связи появляется фазное напряжение по отношению к земле. Поэтому
все переключения в цепи линейной обмотки фильтра присоединения произво-
дят при включенном заземляющем ноже.
Фильтр присоединения (ФП) и конденсатор связи образует полосовой
фильтр. Фильтры присоединения выполняют по трансформаторной или авто-
трансформаторной схеме, в виде несимметричных четырехполюсников с раз-
личными характеристическими сопротивлениями со стороны линии и со сто-
роны кабеля.
ФП состоит из заземляющего элемента (ЗЭ), защитного устройства (ЗУ),
элемента настройки (ЭН) и согласующего устройства (СУ).
—— ЛЭП
Блох- схема фильтра присоединения
совместно с конденсатором связи. не — —
Рис 6.11 Блок-схема ФП.
Заземляющий элемент совместно с КС гарантирует безопасность людей и
аппаратуры от возможности попадания под напряжение промышленной часто-
ты, заземляя нижнюю обкладку конденсатора связи, имея малое сопротивление
на промышленной частоте. Ток промышленной частоты, протекающий через
КС, невелик, например, для конденсатора типа СМР-110/ -73-0,0064 равен, при-
мерно, 120 мА.
Но на частотах ВЧ связи (24 - 1000 кГц), сопротивление заземления должно
быть достаточно большим. Катушка, заземляющая КС, имеет индуктивность
до 10 мГ и сопротивление на нижней частоте диапазона 24 кГц около 1500 Ом.
Но на промышленной частоте это сопротивление равно, примерно, 3 Ом, что
дает уровень напряжения на нижней обкладке КС около 0,5 В.
Защитное устройство создает безопасность персонала и оборудования от
перенапряжений, возникающих на ЛЭП при переходных процессах и ударах
молнии. Напряжения быстрых переходных процессов в линии могут вызвать
перенапряжения на ВЧ кабеле и аппаратуре, так как имеют широкий частот-
ный спектр и хорошо проходят через КС и ФП.
Для ЗУ применяют разрядник, имеющий искровой промежуток и нелиней-
ное сопротивление или ограничитель перенапряжения без искрового про-
межутка (ОПН).
Элемент настройки (ЭН) ФП совместно с КС образуют полосовой
фильтр, обеспечивающий передачу сигналов от аппаратуры в линию и обратно
с минимальными потерями в полосе пропускания.
Согласующий элемент (СЭ) согласует волновое сопротивление ВЧ кабеля
(чаще 75 Ом) и ВЛ (обычно 280 - 450 Ом), уменьшая потери рассогласования.
164
В конкретных схемах ФП функции ЗУ, ЭН, СЭ чаще выполняются единым
устройством, без четкого разграничения.
6.3.2. Параметры фильтров присоединения
Полоса пропускания - полоса частот, в пределах которой рабочее затухание
не больше 2 дБ и затухание несогласованности не менее 12 дБ; лишь в отдель-
ных случаях может быть принята величина меньше 12 дБ.
Прочность изоляции между первичной и вторичной обмотками согласую-
щего трансформатора (не менее двукратного значения пробивного напряжения
разрядника).
Затухание несогласованности - мера несоответствия входного сопротивле-
ния четырехполюсника (здесь ФП) номинальному значению этого сопротивле-
ния. Оно определяется по формуле:
Ат = 20 lg[(Z„ + R„) / (Z„ - RJ]
Чем больше затухание несогласованности, тем лучше согласование четы-
рехполюсника с его номинальным сопротивлением.
Номинальное сопротивление ФП со стороны ВЧ кабеля -75 Ом, а со сторо-
ны линейного тракта оно принимается равным его характеристическому со-
противлению Zc лт. Это сопротивление зависиг от напряжения ВЛ и степени
возможного расщепления фазного провода:
Таблица 6.9. Сопротивление на одну фазу, Ом
иипм ВЛ, кВ 220 и < 330 500 750 и >
Число проводов в расщеп, фазе 1 2 3 4 и>
Zc „ схема фаза-земля. Ом 450 330 310 280
Zc „ схема фаза-фаза, Ом 380 280 260 237
ФП должен быть выполнен так, чтобы полное сопротивление между линей-
ным выводом и землей было не более 20 Ом на промчастоте.
Между линейным и земляным зажимами ФП должен быть включен разряд-
ник, либо искровой, либо с нелинейным сопротивлением. Пробивное напряже-
ние искрового разрядника на промышленной частоте должно быть около 2,5
кВ, и он должен выдерживать импульсы тока 8/20 мкс с амплитудой 5 кА. Раз-
165
рядник должен выдержи Вать ток 5 КА в течение 0,2с, обеспечивая защиту уст-
ройства присоединения, при этом сам разрядник может быть поврежден. Но-
минальное напряжение Разрядника с нелинейным сопротивлением должно со-
ставить около 1 кВ (что соответствует импульсному пробивному напряжению
около 4 кВ.), и он должен выдерживать импульс тока 8/20 мкс с амплитудой не
менее 5 кА. Если между линейной и кабельной сторонами фильтра нужна изо-
ляция, то она должна вЫдерживать испытательное напряжение промышленной
частоты 5 кВ.
Уровень изоляции ФГ] должен выдерживать испытания импульсом 1,2/50
мкс с пиковым напряж^нием> равными удвоенному значению импульсного
пробивного напряжения ^Защитного разрядника.
Номинальная величина характеристического сопротивления со стороны ли-
нии должна выбираться р учетом того, что вход линейного тракта шунтируется
высокочастотным заградителем.
Номинальное значение характеристического сопротивления со стороны ка-
беля должно быть равно его волновому сопротивлению (75 Ом при неуравно-
вешенной и 150 Ом при Уравновешенной схемах).
Уровень помех, вызв^нный нелинейными искажениями, вносимыми ФП,
должен быть < уровня ии^овой мошности передачи не менее, чем на 80 дБ.
Характеристические Сопротивления фильтра со стороны линии и со сторо-
ны кабеля определяются »1О формулам:
гФ. = z#, = 2^Ja2-(i-/02/x2)2,
где к - коэффициент связь, между линейной обмоткой фильтра индуктивностью
Lj и кабельной обмоткоЦ индуктивностью L2~, fo частота настройки контура
фильтра.
При равенстве характегрИСТического сопротивления фильтра со стороны ли-
нии входному сопротивл^нию Линии (2фл = ZJ, а со стороны кабеля волново-
му сопротивлению кабель, затухание фильтра присоединения равно
собственному затуханию 0 5 - 1) дБ и затухание отражений равно нулю.
Рабочее затухание фильтра присоединения = 10lg(P.x /Р.ЫК). дБ
Если входное сопроти ьление линии не равно характеристическому сопро-
тивлению фильтра присоединения, то затухание фильтра увеличивается на до-
полнительное затухание o-j. отражения.
огр 20 lq | (Хфл + Z,J / 2 ''JZfa ZJ, I дБ.
6.3.3. Н%»ладка фильтров присоединения
Наладку фильтров присоединения начинают с проверки правильности вы-
бора фильтра. Определяю^ может ли фильтр обеспечить пропускание всех ра-
бочих частот в заводском исполнении или необходимо применение модифика-
ций.
Проверяют механическ;; ие состояния всех элементов фильтра, состояние па-
ек, целостность и армиро^.Ку проходного изолятора, крепления трансформато-
ров, затяжку винтов и т.п.
166
Электрические испытания фильтра. Измеряют сопротивление изоляции
обмоток относительно корпуса и между собой и изоляции разрядника мегаом-
метром 1000 В. Сопротивление изоляции должно быть > 10 МОм.
Проверяют пробивное напряжение разрядника. Устанавливают необходи-
мый диапазон фильтра и модификацию фильтра. Изоляцию цепей фильтра ис-
пытывают в собранной схеме относительно корпуса в течение 1 мнн. мегаом-
метром 2500 В при отключенном разряднике. Сопротивление изоляции раз-
рядников не нормируется.
Измерения и настройка. Фильтр присоединения характеризуется частот-
ными характеристиками рабочего затухания и затухания несогласованности
(или входного сопротивления).
Измерения затухания и входного сопротивления фильтра, отключенного от
ВЛ, производят с учетом номинальных значений сопротивлений ВЛ и ВЧ
кабеля по схеме рис.6.13.
Рис. 6 13. Схема измерения затухания и входного сопротивления фильтров:
Скс - емкость, равная емкости конденсатора связи; Rji - безреактивное
сопротивление, равное сопротивлению линии (300 Ом для ВЛ 330 - 750 кВ;
450 Ом для ВЛ 110 - 220 кВ; R1 = 100 или 75 Ом для кабеля).
Измеряют зависимости рабочего затухания и входного сопротивления от
частоты и полосы пропускания фильтра. При этом
«фп = 20 lqUt/U2 + 10 lq(R/4R\), дБ;
Z.K=U,R,/(U,-Uj).
где Оф„ и Zm - рабочее затухание и входное сопротивление ФП.
Более точное значение ZBX можно получить при А’, » ZBX
При А’|=100 (75) Ом: Офп = 20 lqUt/U2
При Л(=400 (450) Ом: <^п = 20 lq U,/U2+ 1,8, дБ;
Измерение величины затухания несогласованности фильтра со стороны ли-
нии выполняют по схеме рис.6.14.
При этом: 0^=20 lq Ui/U2, дБ
Затухание несогласованности фильтра присоединения со стороны линии
нормируется международными правилами.
Измерения входного сопротивления фильтра, подключенного в ВЛ,
производят, если это необходимо, по схеме, приведенной на рис. 6.1 S.
167
Рис. 6.14. Схема измерения затухания для несогласованности:
1 - ВЧ генератор; 2 - дифференциальный трансформатор; 3 - фильтр при-
соединения; 4 - вольтметр; 5 - резистор Rf с сопротивлением, равным вол-
новому сопротивлению ВЧ кабеля; 6 - резистор R2 с сопротивлением, рав-
ным номинальному значению характеристического сопротивления ВЧ
тракта; 7 - выключатель; 8 - конденсатор емкостью, равной емкости кон-
денсатора связи.
6.3.4. Фильтры присоединения новых модификаций
6. З.4.1. ФП Московского радиотехнического завода
Типы: ФПО для воздушных ЛЭП 110, 220, 330, 500 кВ ( 29 типономина-
лов), ФПФ для воздушных ЛЭП 35, 110, 220,330 кВ (24 типономинала), ФПМР
для воздушных ЛЭП НО, 220, 330, 500, 750кВ (38 типономиналов) предназна-
чены для работы по схеме фаза - земля.
Рис. 6.15. Измерение входного сопротивления фильтра присоединения,
подключенного к ВЛ
Полосы рабочих частот от 20 до 1000 кГц. Рабочее затухание в полосе про-
пускания фильтров не более 1,0 дБ. Затухание несогласованности в полосе
пропускания фильтров не менее 12 дБ. Допустимые пиковые мощности ВЧ
сигнала на входе фильтров до 200 Вт. Корпуса фильтров герметичны и выпол-
нены из нержавеющего материала;
габаритные размеры фильтров 523 х 332х 221 мм, вес не более 9 кг.
В качестве заземления тока промышленной частоты в фильтрах использу-
ется воздушный согласующий трансформатор без магнитного сердечника. Его
первичная обмотка одновременно служит заземляющим дросселем для тока
промышленной частоты.
В качестве защитных устройств в фильтрах ФПМР, ФПФ применены:
на входе со стороны ВЛ - воздушный искровой промежуток и вентильный
разрядник РВНО-0,5МПУ1 со следующими параметрами: напряжение пробоя на
168
промышленной частоте 2,3 - 2,7 кВ; импульсное напряжение пробоя, при пред-
разрядном времени действия импульса 2-20 мкс, не более 4,3 кВ; остающееся
напряжение (при импульсном токе волной 8/20 мкс, равном 1000 А) не более
2,5 кВ; максимальное значение этого импульсного тока не более 5000 А; на
входе со стороны радиочастотного кабеля применены варисторы S1JV-S20K1000
со следующими параметрами: длительно допустимое напряжение переменного
тока не более 1100 В эфф; остающееся напряжение не менее 1800 В, при им-
пульсном токе волной 8/20 мкс от 1 мА и выше; максимальное остающееся на-
пряжение не более 2970 В при импульсном токе волной 8/20 мкс, равном 100
А; допустимое значение импульсного тока волной 8/20 мкс не более 6500 А.
В фильтрах ФПО в качестве защитного устройства со стороны ВЛ исполь-
зованы ограничители перенапряжения типа ОФН-ФП-1,8-УХЛ1 вместо вен-
тильного разрядника, имеющие следующие параметры: длительно допустимое
напряжение переменного тока не более 1800 В эфф; остающееся напряжение
при импульсном токе 8/20 мкс, равном 100 А, не более 4,51 кВ; при импульс-
ном токе 8/20 мкс, равном 5000 А, не более 6,0 кВ; максимальное значение
этого тока волной 4/10 кВ не более 40кА. Со стороны ВЧ кабеля стоят вари-
сторы вместо газовых разрядников.
Ограничители напряжения обеспечивают более надежную защиту элемен-
тов фильтра и оборудования связи от воздействия высоковольтных импульсов
перенапряжения с крутым передним фронтом, возникающих при коммутаци-
онных процессах, связанных с работой линейных выключателей и разъедини-
телей. Ограничители перенапряжений и варисторы имеют рабочий ресурс по
сравнению с разрядником.
Таблица 6.10. Основные технические характеристик фильтров присоединения
ФПМР, ФПФ, ФПО
Наименование параметров Значение параметра
Рабочее затухание в полосе пропускания, ар - для фильтров ФПМР, ФПФ, ФПО - иа рабочих частотах: до 100 кГц/выше ЮОкГц Не более 1,3 дБ Не более 1,2/1,0дБ
Затухание несогласованности в полосе пропускания Не меиее 12 дБ
Рабочая полоса частот, кГц 20 - 1000 (см. ниже)
Входное сопротивление со стороны ВЛ (Zt), Ом 280 — 530 (см. ниже)
Входное сопротивление со стороны ВЧ Ka6.(Z2) для ФПМР 17500/16-28, ФПМР 17500/20-40 для ФПМР 17500/36-400 75 Ом 150 Ом
Входное сопротивление со стороны ВЛ иа 50 Гц Не более 4 Ом
Допустимая мощность ВЧ сигнала. Рс 200 Вт
Уровень Р нелии. искаж. 2-го и 3-го порядка относительно допустимой мощности Рс Не превышает (минус) - 80 дБ
Электрич. сопротивление изоляции между обмоткой т-ра фильтра и за- жимом. Заземления Не менее 100 МОм
Испытательное напряжение 50 Гц между обмотками т-ра фильтра и за- жимом заземления 5 кВ эфф 1 мин
Длительно допустимый ток 50 Гц 1,5 А эфф
Допустимый кратковременный ток, 0,2 сек Не более 50 А эфф
Импульс напряжения волной 1,2/50 мкс на входе ФП со стороны ВЛ, нв изоляцию с отключенной защитой 9 кВ
169
В этих фильтрах применены металлизированные пленочные полипропилено-
вые конденсаторы с высокой импульсной прочностью и номинальным
напряжением 2000, 2500 В, что обеспечивает дополнительную стойкость
фильтров при импульсных перенапряжениях, возникших в линии.
В фильтрах нет нелинейных искажений сигнала в связи с отсутствием в
схеме согласующего трансформатора и катушки индуктивности с ферритовы-
ми сердечниками. Повышенная электробезопасность достигается исключением
автотрансформаторного согласования входных и выходных цепей в широкопо-
лосных фильтрах.
Сравнительные характеристики фильтров ФПМР, ФПФ, ФПО
Фильтр ФПМР - модернизированный фильтр ФПМ. Его преимущества:
конденсаторы с увеличенным номинальным напряжением и повышенной им-
пульсной прочностью, замена на входе со стороны кабеля газового разрядника
на варистор, более удобный в эксплуатации корпус.
Фильтр ФПФ. По сравнению с ФПМР лучшая безопасность большая
площадь сечения проводника первичной обмотки снижает сопротивление за-
земления для тока промышленной частоты; нет автотрансформаторной связи
обмоток согласующего трансформатора.
Фильтр ФПО. Защитное устройство со стороны ВЛ использует ограничи-
тель перенапряжения вместо вентильного разрядника.
Конструкция этих фильтров отличается унифицированным герметизиро-
ванным корпусом из алюминиевого сплава. Согласующий трансформатор
внутри фильтра помещен в отдельный герметизированный корпус. Блок кон-
денсаторов герметизирован компаундом.
6. 3.4.2. Фильтры присоединения компании АВВ
Тип MCD80 предназначен для работы с любыми типами ВЧ аппаразуры.
Вся линейка фильтров: широкополосные, полосовые, разделительные, могут
работать по схемам "фаза - земля", "фаза - фаза". Здесь есть и фильтры с двой-
ной полосой пропускания, предназначенные для работы при сильно разнесен-
ных частотах комплектов аппаратуры и низкой величиной емкости присоеди-
нения. Диапазон емкостей присоединения 1500 - 20000 пФ. Фильтры могут
присоединяться, как к конденсаторам связи, так и к трансформаторам напря-
жения Полоса пропускания может изменяться с шагом 1 кГц. Фильтры
MCD80 представлены фильтрами верхних частот A9BS/A9BT (номинальное
полное сопротивление со стороны аппаратуры ВЧ связи 75/125 Ом несиммет-
рично, пределы емкости соединительных конденсаторов или трансформаторов
напряжения 1,5 - 20 нФ, отводная катушка 0,2 - 0,7мГн), полосовыми фильтра-
ми A9BP/A9BR (пределы емкости соединительных конденсаторов или транс-
форматоров напряжения 0,5 - 20 нФ, отводная катушка 40 мГн). Ограничитель
напряжения типа ABB RV 0,66 с номинальным напряжением 660В и макси-
мальным импульсным напряжением при срабатывании (импульс 1,2/50 мкс)
3300В, номинальный пиковый ток срабатывания 5кА.
АВВ выпускает также компактное емкостное устройство присоединения
типа СМС 12п0, которое используется на воздушных и кабельных сетях для
передачи сигналов в широкой полосе частот по линиям среднего напряжения.
170
Устройство не зависит от типов кабелей, конфигурации сети и условий зазем-
ления; его можно установить в ограниченном пространстве, используя для
присоединения более, чем к одному кабелю среднего напряжения с низким
уровнем волнового сопротивления (до 50 Ом) или к линии через общую шину
по схеме фаза - земля, фаза — фаза, две фазы — земля. Устройство имеет ем-
кость 5пФ и предназначено для работы с номинальным напряжением 12N3 кВ
при рабочей частоте 50/60 Гц и несущих частотах от 40 кГц до 2 МГц и 400
кГц до 30 МГц. Размер устройства(без кабеля среднего напряжения)
100x250мм, вес 1,8 кг
6. 3.4.3. Компания НПП "Электронные информационные системы"
(г.Екатеринбург) производит фильтры присоединения типов ФП-97м,
5 типоразмеров для ЛЭП 110 - 220 кВ и емкостей КС от 2200 до 6400 пФ с
диапазоном частот от 36 до 1000 кГц. Пробивное напряжение разрядника на
линейном входе при 50 Гц не более 3 кВ, импульсное не более 4,5 кВ. Габари-
|ы 485 х 270 х 235 мм. Весит ФП-97м 12кг.
Фильтры присоединения типа ФП этой компании (41 типоразмер) для ЛЭП
35 - 750кВ и КС (2140, 3000, 3200, 4400, 4650,6400, 7000 пФ).
Основные технические характеристики фильтров ФП
Рабочее затухание в полосе пропускания не более 1,5 дБ на рабочих часто-
тах до 100 кГц и не более 1,3 дБ на частотах свыше 100 кГц; затухание несо-
гласованности в полосе пропускания при нагрузке ФП на соответствующие
ном. сопротивления должно быть не менее 12 дБ; входное сопротивление со
стороны ВЧ кабеля - 75 Ом; - со стороны ВЛ на промышленной частоте - не
более 4 Ом; - со стороны ВЛ на высоких частотах от 280 до 450 для каждого
типа; допустимая пиковая мощность ВЧ сигнала со стороны кабельного ввода
не должна превышать 400 Вт. Габариты 375x300x190 мм. Масса ФП - 7 кг.
Рис. 6.16. Схемы фильтров присоединения
а) фильтр ФПО трехконтурный; 6) ФПО двухконтурный; в) ФПМР трехконтурный, транс-
форматорный; г) ФПМР автотрансформаторный; д) ФПФ двухконтурный.
171
Таблица 6.11. Перечень номиналов фильтров присоединения ФПФ, ФПМР,ФПО
Код фильтра и„, кВ; Z„,Om
ФПФ 35-4400/20-28; - 26-40; - 36-80; - 70-350; - 300-1000 35;450
ФПМР-4400/20-29; - 24-40; - 36-90; - 56-1000 35;450
ФПМР-2200/36-50; - 41-64; - 47-80; - 74-190; -110-1000 110; 450
ФПМР-6400/20-38; - 24-56; - 36-258; - 48-1000 ПО; 450
ФПФ 110-6400/36-250; - 50-400; - 250-1000 ПО; 450
ФПО 110-6400/36-140; - 66-300; - 140-600 ПО; 450
ФПМР 3200/20-26;- 24-34; - 28-42; - 36-63; - 50-124; - 77-1000 220; 450
ФПФ 220-3200/20-26; - 24-34; - 28-42 - 36-63; - 50-124; -80-450;- 160-1000 220; 450
ФПО-3200/24-28; - 28-36; - 32-42; - 36-48; - 44-68; 60-120; 80-250; 150-600 220; 450
ФПМР-7000/20-33; - 24-46; - 36-125; - 50-1000 330; 340
ФПФ-330-7000/20-33; - 24-46; - 36-120; - 75-500; - 160-1000 330; 340
ФПО330-7000/24-36; - 34-72; - 36-90; - 50-300; - 120-600 330; 340
ФПО330-2140/60-75; - 72-96; -90-128; - 120-200; - 160-278; 210-600 330; 340
ФПМР-4650/20-26;- 24-34; - 28-42; - 36-63; - 50-127; - 75-1000 500; 310
ФПО 500-4650/22-25; - 24-32; - 28-40; - 36-60; - 54-130; 62-210;- 92-1000 500; 310
ФПМР-3000/20-23, - 24-29, - 28-35; - 32-41; - 36-48; 45-66; 50-77;-60-103;-80-180;- 125-1000 750; 280
ФПМР-750/16-28*; - 20-40*; - 36-500*; трос; 530
ФПМР-1750/16-28**; - 20-40**; - 36-400**. Расщеплен, трос трос; 240
Примечания:
1. Четырехзначная цифра - емкость конденсатора связи, пФ;
2. Две двузначные цифры, разделенные дефисом, - полоса пропускания, кГц;
3. Фильтры, помеченные *,**, предназначены для работы ВЧ заградителями, с индук-
тивностями 2 и 1мГн, соответственно.
6.4. Высокочастотные кабели
6.4.1. Общие положения
Высокочастотный кабель служит для связи приемопередатчиков с фильт-
ром присоединения.
Нагрузкой кабеля являются входные сопротивления фильтра присоедине-
ния и высокочастотного приемопередатчика.
Входное сопротивление фильтра присоединения может значительно ме-
няться в зависимости от частоты.
Волновое сопротивление кабеля равно его входному и сопротивлению на-
грузки при включении кабеля на согласованную нагрузку.
Если входное сопротивление фильтра присоединения или входное сопро-
тивление высокочастотной аппаратуры не равны волновому сопротивлению
кабеля, то происходит отражение энергии от конца кабеля. В кабеле возникают
стоячие волны, которые обуславливают дополнительные потери энергии в ка-
172
беле и изменение входного сопротивления кабеля по сравнению с его волно-
вым сопротивлением.
6.4.2. Высокочастотный кордельный кабель ФКБ - 1 х 1, 3
Кабель имеет медную жилу диаметром 1,3 мм в кордельно-бумажной изо-
ляции. Свинцовая оболочка толщиной 1,5 мм (защищенная слоем пропитанного
джута, стальной броней толщиной 0,5 мм и наружной джутовой оплеткой) слу-
жит обратным проводом. Внешний диаметр кабеля порядка 20 мм, вес 600 кг/км.
Сопротивление изоляции кабелей ФКБ - 1 х 1,3 - 10000 МОм/км, активное
сопротивление жилы кабеля 13,8 Ом/км.
Сейчас промышленностью не выпускается.
6.4.3. Радиочастотные коаксиальные кабели РК
Радиочастотные коаксиальные кабели изготавливают с волновым сопро-
тивлением 50, 75, 100, 150, 200 Ом. В технике ВЧ связи по ВЛ применяют ка-
бели РК с волновым сопротивлением 75 и 100 Ом и диаметром, внутренней
(центральной) жилы не менее 1 мм Радиочастотные кабели изготавливают с
изоляцией из материалов, которым присвоено цифровое обозначение: поли-
этилен различных модификаций и его смеси - 1, фторалан (фторопласт) и со-
полимеры - 2, полистирол -3, полипропилен и его смеси - 4, резина - 5 и неор-
ганическая изоляция - 6.
Предусмотрена следующая маркировка изоляции: сплошная изоляция
обычной нагревостойкости ( до 125°С) - 1; повышенной нагревостойкости (125
- 250°С) - 2; полу воздушная изоляция обычной нагревостойкости - 3; повы-
шенной нагревостойкости - 4; воздушная изоляция обычной нагревостойкости
ВО - 5; повышенной нагревостойкости - 6; воздушная изоляция высокой энер-
гостойкости (свыше 250 °C) - 7.
Длительно допустимые максимальные температуры эксплуатации радио-
частотных кабелей (нагревостойкость) установлены: 60, 70 85 100. 125, 155, 200,
250 °C, а минимальные (хладостойкость): -30, -40, -45,-50, -60 и 65 °C.
Каждому кабелю присвоено условное обозначение, состоящее из марки ка-
беля и трех чисел. Первое число указывает величину номинального диаметра
по изоляции, округленного для диаметров более 2 мм до ближайшего целого
числа, второе - двух или трехзначное, первая цифра которого указывает мате-
риал изоляции, а последующие - порядковый номер конструкции кабеля.
Внутренний проводник коаксиальных кабелей изготавливают из медной,
бронзовой или биметаллической (сталемедной) проволоки, лужённой или по-
серебрённой. Внутренний проводник некоторых типов кабелей изготовляют
скрученными из 7 проволок.
В кабелях со сплошной полиэтиленовой изоляцией слой полиэтилена кон-
центрично наложен на внутренний проводник, заполняя все пространство ме-
жду внутренним и внешним проводниками. Внешний проводник и экран вы-
полняют оплеткой медными проволоками (лужёнными или посеребрёнными),
плотно прилегающими к изоляции. Иногда внешний проводник выполняют в
виде повива медными прямоугольными проволоками или в свинцовой оболоч-
ке. Оболочку кабелей изготовляют из с ветлостабилизированного полиэтилена
(с добавкой сажи), поливинилхлоридного пластика или свинца.
173
Емкость РК с полиэтиленовой изоляцией, имеющих волновое сопротивле-
ние 50 Ом, равна 100 пФ/м; 75 Ом, - 67 пФ/м; 100 Ом - 51 пФ/м.
Радиочастоные коаксиальные кабели со сплошной полиэтиленовой изоля-
цией предназначены для работы при температурах от -40 °C до +85 °C н
.влажности до 98 % при + 40 °C .
В кабелях с фторолоновой изоляцией сплошную изоляцию из фторолона
накладывают на внутренний проводник обмоткой лентами фторолона-4 или
выдавливанием сополимера фторолона-4 сплошным слоем.
Внешний проводник изготавливают с одинарной или двойной оплеткой
посеребренной медной проволокой, в части кабелей - из медной или гофриро-
ванной медной посеребренной или алюминиевой трубки. Оболочку таких ка-
белей обматывают лентами фторолона-4, оплетают стеклоизопяцией и покры-
вают кремнийорганическим лаком или лент фторолона-4, покрывают кремний-
' органической резиной или сополимером фторолона 4.
Волновое сопротивление этих кабелей 50, 75, и 100 Ом. Кабели предназна-
чены для работы при температурах от - 60 °C до + 200 °C.
Сопротивление изоляции кабеля со Сплошной фторолоновой изоляцией не
менее 5000 МОм/км, емкость кабелей, имеющих волновое сопротивление 75
Ом, равна 63 пФ/м, 100 Ом - 47 пФ/м. Основные электрические данные кабе-
лей приведены в таблице. Кабели РК обладают более высокими электрически-
ми параметрами, чем кабель ФКБ, и рассчитаны на более высокие частоты.
Километрическое затухание коаксиального кабеля приближенно опреде-
ляют из выражения, дБ/км: а* = 8,75/? / 2 /„.где R - активная составляющая
сопротивления 1 км кабеля; /, - волновое сопротивление, Ом.
Активная составляющая сопротивления кабеля с медными проводниками,
Ом/км: /?=2,66 (£>+ d) Dd,
где f- частота, кГц; D, d -диаметры внешнего и внутреннего проводников, мм.
Затухание, обусловленное кабелем, следовательно, равно, дБ:
<4 = /?1 /2 Z, = 11,5 х 10‘3I Jf (D+d) //, Dd,
где /- длина кабеля, м.
Километрическое затухание коаксиального кабеля приближенно опреде-
ляют из выражения, дБ/км: а, = 8,75/? /2 /„.где R - активная составляющая
сопротивления 1 км кабеля; /„ - волновое сопротивление, Ом.
Активная составляющая сопротивления кабеля с медными проводниками,
Ом/км: /?=2,66 (D+ d) Dd,
tpef- частота, кГц; D, (/-диаметры внешнего и внутреннего проводников, мм.
Затухание, обусловленное кабелем, следовательно, равно, дБ:
<4 = /?,/2/.= 11,5х lO’/Jy (D+d)/Z,Dd.
где I — длина кабеля, м.
Километрическое затухание кабелей ФКБ-1x1,3 и РК определяют по фор-
мулам таблицы, где <4 в дБ/км; f в кГц:
ФКБ-1х1,3 РК-75-4-15 (РК-1) РК-100-7-13 (РК-2 РК-3 и РК-4
0,87+7,8 10’2 32, 102. 25,2 Jf 102; 1,3 Jf 10 '2
174
Таблица 6.12 Основные электрические данные высокочастотных кабелей
Тип кабеля Волно- вое ос- ироти вл ение,Ом а дБ/м при 0-1 гГц Испыта нив напряг ением, кВ Диаметр внутрен- ний приведен НЫЙ, КМ Диаметр внешний, мм Строите льная длина, м Материал
Изоляция внутрен. проводника О Солон ка
ФКБ-lxl, 3 100 — 2 1,3 10/20 - — —
РК-50-2-13 5013 0,4 2,2 0,68 410,3 50 • П п
РК-50-2-13 5013 0,19 3 0,6В 410,3 50 — в
РК-50-2-15 50±3 0,19 3 0,66 4,410,5 50 п п
РК-50-3-11 5013 0,15 4 0,9 5,310,3 30 — п
РК-50-4-11 5012 0,15 4 1,37 9,610,6 50 п п
РК-50-4-13 5012 0,1 6 1,37 9,610,6 50 п в
РК-50-7-11 5012 0,09 10 2,28 10,310,6 50 п п
РК-50-7-12 50112 0,0В 10 2,23 11,210,7 50 — п
РК-50-7-13 5012 — - 2,28 10, 310,6 50 - п
РК-50-7-14 5012,5 0, 07 10 2,28 10,310,6 — вп п
РК-50-7-15 5010,2 0,0В 10 2,28 10,310,6 50 п в
РК-50-7-16 5010,2 0, 09 10 2,28 11,210,7 50 — в
РК-50-9-11 5012 0,07 10 2,7 12,210,8 100 п п
РК-50-9-12 5012 0,07 10 2,7 12,210,8 100 п в
РК-50-11-11 5012 0,06 14 3,39 1410,8 50 п 0
РК-50-11-13 5012 0,06 14 3,39 1410,8 50 п в
РК-75-3-13 7515 0,11 2 0,6 5,310,3 50 п в
РК-75-4-11 7513 0,1 5 0,72 7,210,4 Ю0 п ф
РК-75-4-12 7513 0,11 5 -,78 7,910,4 50 - п
РК-75—4-13 7513 0,13 5 0, 76 7,6+0,4 600 п в
-0,6
РК-75-4-14 7513 0,13 5 0,7В 7,310,4 600 п п
РК-75-4-15 7513 0,1 5 0,7 7,310,4 100 п в
РК-75-4-16 7513 О, 1 5 0,78 7,310,4 50 п в
РК-75-4-1В 7513 0,09 5 0,72 7,310,4 50 — п
РК-75-7-11 7513 0,05 В 1,13 9,510,6 50 — п
РК-75-7-12 7513 0,09 В 1,2 10,310,6 50 п -
РК-75-7-15 7513 0,08 в 1,13 9,510,6 50 п в
РК-75-7-16 7513 0,09 в 1.2 10,310,6 50 — в
РК-75-7-18 — — — 1,09 9, 310,6 50 п с
PK-7S-9-12 7513 0,06 10 1,35 12,210,6 100 п в
РК-75-9-13 7513 0,06 9 1,35 12,210,6 100 п п
РК-75-9-14 7513 0,06 8 1,35 13,2*8 60 п в
-1
РК-75-9-15 7513 0,04 2 2,22 1310,7 50 вп п
РК-75-9-16 7513 0,05 9 1,35 12,310,8 600 вп п
РК-100-7-11 10015 0,0В 6 0,6 9, 7±0,6 50 п п
РК-100-7-13 10О15 0,0В 6 0,6 9, 7±0, 6 50 п в
П-полиэтилен;В-поливинилхлоридный пластикат; ВП-воздушно-
попиэтиленовая изоляция.
Перед прокладкой проверяют целостность жилы и измеряют сопротивление
изоляции кабеля.
Сопротивление изоляции смонтированного кабеля относительно земли
проверяют мегаомметром 1000 В. Оно должно быть более 10 МОм. Изоляцию
кабеля испытывают мегаомметром 2500 В в течение 1мин. Затухание кабеля
проверяют на рабочих частотах и расчетных нагрузках.
Прокладка кабеля. Высокочастотный кабель прокладывается в земле, в ка-
налах для контрольных кабелей, по стенам зданий, внутренним желобам и ка-
бельным шахтам. Предварительно проверяют целость жилы и измеряют сопро-
тивление изоляции кабеля.
Кабель со стальной броней и джутовой обмоткой (ФКБ-1x1,3) можно про-
кладывать в траншее глубиной 0,7 м с соблюдением определенных расстояний
175
при пересечениях и параллельном сближении с силовыми кабелями, тепло- и
газопроводами, железными и автодорогами, зданиями.
Ввод кабеля из траншеи в здание и подход к фильтру присоединения про-
изводят через стальную трубу, нижний конец которой имеет сток. Высокочас-
тотный кабель прокладывают в стальной трубе при проходах через стены, со-
вместно с силовыми илн при пересечениях с другими кабелями. На кабеле
должны быть бирки.
Внутри здания кабель прокладывают на высоте выше 2,7 м от пола под
карнизом, по наружным стенам - выше 3-5м от уровня земли.
Кабель ФКБ-1x1,3 прокладывался в каналах контрольных кабелей, по сте-
нам зданий, по внутренним желобам со снятой джутовой оплеткой. На этих ка-
белях спайки, нежелательны, особенно при прокладке в земле. Если все же
нужна спайка, то она, как и концевые разделки кабеля, выполняются по специ-
альной технологии. Разделка должна быть герметичной.
Заземление стальной брони и свинцовой оболочки кабеля выполняют за-
земляющим медным проводом, припаянным к бандажу из медной пластинки,
схватывающей стальную броню и залитую припоем. В кабелях РК спайка или
сварка одножильного проводника не допускается. Спайку многожильного про-
водника проводом выполняют серебряным припоем. Расстояние между пайка-
ми не менее 10 см.
Все кабели должны иметь специальную концевую арматуру. Кабели соеди-
няют с арматурой, припаивая к экранной оплетке проводник, подклю
Все кабели должны иметь специальную концевую арматуру. Кабели соеди-
няют с арматурой, припаивая к экранной оплетке проводник, подключенный к
зажиму аппаратуры. Конец кабеля изолируют нитками или заключают в поли-
хлорвиниловую трубку. Экранная оплетка может быть также натянута или за-
правлена внутрь в латунную трубку и припаяна к ней.
6.5. Разделительные фильтры
6.5.1. Общие положения
Разделительные фильтры применяют для устранения взаимного влияния ВЧ
каналов, работающих параллельно через одно устройство присоединения, и
исключения возможности отказов и ложной работы защиты и телемеханики
при неисправностях (коротких замыканиях) на других каналах. Разделитель-
ный фильтр дополняет также приемный фильтр высокочастотной аппаратуры,
устанавливается на ее входе, что повышает избирательность последней.
Разделительные фильтры выполняют для конкретных частот и схемы кана-
ла. В зависимости от взаимного размещения запираемых и пропускаемых час-
тот каналов используют разделительные фильтры по схеме резонансных кон-
туров или полосовые фильтры нижних и верхних частот.
Могут быть разные варианты применения разделительных фильтров.
Если канал телефонной связи (телемеханики) работает параллельно с кана-
лом защиты (Л35, рис. 60а), и приемопередатчик защиты не вносит затухания в
тракт каналов связи, снижающего запас по перекрываемому затуханию ниже
176
нормы, то ограничиваются одним разделительным фильтром РФ-1, настроен-
ным на частоту канала защиты.
При подключении аппаратуры телефонной связи и защиты к общему
фильтру присоединения при помощи отдельных кабелей, в каждый из которых
в месте их подключения к фильтру присоединения включают разделительный
фильтр, запирающий частоты аппаратуры, работающий по второму кабелю.
Для каналов с выделением на промежуточной подстанции одного канала
разделительные фильтры снижают затухание от взаимного шунтирующего
действия входных сопротивлений аппаратуры связи и сквозного тракта и огра-
ничивают распространение токов частот Д н/2 через схему обхода в сторону
следующего участка ВЛ.
Для подстанции с промежуточным усилителем (Л35, рис. 60в) раздели-
тельный фильтр в полосе пропускания должен иметь входное сопротивление
75 или 100 Ом и вносить затухание нс более 1 дБ В полосе запирания затуха-
ние разделительного фильтра должно быть хотя бы на 15 дБ больше затухания
перехода подстанции, обеспечивая высокое переходное затухание между вхо-
дом и выходом усилителя.
В общем случае разделительный фильтр не должен вносить в параллельный
канал дополнительное затухание больше 1 дБ, вблизи частоты среза - не более
2,5 дБ (входное сопротивление фильтра в полосе пропускания активно и долж-
но составлять около 75 или 100 Ом, входное сопротивление фильтра на часто-
тах запирания больше 1 000 Ом).
Затухание, вносимое разделительным фильтром в канал защиты, можно
подсчитать как для заградителя по формуле:
Ла = 20 lg [ l+Z„ Zk I (Zn+Zk) гф],
где Zn - внутренне сопротивление приемопередатчика защиты; Zk - входное со-
противление ВЧ тракта; 2$ - сопротивление разделительного фильтра.
Если принять вносимое затухание Ла < I дБ, то
гф> 10Z„ZA/(Z„+Zk).
Следовательно, запирающее сопротивление разделительного фильтра на
частотах защиты должно не менее, чем в 10 раз, превышать значение парал-
лельно включенных сопротивлений приемопередатчика и ВЧ т ракта.
При достаточном разносе частот между каналами защиты и связи простей-
ший резонансный контур, состоящий из параллельно соединенных индуктив-
ности и емкости, не вносит затухания больше 1 дБ.
6.5.2. Типы разделительных фильтров
Разделительные контуры включаются последовательно в цепь ВЧ кабеля.
Затухание, вносимое в канал разделительным контуром на частотах пропуска-
ния при Zn = Zk = RH:
ап[юп = 20 /g( 1+ 2f*/2R„),
где ZpK - сопротивление разделительного контура; ZK - входное сопротивление
ВЧ кабеля или фильтра присоединения; Zn - внутреннее сопротивление пере-
датчика. в цепь которого включен разделительный контур.
Многоэлементный разделительный контур - многорезонансная система, где
число резонансов на единицу меньше числа элементов. Частоты, передаваемые
177
по кабелю, в который включается разделительный контур, совпадают с часто-
тами последовательных резонансов, а частоты, для которых контур должен
представлять высокое сопротивление, совпадают с частотами параллельных
резонансов. Частоты запирания и пропускания чередуются. При увеличении
частоты от нуля первой будет частота запирания, если в схеме контура есть
путь для постоянного тока, или частота пропускания, если в схеме нет пути
для постоянного тока.
Каждая из характеристик многоэлементных контуров может быть получена
в схемах, составленных из последовательно соединенных параллельных конту-
ре? или составленных из параллельного соединения последовательных конту-
ров.
Схемы первого типа применяют, если необходимо получить высокое со-
противление (400 - 500 Ом и выше) на частотах запирания.
Расчетные формулы дают для четырехэлементных фильтров на частотной
характеристике - два максимума и один минимум или два минимума и один
максимум; для пятиэлементных фильтров - два максимума и два минимума.
Разделительные фильтры не схеме резонансных контуров наиболее просты
и их применяют преимущественно при разделении каналов с узкой полосой
рабочих частот.
Фильтры нижних и верхних частот применяют для разделения несколь-
ких каналов с широкими полосами рабочих частот.
Фильтры типа К имеют последовательные и параллельные плечи, со-
стоящие из обратных двухполюсников, т.е. двухполюсников, произведение со-
противления которых не зависит от частоты и постоянно.
Преимуществом фильтров типа К является простота схемы и возрастание
затухания при удалении от частоты среза. Недостатки - неравномерность час-
тотной зависимости характеристического сопротивления в полосе пропуска-
ния, что приводит к несогласованности фильтра с нагрузкой
При соединении параллельного плеча Т-образного фильтра нижних частот
типа К с последовательным соединением L и С или последовательного плеча
параллельным соединением Lu С получают фильтр типа т.
Фильтры типа т имеют крутую характеристику затухания. При резонан-
се параллельного плеча затухание фильтра равно бесконечности. На частотах
выше _/беСК затухание фильтра резко уменьшается. Изменяя резонансную часто-
ту контуров, получают нужные характеристики затухания фильтров.
Недостатки фильтров типа т - спад характеристики затухания после часто-
ты бесконечного затухания нелинейность фазовой характеристики, более
сложная схема по сравнению с фильтрами типа К.
Полосовые и заграждающие фильтры рекомендуют применять при отно-
шении частот среза fuf2 более 2.
Выделить или запереть полосу частот можно фильтром, состоящим из це-
почечно или параллельно соединенных звеньев фильтров верхних и нижних
частот.
Для других случаев применяют полосовые фильтры типа К, схемы
Г-образного полузвена, Т- и П-образных звеньев.
178
гл
6.5.2.1. Разделительные фильтры по схеме резонансных контуров
В эксплуатации находятся разделительные фильтры типов РК-61, РФ и
ФРМР. Они выполнены по схеме простого резонансного контура.
6.5.2.2. Фильтр ФРМР ( Кз
Фильтр ФРМР имеет 67 типономиналов с диапазоном от 36 до 1000 кГ1
частотами настройки шагом 1 кГц в диапазоне до 600 кГц. При необходимости
можно перестроить фильтр в пределах одной группы.
Диапазоны частот фильтра ФРМР: от 36-37 по 2,3,4,5 кГц и более до 863-
907; 908-955; 956-1000 кГц.
Основные технические параметры фильтра ФРМР
Затухание, вносимое фильтром ФРМР, при включении его в ВЧ тракт по-
следовательно с нагрузкой 75 Ом, не превышает 1,0 дБ на частотах, отстающих
от частоты настройки фильтра на 10% и более в обе стороны.
Затухание, вносимое фильтром ФРМР при включении его в ВЧ тракт па-
раллельно с нагрузкой 75 Ом, не превышает 1,0 дБ в полосе частот
+ 2кГц относительно частоты настройки фильтра.
Изменение затухания при температурах 1° и 45° не превышает 0,5 дБ от ве-
личины затухания в нормальных условиях.
Фильтр выдерживает импульсное напряжение на входе волной 1,2/50 мкс с
амплитудой 5 кВ.
Корпус фильтра - основание и крышка - изготовлены из штампованного
алюминиевого сплава Элементы фильтра размещены на основании корпуса.
Электрические соединения выполнены объемным монтажом.
Масса фильтра не более Зкг.
6.5.3. Проверка механического состояния и изоляции.
Проверка механического состояния и изоляции включает в себя: проверку
электрического состояния элементов фильтра; измерение сопротивления изо-
ляции всех элементов на корпус и между электродами конденсаторов мегаом-
метром 1000 В. Сопротивление изоляции должно быть не менее 10 МОм. Ис-
пытывают изоляцию цепей разделительного фильтра в собранной схеме отно-
сительно корпуса мегаомметром 2500 В - 1 мин
6.5.4. Настройка фильтра
Проверку настройки фильтра или его настройку производят для простых
фильтров по схеме резонансных контуров аналогично настройке заградителя
по схеме рис.6.7 для частот защиты и связи. Для широко распространенной
схемы параллельного включения разделительного фильтра на частоте зашиты
должно быть максимальное сопротивление, а на частотах связи - минимальное.
При снятии частотной характеристики входного сопротивления для про-
стых фильтров по схеме резонансных контуров собирают схему проверки по
рис.6.9. Характеристику снимают как для заградителя.
Измерение для сложных фильтров производят также, как для фильтров
присоединения (рис.6. 13), при этом Rt=Rn=75 Ом.
179
Измерение для сложных фильтров производят также, как для фильтров
присоединения (рис.6. 13), при этом R,=Rjt=75 Ом.
Измерение затухания, вносимого фильтром, выполняют с подключенным
и отключенным разделительным фильтром совместно с ВЧ кабелем и фильт-
ром присоединения Разница в значениях затухания, полученных при измере-
ниях с разделительным фильтром и без него, дает величину вносимого затуха-
ния.
Рис.6.17. Принципиальная схема разделительного фильтра ФРМР.
Рис 6.18 Параллельное подсоединение аппаратуры уплотнения с разделительными
фильтрами ФРМР.
180
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯВЫСОКОЧАСТОТНЫХ
КАНАЛОВ ЗАЩИТЫИПРОТИВОАВАРИЙНОЙ
АВТОМАТИКИ
7.1. Принципы действия высокочастотной
релейной защиты
Устройства релейной защиты высоковольтных линий (ВЛ) служат для бы-
строго отключения линии при возникновении на ией короткого замыкания
(КЗ). При этом ВЛ должна быть отключена с обеих сторон, чтобы предотвра-
тить нарушение электроснабжения потребителей и разрушение аппаратуры.
Поврежденная ВЛ должна быть отключена по возможности быстро. Совре-
менные быстродействующие релейные защиты (РЗ) дают возможность это
сделать за 0,1 - 0,2 с. При большей длительности времени отключения возмож-
ны значительные повреждения оборудования, нарушение работы энергосисте-
мы, выход из синхронизма отдельных энергоблоков или электростанций (ЭС).
Отключение ВЛ должно производиться селективно, т.е. в первую очередь
должна быть отключена только поврежденная линия. Для этого РЗ должна от-
личать КЗ на защищаемых участках от повреждений на других участках -
внешних КЗ. С этой целью производится обмен информацией между двумя по-
лукомплектами РЗ, установленными по концам линии. Информация передается
по каналу ВЧ связи, создаваемому по проводам защищаемой ВЛ. Релейные за-
щиты, использующие каналы ВЧ связи, называются высокочастотными.
Структурная схема ВЧ защиты иа одном из концов защищаемой ВЛ пока-
зана на рис.7.1. Схема содержит пусковой орган ПО, реагирующий орган РО
исполнительный орган ИО и приемопередающую аппаратуру канала ВЧ связи
Пер и Пр.
Пусковой орган фиксирует появление повреждения в некоторой зоне, раз-
меры которой определяются его чувствительностью, но не устанавливает, на
какой ВЛ произошло повреждение.
Пусковой орган подготавливает цепь отключения выключателя и при опре-
деленных условиях запускает передатчик канала ВЧ связи. Реагирующий орган
на основании обработки результатов измерений токов и напряжения на данном
конце и информации, принятой по каналу связи с противоположного конца ВЛ,
определяет наличие или отсутствие повреждения на защищаемой линии. В
первом случае РО подает сигнал на исполнительный орган ИО, который воз-
действует на цепь отключения выключателя.
В России и странах СНГ применяют ВЧ защиты, в которых по высокочас-
тотному каналу передаются блокирующие сигналы, запрещающие отключение
ВЛ при внешнем КЗ. Зашита действует на отключение ВЛ при КЗ на ней, когда
блокирующие сигналы не передаются по каналу связи. При отсутствии КЗ сиг-
налы по ВЛ не передаются.
181
в
Рис 7.1. Структурная схема полукомппекта ВЧ защиты
Направленные и дистанционные РЗ с ВЧ блокировкой построены по
принципу сравнения направлений потоков мощности по концам защищаемой
ВЛ. При внешнем КЗ мощность направлена на одном конце от шин в линию, а
на другом - от линии к шинам. Высокочастотный блокирующий сигнал пере-
дается с того конца ВЛ, где мощность направлена к шинам. Он представляет
собой непрерывную посылку, длящуюся до тех пор, пока существует КЗ. На
другом конце ВЛ, где мощность направлена от шин, этот сигнал принимается
приемником, детектируется и в виде постоянного тока поступает в реагирую-
щий орган РЗ. При этом действие РЗ на отключение блокируется (запрещает-
ся).
При КЗ на защищаемой ВЛ мощность на обоих концах линии направлена от
шин, и блокирующие сигналы не передаются. Линия отключается с обеих сто-
рон релейными комплектами независимо друг от друга.
Направленная РЗ фиксирует направления мощностей соответствующими
органами и останавливает пущенные при КЗ ВЧ передатчики на тех подстан-
циях, где мощность направлена от шин в линию.
В дистанционных РЗ пущенные передатчики останавливаются направлен-
ными реле сопротивления, которые кроме определения направления мощности
измеряют сопротивление ВЛ до места КЗ.
Дифференциально-фазная защита (ДФЗ) сравнивает фазы токов по кон-
цам защищаемой ВЛ. При внешнем КЗ токи по концам ВЛ противоположны по
фазе, при КЗ на защищаемой ВЛ токи по концам ВЛ совпадают по фазе.
Защита сравнивает фазы токов по концам ВЛ и отключает выключатели,
если замыкание произошло па защищаемой линии. Передача фазы тока осуще-
ствляется по ВЧ каналу при помощи амплитудной манипуляции несущей час-
тоты передатчика. Манипуляция производится напряжением, пропорциональ-
ным току КЗ. Токи ВЧ при этом передаются в виде прерывистых сигналов,
длительность которых, так же, как и пауз между ними, примерно равна поло-
вине периода промышленной частоты.
Частоты передатчиков, установленных на противоположных концах ВЛ,
одинаковы (или незначительно смешены в некоторых случаях). Приемники на
обеих сторонах канала принимают ВЧ сигналы как от своего, так и от проти-
воположного передатчика, и преобразуют их в постоянный ток. Этот ток при
отсутствии ВЧ сигнала имеет фиксированное значение, а при приеме уменьша-
ется до нуля. С выхода приемника ток поступает в релейную часть РЗ.
182
Рис. 7.2. Работа диференциально-фазной ВЧ защиты:
а) внешнее КЗ; б) КЗ на защищаемой линии.
При внешних КЗ паузы между сигналами своего передатчика заполняются
сигналами противоположного конца, поэтому на вход приемника поступает
сплошной сигнал и ток приема на выходе приемника равен нулю (рис. 7.2, а).
Защита блокируется.
При КЗ на защищаемой ВЛ фаза тока на одном из концов линии изменяется
на угол около 180°. Импульсы и паузы ВЧ сигналов обоих передатчиков появ-
ляются на входах приемников одновременно, поэтому ток приема также имеет
вид импульсов постоянного тока (рис. 26).
Импульсы тока приема, трансформируясь, попадают на реле в органе срав-
нения фаз, подготавливающее цепь отключения выключателя ВЛ. Среднее
значение тока в реле органа сравнения фаз зависит от разности фаз токов сум-
мирующих устройств по концам ВЛ. Эта зависимость является основной ха-
рактеристикой ДФЗ. При внешнем КЗ разность фаз получается равной 180°, и
ток в реле равен нулю. В области, называемой зоной блокировки, ток в реле
меньше тока срабатывания, и РЗ не работает. Защита срабатывает, если при
повреждении на ВЛ, при котором сработали пусковые органы, расхождение
фаз токов составляет не более 115° - 135°.
При отсутствии ВЧ сигнала с противоположного конца РЗ также действует
на отключение.
Полупроводниковая защита (ПЛЗ) получила свое наименование ие по
принципу действия, а по используемой элементной базе, чтобы отличить ее от
старых релейно-контактиых РЗ. В полупроводниковых защитах используются
те же принципы направленной, дистанционной, дифференциальио-фазной РЗ,
иногда в комбинации. Соответственно и принципы работы приемопередатчи-
ков остаются теми же. Некоторое отличие состоит в том, что выходным пара-
метром приемника является не ток, а постоянное напряжение, поступающее в
релейную часть. При отсутствии ВЧ сигнала уровень этого напряжения низ-
кий, а при его наличии - высокий.
183
7.2. Характеристики приемопередатчика и ВЧ канала
релейной защиты
Как следует из сказанного, функция приемопередатчика состоит в передаче
с одной стороны ВЛ и приеме на другой ее стороне ВЧ сигналов. Управление
передачей сигналов выполняет релейная часть защиты. Она же получает от
приемника принятые сигналы в виде постоянного тока или напряжения.
Для выполнения указанных функций приемопередатчик должен в самом
простом варианте иметь структурную схему, приведенную на рис. 7.3.
Релейной часть
Линин
Рис. 7.3. Структурная схема приемопередатчика
Он должен содержать в передающей части генератор Ген на заданную час-
тоту, ключ Кл, управляемый от релейной части, усилитель Ус, обеспечиваю-
щий необходимую выходную мощность, линейный фильтр ЛФ, улучшающий
форму кривой выходного напряжения. Приемная часть должна содержать
входной фильтр ВФ, выделяющий сигналы только своей частоты. Этот фильтр
может быть включен последовательно с линейным фильтром ЛФ За фильтром
включается пороговое устройство ПУ, пропускающее только сигналы с ампли-
тудой, превышающей заданный порог, и тем защищающее приемник от помех.
Затем эти сигналы поступают на детектор Дет, выпрямляющий ВЧ сигнал и
преобразующий его в постоянный ток, который усиливается выходным усили-
телем ВУ и поступает в релейную часть.
Схема на рис.7.3 послужила основой для выполнения приемопередатчиков
типов ПВЗК и УПЗ-70, которыми много лет оснащались ВЧ защиты. Эта же
схема с некоторыми усовершенствованиями использована в приемопередатчи-
ках АВЗК-80 и в ныне выпускаемых ПВЗМ1 и ПВЗЛ.
Канал связи, оснащенный такими приемопередатчиками, характеризуется
следующими параметрами.
Перекрываемое затухание канала есть затухание, которое способна
преодолеть аппаратура (приемопередатчик). Оно зависит от мощности пере-
датчика, обычно выражаемой через уровень передачи Рлер и минимально до-
пустимого уровня принимаемого сигнала 7Jnprnm дБ:
^лрк ^пер “ Гр min
Значение перекрываемого затухания определяет либо максимально воз-
можную длину ВЛ, на которой может работать канал (если задана частота и
класс напряжения ВЛ), либо максимально возможную частоту канала, если за-
дана длина и параметры ВЛ.
184
Реальное затухание ВЧ тракта канала РЗ должно быть меньше с^рк на
определенную величину, называемую
запасом по перекрываемому затуханию Лзяп:
^лрк ~ ^тр + зап
Запас необходим на случай, если затухание канала увеличится при ухудше-
нии погоды, гололеде илн если несколько изменятся параметры аппаратуры
Р или Р
* пер *IJln 1 пр min-
Значение запаса принимается, дБ:
Дал = 13 + /«гол - для ламповых приемопередатчиков (ПП);
Дзап = 8 + Лагол - для транзисторных 1111.
В этих выражениях - дополнительное затухание тракта, обусловлен-
ное гололедными или изморозевыми отложениями. Значение Дагол определя-
ется тем, в каком районе по гололеду размещается данный канал.
Уровень передачи Р,1Ср определяется выходной мощностью передатчика.
Чем выше этот уровень, тем больше перекрываемое затухание канала связи.
Однако, эта мощность ограничена, в основном, конструктивными соображе-
ниями. У современных приемопередатчиков Р„ср = +45 дБ, что соответствует
мощности 30 Вт.
Рабочая частота канала выбирается в диапазоне частот 36 - 600 кГц или
для некоторых ПП - до 1000 кГц. В этом диапазоне частота каналов РЗ может
выбираться с шагом (дискретностью) в 0,5 кГц для более низких и 1 кГц для
более высоких частот.
В большинстве случаев при работе на двухконцевой ВЛ оба 1111 настраива-
ются на одну частоту. В ряде случаев при работе на ВЛ длиной более 100 км
импульсы передатчиков диффазной РЗ, отраженные от противоположного
конца ВЛ, попадают в паузы, что искажает фазную характеристику защиты.
Для ослабления отраженных сигналов частоты двух передатчиков на таких ВЛ
разносятся на 1,5 кГц, при этом каждый приемник настраивается на частоту
противоположного передатчика. Из-за сдвига частот сигнал своего передатчи-
ка ослабляется в приемнике на 6 - 10 дБ, и отраженные сигналы не проходят на
его выход.
При работе капала на трехконцевых ВЛ возможны биения между сигналами
двух передатчиков, поступающие на вход третьего приемника. Для того, чтобы
эти биения ие влияли иа работу РЗ, увеличивают частоту биений [Л 17]. С этой
целью на трехкопцевых ВЛ частоты трех передатчиков устанавливаются со
сдвигом в 0,5 кГц, а все приемники настраиваются на центральную частоту.
Рабочая полоса частот определяется полосой пропускания системы ли-
нейный фильтр плюс входной фильтр приемника. Ширину этой полосы жела-
тельно иметь минимальной из соображений помехоустойчивости приемника.
Однако, уменьшение полосы приводит к увеличению запаздывания сигнала в
приемнике, т.е. к фазовой погрешности. Поэтому минимальное значение поло-
сы в приемниках РЗ устанавливается 1,2 кГц. Это значение может быть реали-
зовано только на низких рабочих частотах, на более высоких частотах оно уве-
личивается. При этом ухудшается помехоустойчивость и избирательность при-
емника. Этот недостаток преодолен в приемопередатчиках ПВЗ-90 и ПВЗ-90М.
185
Порог чувствительности приемника - это уровень или напряжение по-
лезного сигнала на входе приемника, при котором ток (напряжение) на его вы-
ходе изменяется на установленное значение от исходного. Оно обычно состав-
ляет 10% максимального тока. Порог чувствительности определяется по ам-
плитудной характеристике приемника - зависимости тока (напряжения) на его
выходе от уровня или напряжения сигнала на входе. Эту характеристику назы-
вают характеристикой чувствительности.
На рис.7.4 приведены такие характеристики для случаев работы ПП с на-
правленной и диффазной защитами. При возрастании входного напряжения
выше порога чувствительности происходит изменение тока выхода.
Уровень или напряжение входного сигнала, при котором ток выхода отли-
чается от конечного значения на 10%, называется при работе с направленными
защитами порогом насыщения, а с диффазными - порогом запирания. Отноше-
ние этих порогов к порогу чувствительности называется крутизной характери-
стики и обычно не Превышает 1,3 В идеале оно должно быть равно 1. В при-
емниках ПВЗ-90 и ПВЗ-90М крутизна близка к 1, поэтому вместо указанных
выше порогов можно использовать один параметр - чувствительность.
Каждый тип ПП характеризуется гарантированным значением порога чув-
ствительности Рчк,„. Это значение определяет максимальную чувствительность
приемника, которую он обеспечивает при работе в канале без помех. При рабо-
те в реальном канале, где существуют помехи, уровень порога чувствительно-
сти устанавливается выше уровня помех от короны. Это делается для того,
чтобы при КЗ в защищаемой зоне помехи не прошли на выход приемника и не
заблокировали бы РЗ. При этом на ВЛ высоких классов напряжения (330 кВ и
выше) уровень порога чувствительности устанавливается выше т.е. при-
емник загрубляется.
а — направленная защита; б — дифференциально-фазная зашита
Рис. 7.4. Характеристика чувствительности
Минимально допустимый уровень принимаемого сигнала Pnpmin при
расчетах перекрываемого затухания принимается равным порогу запирания
или насыщения приемника.
Однако, реально уровень принимаемого сигнала иа входе приемника дол-
жен быть выше порога ие менее, чем на 3 дБ. Это необходимо для обеспечения
правильной работы РЗ при внешних КЗ. При отключении внешнего КЗ выклю-
чателем возникают интенсивные коммутационные помехи, которые могут со-
рвать блокирующий сигнал и вызвать излишнее срабатывание РЗ. Если сигнал
выше порога на 3 дБ, то вероятность его срыва достаточно мала. Требуемое
превышение учитывается при выборе значения запаса по перекрываемому за-
туханию.
186
Избирательность приемника характеризует защищенность приемнику от
влияния других каналов связи. Сигналы этих каналов являются помехой для
канала РЗ. Если эта помеха пройдет на выход приемника, она может вызвать
ложную блокировку РЗ при КЗ в зоне. Избирательность, дБ, может быть выра-
жена, КаК Рч пом ~ апп>
где Рч ппм - уровень помехи на входе аппаратуры, при котором происходит
такое же изменение тока выхода приемника, как и при уровне полезного сиг-
нала Рч
Избирательность обеспечивается фильтрами, через которые проходит прини-
маемый сигнал, следовательно, она возрастает при увеличении расстройки частоты
помехи относительно частоты канала РЗ. Значения избирательности всегда свя-
зываются с расстройкой. Избирательность является важным параметром аппара-
туры, так как она определяет допустимые разносы между частотами различ-
ных ВЧ каналов, что является одной из основных проблем при проектировании.
7.3. Передача сигналов-команд
В энергосистемах России и стран СНГ широкое применение находят кана-
лы ВЧ связи для передачи сигналов-команд. Эти каналы раньше часто называ-
ли каналами телеотключения (ТО), поскольку их основным назначением явля-
ется передача команд на отключение выключателей.
Телеотключение может быть контролируемым н неконтролируемым (непо-
средственным).
При контролируемом ТО исполнение команды, принятой по каналу связи,
возможно только тогда, когда цепь отключения управляемого выключателя
подготовлена релейной защитой - ее пусковым или реагирующим органом.
При неконтролируемом ТО цепь отключения выключателя постоянно находит-
ся в подготовительном состоянии. Принятая по каналу связи команда исполня-
ется немедленно или с определенной, заранее заданной выдержкой времени.
Ниже будут рассматриваться случаи применения и особенности систем некон-
тролируемого ТО.
Передача сигналов может использоваться для защиты маломощных под-
станций, не имеющих выключателя на стороне высшего напряжения.
При повреждении силового трансформатора по ВЧ каналу ТО от релейной
защиты подается сигнал-команда на отключение линии со стороны питающей
подстанции (рис. 7.5, а).
Основным назначением системы ТО является передача сигналов-команд
для повышения устойчивости работы энергосистем в аварийных условиях, т. е.
для противоаварийиой автоматики. Взаимосвязь между энергосистемами и
эиергообъединепиями осуществляется протяженными ВЛ сверхвысокого на-
пряжения (500 - 1150 кВ).
Параллельно с участками этих линий часто работают линии более низкого
напряжения для питания близлежащих районов. При отключении одного из
участков магистральной линии возникает перегрузка параллельных линий, ос-
тавшихся в работе, что может привести к нарушению устойчивости работы
энергосистемы, т. е. к развитию аварии. Для того чтобы избежать развития
187
аварии, необходимо быстро снизить мощность, передаваемую по магистраль-
ной линии.
Рис. 7.5. Схемы применения каналов для передачи сигналов-команд:
а) для защиты трансформаторов на подстанциях без выключателей на сто-
роне высшего напряжения; б) для системной автоматики; ПерТО и ПрТО -
передатчик и приемник канала связи для 70; ПУ1 и ПУ2 - промежуточные
усилители; В — выключатель; Г - генераторы электростанции, подлежащие
разгрузке при отключении линии BJ11.
Это можно сделать либо путем отключения части генераторов на питающей
электростанции, либо путем отключения части нагрузки с тем, чтобы привести
передаваемую мощность в соответствие с пропускной способностью линий,
оставшихся в работе. При этом выключатели, которые нужно отключить, мо-
гут находиться на большом расстоянии от отключившегося участка линии.
Сигналы-команды для управления этими выключателями передаются по кана-
лам ТО. Поэтому все магистральные линии оснащаются одним или нескольки-
ми каналами ТО часто в обоих направлениях передачи.
В зависимости от условий, сложившихся в районе отключенной линии, тре-
буется управление разными выключателями. Поэтому устройства ТО выпол-
няются многоканальными, т.е. рассчитанными на передачу нескольких команд,
хотя в каждый данный момент времени по каналу может передаваться только
одна команда.
Сигналы ТО часто должны передаваться по цепочке линий. При этом на
промежуточных подстанциях устанавливаются промежуточные усилители
ПУ1 и ПУ2, с каждого из которых могут передаваться сигналы-команды (рис.
7.5,6).
Самым современным средством противоаварийной автоматики являются
системы с центрами управления. В центре управления устанавливается ПК, ко-
торый на основании информации, поступающей к нему по каналам связи, оп-
ределяет объем управляющих воздействий на энергообъекты, необходимый
для сохранения устойчивости в аварийных условиях. Эти воздействия переда-
ются по каналам ТО в виде сигналов-команд.
7.3.1. Принципы построения аппаратуры для передачи
сигналов-команд
Аппаратура уплотнения для неконтролируемого ТО должна обладать высо-
кой помехоустойчивостью, так как прием и исполнение ложной команды могут
вызвать аварию в энергосистеме (например, при отключении крупных генера-
188
торов). Прием ложной команды при исправном состоянии канала связи возмо-
жен из-за воздействия на приемник ТО интенсивных помех при работе выклю-
чателей или разъединителей. Воздействие помех может выразиться также в
подавлении переданной команды. Защититься от подавления переданной ко-
манды при воздействии на приемник интенсивных помех, практически, невоз-
можно. Однако, ввиду кратковременности появления этих помех вероятность
их совпадения с моментом передачи сигнала-команды невелика. Сложность
создания ВЧ систем ТО заключается еще в необходимости передачи сигналов
по поврежденной линии в условиях значительного увеличения затухания ли-
нейного тракта.
Важным параметром систем ТО является быстродействие. Требования к
быстродействию и помехоустойчивости противоречивы, так как повышение
помехоустойчивости, как правило, достигается за счет увеличения времени пе-
редачи. Для каналов ТО в системах противоаварийной автоматики время пере-
дачи должно составлять 0,02 - 0,05 с.
Обеспечить помехоустойчивость можно путем применения сложных мно-
гоимпульсных кодовых посылок, но при этом потребуется либо большое время
передачи, либо канал связи с широкой рабочей полосой частот.
Поэтому аппаратура передачи сигналов-команд использует самый простой
одноимпульсный частотный код. При однонмпульсиом частотном коде по ка-
налу связи непрерывно передается сигнал одной (контрольной) частоты. Сиг-
нал отключения передается посылкой другой (рабочей) частотой, т. е. сменой
частот. Непрерывная передача сигнала контрольной частоты позволяет осуще-
ствлять непрерывный контроль исправности канала связи. Помехоустойчи-
вость обеспечивается построением приемника по системе ШОУ.
Структурная схема приемника показана на рис.7.6. Она включает в себя
широкополосный входной фильтр Ш, ограничитель амплитуды О и узкополос-
ный фильтр У для выделения сигнала-команды. Сочетание заглавных букв
этих трех основных элементов системы определило ее наименование - ШОУ. С
выхода узкополосного фильтра сигнал подается на пороговое устройство ПУ.
На выходе ПУ сигнал появляется только тогда, когда напряжение на выходе
узкополосного фильтра превысит установленный порог срабатывания. С выхо-
да ПУ сигнал поступает на исполнительную систему ИС, на выходе которой
образуется сигнал-команда.
Липйкый
тракт
0 У ПУ
3HIHS
ИС
ВыхоЗ
Рис 7.6. Структурная схема приемника по системе ШОУ.
Система ШОУ обеспечивает высокую защищенность от приема ложных
сигналов при воздействии интенсивных помех, если мощность этих помех рав-
номерно распределена в пределах рабочей полосы частот широкополосного
фильтра. Если на вход приемника поступает полезный сигнал без помех с
уровнем, превышающим уровень порога ограничения, то независимо от уровня
сигнала на входе его на выходе ограничителя будет:
Р =киг , (71)
с.огр огр ’ '
189
где l/orjI - напряжение ограничения; к - коэффициент пропорциональности
После ограничителя сигнал проходит через узкополосный фильтр. Мощ-
ность сигнала на выходе этого фильтра будет
Pc.4 = k2Pc.m (7.2)
где к2 - коэффициент пропорциональности, зависящий от затухания узкополос-
ного фильтра в полосе пропускания. Мощность помех на выходе ограничи-
теля, т.е. в полосе широкополосного фильтра, будет такой же, как и мощ-
ность сигнала в отсутствие помех, т.е:
Лк,м.ш = Л.ОП. = kUlp (7.3)
На выходе узкополосного фильтра ширина частотного спектра помех
уменьшается и уменьшается мощность помех. При этом:
Рпом.» = М’лом. ш (A/v /А/ш) (7.4)
где к2 - тот же коэффициент пропорциональности.
Сопоставляя (7.4) н (7.2) получаем PnOMV / Pc v /Afm или для напряже-
ний U^ y/UCJ =
Это выражение показывает, что напряжение помех на выходе узкополос-
ного фильтра всегда меньше напряжения сигнала в отсутствие помех.
Выбором соотношения полос пропускания узкополосного и широкополос-
ного фильтров можно обеспечить условия, когда напряжение помех на входе
порогового устройства будет ниже напряжения порога его срабатывания. При
этом вероятность воспроизведения сигнала интенсивной помехой не будет
превышать заранее заданного (допустимого) значения при практически любом
уровне помех на входе приемника.
Исследования показали, что при соотношении > 40 возникновение
ложного сигнала-команды из-за воздействия на приемник интенсивных флук-
туационных помех, практически, исключается.
Обеспечение помехоустойчивости системы передачи сигналов-команд
возможно и другими способами, например, путем блокировки приемника на-
пряжением помех, снимаемым с выхода специального фильтра, в полосе кото-
рого не передаются полезные сигналы. Такая система позволяет при заданной
общей рабочей полосе капала получить большее быстродействие, чем при
ШОУ, но требует значительно большего превышения уровня полезного сиг-
нала над уровнем неинтенсивных помех (помех от короны).
Тем не менее, система ШОУ, так же как и система с блокировкой по поме-
хам, не обеспечивает защиты от мешающего одночастотного сигнала, если его
частота такова, что он пройдет через узкополосный фильтр.
Если уровень этого сигнала будет меньше уровня контрольного сигнала, то
контрольный сигнал подавит мешающий сигнал в ограничителе и приема
ложной команды не будет. Однако, при исчезновении контрольного сигнала,
например, при повреждении передатчика системы ТО, приемник оказывается
не защищенным от воздействия сигналов других каналов, частоты которых
совпадают с частотами сигналов-команд, если эти сигналы имеют на входе
приемника уровни, превышающие порог чувствительности приемника. Это
ограничивает возможности повторения частот различных ВЧ каналов в общей
электросети энергосистемы.
190
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
АППАРАТУРА ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ
ЗАЩИТ И ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ
ПЕРВОГО И ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЙ
8.1. О становлении и развитии техники ВЧ каналов
релейной защиты и противоаварийной автоматики
От начала создания отечественных ВЧ релейных защит минуло уже больше
70 лет. За это время эта техника развивалась довольно стремительно. Основной
вклад в ее развитие внесли специалисты Всесоюзного НИИ Электроэнергетики
( в прошлом ЦНИЭЛ ).
В этом параграфе коротко отмечены "этапы большого пути” развития высо-
кочастотных каналов и аппаратуры релейных защит и противоаварийной авто-
матики до полупроводниковой техники ( по Л17).
После краткого перечня бывшей техники, в этой главе несколько более
подробно рассмотрена уже устаревшая, подлежащая замене аппаратура, кото-
рую можно условно отнести к первому (ламповому) и второму (транзисторно-
му) поколениям и в последующих главах - более развернуто - последние новые
устройства (тоже условно) третьего поколения на современной микросхемной
и микропроцессорной элементной базе.
В Советском Союзе работы по созданию ВЧ защит начались в 1934 г. в ла-
боратории им. проф. А. А. Смурова. Первый канал ВЧ защиты был введен в
работу в 1936 г. на линии НО кВ Кашира - Москва (Мосэнерго). В 1939 г. в
Мосэнерго осваивалась также ВЧ защита типа HZ иа аппаратуре американской
фирмы Вестингауз. В 1940 - 1942 г. на аппаратуре, созданной в лаборатории
им. проф. А. А. Смурова, вводятся в работу высокочастотные защиты в Урал-
эиерго.
В 1940 г. на заводе "Красная заря" были разработаны промышленные об-
разцы ВЧ приемопередатчиков защиты, однако их серийному выпуску поме-
шала Великая Отечественная война. После Отечественной войны разработки
ВЧ аппаратуры каналов зашиты были начаты в ЦНИЭЛ (ныне ВНИИЭ) под
руководством Г.В. Микуцкого. Промышленный выпуск первых послевоенных,
приемопередатчиков защиты (ПВЗ-48), фильтров присоединения (ОФП-4) и
элементов настройки (ЭН-1) был начат в 1948 г.
В 1947 г. в секторе релейной защиты института "Теплоэлектропроект" (те-
перь "Эиергосетьпроект") была разработана фильтровая направленная ВЧ за-
щита. Промышленный выпуск этой защиты типа ПЗ-161 (в дальнейшем ПЗ-
164) был начат в 1948 г. на Чебоксарском электроаппаратом заводе (ЧЭАЗ). С
выпуском релейных панелей ПЗ-161 и приемопередатчиков ПВЗ-48 (в даль-
нейшем IIB3-50) началось широкое внедрение ВЧ защит в энергосистемы Со-
ветского Союза.
В ЦНИЭЛ в 1953 г. завершилась разработка ВЧ защиты на дифференциаль-
но-фазном принципе (Е.Д. Сапир) промышленным выпуском ВЧ. защиты типа
ДФЗ-2 (последующая модификация ДФЗ-201), которая вскоре стала основным
191
видом ВЧ зашиты линий НО - 220 кВ; с 1963 г. выпуск направленной ВЧ за-
щиты был прекращен.
Приблизительно с 1957 г. в качестве нетиповых решений в энергосистемах
начали дополнять дистанционные направленные зашиты (ПЗ-156, ПЗ-157) уст-
ройствами ВЧ блокировок. В дальнейшем начался промышленный выпуск
приставок ПВБ для ВЧ блокировок дистанционных зашит, с 1969 г. ЧЭАЗ на-
чал выпуск типовой панели дистанционной защиты с ВЧ блокировкой ЭПЗ
1643-69.
Дистанционные защиты (П32 и ЭПЗ 1636-67) с ВЧ. блокировкой использо-
вались для защиты линий 110 - 220 кВ наряду с защитой ДФЗ-201.
В 1952 г. выпуск приемопередатчиков ПВЗ-50 был прекращен и начат вы-
пуск приемопередатчиков типа ПВЗК (также разработки ЦНИЭЛ).
Освоению техники ВЧ каналов отечественных защит в послевоенные годы
способствовали работники энергосистем В.И. Леонов (Мосэнерго), М.Н. Пан-
тин (Ленэнерго), М.А. Журочко (Свердловэнерго) и др.
Быстрое развитие техники ВЧ связи по ВЛ имело место в 1954 - 1956 г. в
связи с сооружением линий электропередачи 400 кВ Москва - Куйбышев. Во
ВНИИЭ совместно с промышленностью был разработай комплекс специаль-
ной ВЧ аппаратуры для этих линий, в том числе приемопередатчики ВЧ защи-
ты ПВЗ-400 (с двумя 50-ти ватными МУСами) и фильтры присоединения ФП-
400; выпуск этой аппаратуры был начат с 1956 г. Для линий 400 кВ были раз-
работаны дифференциально-фазные защиты ДФЗ-401 для протяженных маги-
стральных линий. На базе этих ВЧ зашит были потом разработаны зашиты
ДФЗ-5ОЗ (для протяженных) и ДФЗ-504 (для коротких) линий 330 - 500 кВ.
В 1959 г. приемопередатчики ПВЗ-400 были заменены на ПП типа ПВЗД,
которые допускают работу на разных частотах передачи и приема. Приемопе-
редатчики ПВЗК и ПВЗД выпускались до 1970 г., когда они были заменены на
универсальный приемопередатчик типа УПЗ-70.
С 1957 г. во ВНИИЭ, под руководством М. А. Кальмановича и Г. В. Микуц-
кого были начаты разработки приемопередатчика ВЧ защиты на транзисторах.
Опытный образец такого приемопередатчика был включен в эксплуатацию в
1958 г. с защитой ДФЗ-2 в Мосэнерго. С 1959 г. начались разработки транзи-
сторных ВЧ защиты ДФЗП (дифференциально-фазная ВЧ защита, разработки
ВНИИЭ) и НВЗП (направленная ВЧ защита, разработки института "Теплоэлек-
тропроект"), закончившаяся в 1963г. выпуском опытной партии этих защит на
ЧЭАЗ. В защитах ДФЗП и НВЗП релейная и высокочастотиаячасти были объе-
динены в единой конструкции. Комплекты этой партии эксплуатировались в
Челябэнерго, Свердловэнерго и Донбассэнерго. Однако широкого промыш-
ленного выпуска защит ДФЗП и НВЗП организовано не было, хотя опыт экс-
плуатации подтвердил их высокую рабочую надежность.
Транзисторные приемопередатчики защиты несколько раз модифицирова-
лись в связи с прогрессом технологии изготовления полупроводниковых эле-
ментов. Универсальный приемопередатчик защиты на транзисторах (типа
АЗВ) был разработан под руководством В. П. Носика. Но широкого распро-
странения, по разным причинам, он не получил.
192
До 1958 г. в Советском Союзе релейная защита линий была практически
единственным видом автоматических устройств, включающих в себя канал ВЧ
связи. С 1960 г. как средство системной противоаварийиой автоматики начи-
нают применяться устройства для передачи сигналов-команд (устройства теле-
отключения). С помощью этих устройств по каналу связи могут передаваться
сигналы для выполнения операции отключения или включения выключателей.
В отличие от отключающих сигналов, используемых в релейной защите, сиг-
налы телеотключения могут прямо воздействовать на выключатели или другое
силовое оборудование без контроля со стороны местных автоматических уст-
ройств (пусковых органов). Такое телеотключевие получило название некон-
тролируемого.
В Советском Союзе разработки аппаратуры для передачи сигналов-команд
начались в 1957 г. во ВНИИЭ под руководством В. С. Скитальцева. Первая ап-
паратура для передачи отключающих сигналов типа УТО была включена в
эксплуатацию в 1958 г. на ВЛ-500 кВ Владимир - Арзамас. Далее было разра-
ботано несколько модификаций подобной аппаратуры (ТО-1; ТО-5). Промыш-
ленный выпуск аппаратуры для передачи сигналов-команд по ВЛ (ВЧТО) был
начат в 1965 г. С 1969 г. вместо аппаратуры ВЧТО на лампах начали выпускать
аппаратуру ВЧТО-М на транзисторах.
Затем была выпущена аппаратура для передачи 14 сигналов-команд (с мо-
дификацией на четыре команды), взамен аппаратуры ВЧТО-М.
Промышленным освоением аппаратуры ТО руководил Л. Г. Сонис. Для
обеспечения устойчивой работы энергосистемы в аварийных условиях в ряде
случаев требуется система измерения фазового угла. По разности фаз напря-
жений в различных пунктах энергосистем, а также по значению производной
этой разности фаз можно судить о степени устойчивости работы системы. Уст-
ройства для измерения фазового угла между напряжениями в различных точ-
ках энергосистемы требуют передачи информации по каналам связи, которые
получили название каналов телепередачи фазы. В отличие от каналов связи
для дифференциально-фазной защиты телепередача фазы осуществляется
только в одном направлении. Кроме того, требования к точности передачи фа-
зы для устройств автоматики значительно выше, чем для дифференциально-
фазной защиты.
Устройства телепередачи фазы могут использоваться не только для проти-
воаварийной, но и для режимной автоматики в системах автоматического ре-
гулирования частоты и активной мощности. Для некоторых систем автомати-
ческого регулирования в неаварийных условиях требуется телепередача векто-
ра напряжения, т. е. передача не только фазы, но и амплитуды напряжения
промышленной частоты.
Для противоаварийиой автоматики, требующей наибольшей степени на-
дежности, в Советском Союзе использовались только каналы ВЧ связи по ВЛ.
В зарубежной практике, особенно в Канаде, для этих целей широко использу-
ются радиорелейные линии.
Для режимной автоматики использование каналов ВЧ связи по ВЛ необяза-
тельно. Для телепередачи фазы или вектора промышленной частоты могут ис-
пользоваться каналы связи также по проводным, кабельным и радиолиниям.
193
Исключение составляют арендованные коммутируемые каналы связи. В этих
каналах время запаздывания сигналов непостоянно, что для систем телепере-
дачи фазы и вектора напряжения, применяемых в Советском Союзе, связано с
появлением больших и неконтролируемых погрешностей телеизмерения фазы.
Разработки аппаратуры телепередачи фазы начались во ВНИИЭ в 1959 г. в
связи с задачей по осуществлению автоматического регулирования асипхрони-
зироваиных генераторов Иовской ГЭС Колэнерго. Первый канал телепередачи
фазы был осуществлен в 1961г на линии ПО кВ. В 1963 г. на аппаратуре
ВНИИЭ осуществлен канал телепередачи фазы на ВЛ 500 кВ в Иркутскэнерго.
Начиная с 1960 г. во ВНИИЭ велись разработки аппаратуры для телепере-
дачи вектора напряжения промышленной частоты для целей учета потерь в
системе автоматического регулирования частоты и активной мощности.
Эти работы вел к.т.и. В.С.Скитальцев (ВНИИЭ).
Его разработки это также аппаратура передачи сигналов-команд ВЧТО,
ВЧТО-М, АНКА-АВПА, АКНА-В; аппаратура ВЧ защит ПВЗ-90, ПВЗ-90М,
ПВЗ-90М1 и ПВЗ-90М1Д, которую выпускает сейчас завод "Зенит"
(г.Могилев. Белоруссия).
Аппаратуру АВЗК-80, ПВЗЛ разрабатывал Е.П.Штемпель (ВНИИЭ). ГГВЗЛ
выпускает сейчас завод ОЭАП Мосэнерго.
Большую роль в обучении работников по технике ВЧ каналов РЗ и ПА в
энергосистемах сыграли труды специалистов ВНИИЭ Г.В.Микуцкого,
В.С.Скитальцева, Ю.П. Шкарина и, в частности, учебник для техникумов, вы-
державшего три издания (Л6, Л18, Л26). Основные положения этого труда, не
переиздававшегося 20 лет, использованы в этой книге.
Значительный вклад в освоение и внедрение ВЧ аппаратуры РЗ и ПА в
энергосистемах СССР и России, на всех временных этапах, внесла и вносит
старейшая компания "Электроцентроналадка", работающая в электроэнергети-
ке с 1939 г.
В этой книге кратко, в учебных целях, освещена морально и физически ус-
таревшая аппаратура ВЧ защиты и противоаварийной автоматики прежних лет
и, более подробно, современная аппаратура ПВЗЛ, УПЗ-90М1Д, ПВЗУ-Е,
АКА-"Кедр“, широко внедряемая в энергосистемах.
Рассказанное в этом параграфе свидетельствует о том, что в России с стра-
нах бывшего Союза высокочастотные защиты являются основным типом за-
щит ВЛ НО кВ и выше. Защиты, использующие волоконно-оптические каналы
связи (ВОК) не получили пока широкого распространения по двум причинам.
Во-первых, волоконно-оптическими кабелями оснащаются в первую очередь
ВЛ, направление которых совпадает с направлением передачи информации, не
связанной с энергетикой. Во-вторых, даже если ВЛ оборудована ВОК, то аппа-
ратура уплотнения ВОК весьма дорогая. Вероятно, ближайшие 15-20 лет ВЧ
защиты ВЛ сохранят свое значение. Но при этом они должны совершенство-
ваться.
Из приведенной выше информации видно, что постоянно техника ВЧ за-
щит и противоаварийной автоматики совершенствуется и постоянно проис-
ходит замена устаревшей аппаратуры на новую.
Это вызвано тем, что находящаяся в эксплуатации аппаратура физически
и морально износилась. Однако и иыне выпускаемые приемопередатчики и
устройства разрабатывались 10 - 15 и более лет назад. Используемые в них
технические решения и элементная база также уже несколько отстали от со-
временного уровня развития техники ВЧ связи. Необходима разработка новой
аппаратуры следующего поколения.
В СССР и России утвердилась практика использования специализиро-
ванной аппаратуры и отдельного канвла для каждого вида информации свя-
зи, защиты, автоматики. Она была обусловлена не столько техническими,
сколько причинами разделения эксплуатационных служб. Это привело к
чрезмерной загрузке ВЧ спектра, затрудняющей выбор частот для новых ВЧ
каналов.
Иностранные же фирмы обычно используют совмещение передачи раз-
личной информации в одном канале.
Начавшееся использование в России комбинированной аппаратуры фирмы
АВВ показало, что новой аппаратуре целесообразно совмещать в одном канале
передачу блокирующих, ускоряющих и разрешающих сигналов зашиты и сиг-
налов телефонной связи. По этим же каналам могут передаваться команды про-
тивоаварийной автоматики. Команды защиты и автоматики должны обла-
дать приоритетом передачи в момент их возникновения. Разумеется, при
этом, надежность аппаратуры и электропитания должны соответствовать
требованиям защиты.
Разделение ВЧ зашит иа две части — релейную и высокочастотную было
вызвано тем, что оии относились к разным отраслям техники, в них ис-
пользовалась различная элементная база. Такое разделение приводит к ряду
недостатков, главный из которых тот, что за функционирование полного
комплекта защиты несет ответственность не фирма - изготовитель, а наладоч-
ная организация, вводящая комплект в действие.
В современной технике элементная база, используемая в приемопередатчи-
ке и релейной части в большой степени одна и та же, однако по-прежнему
они выполняются раздельно. Их объединение позволило бы улучшить взаи-
модействие частей, упростить схему, повысить помехозащищенность, облег-
чить анализ работы, автоматизировать его и т.д.
Все сказанное относится, в первую очередь, к дифференциально-фазной
защите, которая и в дальнейшем будет, видимо, использовать выделенный
канал связи. По этому же каналу могут передаваться несколько (до 10-ти)
сигналов-команд для целей телеотключения и т.д. Идея объединения в од-
ном устройстве релейной части, приемопередатчика для ДФЗ, а также для
передачи команд находит поддержку в энергосистемах России.
Какое бы исполнение приемопередатчика ии использовалось - специализи-
рованное или комбинированное, его структура и схема должны строиться иа
базе новых принципах обработки сигналов, применяемых в современной тех-
нике связи - преобразования частоты путем цифровой обработки сигналов с
помощью цифровых сигнальных процессоров.
194
195
О современной аппаратуре передачи сигналов-команд - АКА "Кедр" (Ека-
теринбург), а так же о комбинированной аппаратуре РЗ и ПА рассказано в
главах 13, 14, 15.
8.2. Приемопередатчики ПВЗК, ПВЗД, УПЗ-70, АВЗК-80
Эта ламповая аппаратура (ПВЗК, ПВЗД, УПЗ-70), разработанная в 50 - 70
годах, естественно, морально и физически устарела, однако, находится еще
местами в эксплуатации, несмотря на то, что производство ламп в значитель-
ной мере свернуто. В защиту этой аппаратуры говорит ее многолетняя надеж-
ная работа. Тем не менее, она требует замены и постепенно заменяется. Аппа-
ратура АВЗК-80 выполнена уже иа полупроводниковой элементной базе и с
отдельным устройством автоматической проверки канала, является как бы пе-
реходной от второго к третьему поколению.
Подробное описание схемы, конструкции, способов наладки ПВЗК, ПВЗД и
УПЗ-70 приведено в J140, АВЗК-80 в Л25.
Здесь же для полноты картины приводим лишь краткие основные сведения
по этой аппаратуре, тем более, что новая современная аппаратура построена на
тех же функциональных принципах и отличается, в основном, лишь элемент-
ной базой. Поэтому прежде, чем осваивать современную аппаратуру, для нача-
ла полезно напомнить о "скелете" старых конструкций, выполненных без но-
вых "наворотов". Тем более что принципы и методы наладки, проверки, изме-
рений новой аппаратуры и каналов остаются, в основном, теми же, но их про-
ще освоить на примере старой.
Будем идти от простого к более сложному.
Аппаратура ПВЗК состоит из задающего генератора ГВЧ, промежуточно-
го усилителя УВЧ, усилителя мощности МУС, манипулятора МАН (передат-
чик), входного фильтра ФВЧ, ВЧ усилителя УВЧ и выходного каскада УПТ
(приемник). Аппаратура имеет также переговорное устройство (микрофон
Микр, телефон Тел, детектор-манипулятор ДМ).
Технические данные ПВЗК: диапазон частот 30-300 кГц; напряжение пи-
тания 110-220 В; отдаваемая мощность от 4 до 20 Вт в зависимости от напря-
жения питания и частоты канала; перекрываемое затухание канала 23-27 дБ;
чувствительность приемника 1 - 4 В; способ пуска контактный; частоты прие-
ма и передачи равные; число ламп 10; согласованная нагрузка 50 - 400 Ом;
длительность ВЧ импульсов при напряжении манипуляции 100-150 В состав-
ляет 190°- 220°; напряжение полной манипуляции 10-20 В (15°), полоса про-
пускания линейного фильтра - линейного контура довольно широкая.
В значительной части эта аппаратура уже заменена. В Мосэнерго замена
проводилась в два этапа: вначале схема блоков управления с лампами была за-
менена полупроводниковой платой, лампы оставались лишь в МУСе, а затем
ПВЗК был заменен приемопередатчиком ПВЗЛ, разработанным на заводе Мо-
сэнэрго «ОЗАП» Е.П.Штемпелем.
Приемопередатчики ПВЗД, УПЗ-70, так же как и ПВЗК, передают и при-
нимают ВЧ сигналы релейной защиты по ЛЭП. Могут работать со всеми типа-
ми направленных, дистанционных и дифференциально-фазных защит линий
196
ПО - 750 кВ. Приемопередатчики ПВЗД и УПЗ-70 отличаются от ПП ПВЗК
каскадами управления УК-1 и УК-2 и разделительным каскадом РК. Они яв-
ляются более мощными и помехозашишенными, имеют на входе не линейный
контур, а дифференциально-мостиковый фильтр, обладают лучшей избира-
тельностью, имеют безынерционный пуск и останов, могут работать на разных
Рис 8.1. Блок-схема приемопередатчиков: а) ПВЗК. 6) ПВЗД и УПЗ-70 .
Технические данные ПВЗД: диапазон частот 40 - 300 кГц; напряжение пи-
тания 220 В; мощность до 30 Вт в зависимости от напряжения питания и час-
тоты канала; перекрываемое затухание канала 27 - 34,5 дБ; чувствительность
приемника 0,5 - 5 В; способы пуска контактный и бесконтактный; отношение
порога запирания (насыщения) к порогу чувствительности не более 1,7; часто-
ты приема и передачи равные, разные и сближенные; число ламп 16; входное
сопротивление 40 - 100 Ом; согласованная нагрузка 50 - 200; длительность ВЧ
импульсов при напряжении манипуляции 100-150 В составляет (205-230)°; на-
пряжение полной манипуляции 7 - 9 В (15°); полоса пропускания линейного
фильтра - 0,04/р.
Технические данные УПЗ-70: диапазон частот 40-500 кГц; напряжение
питания 110-220 В; отдаваемая мощность от 4 до 30 Вт в зависимости от на-
пряжения питания и частоты канала; перекрываемое затухание канала 21-34,5
дБ; чувствительность приемника 0,5 - 5 В; способы пуска контактный и бес-
контактный; отношение порога запирания (насыщения) к порогу чувствитель-
ности не более 1,5; частоты приема и передачи равные, разные и сближенные;
число ламп 14; входное сопротивление 100 Ом, при расстройке частоты на 10%
не менее 400 Ом; согласованная нагрузка 50-200 Ом; длительность ВЧ импуль-
сов при напряжении манипуляции 100-150 В составляет 205-230°; напряжение
197
полной манипуляции 7-9 В (15°); полоса пропускания линейного фильтра - 3,5
-20кГц
Приемопередатчики АВЗК-80. Это первые безламповые приемопередат-
чики. Состоят из блоков МУС, ЛФ, ПРМ600, и узлов ПРЕОБР, У1ТР1, УПР2,
ФВХПРМ, ПФВЧ, ВЫХ1, ВЫХ2, ПС.КОММУТ. На функциональной схеме,
обычно, показывают: управляющие усилители У1ТР1, УПР2; промежуточный
усилитель ПУС, усилитель мощности МУС, схема согласования входного со-
противления ПС, полосовые фильтры ПФ1, ПФ2, усилитель высокой частоты
УВЧ, выходные усилители приемника ВЫХ1, ВЫХ2, линейный фильтр ЛФ,
схему автоматического контроля АК.
Технические данные АВЗК-80: диапазон частот 36-600 кГц; напряжение
питания 110-220 В; отдаваемая мощность от 12,5 до 30 Вт в зависимости от
напряжения питания и частоты канала; перекрываемое затухание канала 21 -
34,5 дБ; чувствительность приемника 0,1 - 1 В; способы пуска контактный и
бесконтактный; отношение порога запирания (насыщения) к порогу чувстви-
тельности не более 1,3; частоты приема и передачи равные, разные и сближен-
ные; полупроводниковые приборы; входное сопротивление 75 +25 Ом; согла-
сованная нагрузка 40-300 Ом; длительность ВЧ импульсов при напряжении
манипуляции 100 - 150 В составляет (205-230)°; напряжение полной манипуля-
ции 7-9 В (15°); полоса пропускания линейного фильтра - 3,5-20 кГц.
При работе с диффазными и направленными защитами управление пере-
датчика осуществляется с помощью узла УПР1 При появлении на входе узла
УПР1 сигнала пуска от контактов релейной зашиты (или сигнала безынерци-
онного пуска от специальной схемы защиты) с его входа на вход основного
канала усилителя мощности МУС поступает управляющий сигнал, который
запускает блок МУС. На выходе этого блока появляется мощный сигнал задан-
ной частоты, манипулированный частотой 50 Гц, получаемым от органа мани-
пуляции.
При работе с полупроводниковыми защитами сигнал пуска передатчика
подается непосредственно на блок МУС. Для остановки запущенного передат-
чика на вход узла УПР1 подается сигнал ОСТАНОВ, который запрещает сиг-
нал ПУСК.
При работе автоматического контроля канала связи и телефонных перего-
ворах во время наладки передатчик управляется через узел УПР2.
Блок МУС предназначен для генерации мощного сигнала заданной часто-
ты и состоит из узлов 1 КВЧ. МУС, МУС2, ПС.
Узел МУС1 управляет прохождением ВЧ сигнала через основной канал
при пуске передатчика от защиты и вспомогательный канал при пуске пере-
датчика от АК- 80 и ПУ.
Узел МУС2 - двухтактный оконечный усилитель.
Узел ПС представляет собой схему согласования входного сопротивления
ПП с линией при непущенном передатчике.
Блок ЛФ Фильтр построен по днфференциально-мостиковой схеме, его
рабочее затухание составляет не более 2 дБ.
Узел ФВХ ПРМ состоит из входного фильтра приемника, эмиттерного по-
вторителя и усилителя.
198
Узел ПФВЧ содержит полосовой цепочечный фильтр из 2-х звеньев типа m
и 1 -го типа к.
Узел УВЧ содержит трехкаскадный предоконечный усилитель высокой
частоты.
Узел ВЫХ1 состоит из выходного каскада ВЧ усилителя, детектора и двух-
каскадного усилителя.
Узел ВЫХ2 является выходным устройством приемника при работе с диф-
ференциально-фазной и направленной защитами.
Узел ПРЕОБР служит для получения напряжения постоянного напряжения
6. 24 В и напряжения 8 В частоты 12 кГц. Питается схема узла от постоянного
напряжения 6 и 90 В, поступающего из блока Б.РЕОСТ.
Блок Б.РЕОСТ предназначен для питания ПП от аккумуляторной батареи
110 или 220 В
Аппаратура АК-80 предназначена дчя автоматического контроля работо-
способности канала связи при работе защиты на двух- или трехконцевых ЛЭП.
Автоматический контроль осуществляется периодически - 1 раз в 5 ч 33 мин
или 1 раз в 33 мин (по желанию). Для наладки предусмотрен режим работы ап-
паратуры с периодом контроля 2 с. С помощью кнопки ПУСК АПК можно за-
пустить аппаратуру контроля вручную.
Аппаратура АК-80 может обнаружить, расшифровать и показать на свето-
вой индикации неисправности: отсутствие сигнала от передатчика 1-го, 2-го
или 3-го конца; отсутствие запаса по затуханию при приеме сигналов 1-го, 2-го
или 3-го конца; неисправность своего приемопередатчика; наличие помехи в
канале связи; неисправность электрических часов. Предусмотрена и внешняя
сигнализация, и возможность вывода защиты из работы при неисправности ка-
пала или аппаратуры.
В состав аппаратуры входят блоки БТ, СИГНАЛИЗ и узлы УПР,
НЕИСПР, СТАБ+5, СТАВ 15.
В функциональную схему устройства АК-80 входят: элемент времени ЭВ;
электрические часы ЭЧ; схема задержки пуска электрических часов ЗПЧ; дат-
чик режима работы ДР; формирователь запуска ФЗ; схема формирования сиг-
нала вызова ФСВ; схема формирования сигнала отклика ФСО; схема приема
сигнала вызова ПСВ; программное устройство ПУ; блок определения неис-
правностей БОН; схема обнаружения и фиксации неисправностей ОФН.
8.3. Перечень этапов наладки, настройки и
проверки УПЗ-70
Подготовка к наладке: ознакомление со всем комплексом аппаратуры и ВЧ
канала, проекта, заводскими материалами.
1. Предварительная проверка механической исправности, проверки ламп,
изоляции, приборов.
2. Установка перемычек, отводов и подбор емкостей.
3. Установка режимов по напряжению и току.
4. Проверка настройки кварцевого генератора.
5. Проверка настройки контуров разделительного каскада.
199
6. Проверка линейного фильтра.
7. Проверка усилителя мощности, остаточное напряжение.
8. Проверка усилителя мощности с линейным фильтром.
9. Измерение входного сопротивления передатчика.
10. Проверка работы передатчика в целом с контролем формы ВЧ импуль-
сов и остаточного напряжения.
11. Настройка элементов приемника входного фильтра и его полосы про-
пускания, частота настройки контуров.
12. Проверка чувствительности приемника
13. Проверка избирательности приемника.
14. Проверка манипуляции.
15. Проверка управления передатчиком, измерение выходной мощности.
16. Проверка безынерционного пуска.
17. Проверка стабильности частоты и режимов приемопередатчика.
Подробное описание наладки и проверки ПП УПЗ-70 см. в Л27.
8.4. Принципы наладки приемопередатчика АВЗК-80
8.4.1. Особенности наладки
Схема АВЗК-80 позволяет получить все параметры и характеристики ранее
выпускавшейся аппаратуры ПВЗК, ПВЗД, УПЗ-70, но, кроме того, имеет ряд
новых свойств. ,
Наладка ПП заключается в выборе его схемы и режима применительно к
реальным условиям его работы на линии. Как правило, нет необходимости
иметь максимальные параметры, например, максимальные мощность и чувст-
вительность приемника. Для повышения надежности надо также вывести из
работы те элементы схемы, которые не будут использоваться.
Приемопередатчик АВЗК-80 можно использовать со всеми типами ВЧ за-
щит, разделенных на три группы: дифференциально-фазные: ДФЗ-201, ДФЗ-
501, ДФЗ-5ОЗ, ДФЗ-504, ДФЗ-401, ДФЗ-402, ДФЗ-2; дистанционные с ВЧ бло-
кировкой или направленные: ПЗ-157, ПЗ-158, ПЗ-159, ПЗ-212, ЭПЗ-1636-67;
полупроводниковые защиты: НДЗ-751, ПДЭ-2993.
8.4.2. Перечень этапов наладки, настройки и проверки
1. Подготовка к наладке проводится аналогично каналам с аппаратурой
УПЗ-70. Это ознакомление со всем комплексом аппаратуры и ВЧ канала, про-
екта, заводскими материалами.
2. Предварительная проверка механической исправности, проверка монта-
жа, изоляции, приборов.
3. Опробование работы приемопередатчика без автоконтроля.
4. Опробование работы приемопередатчика с автоконтролем.
5. Если при опробовании выявились заводские дефекты, повреждения в
схеме или значительные расхождения измеряемых величин с данными заво-
дского паспорта, то требуется более подробная проверка.
6. Все цепи, связующие ПП с АК во время наладки, могут быть отключе-
ны. Обязательно отключить ПУСК АПК.
200
7. Выбор схемы приемопередатчика.
8. Соответствующая установка перемычек.
9. Опробование работы передатчика и приемника без автоконтроля.
10. Проверка шкал измерительных приборов.
11. Проверка управления передатчиком в зависимости от типа защиты ДФЗ
и ДЗ или полупроводниковые защиты типа НДЗ-750, ПДЭ-2003.
12. Проверка работы приемника в зависимости от типа защиты без релей-
ной части и без автоконтроля.
13. Регулировка в блоке реостатов.
14. Проверка частоты передатчика и преобразователя.
15. Проверка устройства согласования и измерение входного сопротивления
передатчика.
16. Проверка выбора раскачки МУС.
17. Измерение мощности передатчика и остаточного напряжения
18. Проверка полос пропускания фильтров ФВХ ПРМ и ПФВЧ.
19. Проверка частоты настройки приемника.
20. Выбор уровня чувствительности приемника
21. Характеристика чувствительности приемника, чувствительность к
приему сигнала своего передатчика к приемнику контроля.
22. Избирательность приемника.
23. Работа манипуляторного устройства.
24. Действие безынерционного пуска.
25. Взаимодействие управляющих и выходных цепей ПП.
26. Взаимодействие приемопередатчика со схемой релейной защиты.
27. Режимы работы элементов схемы и опробование работы приемопере-
датчика без автоконтроля.
Полное описание наладки ПП АВЗК-80 и АК-80 приведено в Л25.
8.4.3. Проверка аппаратуры АК-80
В схеме устройства автоконтроля нет элементов, требующих настройки.
Наладка состоит в установке перемычек в цепях питания, соответствующих
напряжениям постоянного и переменного токов и автоконтролем и в опробо-
вании работы схемы в различных режимах совместно с приемопередатчиком.
Кроме того, проверяют сигналы на связях между ПП и АК, электронные ча-
сы в различных режимах, а также изоляцию.
В заключение проверяют работу приемопередатчика с автоконтролем: вос-
станавливают цепи, соединяющие автоконтроль с ПП, и проводят опробова-
ние, как и при подготовке к наладке.
Желательно по экрану осциллографа посмотреть диатраммы логических
сигналов и сравнить их с диаграммами, приведенными в заводских материалах.
8.5. Проверка высокочастотного канала зашиты
Раздельная проверка полукомплекта. Проверку ВЧ канала производят по-
сле предварительной настройки ПП и устройств обработки и присоединения по
обоим концам защищаемой линии. Приемопередатчики подключают к линии.
Заземляющие ножи конденсаторов связи включены.
201
Проверку проводят по методике, изложенной в двенадцатой главе в такой
последовательности:
8.5.1. Проверка высокочастотного тракта
Проверка высокочастотного тракта; измерение затухания ВЧ кабеля при
включенном заземляющем ноже; измерение входного сопротивления кабеля,
мощности, отдаваемой передатчиком, согласование выхода передатчика с ли-
нией, измерение затухания тракта и запас по перекрываемому затуханию,
включение в работу высокочастотного канала защиты проводится так же, как и
для аппаратуры ПВЗЛ, УПЗ-90, ПВЗУ-Е.
8.5 2. Особенности наладки каналов на линиях
с ответвлениями
Наличие ответвлений на ВЛ приводит к утечке энергии высокой частоты, к
появлению отражений вследствие нарушения однородности канала, к
взаимодействию сигналов нескольких передатчиков.
Высокочастотную обработку ответвления без полукомплекта защиты про-
изводят, если одно ответвление вносит в канал затухание больше 3,5 дБ. Ко-
роткие ответвления (/ < 5% X, где / - длина ответвления X, - длина волны; для
50-300 кГц, соответственно, 300 - 50 м), как правило, обработки не требуют,
так как они вносят затухание не более 3,5 дБ. Ответвления средней длины (/ >
5% X), как правило, обрабатывают заградителями в месте ответвления. Допус-
кается не устанавливать заградители для длины ответвления в 0,4 - 0,6 X и 0,9 -
1,1 X. Нарушение этих условий может значительно увеличить затухание канала.
Длинные ответвления (затухание не < 9 дБ) не обрабатываются. Входное
сопротивление таких ответвлений близко к волновому в любом режиме ра-
боты ответвлений. Вносимое затухание в канал не более 3,5 дБ.
На всех подстанциях, где имеются ответвления с полукомплектами, произ-
водят обработку канала. При хорошем согласовании ответвление не виосит
затухания в канал более 3,5 дБ. Линии с ответвлениями весьма чувствительны
к плохому согласованию в тракте В месте подсоединения ответвления обра-
ботки не требуют. Объем двусторонних проверок для линии с одним ответвле-
нием увеличивается в три раза.
На линиях с ответвлениями установить нужные отношения напряжений ВЧ
сигналов трудно или невозможно. Для устранения влияния биений в этом слу-
чае несколько разносят частоты передатчиков (при наличии кварцевых резона-
торов). Допустимая длительность перерыва сигнала принимается 0,8 мс, отку-
да разность частот двух передатчиков должна составлять 500 Гц. На канале с
одним ответвлением можно ограничиться двумя частотами: f0 и f0 ±500 Гц
при настройке передатчика, ближнего к ответвлению, на частоту f0. На каналах
с ответвлениями в середине линии должно быть не менее трех частот, сдвину-
тых на 500 Гц. Если выбрать разные частоты для всех пунктов/о,/о + 500 Гц
и/- 500 Гц, то соотношения между напряжениями сигналов не имеют значения.
Приемники должны иметь полосы пропускания, достаточные для приема
сигналов разнесенных частот передатчиков. При настройке трех приемников на
среднюю частоту канала ширина полосы пропускания каждого приемника
202
(исходя из полосы 1300 Гц на канал) должна составлять 2 Л/= 2 500 + 1300 =
2300 Гц. На низких частотах допустима ширина полосы 2000 Гц. При настройке
каждого приемника на среднюю частоту дальних передатчиков полоса про-
пускания двух приемников может составлять 2 ДГ= 1800 Гц, а третьего 2300
Гц. Такую настройку легче выполнить, приемники лучше отстроены от помех и
их чувствительность одинакова к дальним передатчикам. Однако, здесь воз-
можно существенное ухудшений характеристики манипуляции.
Полосу пропускания расширяют вначалз максимальным увеличением емко-
сти связи, затем включением активных сопротивлений параллельно приемным
контурам. Линейный фильтр настраивают на частоту передатчика, и характери-
стика избирательности может быть искажена. Чувствительность проверяют на
частотах своего и дальнего передатчиков. Сигнал от своего передатчика попа-
дает в приемник через фильтры, настроенные на сдвинутые частоты, и должен
быть в три раза выше сигнала порога запирания приемника.
Затухание канала и запас по затуханию измеряют при полностью включен-
ной линии и при отключении каждого конца линии.
На ВЛ с ответвлениями проверяют правильность обработки ответвления,
ак как на нем может быть обработана нерабочая фаза, неверно настроены за-
градители. Для ответвлений без полукомплектов защит затухание и запас по
;гтуханию проверяют при отключенной подстанции на ответвлении и при
включенной по полной схеме. Для ответвлений с полукомплектом защит про-
верку делают по полной схеме. Проверяют соотношения своего и дальнего сиг-
налов на входе 1111 при их одночастотной настройке. Проверять фазировку то-
ковых цепей защиты лучше при отключенном ответвлении (в нормальном ре-
жиме мощность с обеих сторон может быть направлена к отаетвлению).
8.5.3. Неисправности, которые могут возникнуть
при работе канала
Следует выяснить происхождение помех: внешних (с канала) или внутрен-
них (в ПП).
Внешнюю помеху, приводящую к выпадению флажка сигнального реле
Вызов, может давать дуга в коммутационных аппаратах при операциях с ними.
Могут быть помехи от короны. В этом случае приемник по возможности, если
достаточен запас по затуханию, загрубляют. Слишком широкая полоса пропус-
кания приемника ведет к большей чувствительности к распределенным поме-
хам. Пологая характеристика приемника также повышает чувствительность к
помехам. Помехи могут давать плохие или пробитые разрядники фильтров
присоединения. Высокочастотные имщ льсы приемопередатчиков при этом
уменьшаются и неустойчивы.
Помеху может давать также плохой контакт в элементах ВЧ тракта. Им-
пульсные помехи может формировать заградитель на частоте настройки. В
этом случае желательно изменить резонансную характеристику заградителя на
полосовую. Помехи могут идти от соседних каналов связи телемеханики или
защиты, или других источников. Внутреннюю помеху вызывает самовозбуж-
дение передатчика, она может возникнуть также при пульсации питающего
напряжения от источника подзаряда.
203
Изменение тока покоя больше допустимого вызывается неисправностью
выходных цепей приемника или неисправностью цепей режимного потенцио-
метра, помехами, ведущими к работе сигнального реле Вызов. Изменение тока
выхода передатчика вызывается неисправностью канала или ПП, а также изме-
нением первичной схемы подстанции. Могут быть также повреждены кабель,
ФП, заградители. При изменениях в канале следует проверить запас по зату-
ханию и затухание канала, затем сделать измерения по частям (ФП с кабелем, с
устройством отбора напряжения), проверить целость жилы кабеля. Следует
проверить, не пробиваются ли разрядники напряжением промышленной
частоты.
Измерение запаса по затуханию и затухания канала при отключенной (XX)
и заземленной (КЗ) линии дает возможность определить неисправность загра-
дителя. Заземление лучше оставлять только на обработанной фазе. На боль-
ших подстанциях (с большой емкостью шин, малым входным сопротивлени-
ем) может быть эффективным измерение при поочередном отключении линии
с обоих концов.
Изменение тока выхода передатчика может быть также вызвано измене-
нием напряжения питания. Ток выхода зависит и от наличия манипуляции: без
манипуляции он больше. При изменении нагрузки на ВЛ напряжение манипу-
ляции меняется. При неисправности прибора тока выхода или его кнопки, рас-
стройке линейного фильтра, неисправности транзисторов проверяют напряже-
ние выхода, форму кривой напряжения высокой частоты. Измеряют токи УМ и
других ламп передатчика. Режимы по переменному напряжению проверяют в
конце наладки. Увеличение остаточного напряжения на выходе ПП (напря-
жение в паузах манипуляции) приемник воспринимает как недостаточ-
ную манипуляцию (ток приема меньше 0,45 /пок). Следует проверить манипу-
ляцию. Если остаточное напряжение убирается при подаче напряжения на ос-
танов (лампа Л1 УПЗ-70), то возможно неисправна лампа манипуляции. Если
остаток при этом остается, то следует проверить лампу задающего генератора;
изменение Пк,зг. влияет на изменение формы импульса, устойчивость генера-
ции. Экраны элементов, связанных с постоянным током, должны соединяться с
минусом источника питания, остальные экраны должны быть соединены с
корпусом.
Изменение тока приема и уменьшение сигнала. Ток приема больше 0,45
1пок, если приемник получает сигнал меньше порога запирания. Если при од-
новременном пуске передатчиков с обоих концов ток приема не равен нулю, то
дальний сигнал недостаточен или ухудшились характеристики приемника. На
линиях с ответвлениями импульсы манипуляции могут быть сдвинуты. На
очень длинных линиях сдвиг ВЧ импульсов происходит из-за времени распро-
странения сигнала. В двухчастотных ПП импульсы затягиваются емкостью
нагрузки детектора, делая этот сдвиг заметным.
При слабом дальнем сигнале следует измерить мощность передающего пе-
редатчика, затухание канала. Причинами ослабления сигнала могут быть: из-
менение частоты передатчика, изменение затухания канала, загрубление при-
емника или его расстройка. Запас по затуханию измеряется в одну сторону при
неисправности одного передатчика или приемника.
204
8.6. Двусторонняя проверка каналов с аппаратурой
АВЗК-80 и АК-80
Предварительную двустороннюю проверку можно сделать еще перед пус-
ком, когда ВЛ еще не включена, что поможет значительно сократить время
двусторонней проверки при включенной ВЛ.
Если же все комплекты аппаратуры АВЗК и АК проверяются в лаборато-
рии или на одной из подстанций совместно, то после окончания их автоном-
ной проверки можно также провести двустороннюю проверку, соединив
комплекты через искусственную линию (магазин затухания).
Перед измерениями в ВЧ канале окончательно сверяют соответствие ре-
альной аппаратуры исполнительным схемам, проверяют наличие протоколов
проверки аппаратуры обработки: заградителей, ВЧ кабелей, фильтров при-
соединения и разделительных фильтров. Проверку фильтра присоединения и
ВЧ кабеля начинают с измерения их ВЧ параметров от измерительного ВЧ ге-
нератора.
На смонтированном оборудовании проверяют механическое состояние ВЧ
кабеля, его разделок и соединительных муфт, трассу прокладки. Прозвани-
вают жилу кабеля от ПП до фильтра присоединения. Экранирующая оболоч-
ка кабеля должна быть заземлена с двух сторон. Проверяют надежность не
только защитных заземлений ПП, фильтра присоединения, конденсаторов свя-
зи, но и надежность рабочих заземлений всей аппаратуры и соединения их с
заземляющим контуром подстанции, поскольку в передаче ВЧ каналов уча-
ствует земля.
Переговорное устройство налаживают, регулируя потенциометром КЗО
РЕ. СИГИ (выведенным на лицевую панель блока МУС) напряжение модули-
рованного сигнала иа выходе передатчика. Максимальное значение модулиро-
ванного ВЧ сигнала на длинных линиях (с затуханием 30 дБ и более) не
должно быть более половины нормального сигнала, а на коротких линиях мо-
жет быть менее 25%. Глубину модуляции при необходимости регулируют
резистором RI2 в узле ГКВЧ, а громкость принимаемого сигнала - потенцио-
метром R3 на плате УПР2.
Затухание ВЧ тракта канала измеряют по схеме рис.8.2.
Рис. 8.2. Схема измерения затухания ВЧ канала
Если помехи соседних каналов влияют на измерения приемного сигнала, то
надо применять избирательный указатель уровня, а при его отсутствии исполь-
зовать для отстройки линейный фильтр ПП (рис. 8.3):
205
аТР = 10 lg Рпа/ Р15,
где аТР - затухание ВЧ тракта, дБ, Р„ер - мощность передатчика; Вт; Р75 - мощ-
ность сигнала передатчика на нагрузке 75 Ом приемной стороны, Вт
Затухание тракта измеряют в обе стороны. Расчетное значение аТР должно
быть приведено в проекте ВЧ канала.
Согласование выхода передатчика с ВЛ производят при полностью собран-
ной схеме ВЧ канала, измеряя ток и напряжение неманипулированного сигнала
на выходе передатчика. Это дает возможность определить мощность (Вт), вы-
даваемую передатчиком в линию Р = UI, и входное сопротивление (Ом) ВЧ
кабеля: ZK = U/l
Рис. 8.3. Схема измерения минимального сигнала на нагрузке 75 Ом при использовании
ЛФ для отстройки от помех
Номинальное значение волнового сопротивления ВЧ кабеля по междуна-
родному стандарту принято равным 75 Ом. Реально входное сопротивление
бывает в пределах 40-150 Ом. Если оно выходит за эти пределы, желательно
согласовать ВЧ кабель с ВЛ изменением диапазона фильтра присоединения или
применением модификаций схемы ФП, пригодных для данного ВЧ канала.
При согласованном на заводе выходе передатчика на нагрузку 75 Ом мощ-
ность передатчика меняется не более чем на 10% на крайних значениях
входного сопротивления. Согласование может понадобиться на каналах, где
запас по перекрываемому затуханию недостаточен и не может быть увеличен
за счет повышения чувствительности приемника или если перегреваются вы-
ходные транзисторы МУС. Согласовывают выбором витков линейных обмоток
TL2 блока ЛФ. Обмотку приемника (выводы 5, 23, 25) в цепи передатчика
нельзя использовать из-за малого сечения ее провода. Изменение рабочих
отводов на TL2 МУС и TL2 ЛФ влияет на характеристики и требует повторно-
го измерения входного сопротивления НИ, чувствительности и избирательно-
сти приемника.
Запас по перекрываемому затуханию в канале измеряют (рис. 8.3) при
поочередной передаче неманипулированных сигналов передатчиков со всех
концов защищаемой ВЛ. Запасу соответствует максимальное значение на-
бранного на магазине затухания, при котором еще сохраняется нормальное
значение тока приемника.
Запас по перекрываемому затуханию можно также подсчитать, измерив на-
пряжение сигнала дальнего передатчика на входе ПП ((7ВХ) и напряжение по-
рога запирания (насыщения) на частоте принимаемого ВЧ сигнала(7 у
A^ = 20lgU^Uc,r£,
206
Это значение будет достаточно точным, если передатчик и приемник на-
строены правильно, а значение напряжения помех иа входе не превышает 25%
U,x. Допустимые значения запаса по перекрываемому затуханию приведены вы-
ше. Прн избыточном запасе снижают выходную мощность передатчика на обеих
сторонах ВЛ, что облегчает режим его работы, или уменьшают чувствитель-
ность приемника. При этом проверяют изменившиеся характеристики прием-
ника и передатчика.
£«< X*
Рис. 8.4. Включение магазина затуханий при измерении запаса
по перекрываемому затуханию
Шунтирующее влияние соседних ВЧ каналов проверяют, измеряя запас
по перекрываемому затуханию в канале при отключенной, а затем при парал-
лельно подключенной аппаратуре других ВЧ каналов. Разница измерений не
должна превышать I дБ для каждого конца линии. Если параллельно работаю-
щие каналы включены после разделительных фильтров, то влияние измеряют
при включении заземления за разделительными фильтрами.
Влияние частот ВЧ сигналов окружающей сети оценивают по максимально-
му уровню влияющего канала или радиостанции, который должен быть ииже
уровня чувствительности приемника на частоте влияния не менее чем на
10 дБ. Необходимо знать полосу частот, максимальную мощность влияющего
передатчика и значение суммарного переходного сопротивления от передатчи-
ка к приемнику. Точное значение уровня может бьггь определено при измере-
ниях в реальной схеме. Селективным вольтметром измеряют максимальный
уровень влияющего сигнала и сопоставляют с уровнем чувствительности при-
емника на этой же частоте.
Можно, кроме того, сравнить напряжения в одном из каскадов УВЧ при
приеме помех и сигнала, равного порогу чувствительности приемника.
8.6.1. Регулировка чувствительности приемника вызова ЛК
Чувствительность приемника вызова АК должна быть равна чувствитель-
ности основного приемника, обеспечивающего действие релейной защиты с
точностью ±1 дБ.
В полностью собранной схеме ВЧ канала кнопкой ПУСК АПК пускают даль-
ний передатчик, который посылает при этом ВЧ сигнал манипулированной час-
тоты 600 Гн. Прием вызывного сигнала фиксируют по появлению логической
"1" (2,4 - 5В) между зажимами ОБЩИЙ и ПРМ ВЫЗ или по свечению нижне-
го светодиода (ИМП. ВЫЗ.) платы УПР автоматического контроля. Вызывной
сигнал регулируют магазином затухания (см. рис. 3), чувствительность прием-
ника вызова -потенциометром R6 платы ПРМ блока ПРМ600.
207
Регулировать чувствительность приемника вызова можно также при работе
автоматического контроля дальней стороны в контрольном режиме, т.е. при
автоматическом пуске АК 1 раз в 2 с.
8.6.2. Регулировка чувствительности грубого приемника
Чувствительность грубого приемника определяет контролируемый запас
по затуханию, при котором действует автоматическая сигнализация. На ВЛ,
где запас по перекрываемому затуханию более 14-15 дБ, чувствительность гру-
бого приемника должна быть на 8 - 10 дБ.грубее основного приемника, при
запасе 10 -14 дБ - соответственно на 6 - 8 дБ.
В полностью собранной схеме ВЧ канала кнопкой ПУСК ПРОВ на блоке
ПРМ600 длительно пускают дальний передатчик, который посылает неманипу-
лированный сигнал. Прием сигнала грубым приемником фиксируют по появ-
лению логической "1" (2,4 - 5 В) между зажимами ОБЩИЙ и ГРУБ ПРМкпя
по свечению светодиода на панели блока ПРМ600.
Величину сигнала дальнего передатчика регулируют магазином затухания
(рис.З). Регулируют чувствительность грубого приемника потенциометром R13
платы ПРМ блока ПРМ600. Чувствительность грубого приемника можно регу-
лировать также при работе автоматического контроля в контрольном режиме.
8.6.3. Принимаемый сигнал на входе приемопередатчика
Если линейная помеха соизмерима с принимаемым сигналом, желательно
измерить уровень сигнала селективным измерителем на перемычках блока
ЛФ. Измеренные значения напряжений на линии и на выходе МУС позволяют
оценить состояние канала'в процессе эксплуатации. Чтобы не было перегрузки
согласовывающих резисторов R7 - R8 платы ПС блока МУС, напряжение на пе-
ремычке МУС-ЛФ при приеме дальнего сигнала не должно быть больше 20
В. На линиях, где это напряжение превышает 15 - 20 В, возможна работа при
отключенном устройстве согласования ПС, если при этом имеется достаточ-
ный запас приемника при биениях ВЧ сигналов в каналах с одночастотной на-
стройкой.
8.6.4. Биения в ВЧ каналах с одночастотной настройкой
Мощность передатчика в АВЗК-80 не зависит от номинального напряже-
ния питания, входное сопротивление ПП определяется устройством согласова-
ния ПС, и возможность возникновения нулевых биений практически исключена.
Оценку запаса приемника к минимальным провалам биений можно сделать
при одновременном пуске передатчиков по светодиоду ЪлоклНРМбОО.
Непрерывное свечение указывает на наличие запаса, равного разности уровней
чувствительности основного и грубого приемников. Мигание светодиода с частотой
биений указывает на необходимость уменьшения биений путем уравнения мощно-
сти передатчиков по концам линий, увеличения чувствительности приемника, про-
верки и улучшения согласования выхода передатчиков. Если приведенных мер
недостаточно, то можно ввести в схему удлинитель на 3 или 5 дБ; Т-образный уд-
линитель можно выполнить из резисторов мощностью рассеяния 10 -25 Вт. Верх-
ние плечи равны 12 Ом - 10% (22 Ом, 10%), средний резистор 220 Ом -10% (120
Ом, 10%). В скобках приведены данные для затухания удлинителя, равного 5 дБ.
208
8.6.5. Выбор номера комплекта автоконтроля
Производят при двусторонней проверке. Обычно третий номер присваивают
комплекту, расположенному на отпайке от ВЛ, второй иомер - комплекту на юж-
ном конце линии, первый - на северном. В спорных случаях первый номер при-
сваивают более восточному комплекту.
На левой крышке автоконтроля делают надпись присвоенного номера. При ра-
боте автоконтроля в полностью собранном канале должна быть нажата кнопка 1, 2
или 5 (блок СИГИ) в соответствии с присвоенным номером. На трехконцевой ВЛ
на всех сторонах дополнительно нажаты кнопки 2-3.
8.6.6. Опробование действия автоконтроля
На каждой из сторон поочередно имитируют нарушения, контролируемые
схемой автоматического контроля, и проверяют правильность действия сигналь-
ных ламп, контактов сигнализации и автоматического вывода защиты.
Ускоряет опробование кнопка КОИТР РЕЖИМ, при нажатии которой перио-
дичность пуска АК составляет 2 с. Действие сигнала ПОМЕХА предупредительной
сигнализации вызывают обрывом выходной цепи приемника при работе с защитой
ДФЗ или подачей на вход приемопередатчика сигнала заданной частоты от из-
мерительного ВЧ генератора с уровнем, превышающим порог чувствительно-
сти приемника. Для действия сигнала ПРМД предупредительной сигнализации
вынимают плату ПФВЧ Действие сигнала ЧАСЫ происходит при нажатии на про-
тивоположном комплекте автоконтроля кнопки КОНТР РЕЖИМ после 12-го пус-
ка от вызывного сигнала дальнего передатчика. Сигналы ОТСУТСТВ ОТВ (1, 2 и
3) и УВЕЛ ЗАТУХ (1, 2 и 3) появляются при обрыве выходной цепи приемника в
направленной или полупроводниковой защите или обрывом ВЧ канала при
работе с ДФЗ. Сигнал УВЕЛ ЗАТУХ действует при введении в линейную цепь
ВЧ канала магазина затухания. При этом проверяют значение запаса по затуха-
нию и значение контролируемого увеличения затухания канала.
8.6.7. Автоматический вывод защиты и действие цепей
сигнализации
Одновременно с замыканием светодиодов НЕИСПРАВНОСТЬ I, 2 и 3 долж-
ны замыкаться внутренние контакты автоконтроля, выведенные на зажимы П4-
4, П4-5 (СИГНАЛ НЕИСПР) и /75-4, Я5-5 (ВЫВОД ЗАЩИТЫ 2), и размы-
каться контакты П5-1, П5-2 (ВЫВОД ЗАЩИТЫ 1).
При зажигании светодиодов СИГНАЛИЗ ПРЕДУПР должны замыкаться контак-
ты П4 -1, П4 - 2.
Опробуют действие цепей вывода зашиты и действие сигнализации.
8.6.8. Проверка помехоустойчивости автоконтроля
Она может понадобиться при ложных действиях устройства автоконтроля.
Помеху может вызвать искрение изоляции или коммутации аппаратуры высо-
кого напряжения. Источником, имитирующим такую помеху, может служить
искрение разрядника фильтра присоединения при введении в цепь его линейной
обмотки емкости 30 тыс. пФ. При использовании такой имитации надо соблюдать
меры безопасности и учитывать, что эта помеха, имеющая широкий частотный
спектр, может влиять на работу соседних ВЧ каналов зашиты, телемеханики и свя-
209
зи. Помеху от контактов реле, не имеющих искрогасящих цепочек, создают пульс-
парой, собранной на промежуточных реле (РП-23, РП-252 и т.п.). Амплитуда и кру-
тизна влияющих импульсов максимальны при подключении пульспары на зажимы
питания 1111. Пульспара, включенная за пределами данной панели, практически не
влияет на микросхемы устройства автоконтроля. При обоих видах помех в авто-
коитроле не должна действовать сигнализация неисправности.
8.6.9. Проверка работы ПП и аппаратуры автоконтроля
при понижении напряжения питания
Для оценки работоспособности приемопередатчика следует на всей защите
понизить напряжение питания до 0,8 (/ном> в том числе и напряжение питания пере-
менным током аппаратуры автоконтроля. При этом измеряется ток (напряже-
ние) выхода передатчика.
Приемопередатчик должен обеспечивать нормальную работу защиты.
Мощность передатчика может снижаться вдвое, и на линиях с запасом по
затуханию 10 - 15 дБ возможно действие сигнала УВЕЛ ЗАТУХ. Остальные
сигналы автоконтроля не должны действовать.
8.6.10. Окончательная проверка аппаратуры ВЧ канала
Осматривают аппаратуру, сборку зажимов ПП и панели. Проверяют надпи-
си, необходимые для эксплуатации ПП, проверяют наличие и соответствие
инструкций у дежурного персонала. Проводят, кроме того, обмен контроль-
ными сигналами, измеряют токи выхода приемников и передатчиков по кон-
цам ВЛ и правильность действия сигнализации. До ввода защиты в работу
нажимают кнопку УСКОР ПРОВ т.е. задают ускоренный (1 раз в 33 мин)
режим автоматической проверки.
В заключение делают запись, разрешающую ввод защиты в работу, кото-
рый проводится дежурным персоналом на обоих концах линии с разре-
шения диспетчера.
Перед вводом в работу дежурные самостоятельно обмениваются контроль-
ными сигналами и дважды пускают автоконтроль.
8.6.11. Установка нулевого отсчета времени автоконтроля
В заданное время на всех комплектах автоконтроля на 1 - 2 с отключают и
включают питание переменным током. При этом на первом комплекте часы на-
чинают идти сразу же после включения, что сигнализируется миганием свето-
диода 220 ВЕЛ. На втором и третьем комплектах светодиод в течение 10, 20
мин горит постоянно, после этого начинаются ход часов и мигание светодиода.
8.6.12. Заземление цепей низкого напряжения АВЗК-80
При работе с дифференциально-фазными и дистанционными защитами цепи
1111, питающиеся от внутреннего преобразователя, и цепи питания микросхем
автоконтроля должны иметь соединения с землей через перемычку, установ-
ленную между зажимами П8 - 3 и П9 - 3 При работе с полупроводниковыми
защитами "0" (ноль) схемы релейной защиты объединяют с цепью ОБЩИЙ
АВЗК-80. Заземление устанавливают в одной точке в комплекте релей-
ной защиты.
210
8.6.13. Особенности двухчастотной и трехчастотной настройки
При двухчастотной настройке канала приемник настраивают на частоту
дальнего передатчика. Характеристику чувствительности проверяют как на
частоте дальнего, так и на частоте своего передатчика. Если двухчастотная на-
стройка необходима для ослабления влияния отраженных сигналов, отноше-
ние напряжения порога запирания иа частоте передачи к напряжению порога
запирания на частоте приема должно быть более 1,8 - 2. Трехчастотную на-
стройку применяют на ВЛ с ответвлением, где установлен третий комплект за-
щиты Частоты передачи при этом выбирают со сдвигом в 500 Гц. Необхо-
димо измерить затухание ВЧ тракта и запас по перекрываемому затуханию
при полностью введенной ВЛ и при поочередном отключении каждого конца
линии. Между передатчиками, для которых затухание ВЧ тракта максималь-
но, желательно иметь разность частот настройки I кГц. Каждый из приемни-
ков настраивается на среднюю частоту дальних передатчиков. Полосу пропуска-
ния фильтра ФВХПРМ желательно иметь не менее 2000-2500 Гц.
Оценивать биения и выравнивать сигналы при двух- и трехчастотной на-
стройках нет необходимости. При трехсторонней наладке автоконтроля необ-
ходима регулировка контроля запаса по перекрываемому затуханию от двух
противоположных сторон с учетом всех возможных вариантов состояния ВЧ
тракта. При этом на всех комплектах автоконтроля должна быть постоянно
нажата кнопка 2-3.
8.7. Аппаратура для передачи сигналов-команд,
выпускавшаяся промышленностью
С 1969 г. по 1979 г. отечественной промышленностью выпускалась аппара-
тура для передачи сигналов-команд типа ВЧТО-М. Аппаратура обеспечивает
передачу одновременно одного из пяти сигналов-команд. Общая полоса рабо-
чих частот составляет 4 кГц при ширине полосы индивидуального канала 40
Гц Защита от интенсивных помех обеспечивается системой ШОУ Общее вре-
мя передачи команды 50 мс,
С 1979 г. для передачи сигналов-команд выпускался комплекс аппаратуры
АНКА-АВПА. Эта аппаратура рассчитана на передачу до 14 сигналов-команд
при одновременной передаче сигнала одной команды.
Основным аппаратом комплекса является тональная аппаратура АНКА. Для
передачи сигналов-команд предусмотрено 15 тональных подканалов, несущие
частоты которых размещены в диапазоне 1380 - 3120 Гц. Четырнадцать из этих
каналов предназначены для передачи сигналов-команд, пятнадцатый - для пе-
редачи контрольного сигнала. Рабочая полоса фильтров подканалов для передачи
сигналов-команд составляет 80 Гц, для передачи контрольного сигнала - 200 Гц.
Время передачи сигналов-команд составляет 25 мс. Защита от воздействия
интенсивных помех, так же как в аппаратуре ВЧТО-М, осуществляется по сис-
теме ШОУ. В передатчике АНКА имеется генератор тональной частоты, кото-
рый нормально генерирует сигнал контрольной частоты. Этот сигнал усилива-
ется и подается в линию связи. При поступлении одной из 14 команд частота
генератора изменяется и становится равной средней частоте одного из 14 сиг-
211
нальных подканалов. При одновременном поступлении на передатчик не-
скольких команд их сигналы передаются последовательно в порядке заранее
установленных приоритетов. Аппаратура АНКА предназначена для работы по
стандартному телефонному каиалу с полосой 0,3-3,4 кГц и может непосредст-
венно передавать сигналы в линию связи в своем натуральном спектре частот с
использованием физической цепи или с помощью аппаратуры ВЧ уплотнения.
Для образования каналов ВЧ связи по ВЛ для передачи сигналов-команд
помимо аппаратуры АНКА используется специальная аппаратура уплотнения
типа АВПА. Аппаратура АВПА осуществляет перенос низкочастотного спек-
тра аппаратуры АНКА в любой участок диапазона 36 - 600 кГц и усиление ВЧ
сигналов до уровня 32 дБ при передаче контрольного сигнала и до уровня 45
дБ при передаче сигнала-команды. Снижение уровня контрольного сигнала по
сравнению с уровнем сигнала-команды выполнено для улучшения электромаг-
нитной совместимости каналов передачи сигналов-команд с другими каналами
ВЧ и радиосвязи. В приемнике аппаратуры АВПА осуществляется обратное
преобразование сигналов из высокочастотного в тональный спектр. С выхода
приемника аппаратуры АВПА тональные сигналы подаются на вход приемни-
ка аппаратуры АНКА.
Электропитание аппаратуры АНКА-АВПА осуществляется от оперативной
батареи постоянного тока 220 или 110 В через преобразователь (инвертор) И6,
который преобразует напряжение постоянного тока в напряжение 200 В пере-
менного тока частоты 50 Гц.
Структура каната ВЧ связи по ВЛ на аппаратуре АНКА-АВПА показана на
рис.4. Канал ВЧ связи иа аппаратуре АНКА-АВПА используется не только для
передачи сигналов-команд, но и для образования канала передачи двоичных
сигналов со скоростью 100 Бод для телемеханики или телепередачи фазы. На
время передачи любого из сигналов-команд аппаратуры АНКА передача сиг-
налов по этому дополнительному каналу прерывается.
Рис. В.5. Структура канала ВЧ связи по ВЛ на аппаратуре АНКА-АВПА
Для образования канала телемеханики в передатчике АНКА предусмотрен
частотный модулятор, с помощью которого осуществляется частотная манипу-
ляция напряжения контрольной частоты 3120 Гц импульсами постоянного тока
от передатчика аппаратуры телемеханики. Для приема сигналов телемеханики
необходим дополнительный приемник тональных сигналов с частотой 3120 Гц
для скорости 100 Бод (приемник аппаратуры АПТ). Этот дополнительный при-
емник подключается параллельно приемнику АНКА. С выхода дополнитель-
ного приемника импульсы постоянного тока поступают на вход приемника ап-
паратуры телемеханики.
212
Телепередачей фазы называется передача информации о фазе напряжения
промышленной частоты в определенной точке энергосистемы, необходимая
для автоматического управления нормальным режимом работы энергосистемы.
Для этого на вход канала связи подается напряжение промышленной частоты
(опорное напряжение), фаза которого является объектом телепередачи. Напря-
жение подается на вход модулятора, предусмотренного в передатчике ЛИКА.
При этом происходит частотная манипуляция напряжения контрольной часто-
ты, при которой длительности импульсов и пауз одинаковы и равны половине
периода промышленной частоты. В состав приемника АНКА входит приемник
телепередачи фазы, подключенный к выходу фильтра контрольной частоты
параллельно с трактом приема контрольного сигнала системы передачи сигна-
лов-команд. Схема приемника фазы в структурном виде показана на рис.5. Она
содержит ограничитель амплитуды О, частотный детектор ОД полосовой
фильтр промышленной частоты ПФПЧ с полосой пропускания 15 Гц и усили-
тель промышленной частоты УПЧ. На выходе УПЧ получается напряжение,
которое отстает по фазе от опорного напряжения, подаваемого на вход моду-
лятора передатчика АНКА, на постоянный угол Aq>, соответствующий суммар-
ному времени группового запаздывания t0 канала телепередачи. Запаздывание
фазы в канале телепередачи, град, определяется выражением
Д<р = 360/о/7;
где Т - период промышленной частоты.
Если известно время запаздывания /0, то по напряжению на выходе прием-
ника фазы специальное углоизмерительное устройство определяет в месте
приема фазу опорного напряжения. Запаздывание фазы определяется при на-
ладке канала телепередачи фазы. Теоретические вопросы, связанные с созда-
нием канала телепередачи фазы, рассмотрены в [JI17].
о чд пфпч упч
ripueiHtfUta анка
Рис. 8.6. Структурная схема приемника фазы аппаратуры АНКА
С 1990 г. выпускалась аппаратура АКПА-В. Это модификация аппаратуры
АНКА-АВПА. Она состоит из передатчика и приемника, которые обеспечива-
ют быструю передачу и прием сигналов автоматики (команд), а также фазы
напряжения промышленной частоты или сигналов телеииформации.
Передача сигналов осуществляется по выделенным ВЧ каналам по ВЛ
электропередачи, а также по любым выделенным тональным каналам связи по
кабельным, воздушным, радиорелейным и другим линиям. Передатчик АКПА-
В преобразует на передающем конце дискретные сигналы автоматики (команд)
напряжения промышленной частоты, фаза которого подлежит передаче, или
сигнала телеинформации в высокочастотные или тональные сигналы, а прием-
ник АКПА-В - преобразует эти сигналы на приемном конце в дискретные сиг-
налы автоматики (команды) напряжения промышленной частоты или сигнал
телеииформации.
213
Электропитание аппаратуры АКПА-В производится от аккумуляторной ба-
тареи с напряжением 220,+22, -44 или 110,+11.-22В
Аппаратура АКПА-В предназначена для работы при рабочих температурах
от +(10 - 45)°; предельные температуры эксплуатации от +1 до 45°.
8.8. Протокол проверки и настройки ВЧ передатчика АКПА-В
В протоколе проверки и настройки ВЧ передатчика АКПА-В приведены:
основные технические данные; рабочие режимы с внутренним и внешним ос-
мотром блоков и узлов передатчика и установкой перемычек; измерение со-
противления и испытания изоляции; проверка стабилитронов напряжения; из-
мерения частот и напряжения несущих; измерение частот и уровней контроль-
ного сигнала, задающего генератора, тонального выхода; частотная характери-
стика "Фвх"; балансировка модуляторов в узлах МПЧ и МВЧ; частотная харак-
теристика "Фт3.12"; частотная характеристика МВЧ; частотная характеристика
"Ф Д3.2”; диаграмма тракта передачи; проверка частот команд; проверка при-
оритетности передачи сигнала; измерение времени передачи команд и напря-
жения срабатывания оптронных пар; амплизудно-частотная характеристика
тракта передачи" проверка передачи сигнала фазы и телеинформации; провер-
ка схемы контроля и сигнализации "проверка выходной мощности" проверка в
канале "сигнализация снижения уровня принимаемого сигнала"; проверка про-
хождения команд, взаимодействие АКПА-В ПРД с панелью выходных реле,
сигнализации на указательных реле; заключение.
8.9. Протокол проверки и настройки ВЧ приемника АКПА-В
В протоколе проверки и настройки ВЧ приемника АКПА-В приведены: ос-
новные технические данные; рабочие режимы с внутренним и внешним осмот-
ром блоков и узлов передатчика н установкой перемычек; измерение сопро-
тивления и испытания изоляции; проверка стабилитронов напряжения; изме-
рения частот и напряжения несущих; частотная характеристика "Фвх"; частот-
ная характеристика ПФВЧ; проверка балансировки модуляторов в узлах МПЧ
и МВЧ; частотная характеристика электромеханического фильтра в узле
"ДВЧ". Проверка НЧ тракта: проверка порога ограничения; частотная харак-
теристика ФНЧ; частотная характеристика "Ф3.12", проверка тракта приема
команд. Проверка ВЧ тракта: проверка порога ограничения; измерение и регу-
лировка остатка несущей в узле "ДВЧ”; амплитудная характеристика тракта
приема; амплитудно-частотная характеристика тракта приема; проверка изби-
рательности приемника; проверка вносимого затухания и входного сопротив-
ления; проверка сигнализации; диаграмма уровней тракта передачи на частоте
контрольного сигнала; затухание ВЧ тракта; запас по перекрываемому затуха-
нию; регулировка сигнализация снижения уровня принимаемого сигнала; про-
верка прохождения команд; проверка взаимодействия АКПА-В ПРМ с пане-
лью выходных реле ПРМ; проверка работы, сигнализации на указательных ре-
ле; заключение.
Современная аппаратура передачи сигналов-команд на новой элементной
базе, представлена в главах 13 и 14.
214
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
АППАРАТУРА ПВЗЛ и ПВЗЛ-1
ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
9.1. Назначение
Современные ВЧ приемопередатчики релейной защиты: ПВЗЛ (Москва,
ОЗАП), ПВЗ 90 М1Д (Могилев, Белоруссия), ПВЗУ-Е (Екатеринбург) подроб-
но рассмотрены в главах 9,10,1 ЕЕсть и комбинированная аппаратура РЗ и ПА
(глава 15).
Эти приемопередатчики разработаны для замены аппаратуры: первого по-
коления (ламповые приемопередатчики ПВЗК, ПВЗД, УПЗ-70), второго поко-
ления (полупроводниковые передатчики АВЗК-80 с блоками АК-80).
Основной отличительной особенностью приемопередатчиков ВЧ защиты
третьего поколения является современная элементная база на микросхемах и
наличие встроенного блока автоматической проверки ВЧ канала.
Приемопередатчики ПВЗЛ и ПВЗЛ-1 предназначены для передачи н приема
сигналов защиты по ВЧ каналу, образованному по проводам двухконцевых ли-
ний электропередачи напряжением 110 - 220 кВ.
Приемопередатчики рассчитаны на совместную работу с электромехани-
ченскими диффазными защитами типов ДФЗ-2 и ДФЗ-201.
Приемопередатчик ПВЗЛ, обладая сравнительно небольшой выходной
мощностью (уровень передачи составляет плюс 35 дБ), но достаточно высокой
чувствительностью приемника (аппаратный уровень порога чувствительности
достигает минус 5 дБ), перекрывает затухание ВЧ канала до 40 дБ. Это позво-
ляет использовать ПВЗЛ на линиях длиной до 100км с затуханием ВЧ канала
до 25 дБ.
Небольшая выходная мощность и невысокая избирательность линейного
фильтра, выполненного по схеме последовательного LC-контура, не позволяет
применять приемопередатчики ПВЗЛ на линиях 330 кВ и выше, имеющих вы-
сокий уровень помех.
Большая выходная мощность приемопередатчика ПВЗЛ-1 и высокая изби-
рательность линейного фильтра, выполненного по дифференциально-
мостиковой схеме, позволяет использовать его на линиях с высоким уровнем
помех. Приемопередатчики ПВЗЛ-1 можно использовать для создания ВЧ ка-
налов на линиях НО - 220 кВ протяженностью до 200 км с затуханием до 35
дБ. Он может работать и с направленными защитами с приставкой ВЧ блоки-
ровки типа ПВБ-15В.
Помимо основной своей функции, приемопередатчики ПВЗЛ и ПВЗЛ-1
обеспечивают автоматическую проверку ВЧ канала, а также связь с противо-
положным концом линии с помощью переговорного устройства и блока дис-
танционного управления.
Приемопередатчики ПВЗЛ и ПВЗЛ-1 выполняют следующие функции: пе-
редачу и прием манипулированных ВЧ сигналов, необходимых для определе-
ния фазы токов короткого замыкания на защищаемой высоковольтной линии;
215
периодический автоматический контроль работы приемника и наличие запаса
по затуханию на работающем ВЧ канале; периодический автоматический кон-
троль работы ПП в ремонтном (одностороннем) режиме защищаемой линии;
обеспечение симплексной телефонной связи, используемой при наладочных и
ремонтных работах; автоматический вывод защиты из действия при выявлении
неисправности автоконтролем; ввод защиты в действие на обеих сторонах ли-
нии после устранения неисправности; посылку звукового сигнала "ВЫЗОВ" на
противоположную сторону защищаемой линии; посылку команды на пуск ав-
токонтроля на противоположной стороне лйнии; посылку команды на пуск пе-
редатчика иа противоположиой стороне линии для проведения измерений ха-
рактеристик ВЧ тракта.
9.2. Основные технические данные
Питание приемопередатчика осуществляется от сети постоянного опера-
тивного тока с напряжением 110 или 220 В в зависимости от исполнения бло-
ков питания. Работоспособность и основные параметры сохраняются при из-
менении напряжения питания в диапазоне от 0,8 до 1,2 П„ом. При повышении
напряжения выше 1,2 U„OM срабатывает защита и отключает питание приемо-
передатчика. После восстановления нормального значения напряжения проис-
ходит автоматический запуск блоков питания.
Срабатывание защиты может также происходить при возрастании уровня
пульсаций до опасного для блоков питания значений, например, при отключе-
нии аккумуляторной батареи.
Приемопередатчики выпускаются заводом-изготовителем настроенными на
заданную в частоту в диапазоне от 50 до 500 кГц с шагом 1 кГц (ПВЗЛ) и от 45
до 500 кГц (ПВЗЛ-1). Частоты передачи и приема одинаковы. Частота передат-
чиков стабилизирована кварцевым резонатором.
Максимальная чувствительность приемника ПВЗЛ, установленная на заво-
де-изготовителе, составляет 0,25-0,35 (0,1-0,15)В. Предусмотрено ступенчатое
за1рубение чувствительности приемника на 20 дБ ступенями по 4 дБ. Чувстви-
тельность грубого приемника ПВЗЛ 1- 0,3-0,5 В.
Входное сопротивление приемопередатчика, согласованного на работу с
нагрузкой 75 Ом, составляет не менее 150 Ом.
Манипуляция - напряжение промышленной частоты 50 Гц, подаваемой от
блока манипуляции релейной части защиты.
Длительность импульсов тока приемника при его активной нагрузке на 600
± 60 Ом и напряжении манипуляции величиной от 100 до 130 В и частотой 50
Гц составляет (140-175)° периода промышленной частоты.
Напряжение полной манипуляции, когда длительность импульсов тока вы-
хода приемника на (15-18) меньше длительности импульсов при напряжении
100 В, регулируется в диапазоне от 8 до 15 (ПВЗЛ1, 10-20)В.
Ширина полосы пропускания приемника ПВЗЛ на уровне 3 дБ составляет
1,3 - 1,6 кГц в диапазоне частот до 100 кГц и не более 1,5% от заданной часто-
ты, но не < 1,3 кГц (1,3-1,6 ПВЗЛ 1) в диапазоне 101-500 кГц.
216
Средняя частота полосы пропускания отличается от заданной в диапазоне
до 100 кГц не >ее чем на 0,3 кГц, а на более высоких частотах не > 0,3 %
Избирательность приемника ПВЗЛ при расстройке от заданной частоты на
3% и более, но ие менее 3 кГц, - не менее 40 дБ. Для ПВЗЛ-1 при воздействии
одночастотной помехи, отстоящей от заданной частоты настройки приемника
на 4%, но не менее 6 кГц, не менее 45 дБ.
Мощность, потребляемая приемопередатчиком от источника питания, - не
более 45 Вт для ПВЗЛ и 150 Вт для ПВЗЛ-1.
Помимо основной своей функции, как уже отмечено, приемопередатчики
ПВЗЛ и ПВЗЛ-1 обеспечивают автоматическую проверку ВЧ канала, а также
связь с противоположным концом линии с помощью переговорного устройства
и блока дистанционного управления.
Выходная мощность передатчиков ПВЗЛ и ПВЗЛ-1, включенных на актив-
ную нагрузку 75 ± 15 Ом, составляет:
- при пуске от релейной защиты 3-3,5 и 15-25 Вт, соответственно;
- при пуске от автоконтроля 2,5-4,0 Вт (ПВЗЛ) и 15-25 Вт (ПВЗЛ-1);
- при пуске для контроля запаса по перекрываемому затуханию 0,2 - 0,4
Вт для ПВЗЛ;
- при пуске от переговорного устройства 0,2 - 1,5 и 1,0 - 3,0 Вт.
Предусмотрено ступенчатое согласование выхода передатчика с номиналь-
ными сопротивлениями нагрузки 50 (45) и 150 Ом.
При напряжении питания 176 и 242 В (88 и 121) В нли значении температур
от -10 до +40°С мощность выхода при пуске от релейной части защиты должна
быть ие менее 2 и не более 5 Вт (ПВЗЛ) и 10 и 25 Вт (ПВЗЛ-1).
Точность настройки линейного фильтра на выходе передатчика находится в
пределах + 2% от заданной частоты передатчика (ПВЗЛ) и 1% (ПВЗЛ-1).
Ширина полосы пропускания линейного дифференциально-мостикового
фильтра ПВЗЛ-1 на уровне 3 дБ должна составлять в диапазоне частот: от 45
до 60 кГц - (3,5 ± 0,5) кГц; от 61 до 100 кГц - (5 ± 1) кГц; от 101 до 225 кГц -
КГ’ кГц; от 226 до 350 кГц - 15*’ кГц; от 351 до 500 кГц - 2(Tf кГц. Средняя
частота настройки линейного фильтра ПВЗЛ-1 отличается от заданной на +
1%.
Выходные (линейные) цепи передатчиков предназначены для работы по
схеме "фаза - земля" и согласованы с нагрузкой (75±15) Ом. Предусмотрена
возможность ступенчатого согласования выхода передатчика с нагрузками от
50 до 300 Ом. Входное сопротивление приемопередатчиков, согласованное на
работу с нагрузкой (75 ± 15) Ом, на заданной частоте составляют не менее 150
Ом (ПВЗЛ) и 50 - 100 Ом (ПВЗЛ-1).
Остаточное напряжение высокой частоты на выходе незапущенного 1111,
включенного на активную нагрузку (75 + 15) Ом - не более 25 мВ.
Обеспечиваются следующие виды управления передатчиком:
- пуск (УПР-1) внешним изолированным размыкающим контактом, из ре-
лейной части зашиты; размыкающим контактом от кнопки ПУСК
ПЕРЕДАТЧИКА; размыкающим контактом от кнопки КН;
- пуск (УПР-1) сигналов вызова автоконтроля по внутренним связям;
217
- пуск (УПР-2, УПР-3) сигналов автоконтроля с пониженной мощностью
выхода передатчика для оценки запаса по перекрываемому затуханию;
- пуск (УПР-4) от тангеиты телефонной трубки с пониженной мощностью
выхода в телефонном режиме.
При действии любого пуска и при отключенной манипуляции, передатчик
работает непрерывно с мощностью выхода соответствующего пуска.
Останов осуществляется внешним изолированным замыкающим контактом.
Он имеет приоритет перед всеми приведенными видами управления.
Пуск от релейной части защиты (по цепи УПР-l) и останов исключает воз-
можность пуска передатчика от автоконтроля и от переговорного устройства.
После прекращения пуска или останова от зашиты восстанавливается возмож-
ность пуска от автоконтроля и переговорного устройства.
Ток выхода приемников, нагруженных на активное сопротивление (600 ±
60) Ом составляет: при отсутствии ВЧ сигнала на входе приемника - ток покоя
(10 ± 0,5) мА; при пуске передатчика - ток приема не более 0,1 мА.
Чувствительность приемника ПВЗЛ 0,25 - 0,35 В; чувствительность основ-
ного приемника ПВЗЛ-1 0,1 - 0,15 В, грубого приемника 0,3 - 0,5 В.
Крутизна характеристики чувствительности приемников не более 1,2.
Увеличение затухания избирательной системы при расстройке на 3 кГц и
более от заданной частоты ( в диапазоне частот до 100 кГц) и на 3% и более
(на более высоких частотах) - не менее 40 дБ.
При параллельной работе по одному ВЧ кабелю с волновым сопротивлени-
ем 75 Ом, двух ВЧ каналов (ВЧ зашиты и связи), увеличение затухания в кана-
ле связи, вызванного шунтирующим влиянием постов, не более 2 дБ ПВЗЛ и 1
дБ ПВЗЛ-1. При этом канал ВЧ связи должен быть отстроен по частоте более,
чем на 10%, но не менее 20 кГц. Величина пикового напряжения параллельно
работающего ВЧ канала должна быть не > 50 В.
ПВЗЛ и ПВЗЛ-1 имеют переговорное устройство для симплексной связи
между приемопередатчиками при наладочных и эксплутационных работах.
Переговорное устройство не влияет на действие защиты. Вызов противопо-
ложной стороны звуковым сигналом осуществляется кнопкой "ВЫЗОВ" блока
ДУ, пуск передатчика в телефонном режиме - тангентой.
На лицевой плате ПП расположен индикатор, постоянно измеряющий ток
выхода приемника (шкала 25 мА), а при нажатии кнопки ИЗМ - ток выхода пе-
редатчика (шкала 250 мА ПВЗЛ и шкала 500 мА для ПВЗЛ-1).
В схеме поста есть сигнализация исчезновения напряжения, контакты кото-
рой (СИГН) выведены на внешние зажимы.
9.3. Автоматический контроль ВЧ канала
В состав приемопередатчика входит блок автоматического контроля (АК),
выявляющий неисправности приемопередатчика и ВЧ канала. Сигнализация о
неисправности производится замыканием цепи внешней аварийной сигнализа-
ции, а также загоранием световых индикаторов на приемопередатчике, указы-
вающих на вид выявленной неисправности.
Замыкание цепи внешней сигнализации происходит мгновенно при исчез-
новении постоянного тока на приемопередатчике. Остальные виды неисправ-
218
кости выявляются при запусках блока АК, осуществляемых автоматически с
заданным интервалом времени, либо вручную кнопкой ПУСК, расположенной
на приемопередатчике.
При запуске блока АК на одном из концов линии ои путем запуска своего
передатчика передает на противоположный конец линии сигнал вызова и кон-
тролирует получение сигнала отклика от дальнего передатчика, обеспечивае-
мого его блоком АК.
Блок АК может работать в двух режимах в зависимости от положения
тумблера НОРМАЛЬНО-ОДНОСТОРОННИЙ РЕЖИМ.
В режиме НОРМАЛЬ! Ю выявляются следующие неисправности:
а) отсутствие приема сигнала от своего передатчика (световой сигнал ПРИЕМ
СОБСТВЕННЫЙ);
б) отсутствие приема сигнала от приемопередатчика на противоположном
конце линии (ПРИЕМ ДАЛЬНИЙ);
в) увеличение затухания ВЧ сигнала в канале, т.е. снижение уровня сигнала,
принимаемого от дальнего передатчика (МАЛ ЗАПАС);
г) уменьшение тока выхода приемника при незапущенных передатчиках (ТОК
ПОКОЯ);
д) отсутствие автоматических запусков блока АК дальнего приемопередатчика
(АВТОКОНТРОЛЬ).
В ОДНОСТОРОННИЙ режим блок АК переводится в тех случаях, когда часть
линии отключается для ремонта и канал связи между приемопередатчиками
нарушается. По оставшейся в работе части линии осуществляется питание от-
паечных подстанций, поэтому защита односторонне должна оставаться в рабо-
те и блокироваться блоком АК из-за нарушения ВЧ канала не должна. В одно-
стороннем режиме блок АК выявляет неисправности:
а) отсутствие приема сигнала от своего передатчика (ПРИЕМ СОБСТВЕННЫЙ);
б) уменьшение тока выхода приемника при незапущенном передатчике (ТОК
ПОКОЯ);
в) прием сигнала дальнего передатчика (ТРАКТ ВОССТАНОВЛЕН). Последняя
неисправность указывает на то, что после восстановления линии тумблер не
переведен в положение НОРМ АЛЫ Ю.
При любой выявленной неисправности блоком АК, как в нормальном, так и
в одностороннем режиме, замыкается цепь внешней сигнализации. Происходит
также автоматический вывод защиты из работы путем размыкания контакта в
выходной цепи приемника. Вывод происходит не при всех видах неисправно-
сти, а только в тех случаях, когда загораются индикаторы ПРИЕМ СОБСТВ,
ПРИЕМ ДАЛЬНИЙ, МАЛ ЗАПАС, ТОК ПОКОЯ, ТРАКТ ВОССТАНОВЛЕН. При за-
горании индикатора АВТОКОНТРОЛЬ блок АК действует только на сигнал.
При выводе защиты из работы на одном из концов линии блок АК приемо-
передатчика этого комплекта перестает отвечать на запрос дальнего комплекта
и, таким образом, обеспечивает вывод защиты на противоположном конце ли-
нии при очередном запуске его блока ЛК.
Отличительной особенностью блока АК приемопередатчика ПВЗЛ является
то, что действие на сигнал и вывод защиты производится после трехкратной
фиксации неисправности при трех подряд запусках блока АК, что уменьшает
219
вероятность ложного вывода из работы исправной защиты из-за сбоев блока
АК или случайной помехи. При этом после первого обнаружения неисправно-
сти блоком АК он переходит на укороченный интервал между автоматически-
ми запусками.
Нормально автоматические запуски блоков АК в приемопередатчиках, рас-
положенных на противоположных концах линии, происходят поочередно с ин-
тервалами t„ = 5ч 57мин 55с. Строгая поочередность и одинаковые интервалы
обеспечиваются тем, что отсчет времени начинается заново после последнего
отклика каждого из блоков АК. Длительность проверки (запуска) составляет
около 3 с.
После обнаружения неисправности при очередном запуске блока АК на од-
ном из концов линии данный блок переходит на укороченный интервал между
проверками. С помощью перемычек в блоках АК укороченный интервал уста-
навливается с одной стороны линии 42с, а с другой - 52 с. Если при повторном
запуске через 42 или 52 с неисправность не подтвердится, восстановится нор-
мальный интервал между проверками. В противном случае блок АК через 42
или 52 с запустится еще раз и, если неисправность подтвердиться в третий раз,
зафиксирует неисправность защиты с подачей соответствующего сигнала. Ес-
ли неисправность не подтвердиться, перейдет на нормальный интервал между
проверками.
Если выявленная при трех пусках подряд неисправность такова, что требу-
ется автоматический вывод защиты из работы, то через блок ДУ на противопо-
ложный конец линии передается закодированный сигнал дистанционного пус-
ка автоконтроля на противоположном конце линии. После трехкратного с уко-
роченным интервалом запуска блока АК на противоположном конце и дальний
комплект защиты также выводится из работы. При этом задержка в выводе за-
щиты на противоположных концах линни составит не более 1мин 44с. Если
неисправность такова, что сигнал вызова, а следовательно и сигнал дистанци-
онного пуска автоконтроля приемопередатчиком дальнего конца не восприни-
мается, его блок АК запустится сам, отсчитав после своего последнего запуска
интервал времени ta = 6ч 9мин 6с. При этом интервал времени от момента вы-
вода из работы первого комплекта составит At^t,* 2ty2)-(tH+2ty|), где t,i и -
значения установленных укороченных интервалов. В худшем случае, когда
tyj=52c, a ty|=42c, это составляет 11 мин 31 с.
При работе в одностороннем режиме комплекты по концам линии пускают-
ся независимо один от другого каждый с интервалом ta. Но неисправность ав-
токонтроля при этом не фиксируется.
Кроме плановых поочередных запусков предусмотрены внеочередные пус-
ки блоков АК после одного из следующих событий:
а) подачи напряжения питания на приемопередатчик;
б) снятия сигналов пуска или останова приемопередатчика от защиты; снятия
сигнала СБРОС АК.
Интервал времени от указанных событий до запуска блока АК равен укоро-
ченному интервалу времени, т.е. составляет 42 или 62 с.
220
Сигналы неисправности и вывод защиты из работы сохраняются до дебло-
кировки блоков АК путем нажатия кнопки СБРОС, расположенной на приемо-
передатчике. При нажатии кнопки СБРОС происходит деблокировка блока АК
данного приемопередатчика, а также передача через блок ДУ дистанционного
сигнала СБРОС на противоположный конец линии. Это обеспечивает при ис-
правном ВЧ канале одновременный ввод в работу защиты на обеих сторонах
линии.
9.4. Переговорное устройство и
блок дистанционного управления
Переговорное устройство и блок дистанционного управления ДУ исполь-
зуются при двухсторонней проверке и наладке ВЧ канала.
Через разъем на блоке УУ к переговорному устройству подключается теле-
фонная трубка с тангентой.
Блоки ДУ обеспечивают передачу и прием на противоположных концах ли-
нии четырех закодированных команд: включение звукового сигнала вызова;
дистанционный пуск автоконтроля на дальнем конце линии; сброс автоконтро-
ля и пуск передатчика на дальнем конце линии.
Посылка команд производится нажатием кнопок ВЫЗОВ, ПУСК АК, ПУСК
ПРД на блоке АК, а также при нажатии кнопки СБРОС на панели управления
приемопередатчиком.
Команда ПУСК АК вырабатывается также автоматически при выводе защи-
ты из работы блоком АК на одном из концов линии. При нажатии кнопки
СБРОС обеспечивается деблокировка блока АК своего приемопечика и посылка
команды СБРОС на противоположный конец линии.
Пуск передатчика по команде ДУ происходит на время около Юс. Исполь-
зуя эту команду, можно, при отсутствии на противоположном конце линии,
выявить отклонения параметров ВЧ тракта и дальнего передатчика.
9.5. Состав и конструкция приемопередатчика
Конструктивно приемопередатчик выполнен в виде навесного шкафа. В
верхней части шкафа расположен блок ИУ с панелью управления приемопере-
датчиком. На панели управления расположены: тумблер и индикатор включе-
ния питания; предохранители в цепях питания оперативного тока отдельно для
блока питания приемопередатчика (ПП) и блока питания автоконтроля и дис-
танционного управления (ПК); световые индикаторы сигналов автоконтроля;
кнопки ПУСК и СБРОС автоконтроля; кнопка ПУСК передатчика; кнопка ИЗМ,
обеспечивающая переключение измерительного прибора из цепи тока выхода
приемника в цепь тока выхода передатчика; измерительный прибор со шкала-
ми 0 - 25 мА для измерения тока выхода приемника и 0 - 250 мА для измерения
тока выхода передатчика; тумблер НОРМАЛЬНО-ОДНОСТОРОННИЙ РЕЖИМ
для изменения режима работы блока автоконтроля. Блок ИУ выполнен съем-
ным, закреплен в гнезде с помощью двух винтов. Стыковка с электрическим
монтажом шкафа осуществляется с помощью двух разъемов.
Под съемной крышкой приемопередатчика расположены съемные функ-
циональные блоки, вдвигаемые в каркас шкафа по направляющим. Блоки фик-
221
сируются в рабочем положении при помощи съемной планки, установленной
между верхним и нижним рядами блоков.
В состав передатчика входят блоки УУ, УМ-1, ГЕН и УМ-2. В состав прием-
ника - ФПР и УП. Питание этих блоков осуществляется блоком ПП.
Блок ЛФ связывает выход передатчика и вход приемника с линейным вы-
ходом приемопередатчика.
В кассете расположены так же блоки АК,ДУ и блок их питания ПК.
Вторичные цепи блоков питания ПП и ПК защищены предохранителями.
Наличие вторичных напряжений контролируется соответствующими световы-
ми индикаторами. Контрольные гнезда предназначены для измерения вторич-
ных напряжений при помощи специальных измерительных щупов, входящих в
комплект поставки приемопередатчика. Номинальные вторичные напряжения
нанесены на лицевых панелях блоков.
На лицевых панелях блоков передатчика расположены: (блок УУ), кнопка
КН с фиксацией для длительного запуска передатчика прн выполнении нала-
дочных работ; гнездо разъема ТЕЛ для подключения телефонной трубки; изме-
рительные гнезда контроля прохождения сигналов по тракту ПП.
Через отверстия в лицевых панелях обеспечивается доступ к регулировоч-
ным потенциометрам: (блок УМ1) МОДУЛ - уровня модуляции ВЧ сигнала
микрофоном телефонной трубки; УРОВЕНЬ - уровня передаваемого ВЧ сигнала
при запуске передатчика от тангеиты телефонной трубки; ГРОМКОСТЬ - уров-
ня громкости переговорного устройства; УПРЗ - уровня передаваемого ВЧ сиг-
нала при запуске передатчика от блока АК с целью контроля запаса по затуха-
нию.
На лицевых панелях блоков приемника (блок УГГ) расположены гнезда для
измерения уровня сигнала на входе и выходе блока фильтра приемника ФПР, а
также световые индикаторы: ВЧ ВЫХ, загорающийся при приеме ВЧ сигнала в
полосе пропускания фильтра приемника, и ЗВ, загорающийся при выводе за-
щиты из работы блоком АК.
На лицевой панели блоков АК нДУ расположены: гнезда - для кон-
троля частоты тактовых импульсов; гнезда ТЕСТ - для установки тестовых пе-
ремычек, переводящих блоки в режим, удобный для проверки исправности;
гнезда ПРОВЕРКА ПРОГР и кнопка ТИ - для пошаговой проверки программ,
пуска и отклика. Гнезда OBI, ОВ2 (блоки АК, ДУ.УМ2) на всех блоках приемо-
передатчика служат для подключения земляного вывода измерительных при-
боров. При вставленных блоках они находятся под потенциалом корпуса
ПВЗЛ. Кроме этого на блоке АК расположены световые индикаторы, загораю-
щиеся: ПУСК - при ручном или автоматическом пуске на время выполнения
программы проверки; ОТКЛИК - при выполнении программы отклика после
пуска блока АК на противоположном конце линии; ПОВТОР ПРОВЕРКА - при
обнаружении неисправности блоком АК, после которой блок переходит на
укороченный интервал времени между пусками.
На блоке ЛФ расположены зажимы со съемными перемычками, используе-
мы при наладке ВЧ канала. К зажимам "75 Ом" подключены расположенные в
блоке ЛФ нагрузочные резисторы с суммарным сопротивлением 75 ± 15 Ом.
Зажим ПОСТ - выход линейного фильтра, зажим ЛИНИЯ - линейный выход
222
приемопередатчика, зажим 3 - земля (корпус ПП). Зажимы ЛФ - вход (левый) и
выход (правый) линейного фильтра.
Нормальное эксплуатационное положение перемычек ПОСТ - ЛИНИЯ и 75
Ом - 3, при котором выход ЛФ подключен к выходному (линейному) зажиму
приемопередатчика.
Выходные зажимы приемопередатчика расположены на задней стенке.
9.6. Проверка при новом включении
9.6.1. Подготовительные работы
Для работы надо подготовить документацию: заводское техническое опи-
сание и инструкцию по эксплуатации ПВЗЛ; заводской паспорт на устанавли-
ваемый передатчик с характеристиками, полученными при приемо-сдаточных
испытаниях иа заводе-изготовителе; исполнительные принципиальные и мон-
тажные схемы.
Проверить соответствие исполнения ПП по напряжению питания и частоте
настройки напряжению оперативного постоянного тока на объекте и заданной
частоте ВЧ канала. Ознакомиться с протоколами наладки и определить готов-
ность к вводу в работу другого оборудования ВЧ канала: заградителя, фильтра
присоединения, конденсатора связи, ВЧ кабеля.
Выяснить наличие, типы и параметры другой ВЧ аппаратуры, подключен-
ной к одной фазе с налаживаемой аппаратурой, к другим фазам ВЛ и на ВЛ в
прилегающей сети, чтобы определить необходимость проверки взаимного
влияния ВЧ каналов.
9.6.2. Внешний и внутренний осмотр, проверка монтажа
При осмотре следует проверить: отсутствие механических повреждений и
внешних дефектов корпуса, переключателей, кнопок, измерительного прибора,
световых индикаторов, колодок зажимов для внешних подключений; отсутст-
вие дефектов деталей и элементов, входящих в блоки, надежность их крепле-
ния, качество пайки печатного и навесного монтажа; при снятой задней стенке
корпуса проверить надежность межблочного монтажа, отсутствие поврежде-
ний и чистоту контактов разъемов.
При установке блоков обратить внимание на соответствие надписей с ука-
занием типа блока на лицевой панели блока и планке каркаса.
Проверить соответствие исполнений блоков питания ПП и ПК номинально-
му напряжений оперативного постоянного тока.
Произвести механическую ревизию реле типа РП-21, установленных в бло-
ках УП (усилителей приемника) и ИУ (индикации и управления). Реле должны
иметь антимагнитную прокладку между якорем и магиитопроводом. Контакт-
ные поверхности должны быть чистыми. Ход якоря должен обеспечивать на-
дежное замыкание и размыкание контактов, обеспечивая зазор между разомк-
нутыми частями контакта не менее 1мм.
9.6.3. Проверка изоляции
Проверка сопротивления и электрической прочности изоляции производит-
ся на приемопередатчике, полностью отключенном от других устройств и при-
боров, выключатель питания ПВЗЛ должен быть включен.
223
Вначале проверяют сопротивление изоляции мегаомметром 1000 В, затем
электрическую прочность изоляции приложением напряжения I 000 В частотой
50 Гц на время 1мин. Поднимать и снимать испытательное напряжение следует
плавно. После проверки электрической прочности изоляции повторно произ-
водят проверку ее сопротивления.
Величина сопротивления изоляции, полученная при испытании, должна
быть не менее 20 МОм.
Проверке сопротивления и электрической прочности изоляции подвергают
следующие цепи: цепи питания ±АБ - объединенные зажимы Х4-1, Х4-3; цепи
сигнализации - объединенные зажимы Х4-5, Х4-6.
Испытание изоляции производят между указанными цепями, а также между
каждой из цепей и корпусом (болтом заземления).
Линейный выход передатчика (Х1-6) относительно вывода 3 (Х1-5) испыты-
вают только мегаомметром иа напряжение 1000 В.
Проверяют изоляцию внешних цепей, отключив их от зажимов ПВЗЛ:
а) выходных цепей органа манипуляции защиты, подключаемых к зажимам
ХЗ-5, ХЗ-6 приемопередатчика, и цепей органа сравнения фаз, подключаемых
к зажимам Х2-5, Х2-6 приемопередатчика, по отношению к корпусу панели,
цепям постоянного тока, токовым цепям и цепям напряжения - мегаомметром
на напряжение 500 В. Сопротивление изоляции должно быть не менее 10
МОм;
б) шлейфов осциллографа для регистрации тока приема и тока усилителя
мощности вместе с соответствующими жилами контрольного кабеля на землю
и между собой - мегаомметром на напряж. 1000 В. Сопротивление изоляции
должно быть не менее 10 МОм;
в) жилы ВЧ кабеля к корпусу панели - мегаомметром на напряжение 2500 В.
Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм.
9.6.4. Проверка частоты настройки линейного фильтра (ЛФ)
Проверку ЛФ необходимо производить при ЛФ, установленном в корпусе
ПВЗЛ. Тумблер Питание ПВЗЛ должен быть отключен.
Проверку ЛФ выполняют по схеме рис. 9.1, установив по милливольтметру
Р2 величину выходного напряжения генератора Р1, равным Ur = 5 В. Изменяя
частоту выходного напряжения генератора, по минимуму показаний милли-
вольтметра Р4 (напряжение Плф) определяют частоту настройки ЛФ/,астр по
частотомеру РЗ. которая должна отличаться от заданной частоты/, на величину
не более 2 %. Напряжение Г1лф, замеренное вольтметром Р4 на частоте/,, долж-
но составлять не более 10 % от входного напряжения генератора U,. При под-
ключении прибора к зажимам ЛФ - частота его настройки определяется по
максимуму показания прибора
Если необходима подстройка ЛФ на заданную частоту, то ее производят
подбором емкости конденсатора фильтра из имеющегося в блоке ЛФ набора
конденсаторов.
Требуемую емкость конденсаторов ориентировочно можно рассчитать по
формуле С = 25,3 / f?L, где: С - суммарная емкость конденсаторов контура,
мкФ; /, - частота настройки, кГц; L - индуктивность в мГн.
224
9.6.5. Проверка и регулировка вторичных напряжений
блоков питания ПП и ПК
Если к приемопередатчику не подключены цепи пуска и органа сравнения
фаз от релейной части защиты, то надо установить перемычку между зажима-
ми ХЗ-2; ХЗ-З, а между зажимами Х2-5, Х2-6 включить резистор сопротивлением
(560 - 680) Ом. Подать на зажимы Х4-1 (+АБ) и Х4-3 (-АБ) напряжение постоян-
ного токаю. На блоке ЛФ установить перемычки ПОСТ - 75 Ом (верхний зажим)
и 75 Ом (нижний зажим) - 3.
Включить тумблер ПИТАНИЕ ПВЗЛ, при этом над тумблером должен заго-
реться световой индикатор, а прибор поста показать по верхней шкале величи-
ну тока покоя, равного 10 мА.
Рис. 9.1. Схема проверки линейного фильтра.
Pi-ВЧ генератор; Рг, Р<-электронный вольтмктр (B3-38); частотометр (43-33)
Должны так же загореться световые индикаторы иа блоках 1111 и ПК, ука-
зывающие на наличие вторичных напряжений и исправность блоков.
Измерить напряжение в контрольных гнездах блоков ПП и ПК вольтметром
постоянного тока. Измерение произвести при незапущенном, а затем при за-
пущенном передатчике кнопкой ПЕРЕДАТЧИК ПУСК. Напряжения должны
соответствовать значениям, приведенным в таблице 1.
Таблица 9 1 Значения напряжений в контрольных гнездах блоков питания
Наименование блока Контрольные гнезда Величина напряжения, В
Передатчик не запущен Передатчик запущен
ПК ±24 В 22-26 22-26
± 9В 8- 10(11-13) 8-10(11-13)
ПП ±24 В 22-26 22-26
± 120 В 100 120 100 - 120
+5 В 4 75 - 5.25 4,75 - 5,25
-5В 4,5 - 5,5 4,5 - 5,5
±30 В 30-35 30-35
225
Аналогично проверяют выходные напряжения блоков ПП и ПК при напря-
жении постоянного тока 0,8 и 1,2 от номинального. При этом выходные на-
пряжения не должны выходить за пределы, указанные в табл. 1.
Регулировка выходных напряжений осуществляется переменными резисто-
рами в блоках ПП и ПК
В блоке ПК один регулировочный резистор R17, которым регулируется на-
пряжение в гнездах ±24 В. В блоке ПП два регулировочных резистора; одним
(R37) регулируется напряжение в гнездах ±30 В, а на другим (R17) - напряже-
ние в гнездах ±24 В и ±120 В одновременно.
9.6.6. Проверка и регулировка напряжения срабатывания
защиты блоков ПП и ПК от повышения напряжения
Увеличивая напряжение постоянного тока, отмечают его величину, при ко-
торой гаснут световые индикаторы на каждом из блоков при срабатывании за-
щиты. Напряжение срабатывания защиты должно быть в пределах (1,25 - 1,35)
номинального. При этом защита блока ПП должна срабатывать при более вы-
соком напряжении, чем ПК. Затем уменьшают напряжение постоянного тока и
убеждаются в том, что возврат защиты блоков (загорание световых индикато-
ров) происходит при снижении напряжения до величины не менее 1,2 номи-
нального напряжения постоянного тока.
Регулировка срабатывания защиты блоков осуществляется переменными
резисторами R5.
9.6.7. Проверка и регулировка режима по постоянному току
усилителя мощности УМ-2
Установить блок УМ-2 на ремонтную плату из комплекта ЗИП и подгото-
вить приемопередатчик к работе.
Не запуская передатчик, замерить постоянное напряжение на эмиттерах
транзисторов V8, V9 относительно гнезда ОВ1. Напряжения должны быть в
пределах (0,1-0,3) В, что соответствует току покоя транзисторов (35-100) мА.
Напряжения на эмиттерах транзисторов V8, V9 между собой не должны разли-
чаться более чем на 10%.
В случае необходимости регулирование тока покоя осуществляется рези-
стором R3, а выравнивание - резисторами R9, R10.
9.6.8. Проверка и калибровка шкал измерительного прибора
Включить ПОСТ на 75 Ом, последовательно с резистором между зажимами
Х2-5, Х2-6 включить миллиамперметр постоянного тока, а на выход передатчи-
ка (зажимы ПОСТ, 3) подключить электронный вольтметр.
При незапущенном передатчике калибруется шкала (0 - 25) мА, тока прие-
ма. Показания прибора приемопередатчика и внешнего миллиамперметра при
этом должны быть (10 ± 0,5) мА.
Если величина тока по внешнему миллиамперметру отличается от указан-
ной выше, ее следует регулировать резистором R33 в блоке УП. Показания
прибора приемопередатчика подстраивают под показания внешнего миллиам-
перметра резистором R8 в блоке ИУ.
226
При незапушенном передатчике нажимают кнопку ИЗМ и проверяют уста-
новку стрелки прибора на нулевое деление шкалы. Установку нуля осуществ-
ляют резистором R13 в блоке ИУ. Вначале перемещением движка резистора R13
отклоняют стрелку вправо от нулевого деления шкалы. Затем, перемещая дви-
жок в противоположную сторону, устанавливают стрелку на нулевое деление.
Перемещать движок после установки стрелки на нулевое деление не надо, т.к.
это приведет к появлению зоны нечувствительности.
При запущенном передатчике нажимают кнопку ИЗМ и по прибору поста
(шкала 0-250 мА) определяют ток выхода передатчика. Сравнивают измерен-
ное значение с расчетным 1,ыхрасч = UBb,x/75, где UBUX - величина выходного на-
пряжения генератора, измеренная вольтметром. В случае отличия измеренного
значения от расчетного более, чем на 5%, производят регулировку показаний
прибора резистором R9 в блоке ИУ.
9.6.9. Проверка частоты передатчика
На выход передатчика, нагруженного на внутреннее сопротивление 75
Омп.З), подключают частотомер и осциллограф, запускают передатчик и, кон-
тролируя синусоидальность выходного сигнала по осциллографу, измеряют
частотомером частоту передатчика. Отклонение измеренной частоты от задан-
ной не должно превышать 0,1%.
При отклонении частоты от заданной больше допустимой величины необ-
ходимо проверить: правильность установки перемычек в блоке ГЕИ, с помо-
щью которых устанавливается заданная частота передатчика, в соответствии с
указаниями, приведенными в заводском техническом описании и инструкции
по эксплуатации; частоту задающего генератора, подключив частотомер к из-
мерительным гнездам ЗГ и ОВ1 блока ГЕН.
Подстройка частоты задающего генератора, которая должна быть в преде-
лах 8192 ± 0,05 кГц, осуществляется конденсаторами С8, С9.
После этого необходимо проверить частоту настройки контура Т1-С12,
С13. Для этого отпаивают перемычку, через которую поступает сигнал со
счетчиков Д4, Д5 (в зависимости от заданной частоты это может быть одна из
перемычек 1-2, 3-4, 5-6 или 7-8), и подают сигнал величиной (0,5 - 1) В8 от
внешнего ВЧ генератора в гнездо Ф относительно OB 1. Изменяя частоту гене-
ратора по максимуму выходного напряжения в гнезде ГЕН относительно OB 1,
определяют частоту настройки, которая должна отличаться от заданной не бо-
лее, чем на +0,1%. По осциллографу, подключенному к гнездам ГЕН и ОВ1,
контролируют форму выходного напряжения, которая должна быть синусои-
дальной. При наличии искажения формы сигнала как ограничения уменьшают
входной сигнал. Настройка контура на заданную частоту производится подбо-
ром конденсаторов С12, С13 и перемещением подстроенного сердечника
трансформатора Т1, вворачиваемого или выворачиваемого из резьбового от-
верстия в цоколе трансформатора с помощью отвертки с немагнитным и не-
проводящим жалом. Фиксация сердечника в нужном положении осуществля-
ется заливкой отверстия в цоколе трансформатора расплавленным парафином.
227
9.6.10. Проверка выходной мощности остаточного
напряжения передатчика
Проверку производят при подключении выхода передатчика на внутрен-
нюю нагрузку 75 Ом с помощью перемычек на блоке ЛФ и установленной пе-
ремычке между зажимами для внешних подключений Х3-2,ХЗ-3.
Выходная мощность РВЬ1Х передатчика определяется по выходному напря-
жению передатчика 1/вых, измеренному на зажимах ПОСТ - 3 блока ЛФ и току
выхода передатчика /вых, измеренного прибором приемопередатчика при нажа-
той кнопке ИЗМ (Рвых= L/Bblx/ВЬ1Х)- Выходная мощность передатчика проверяется:
а) при пуске передатчика от защиты по цепи УПР1 путем иажатия кнопки
ПЕРЕДАТЧИК ПУСК;
б) при пуске передатчика от автоконтроля по цепи УПР2 путем установки
перемычки между гнездами ПУСК АК и ОВГ на блоке УУ;
в) при пуске передатчика от автоконтроля по цепи УПРЗ установкой перемыч-
ки между гнездами ДВ и ОВ1 на блоке УУ;
г) при пуске передатчика от тангеиты телефонной трубки по цепи УПР4. При
отсутствии телефонной трубки запуск по цепи УПР4 можно осуществить, за-
коротив между собой контакты 2 и 3 разъема ТЛФ.
При заводской регулировке приемопередатчика ПВЗЛ мощность выхода
должна соответствовать следующим значениям:
- пуск по цепи УПР - 3-3,5 Вт, пуск по цепи УПР2 - 2,5-4 Вт;
- пуск по цепи УПРЗ - 0,25-0,4 Вт; пуск по цепи УПР4 - 0,2-0,5 Вт.
Можно произвести регулировку выходной мощности передатчика одновре-
менно для всех пусковых цепей:
- изменением выходного напряжения блока ГЕН путем подбора резисторов
R20, R21;
- подбором резисторов R32, R33 в блоке УМ1. Изменять сопротивление рези-
сторов R32, R33 надо согласованно, так, чтобы напряжения в каждом из гиезд
ВЫХ (Х7, Х8), замеренные милливольтметром относительно OB 1, различались
не более, чем иа 10%. Форма напряжения в гнездах ВЫХ должна быть сину-
соидальной.
Регулировку выходной мощности при пуске передатчика по цепям УПРЗ и
УПР4 производят индивидуально по каждой из указанных цепей потенциомет-
рами соответственно УПРЗ (R8) и УРОВЕНЬ (R28) через отверстия в лицевой па-
нели блока У Ml. При этом мощность передатчика при пуске по цепи УНР1 и
УПР2 изменяется незначительно.
Остаточное напряжение измеряется при незапущенном передатчике, на-
груженном на 75 Ом, на зажимах ПОСТ, 3, Измеренное значение не должно
превышать 25 мВ.
При закороченном линейном фильтре (перемычка между зажимами ЛФ) ос-
таточное напряжение должно быть меньше 100 мВ.
Последние замеры выходной мощности передатчика производят после со-
гласования выхода передатчика с входным сопротивлением ВЧ канала.
228
9.6.11. Проверка цепей управления передатчиком
Проверку производят при подключенной на выход передатчика внутренней
нагрузке 75 Ом и поданном на вход MAH (ХЗ-5, ХЗ-6) через разделительный
трансформатор напряжения манипуляции промышленной частоты UM = (50-
100) В. На выход передатчика включают осциллограф.
Запускают передатчик кнопкой КН на блоке УУ по цепи УПР1. На экране
осциллографа наблюдают манипулированные промышленной частотой пакеты
импульсов с ВЧ заполнением. При нажатой кнопке КН поочередно запускают
передатчик по цепям УПР2, УПРЗ, УПР4, убеждаются в отсутствии запуска
передатчика по этим цепям (ВЧ сигнал должен оставаться манипулирован-
ным). Устанавливают перемычку между гнездами ПУСК АК и ОВГ и возвра-
щают в исходное состояние кнопку КН. Манипулированный сигнал должен
исчезнуть и через короткую паузу появиться сплошной ВЧ сигнал о запуске
передатчика по цепи УПР2.
Подают сигнал останова, имеющий приоритет над другими видами управ-
ления, закоротив между собой выходные зажимы ОСТ (ХЗ-1) и +24 В (ХЗ-2).
Пробуя запустить передатчик по каждой из пусковых цепей УПР1, УПР2,
УПРЗ и УПР4, убеждаются в том, что передатчик не запускается и ВЧ сигнал
на его выходе не появляется.
При проверке цепей управления совместно с защитой проверяют наличие
запуска передатчика от реле 1РП1 (ДФЗ-201) и 2КР1 (ДФЗ-2), а также останова
передатчика от реле останова 2РП7 (ДФЗ-201) и 6КР1 (ДФЗ-2).
9.6.12. Проверка модулятора переговорного устройства
При подключенной к приемопередатчику телефонной трубке запускают пе-
редатчик тангентой и по осциллографу, подключенному на выход передатчика,
проверяют при нормальной громкости разговора наличие модуляции ВЧ сиг-
нала глубиной 20-50%. Глубина модуляции регулируется через отверстие на
лицевой панели блока УМ1 перемен, резистором МОДУЛ (R21).
9.6.13. Проверка характеристик фильтра приемника
Проверяются следующие характеристики фильтра приемника:
а) ширина полосы пропускания на уровне 3 дБ; о г j
б) симметричность полосы пропускания относительно заданной частоты
настройки;
в) подавление сигналов с частотами, лежащими вне полосы пропускания.
Проверку производят по схеме рис.9.2.
На вход приемопередатчика подают сигнал от ВЧ генератора (G1) напря-
жением UBX = (0,5-1) В и частотой, равной частоте настройки f,. Не изменяя UBX,
регулируют частоту поданного ВЧ сигнала и определяют частоту при ко-
торой напряжение на выходе блока ФПР достигает максимального значения
(7ВЫКМВВС. Частота /ыюс может незначительно отличаться от fo. Изменяя частоту
генератора, находят верхнюю^ и нижнюю/, граничные частоты полосы про-
пускания по снижению выходного напряжения ФПР до величины 0,707
С/Вых.махс, что снижает сигнал на 3 дБ.
229
Определяют ширину полосы пропускания f„, которая должна нахо-
диться в пределах: 1,3 кГц<Д/< 1,6 кГц при f0< 100 кГц; 1,3 кГц <&f< 0,016
/опри/о> 100 кГц.
Определяют среднюю частоту полосы пропускания f.t = (fc +f}/2. Отличие
/ср от f0 не должно превышать 0,5 кГц при/о < 100 кГц и 0,005/о при/, > 100
кГц.
Подавление сигналов на частотах вне полосы пропускания проверяют из-
мерением выходного напряжения на заданных частотах f„\ и_^1; отстоящих
от частоты Го на величину ±3 кГц при f0 <= 100 кГц или ±0,03 fQ при/, > 100
кГц. J
Подавление должно быть не менее 40 дБ, т.е. напряжение на выходе ФПР
и U.x(T=/.i) не должно превышать 0,01 Umx(f=f0) при неизмен-
ном напряжении генератора.
9.6.14. Проверка характеристики чувствительности и входного
сопротивления приемника
Характеристикой чувствительности приемника называют зависимость тока
выхода приемника /прм от напряжения ВЧ сигнала заданной частоты на ли-
нейном входе приемопередатчика. Вид характеристики чувствительности для
дифференциально-фазных защит показан на рис.9.3.
Определяют две точки характеристики чувствительности:
U4 - напряжение чувствительности, т.е. наибольшее напряжение на входе
приемопередатчика, при котором ток выхода 7прм еще равен току покоя
1пок=10мА;
U3 - напряжение запирания, т.е. наименьшее входное напряжение, при ко-
тором ток 1прм становится равным 0. По значениям U4 и U3 рассчитывают
крутизну характеристики: К= U3 / U4.
РгВЧ генератор; Р1,Рв-злектронный вольтметр (B3-38); частотометр (43-33)
Проверку характеристики чувствительности производят по схеме рис. 9.4
при незапущенном передатчике. Вольтметр Р4 подключен к клемме ПОСТ.
Выходная цепь приемника должна быть нагружена либо на орган сравнения
фаз защиты, либо, при предварительной проверке, на резистор сопротивлением
560 - 680 Ом. Ток приема фиксируют по прибору приемопередатчика.
Полученные при предварительной проверке значения С/,иК должны соот-
ветствовать заводской настройке: 1/, = (0,25-0,35) В; К < 1,2.
Окончательный замер напряжения чувствительности производят после на-
стройки порога чувствительности на реальном ВЧ канале.
230
qT
v« u>
Рис. 9.3. Характеристика чувствительности приемника ПВЗЛ
Рис 9.4 Схема проверки характеристики чувствительности и
входного сопротивления приемника
РгВЧ генератор, Р2, Р«-элеетронный вольтметр (B3-38), частотометр (43-33).
Проверку входного сопротивления ZBX производят по схеме рис.9.4 при
[/вх =(0,5 - 1) В. Измерив входное напряжения t/BX и падение напряжения С70 на
резисторе 75 Ом, пропорционально входному току, рассчитывают входное со-
противление: ZBX=75 U^/Uo.
9.6.15, Проверка характеристики манипуляции
Характеристикой манипуляции называют зависимость ширины импульсов
тока приемника /прм от напряжения Uu на входе манипуляции передатчиком
(рис.9.5). Основные точки характеристики:
1 - определяет ширину импульсов тока приемника при U„= 100 В;
2 - определяет напряжение манипуляции, прн котором ширина импульсов тока
приемника уменьшается на 15° (напряжение полной манипуляции);
3 - точка начала манипуляции.
Ширину импульсов определяют в градусах, исходя из того, что период на-
пряжения U„ составляет 360°, а среднее значение тока /прм пропорционально
ширине импульсов: у = 360 /прм / 7ВХ,
уде: /пр„ - среднее значение тока при заданном 1/„; 7ПОХ. - амплитуда импульсов
тока, равная току приемника при незапущенном передатчике.
Проверку характеристики манипуляции производят по схеме рис.9.6. При
проверке совместно с защитой выход приемника (Х2-Б; Х2-6) подключен к ор-
гану сравнения фаз защиты. Если проверка производится без защиты, выход
приемника нагружается на резистор R, (560-680) Ом.
Ток приема измеряется прибором Р1 (использование прибора поста нежела-
тельно ввиду недостаточной точности измерения), а напряжение манипуляции
прибором Р2. Напряжение манипуляции должно подаваться обязательно с
гальванической развязкой от сети -220 В по схеме рис.9.6, либо с использова
нием фазорегулятора.
231
Рис. 9.5. Характеристика манипуляции
Измеряют ток /прм при незапущенном передатчике (/„„„); определяют ток
4рмюо при запущенном передатчике и [7м=100 В; измеряют ширину импульсов
Yioo при С'м=100В; рассчитывают величину тока 4р„п<инм, соответствующую
ширине импульсов у„м„„ = Yioo-15.
^прм полн н ~ ^прм пх> Уполн Yioo
Определяют напряжение полной манипуляции , при котором ток при-
емника равен /пр„ лол„ м; определяют напряжение начала манипуляции 1/„ач МШ1 -
минимальное напряжение, при котором /п[„ становится отличным от 0. На-
строенный передатчик должен иметь: у1Оо= (140-175)°.
1'полн май - (10-12) В. икан ыая - не нормируется.
Рис. 9.6. Схема проверки характеристики манипуляции
R-резистор 560=680 Ом; Р[-миллиамперметр пост.тока (Ц4315); Р2,-вольтметр;
Рз-электронный осциллограф (С 1-68); Т-разделительный трансформатор, АТ-лаб. авт. т-р ЛАТР.
9.6.16. Проверка блока автоконтроля АК
Блок автоматического контроля АК - автоматическое устройство, работаю-
щее по заданной программе и обеспечивающее периодический контроль ис-
правности приемопередатчиков и ВЧ канала. Блок АК не содержит настраи-
ваемых элементов
Для предварительной (автономной) проверки канал связи между приемопе-
редатчиками не нужен. На этом этапе измеряют временные параметры блока
АК и проводят его тестирование с помощью специальных тестовых перемы-
чек, устанавливаемых в гнезда на лицевой панели блока.
Двусторонняя проверка на ВЧ канале путем имитации различных видов не-
исправностей выполняется по п.9.7.10.
232
Автономную проверку проводят на полностью собранном приемопередат-
чике, включенном на внутреннюю нагрузку 75 Ом. Выходные зажимы БСФ
(Х2-5, Х2-6) подключают к органу сравнения фаз или включают между ними
резистор сопротивлением (560-680) Ом. Выходные зажимы ПУСК (ХЗ-2) и
+24В (ХЗ-З) должны быть подключены к защите или закорочены.
Проверку выполняют в следующей последовательности:
С помощью частотомера и осциллографа проверяют форму и период следо-
вания импульсов в гнездах /,, /,, Л относительно гнезда ОВ2.
Форма импульсов должна быть прямоугольной с амплитудой не менее
8 В (при напряжении питания блока АК 12 В, замеряемом в гнездах +9 В блока
АК - не менее 10 В). Периоды следования импульсов, измеренные частотоме-
ром, должны составлять соответственно (40,96 ± 0,04) мс, (327,68 ± 0,32) мс и
(655,36 ± 0,64) мс.
При отсутствии частотомера с необходимым режимом работы (измерение
периода) период следования импульсов оценивают приблизительно по экрану
осциллографа, учитывая, что период импульсов fo приблизительно в 2 раза
больше периода промышленной частоты, период импульсов/, в 8 раз больше
периода/,, а период f4 в 2 раза больше периода/.
Проверяют работу автоконтроля в нормальном режиме (тумблер нормально
- односторонний режим установлен в положение нормально) при отсутствии
неисправностей. Для этого устанавливают перемычку между гнездами ТЁСТ1
и кнопкой АВТОКОНТРОЛЬ ПУСК, запускают блок АК. Наблюдают за крат-
ковременным загоранием и погасанием световых индикаторов ПУСК и
ОТКЛИК. Продолжительность загорания индикатора ПУСК составляет около
3 с, а индикатора ОТКЛИК около 0,7 с. Трехкратно также должен загораться
световой индикатор ВЧ ВЫХОД блока УП. Первый раз - на более продолжи-
тельное время (0,65 с), а два последующих более кратковременно (0,1 с). При-
веденные значения продолжительности загорания индикаторов даны для ори-
ентировки и оцениваются визуально. Индикатор ПОВТОР ПРОВЕРКА, а так-
же индикаторы СИГНАЛЫ АВТОКОНТРОЛЯ загораться не должны. Контакт
внешней сигнализации (выходные зажимы Х4-5, Х4-6) должен быть разомк-
нут, индикатор ЗВ блока УП загораться не должен.
При работе автоконтроля в нормальном режиме и установленной перемыч-
ке ТЕСТ1 имитируют различные виды неисправностей в соответствии с
табл.9.2 н проверяют их обнаружение блоком автоконтроля по загоранию ин-
дикатора ПОВТОР ПРОВЕРКА, соответствующего данной неисправности ин-
дикатора СИГНАЛЫ АВТОКОНТРОЛЯ и замыканию цепи внешней сигнали-
зации. При этом защита выводится из работы.
Если проверку делают без защиты, то замыкание цепи внешней сигнализа-
ции фиксируют омметром; при совместной проверке с защитой - по выпада-
нию указательного реле. Индикатор ПОВТОР ПРОВЕРКА должен загораться
при любом виде неисправности после каждого пуска блока ЯК.
Загорание индикатора вида неисправности и замыкание цепи внешней сиг-
нализации должно происходить только после трехкратного запуска блока АК с
данным видом неисправности. Одновременно с замыканием цепи внешней
сигнализации фиксируют также вывод зашиты из работы блоком АК, (который
233
производится разрывом цепи органа сравнения фаз) по загоранию индикатора
ЗВ блока УП. Вывод защиты из работы должен производиться при всех, ими-
тируемых в данном пункте, видах неисправности.
Таблица 9.2. Имитация неисправностей в нормальном режиме
Вид неисправности Способ имитации Сигналы автоконтроля
Понижение тока покоя Разорвать цепь БСФ ток покоя
Увеличение затухания ВЧ канала Установить перемычку между гнездам и-УПРЗ и ОВГ блока УУ МАЛ ЗАПАС
Отсутствие сигнала своего передатчика Установить перемычку между гнездами УПР2 и ОВ1 блока УУ ПРИЕМ СОБСТВ, МАЛ ЗАПАС, ПРИЕМ ДАЛЬНИЙ
Отсутствие ответа Снять перемычку дальне- го передатчика ТЕСТ1 блока АК МАЛ ЗАПАС, ПРИЕМ ДАЛЬНИЙ
При выводе защиты из работы, ток покоя (по прибору) отсутствует.
После фиксации неисправности автоконтроль не запускается, и сигнал не-
исправности сохраняется до деблокировки АК кнопкой СБРОС.
Проверяют работу блока АК в одностороннем режиме при отсутствии неис-
правностей. Для этого тумблер переводят в положение ОДНОСТОРОННИЙ
РЕЖИМ и снимают перемычку ТЕСТЕ При запуске автоконтроля должен за-
гораться индикатор ПУСК и не загораться индикатор ОТКЛИК. Индикатор ВЧ
ВЫХОД должен загораться однократно. Индикаторы ПОВТОР ПРОВЕРКА,
СИГНАЛЫ АВТОКОНТРОЛЯ, ЗВ Загораться не должны. Контакт внешней
сигнализации замыкаться не должен.
Проверяют работу блока АК в одностороннем режиме и снятой перемычке
TECTI при имитации неисправностей различного вида.
Так же как и в нормальном режиме при однократном запуске с данным ви-
дом неисправности должен загораться индикатор ПОВТОР ПРОВЕРКА, а при
трехкратном - подаваться сигнал неисправности, и неисправная защита выво-
диться из работы. Имитация неисправностей производится в соответствии с
табл. 9.3. При этом защита выводится из работы.
Проверяют наличие запрета запуска блока АК при пуске передатчика от за-
щиты по цепи УПР1, а также при подаче сигнала останова передатчика.
Для этого при запущенном передатчике кнопкой ПЕРЕДАТЧИК ПУСК пы-
таются запустить блок АК кнопкой АВТОКОНТРОЛЬ ПУСК. При этом индикатор
ПУСК блока АК, указывающий на запуск блока АК, загораться не должен. Анало-
гично проверяют отсутствие запуска блока ЛК при подаче останова путем зако-
рачивания между собой выходных зажимов ОСТ (ХЗ-1) и +24 В (ХЗ-З).
Проверяют действие сигнализации при снятии постоянного тока с приемо-
передатчика. Для этого отключают тумблер питания ПВЗЛ и проверяют замы-
кание цепи внешней сигнализации (Х4-5., Х4-6).
Проверяют наличие дополнительных автоматических пусков с укорочен-
ным интервалом между проверками ВЧ канала. Пуск фиксируется по загора-
нию индикаторов ПУСК. Отсчет времени производится ручным секундомером
или часами с секундной стрелкой.
234
Перед проверкой выдержек времени предварительно устанавливают в тре-
буемое положение перемычку П1 на печатной плате блока АК. Установку пе-
ремычки выполняют по согласованию с противоположным концом линии. На
одном конце линии перемычка должна быть установлена в положение 9 - 10, а
на другом - в положение 10 - 11, что соответствует выдержкам времени соот-
ветственно (52±2) с и (42±2) с.
Проверку производят при работе блока АК в одностороннем режиме, тесто-
вые перемычки не установлены.
Фиксируются следующие интервалы времени до пуска АК:
- от момента подачи питания тумблером ПИТАНИЕ;
- от момента отпускания кнопки ПЕРЕДАТЧИК ПУСК;
- от момента отпускания кнопки АВТОКОНТРОЛЬ СБРОС.
Затем блок АК переводится в нормальный режим и вручную кнопкой
АВТОКОНТРОЛЬ ПУСК запускается АК. При этом загорается светодиод
ПОВТОР ПРОВЕРКА, свидетельствующий о том, что блоком АК зафиксиро-
вана неисправность, и блок АК перешел на укороченный интервал между про-
верками. До выдачи сигнала неисправности блок АК с укороченным интерва-
лом должен запуститься еще дважды. Интервал фиксируется между моментом
погасания индикатора ПУСК и моментом, когда он вновь загорается.
Проверяют наличие автоматических пусков с нормальным интервалом вре-
мени. Проверку производят в нормальном режиме работы блока АК и установ-
ленными перемычками ТЕСТ1, ТЕСТ2 и ТЕСТ4. Измеряют интервал времени
автоматическими запусками блока АК от момента погасания светодиода ПУСК
при очередном запуске до момента его загорания при следующем запуске.
При установленной перемычке ТЕСТ4 интервал времени сокращается в 128 раз
до 2 мин (48±2) с вместо 5ч 57мин 55 с.
Проверяют наличие автоматических пусков с увеличенным интервалом при
отсутствии запусков блока АК на противоположном конце линии. Проверку
производят в нормальном режиме работы с установленными перемычками
ТЕСТ1 и ТЕСТ4. Интервал между проверками при этом должен составлять 2
мин (53±2) с вместо 6ч 9мин 6с.
Таблица 9.3. Имитация неисправностей в одностороннем режиме
Вид неисправности Способ имитации Сигналы автоконтроля
Понижение тока покоя Разорвать цепь БСФ ток покоя
Отсутствие сигнала своего передатчика Установить перемычку между гнездами УПР2 и ОВ1блокаУУ ПРИЕМ СОБСТВ
Получение ответа дальнего передатчика Установить перемычку ТЕСТ1 ТРАКТ ВОССТАНОВЛЕН
9.6.17. Проверка блока ДУ
Для проверки блока в автономном режиме необходимо установить пере-
мычку ТЕСТ на лицевой панели блока ДУ. При этом блок ДУ будет как пере-
давать, так и принимать собственные кодированные сигналы дистанционного
управления (при отсутствии перемычки прием собственных сигналов блокиру-
ется).
235
Последовательно проверяются следующие команды ДУ: ВЫЗОВ - нажима-
ется кнопка ВЫЗОВ и фиксируется прерывистый звуковой сигнал, подаваемый
блоком ДУ, продолжительностью около 10 с; ПУСК АК - нажимается кнопка
ПУСК АК и фиксируется запуск блока АК по загоранию светодиода ПУСК,
ПУСК ПЕРЕДАТЧИКА - нажимается кнопка ПУСК ПРД и фиксируется по
прибору поста запуск передатчика с неманипулированным сигналом иа время
около 10 с.
Для проверки прохождения сигнала дистанционного управления СБРОС
предварительно имитируется одна из неисправностей и трехкратно запускается
автоконтроль для фиксации неисправности. Устанавливается перемычка ТЕСТ
3 иа блоке АК, блокирующая непосредственную передачу команды СБРОС от
кнопки. Снимается перемычка ТЕСТ на блоке ДУ и проверяется, что при на-
жатии кнопки СБРОС сигнал неисправности не снимается. Затем перемычка
ТЕСТ устанавливается и проверяется прохождение команды СБРОС через
блок ДУ при нажатии на кнопку СБРОС по снятию сигнала неисправности.
9.7. Проверка ВЧ канала
9.7.1. Проверка затухания ВЧ кабеля и фильтра присоединения
После предварительной настройки приемопередатчиков, устройств обра-
ботки и присоединения по обоим концам линии приемопередатчики присоеди-
няют к ВЧ кабелю и выполняют контрольные замеры затухания ВЧ кабеля и
ВЧ кабеля совместно с фильтром присоединения.
Проверку производят при включенном заземляющем ноже конденсатора
связи по схемам рис.9.7 и 9.8.
От приемопередатчика подают сплошной ВЧ сигнал и измеряют напряже-
ние на его выходе ипрд, а также на сопротивлении нагрузки U„. Измеряют так-
же ток выхода передатчика 1„рд по прибору поста.
Рассчитывают выходную мощность передатчика Р„рд и нагрузки Рн, а также
затухание ак ВЧ кабеля отдельно и с фильтром присоединения:
Л,рд = Ппрд * /прд;, ри = uyR„: = I* Рга* = 10 lg(P^PJ.
При выполнении этой данной и последующих проверок следует учитывать
введен или нет удлинитель (звено затухания) в блоке ЛФ.
При введении удлинителя изменяются выходные параметры передатчика
1/прд, 4рд> Рпрт а рассчитанные по вышеприведенным формулам величины зату-
ханий ВЧ кабеля, фильтра присоединения и ВЧ канала превышают их собст-
венные на величину затухания удлинителя, составляющую, примерно, 3 дБ.
При введении затухания с двух сторон линии затухание ВЧ канала увеличива-
ется на величину, равную сумме затуханий двух удлинителей.
236
nfttfl
Рис. 9.7. Схема проверки затухания ВЧ кабеля
Ин-резистор 75-100 Ом, Pi,Pi-электронный вольтметр (B3-38)
9.7.2. Настройка переговорного устройства
Настройка производится по критерию наилучшей слышимости. При на-
стройке ВЧ канал полностью собирается с двух сторон линии, конденсаторы
связи разземляются. При настройке регулируют: уровень выходной мощности
потенциометром УРОВЕНЬ (R28) в блоке УМ-1; глубину модуляции резистором
МОДУЛ (R21); уровень выходной мощности потенциометром УРОВЕНЬ (R28) в
блоке УМ-1; глубину модуляции резистором МОДУЛ (R21); слышимость регу-
лятором ГРОМКОСТЬ (R40) блока УУ.
9.7.3. Согласование выхода передатчика с входным
сопротивлением ВЧ кабеля
При полностью собранном ВЧ канале измеряют ток 7ВЫХ и напряженке 1/вых
неманнпулированного сигнала на выходе передатчика и определяют выходную
мощность и входное сопротивление ВЧ кабеля:
^ВЫХ СПрд/Прд, ZK Г/Вых/ /вых.
Как правило, при реальной величине входного сопротивления ВЧ кабеля в
пределах 50-150 Ом выходная мощность ПВЗЛ - не менее 2 Вт (33 дБ).
Необходимость дополнительного согласования может возникнуть, если Zx
выходит за указанные пределы или запас по перекрываемому затуханию не-
достаточен.
Согласование производят изменением числа витков линейной обмотки вы-
ходного трансформатора Т блока УМ-2. При большом Zx устанавливают от-
пайку трансформатора с большим числом витков, при малом Zx - переходят на
меньшее число витков. Одновременно с изменением числа витков линейной
обмотки изменяют соответствующим образом отпайку обмотки, с которой ВЧ
сигнал поступает на вход приемника.
Рис. 9.8. Схема проверки затухания ВЧ кабеля с ФП.
С, эквивалент конденсатора связи; Кц-резнстори400 Ом; РьРз-электронный вольтметр
237
После согласования напряжение чувствительности и входное сопротивле-
ние приемопередатчика нужно замерить заново.
9.7.4. Измерение затухания ВЧ канала
Измерение затухания ВЧ канала производят по схеме рис.9 поочередно в
обе стороны.
Для этого на одном конце линии запускают передатчик, включенный в ли-
нию без манипуляции, и определяют его выходную мощность по выходному
напряжению (С/„рд) и току выхода (7„рд), замеренному прибором приемопере-
датчика при нажатой кнопке ИЗМ:
Д1рд ~ б/прд'Х /прд
На противоположной стороне линии измеряют напряжение принимаемого
сигнала €/прм на сопротивлении нагрузки R„ = 75 Ом. Мощность принимаемого
сигнала рассчитывают по формуле:
/’прм = (С'прм)2/^
Рассчитывают затухание ВЧ канала: а*= 10 1g (/,,1рд //’„,,«)
На коротких линиях на выходную мощность передатчика влияет нагрузка
противоположного конца ВЧ канала. Поэтому, для исключения погрешности
при определении затухания измерения на передающем конце необходимо про-
изводить, когда ВЧ кабель на приемном конце нагружен на резистор R„ = 75
Ом, как показано на рис.9.9
Рис. 9.9. Схема измерения затухания ВЧ канала
Рассчитать затухание ВЧ канала можно и иначе, переведя мощности Рпрд и
Рпр„ в уровни передаваемого р„рл и принимаемого р„р„ сигналов в дБ.
При этом: Ох=Рпрд - Рпрм, лБ.
Определять затухание по схеме рис.9.9, можно в том случае, если напряже-
ние помехи ипоы на приемной стороне, замеренное иа сопротивлении нагрузки
R„= 75 Ом при незапущенных передатчиках, по крайней мере, в 3 раза меньше
напряжения принимаемого сигнала от дальнего передатчика Unpu. В противном
случае необходимо на приемной стороне использовать селективный измери-
тель уровня, либо для определения Рпрм использовать избирательную систему
приемника. При использовании избирательной системы приемника вначале ка-
либруют приемник по схеме рис.9.10,а. Для этого от внешнего генератора РЗ,
настроенного на частоту данного ВЧ канала, подают сигнал величиной U, = (5-
10) В и измеряют величину напряжения на выходе блока ФГТР (гнездо ВЫХ на
лицевой панели блока). Определяют коэффициент передачи.
^фпр 1 фпр
238
При приеме сигнала дальнего передатчика (рис. 9.106) измеряют напряже-
ние на выходе блока ФПР б/ф„р и рассчитывают величину напряжения прини-
маемого сигнала:
б лрм б фПр / А*фпр.
По полученному значению 1/„рм определяют, как указано выше, мощность
б’прм и уровень р„ри принимаемого сигнала, а также затухание ВЧ канала а,.
Рис. 9.10. Схема измерения принимаемого сигнала с использованием
избирательной системы приемника
Р1- электронный вольтметр (B3-38); частотомер (43-33); ВЧ генератор; резистор (1-2) кОм
9.7.5. Измерение и настройка запаса по перекрываемому
затуханию
Запас по перекрываемому затуханию один из важных показателей, характе-
ризующих эксплуатационную надежность ВЧ канала. По сути - это превыше-
ние уровня принимаемого ВЧ сигнала от дальнего передатчика над уровнем
порога запирания приемника, измеренном на частоте передатчика:
1g (б/„рм / С3) — рпрм“ Р-п
где: б'„рм и рпрм - соответственно величина напряжения в вольтах и уровень
принимаемого сигнала на входе приемопередатчика в дБ; U, и р, - величина
напряжения и уровень и порога запирания приемника.
Уровень /’прм, а, следовательно, и величина напряжения 1/„рм принимаемого
сигнала, зависят от мощности Р„рд передатчика (уровня рпрд, передаваемого
сигнала) и величины затухания ВЧ канала, а величина б/прм зависит также от
входного сопротивления приемопередатчика.
Минимально допустимый запас по затуханию составляет 15 дБ. В отдель-
ных случаях по согласованию со службой защиты допустимо снижение мини-
мально допустимого запаса по затуханию до 10 дБ.
Не следует, однако, иметь запас по затуханию больше 25 дБ, т.к. при этом
ухудшается соотношение величин напряжений передаваемого б4рД и прини-
маемого (7пры сигналов, и возрастает величина биений сигналов на входе при-
емника от своего и дальнего передатчиков.
Для измерения запаса по затуханию на приемной стороне снимают пере-
мычку на блоке ЛФ ПОСТ - ЛИНИЯ и подсоединяют магазин затуханий.
Запас по затуханию определяется по максимальной величине затухания,
набранного на магазине затухания, при которой сигнал дальнего передатчика
полностью закрывает приемник, т.е. величина тока приема 7пр = 0.
Если запас по затуханию превышает 25 дБ, то его следует уменьшить. Сде-
лать это можно введением удлинителя (звена затухания), расположенного в
239
блоке ЛФ, либо путем загрубления приемника с помощью входного делителя в
блоке ФПР. Вводить удлинитель следует в тех случаях, когда величина биений
превышает допустимое значение.
Если запас по затуханию недостаточен, следует проверить характеристи-
ку чувствительности приемника и степень согласованности приемопередатчи-
ков с входным сопротивлением ВЧ кабеля.
Если на противоположном конце линии нет персонала, чтобы запустить пе-
редатчик, проверку запаса по затуханию можно сделать, используя дистанци-
онный пуск дальнего передатчика от блока ДУ, учитывая, что мощность пере-
датчика при его запуске по цепям УПР1 (кнопкой) и УПР2 (от блокаДУ) раз-
личаются незначительно.
9.7.6. Проверка отстройки от линейных помех
После настройки запаса по перекрываемому затуханию проверяют отстрой-
ку от линейных помех. Для этого измеряют при незапущенных передатчиках
напряжение помехи на выходе блока ФПР помти (контрольное гнездо
ВЫХ), и сравнивают его с величиной напряжения на выходе ФПР при подаче
на вход приемника напряжения порога чувствительности 1/фпр ч. Напряжение
помехи должно быть не менее, чем в три раза меньше.
Измеряют также напряжение на выходе блока ФПР при запуске передатчи-
ков мешающих каналов, частоты которых близки к частоте настраиваемого ка-
нала.
Суммарное напряжение от Линейных помех и мешающего канала должно
быть, по крайней мере, в три раза меньше напряжения на выходе ФПР порога
чувствительности
9.7.7. Оценка влияния биений сигналов своего н
дальнего передатчиков
Проверку производят при одновременном запуске своего и дальнего передат-
чиков неманипулированным сигналом. Биения наблюдают на экране осцилло-
графа, подключенного к клеммам ПОСТ, 3 блока ЛФ. Минимальное напряжение
при биениях должно быть не меньше, чем величина напряжения от дальнего пе-
редатчика. При большой помехе на входе поста, соизмеримой с сигналом от
дальнего передатчика, биения следует наблюдать на выходе блока ФПР.
9.7.8. Настройка выходной мощности передатчика в режиме
проверки запаса по затуханию блоком АК
Настройку производят поочередно в обе стороны.
Устанавливают перемычку между контрольными гнездами Д дВ и ОВ1 и
запускают передатчик. С помощью потенциометра УПРЗ (R8) блока УМ1 ус-
танавливают величину напряжения на выходе передатчика, примерно, в три
раза меньшую, чем при пуске передатчика неманипулированным сигналом
кнопкой ПЕРЕДАТЧИК ПУСК, что равносильно увеличению затухания ВЧ ка-
нала, примерно, на 10 дБ. Затем снимают перемычку и, включив магазин зату-
ханий, запускают АК на противоположном конце линии и проверяют величину
введенногою затухания, при котором автоконтроль начинает фиксировать не-
исправность МАЛ ЗАПАС. При введении затухания 10 дБ должна фиксировать-
240
ся неисправность, а при введении 8 дБ обмен должен проходить нормально.
При необходимости подстраивают уровень мощности дальнего передат-
чика потенциометром УПРЗ.
9.7.9. Измеренне передаваемого и принимаемого ВЧ сигналов н
параметров приемопередатчика
После настройки приемопередатчиков на реальном ВЧ канале заново изме-
ряют и заносят в протокол настроенные параметры передатчиков при работе на
нагрузку 75 Ом и параметры приемников.
Затем при полностью собранной схеме ВЧ канала производят измерения
параметров передаваемых (С7прд, /прд) и принимаемых (Ц,рм) сигналов при по-
очередном запуске передатчиков неманипулированным сигналом.
Параметры передаваемых и принимаемых сигналов фиксируют при пуске
передатчиков по цепям УПР1 с помощью кнопок ПЕРЕДАТЧИК ПУСК или
КН и УПР2 с помощью команды ДУ ПУСК ПРД.
Такие данные необходимо иметь в протоколе с целью оценки работоспо-
собности канала при эксплуатационных проверках.
9.7.10. Опробование работы автоконтроля
На полностью собранном ВЧ канале устанавливают тумблеры приемопере-
датчиков НОРМАЛЬНО - ОДНОСТОРОННИЙ РЕЖИМ в положение
НОРМАЛЬНО и убеждаются, что автоконтроль не фиксирует неисправностей,
т.е. после однократного запуска блока АК кнопкой АВТОКОНТРОЛЬ ПУСК не
загорается индикатор ПОВТОР ПРОВЕРКА, а после трехкратного - ни один из
индикаторов, фиксирующих неисправности.
Разрывают цепь органа сравнения фаз и пускают блок АК. После трехкрат-
ного запуска должна быть зафиксирована неисправность ПОНИЖЕНИЕ ТОКА
ПОКОЯ.
Восстанавливают цепь органа сравнения фаз, деблокируют автоконтроль и,
разорвав ВЧ канал переводом выхода передатчика на нагрузку
75 Ом, проверяют фиксацию неисправностей ПРИЕМ ДАЛЬНИЙ, МАЛ ЗАПАС
после трехкратного запуска блока АК.
Восстанавливают ВЧ канал, деблокируют автоконтроль, устанавливают пе-
ремычку УПР2 - ОВ1 на блоке УУ и после трехкратного запуска автоконтроля
проверяют фиксацию неисправностей ПРИЕМ СОБСТВЕННЫЙ, ПРИЕМ
ДАЛЬНИЙ, МАЛ ЗАПАС.
. Снимают перемычку УПР2 - OB I, деблокируют автоконтроль и дожидают-
ся автоматического запуска блоков АК сначала с одной из сторон линии через t
42 с, а затем с другой - через I = (42+52) с = 1 мин 34с. Устанавливают пере-
мычку ТЕСТ4 переводя блок АК на одной из сторон в режим ускоренной про-
верки. После третьего автоматического запуска с интервалом 2 мин (53+2) с
должен загореться индикатор АВТОКОНТРОЛЬ.
Не нажимая на кнопку СБРОС, ставят переключатель в положение "Одно-
сторонний режим". Индикатор АВТОКОНТРОЛЬ должен погаснуть.
Снимают перемычку ТЕСТ4, восстанавливают ВЧ канал н без возврата пе-
реключателя в положение НОРМАЛЬНО трехкратно запускают АК кнопкой
241
АВТОКОНТРОЛЬ ПУСК. При этом должна быть зафиксирована неисправность
ТРАКТ ВОССТАНОВЛЕН.
При фиксации автоконтролем любой из указанных неисправностей должен
выпадать флажок указательного реле НЕИСПРАВНОСТЬ ЗАЩИТЫ. При любой
неисправности, кроме неисправности АВТОКОНТРОЛЬ, защита должна автома-
тически выводиться из работы разрывом цепи органа сравнения фаз.
9.7.11. Проверка фазировки ВЧ импульсов от тока нагрузки линии
При подаче напряжения манипуляции от органа манипуляции защиты и на-
личии тока нагрузки по линии запускают передатчики и убеждаются по экрану
осциллографа, что ВЧ импульсы своего и дальнего передатчика взаимно пол-
ностью перекрывают паузы, а ток выхода приемника равен 0.
9.7.12. Проверка приемопередатчика при пониженном напряжении
питания
Проверку производят при понижении напряжения питания до 0,8 номи-
нального. Не должны изменяться ток выхода приемника, выходная мощность
передатчика, величина увеличения затухания канала, фиксируемого автокон-
тролем. Автоконтроль должен работать в соответствии с п.9.7.10.
9.7.13. Проверка взаимодействия с панелью релейной защиты, под-
готовка к включению
Если приемопередатчик ПВЗЛ устанавливается на действующую панель
защиты взамен другого ВЧ поста, целесообразно предусмотреть одновременно
проверку этой защиты.
Однако, независимо от того, предусмотрена или не предусмотрена такая
проверка, необходимо: снять фазную характеристику защиты и при необходи-
мости отрегулировать угол блокировки на заданное значение.; проверить рабо-
ту защиты совместно с приемопередатчиком имитацией внутреннего и внеш-
него коротких замыканий; произвести окончательный осмотр аппаратуры про-
верить действие сигнализации. При цепях защиты и приемопередатчика в ра-
бочем положении, производят обмен контрольными сигналами.
9.7.14. Снятие фазной характеристики н определение углов
блокировки защиты
При снятии фазной характеристики определяется зависимость тока в об-
мотке отключающего выходного реле органа сравнения фаз от угла сдвига
между ВЧ импульсами приемопередатчиков. Фазная характеристика снимается
при номинальных напряжениях постоянного тока. Защищаемая линия при
этом может быть отключена. Приемопередатчики с обеих сторон запускаются
кнопками. На выходе приемопередатчиков (параллельно ВЧ кабелям) подк-
лючаются электронные осциллографы. К манипуляторным узлам приемопере-
датчиков через изолирующие трансформаторы подводится напряжение (/ма„ =
100 В (рис.9.11). Последовательно с обмоткой отключающего реле органа срав-
нения фаз включается миллиамперметр магнитоэлектрической системы. Угол
напряжения манипуляции регулируется с одной стороны линии фазорегулято-
ром и контролируется фазометром (фазоиндикатором). С помощью фазорегу-
лятора устанавливается "нуль отсчета" - такое положение ВЧ импульсов, когда
242
середины их совпадают. Изменяя угол между ВЧ импульсами от 0 до 360°
через каждые 15-30°, по миллиамперметрам, измеряющим ток в обмотках
отключающих реле, определяют токи для различных значении углов. По
полученным данным строится фазная характеристика зашиты. При снятии
обеих ветвей фазной характеристики измеряют токи срабатывания и возврата
отключающих реле и соответствующие им углы блокировки. При отклонении
измеренных углов блокировки от заданных производится подстройка переклю-
чением дополнительных секций обмоток или механической регулировкой са-
мих реле.
При несимметричной фазной характеристике за угол блокировки прини-
мается меньший из углов. Несимметрия вызывается различием ВЧ сигналов
своего и удаленного приемопередатчиков, искажением формы импульсов и от-
раженными импульсами (при одночастотной настройке). При несимметрии 5 -
8° защиту можно включать в работу, при больших отклонениях необходимо
найти и устранить причину.
Рис 9.11. Схема снятия фазной характеристики дифференциально-фазной
ВЧ защиты типа ДФЗ 201 при помощи фазорегулятора.
ФР - фазорегулятор, ВАФ-85 - вольтампсрфазоиидикатор, ИТ изолирующий
трансформатор, 30 - электронный осциллограф, 1 ВЧ кабель
Снятие фазной характеристики производится при первом включении защи-
ты, или при каких-либо изменениях, касающихся блока сравнения фаз и прие-
мопередатчика. При нормальных эксплуатационных проверках ее не снимают.
Для контроля за состоянием органа сравнения фаз измеряют токи срабатыва-
ния и возврата обоих поляризованных реле прн питании органа сравнения фаз
переменным напряжением от постороннего источника. В связи с тем, что фор-
ма кривой тока органа сравнения фаз при снятии фазной характеристики зна-
чительно отличается от синусоидальной, токи срабатывания и возврата поля-
ризованных реле, определенные по фазной характеристике, будут отличаться
от измеренных при питании органа фаз переменным напряжением от посто-
роннего источника.
243
9.7.15. Краткое содержание протокола проверки и настройки ВЧ
приемопередатчиков ПВЗЛ и ПВЗЛ-1
(Компания «Электорцентроналадка).
1. Общая характеристика ВЧ канала.
2. Паспортные данные оборудования ВЧ канала.
3. Внешний рсмотр приемопередатчика.
4. Проверка сопротивления изоляции цепей 220 В, контактов сигнализациии и
линейного выхода передатчика.( Мега омметр 500 В, норма > 20 Мом).
5. Проверка соответствия параметров заводского паспорта, фактически изме-
ренным величинам/Частота приемопередатчика, его мощность на нагрузке 75 Ом без
манипуляции, работа манипулятора при 30 - 100 В, токи выхода передатчика и при-
кмника, Ма, остаточное напряжение на выходе непушенного поста, мВ, чувствитель-
ность приемника, 0,25 -.35 В, действие пуска и останова от релейной части защиты,
действие пуска от автоконтроля, наличие модуляции переговорного устройства).
6. Опробование работы автоконтроля.(При действии пуска от РЗ или кнопок Пуск
и КН, действие запрета пуска от автоконтроля и переговорного устройства; автоматиче-
ский вывод защиты при выявлении неисправности. Действие сигналов автоконтроля на
внешнюю сигнализацию , вывод защиты из работы после трехкратной фиксации неис-
правности)
7. Величины напряжений блока питания.
8. Проверка шкалы прибора индикатора.
9. Проверка настройки линейного фильтра.(частота настройки, норма 1% от зад. f)
10. Измерения на приборе-ийдикаторе и на выходе ПП. при нагрузках прнеиика
1 передатчика на 600 Ом/ 75 Ом, входное сопротивление поста).
11. Характеристики приемника. (Характеристики чувствительности, избиратель-
ности и манипуляции).
12. Мощности на выходе передатчика при разных вариантах пуска.
13. Взаимодействие приемопередатчика с релейной частью.(Действие цепей
пуска и останова, наличие манипулированного импульса на выходе передатчика и при-
емника от токовыхцепей защиты, действие сигнализации при пропаже питания и дейст-
вие сигналов АК).
14. Проверка сопротивленияизоляции.
15. Проверка ВЧ тракта и канала защиты.
16. Двустороннее опробыванне автоконтроля.(Величина вводимого в канал зату-
хания при которой начинает действовать сигнал «Мал Запас», норма А зап. = 8-2 дБ;
проверка действия дистанционного управления ДУ; имитация повреждений).
17. Дополнительные измерения и проверки.
Примечания. Заключение, Проверку и наладку провели: подпись, фамилия, дата.
244
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ КАНАЛЫ РЕЛЕЙНОЙ
ЗАЩИТЫ С АППАРАТУРОЙ ПВЗ-90 М
10.1. Основные особенности приемопередатчика ПВЗ-90М
Приемопередатчик ПВЗ-90М, как и его предшественник ПВЗ-90, является
универсальным ПП, предназначенным для работы со всеми типами ВЧ защит
на ЛЭП всех классов напряжения. Его параметры - уровень выходного сигнала
и чувствительность - позволяют устанавливать его на существующие каналы
РЗ взамен ПП типов ПВЗК, ПВЗД, УПЗ-70 и АВЗК-80
Вместе с тем, ПВЗ-90М и ПВЗ-90 имеют перед этими ПП, а также перед
ПВЗ и ПВЗЛ существенное преимущество - значительно более высокую изби-
рательность.
Перечисленные приемопередатчики построены на основе рассмотренной
выше схемы, которая в радиотехнике называется схемой прямого усиления.
Эта схема характеризуется низкой избирательностью, обусловленной тем, что
входной и линейный фильтры настраиваются на рабочую частоту канала. С
ростом частоты увеличивается полоса пропускания этих фильтров и, как след-
ствие, падает избирательность при заданной расстройке от рабочей частоты
канала. Для повышения избирательности в приемник вводится еще и входной
фильтр, однако, это не дает принципиальной разницы.
Приемник аппаратуры ПВЗ-90 и ПВЗ-90М имеет более высокую избира-
тельность благодаря тому, что он выполнен по схеме с преобразованием часто-
ты, известной в радиотехнике как супергетеродинная схема. Отличие этой схе-
мы от схемы прямого усиления в том, что в ней после входного фильтра вклю-
чается преобразователь частоты (смеситель) ПЧ, имеющий два входа. На пер-
вый подается принимаемый сигнал, а на второй - напряжение от вспомогатель-
ного генератора-гетеродина. Частота этого генератора устанавливается такой,
чтобы разность между ней и частотой сигналаЛига была всегда постоянной
Лет “Лига = const ИЛИ fKnl -fr„ = Const.
В приемниках, рассчитанных на разные частоты сигнала, устанавливаются
соответственно разные частоты гетеродинов. Например, приЛ™» =56 кГц уста-
навливается Лег = 156 кГц и Лет “Лига = ЮОкГц. При Лига = 480 кГц устанавли-
•ваетсяЛег = 380 кГц и Ли™ -Лет = 100 кГц.
Эта разностная частота называется промежуточной.
В преобразователе частоты, представляющем собой нелинейную систему,
напряжения сигнала и гетеродина взаимодействуют, в результате чего в вы-
ходном напряжении преобразователя присутствуют различные комбинацион-
ные частоты: суммы частот сигнала и гетеродина, их разности, гармоники и
т.д. На выходе преобразователя включается фильтр ФПЧ. пропускающий
только промежуточную (разностную) частоту. Сигнал с выхода ФЛ уйдет да-
лее в схему приемника - на ПУ, Дет, ВУ
245
Высокая избирательность приемника с преобразованием частоты обуслов-
лена тем, что фильтр ФПЧ. имеющий постоянную частоту настройки, не зави-
сящую от рабочей частоты приемника, может быть выполнен с относительно
узкой полосой и весьма высокой избирательностью. Например, в НВЗ-90 и
ПВЗ-90М фильтр ФПЧ настроен на/пром = 100 кГц, имеет полосу пропускания
2 кГц, и избирательность не менее 30 дБ при расстройке на 3 кГц относительно
центральной частоты.
Теперь выясняется, что если частота сигнала, поступающего на вход при-
емника, отличается от номинальной частоты приемниками™ на &f, то и проме-
жуточная частота на выходе ПЧбудет отличаться от своего номинального зна-
чения на то же А/ Действительно’
&ип, + У) -fm W
Если номинальная частота приемника в рассмотренном выше примере рав-
на =480кГц, а на входе присутствует мешающий сигнал другого канала с
частотой 483 кГц, то на выходе ПЧ будет частота 103 кГц, на которой ФПЧ
имеет избирательность 30 дБ. Мешающий сигнал будет ослаблен на это значе-
ние. В приемнике прямого усиления полоса пропускания входного фильтра
вместе с ЛФ для частоты 480 кГц составляет 10 кГц, т.е мешающий сигнал с
частотой 483 кГц попадаете полосу пропускания и вообще не будет ослаблен.
На рис. 10.1 приведены сравнительные характеристики избирательности
приемников ПВЗ-90М (ПВЗ-90) и АВЗК-80. Из графиков видно, что при оди-
Рис. 10 1. Характеристики избирательности приемников ПВЗ-90М и АВЗК-80:
ПВЗМ-90М: /-36 120 кГц; 2-120-200 кГц; 3-200-300 кГц; 4-300-500 кГц 5-500-600 кГц, АВЗК 80.
*-50 кГц, о -100 кГц, Д -200 кГц; С -ЗООкГц; * -500 кГц.
хСупергетеродинная схема обладает некоторыми особенностями. Если но-
минальная частота приемника совпадает или близка к промежуточной частоте,
то приемник работает неустойчиво. Поэтому в приемниках ПВЗ-90 и ПВЗ-90М
для диапазона рабочих частот 90,5 - 110,5 кГц устанавливается промежуточная
частота 80 кГц.
Если на вход преобразователя частоты (ПЧ) с частотой гетеродина по-
ступит не сигнал с номинальной частотой а помеха, отстоящая по частоте
246
отна/про„, но в противоположную сторону, чем то на выходе ПЧ обра-
зуется частотаfrpo„, которую пропустит ФПЧ. К примеру, прилип, = 480 кГц и
/г„ = 380 кГц при помехе с частотой/пом = 280 кГц получится f„-fm„ = 100 кГц
(рис. 10.2). Такая частота помехи называется зеркальной. Чтобы она не про-
шла в приемник, ее необходимо заградить до входа ПЧ. Эту функцию выпол-
няет входной фильтр БФ. Этим объясняется его включение в схему приемника,
хотя основную избирательность приемника обеспечивает ФПЧ. Зеркальная
частота отличается от номинальной частоты на 2fnpo„, при такой большой рас-
стройке входной фильтр обеспечивает достаточную избирательность.
*3'0 GtT *ГГ<-4 44W (яр
01 t;
Рис. 10.2. Расположение рабочей и зеркальной частот
Преобразователь частоты имеет нелинейную амплитудную характеристику.
При увеличении входного напряжения сигнала выше некоторого граничного
значения С1гл„„ выходное напряжение промежуточной частоты ограничивается
(рис. 10.3).
Vr • *
Рис. 10.3. Амплитудная характеристика преобразователя частоты с ФПЧ.
На входе ПЧ, кроме полезного сигнала, может присутствовать помеха от
какого-либо соседнего ВЧ канала, прошедшая через входной фильтр БФ, не
обладающий достаточной избирательностью. Эта помеха не пройдет через
фильтр ФПЧ в последующие узлы приемника, однако она не безвредна. Если
сумма напряжений сигнала и помехи на входе ПЧ превысит значение то
напряжение полезного сигнала на выходе ФПЧ снизится по сравнению с его
значением при отсутствии помехи, т.е. произойдет подавление сигнала поме-
хой. Степень подавления полезного сигнала зависит от соотношения, сигнала и
помехи на входе ПЧ: чем оно меньше, тем больше снижается сигнал.
Приемник будет принимать сигнал до тех пор, пока напряжение на выходе
ФПЧ будет превышать значение 1/чпч, соответствующее чувствительности при-
емника. Отсюда можно сделать вывод, что для уменьшения влияния помехи
желательно, чтобы максимальное значение напряжения на выходе ФПЧ U„4mas
как можно больше превышало значение U4m. Однако для такого увеличения
существует предел, обусловленный следующим.
При поступлении на вход ФПЧ манипулированного сигнала форма оги-
бающей импульсов на выходе ФПЧ близка к трапеции, но на заднем фронте
247
каждого импульса наблюдается дополнительный всплеск, амплитуда которого
не превышает 8 % амплитуды основного импульса (рис. 10.4).
Рис. 10.4 Форма импульса на выходе ФПЧ
Если амплитуда основного импульса превосходит U4 ПЧ, то на выходе при-
емника появляются импульсы тока, причем длительности импульсов и пауз
между ними примерно равны. При повышении амплитуды импульса длитель-
ности пауз несколько возрастают, а импульсов уменьшаются. Но, если напря-
жение на выходе ФПЧувеличится так, что амплитуда дополнительного вспле-
ска превзойдет значение U4m, то длительности импульсов и пауз будут суще-
ственно искажены. ___
Для того чтобы этого не произошло (в частности, при работе собственного
передатчика), нужно ограничить рост входного напряжения ФПЧ, тем самым,
ограничив его выходное напряжение Предельно допустимое значение напря-
жения на выходе ФПЧ- Un4nax не должно превышать (7.,пч более чем в 10 раз.
Регулировка требуемых соотношений обеспечивается путем установки по-
рога срабатывания порогового устройства ПУ и значения напряжения сигнала
на входе ПЧ. Эта установка производится при заводской наладке аппаратуры.
Амплитудная характеристика усилителя высокой частоты УВЧ, включенно-
го в приемнике перед ПЧ, регулируется так, чтобы предел линейности измене-
ния его выходного напряжения был существенно выше напряжения С/Г.л„н пре-
образователя частоты (рис. 10.3). При этом УВЧ не влияет на описанные выше
процессы.
Приемопередатчик ПВЗ-90М имеет, кроме описанных выше, еще ряд отли-
чий от других приемопередатчиков. Они относятся к системам автоконтроля,
телефонной связи, электропитания. Оригинальными являются схемные реше-
ния узлов и элементов приемо-передатчика.
10.2. Структурная схема и принцип действия ПВЗ-90М
10.2.1. Передача и прием сигналов защиты
Структурная схема ПВЗ-90М приведена на рис. 10.5, схема размещения
блоков в корпусе - на рис. 10.6.
Передатчик включает в себя генератор высокой частоты ГУНМ размещенный
в блоке генератора сетки частот (ГСЧ). Генератор непрерывно вырабатывает
сигнал ВЧ, имеющий рабочую частоту канала защиты.
248
Этот сигнал подается в блок управления Упр, осуществляющий его комму-
тацию в соответствии с управляющими сигналами, поступающими от релей-
ной части защиты. В зависимости от типа используемой РЗ блок Упр произво-
дит пуск ВЧ сигнала (контактный и безынерционный), останов, манипуляцию,
ручной пуск от кнопок. Кроме этого, пуск производится от устройства авто-
контроля канала и от кнопки ПРД-ПРМ в блоке ПРМ-1 при телефонной связи.
Релейная част*
Рис. 10.5. Структурная схема приемопередатчика ПВЗ-90М.
Сигнал от блока Упр поступает на усилитель мощности МУС, обеспечи-
вающий требуемый уровень сигналов на выходе передатчика. В блоке МУС
имеется также устройство согласования Согл, обеспечивающее работу линей-
ного фильтра ЛФ на согласованную нагрузку в режиме приема сигналов с ВЛ.
В блоке МУС расположен модулятор Мод для телефона..
Линейный фильтр ЛФ служит для улучшения формы кривой выходного на-
пряжения передатчика и обеспечения роста входного сопротивления приемни-
ка со стороны ВЛ при отстройке от рабочей частоты канала РЗ. Это нужно при
параллельной работе канала РЗ с другими ВЧ каналами.
В тракте приема сигнал от противоположного передатчика поступает на
ЛФ, а с него - на вход приемника в блок ПРМ-1. Сигнал от своего передатчика
поступает на вход приемника с выхода МУС.
J{a входе блока ПРМ-1 включен аттенюатор (делитель напряжения) АТ, с
помощью которого при необходимости уменьшается чувствительность прием-
ника. На выходе АТ включен входной фильтр ВФ, служащий, в основном, для
заграждения сигналов зеркальной частоты. Затем следует усилитель высокой
частоты УВЧ, усиление которого определяет номинальную чувствительность
приемника.
С выхода УВЧ сигнал поступает на вход преобразователя частоты ПЧ. На
второй его вход подается напряжение от гетеродина ГУН, из блока ГСЧ.
С выхода преобразователя ПЧ сигнал поступает на фильтр промежуточной
частоты ФПЧ. С выхода ФПЧ сигнал поступает на усилитель промежуточной
249
частоты УПЧ, а с его выхода - на параллельно соединенные входы двух поро-
говых устройств: основного приемника ПУ^„ и грубого ПУ^, расположенных
в блоке ПРМ-2.
Основной приемник служит для приема рабочих сигналов, передаваемых в
релейную часть защиты, грубый - для оценки запаса по затуханию канала в
цикле автоконтроля. Пороговое устройство пропускает на выход сигналы, ам-
плитуда которых превосходит установленный порог его срабатывания.
Порог срабатывания ПУ^. обычно устанавливается на 9-10 дБ выше порога
ПУоа,. За каждым пороговым устройством включаются детекторы со сглажи-
вающими фильтрами Д^к мДгр, на выходах которых образуется постоянное на-
пряжение. Оно поступают на блок автоконтроля А К
Напряжение с детектора Дхк, поступает на выходной усилитель приемника
ВУ Этот усилитель работает в ключевом режиме, изменяя выходной ток при-
емника при релейно-контактных РЗ или напряжение при полупроводниковых.
Для диффазной РЗ ток выхода в нормальном режиме имеет максимальное зна-
чение, а при приеме сигнала - нулевое, для направленной РЗ - наоборот, для
полупро водниковой РЗ выходное напряжение в нормальном режиме имеет
водниковой РЗ выходное напряжение в нормальном режиме имеет низкий уро-
вень, а при приеме сигнала - высокий.
10.2.2. Работа автоконтроля
Приемопередатчик ПВЗ-90М оснащен встроенным устройством автомати-
ческого контроля исправности. Устройство может работать на двух- и трех-
концевых ВЛ. Контроль охватывает ПП на всех концах защищаемой ВЛ и ка-
нал связи между ними. Проверяется целостность канала и достаточность запаса
по затуханию. Автоконтроль производится периодически. Период может быть
выбран либо 5 ч 33 мин, либо 33 мин 20 с. Синхронизации работы устройств
автоконтроля на разных концах канала не требуется.
Каждый передатчик на ВЛ через указанные интервалы времени посылает
ВЧ сигнал (запрос), который принимается приемниками, как на других концах
канала, так и на своем. После этого все передатчики поочередно в определен-
ные для каждого из них интервалы времени посылают ответные сигналы. При-
ем ответных сигналов фиксируется приемниками на всех концах канала. Фик-
сация производится в тракте основного приемника до его выхода. Кроме того,
с помощью грубого приемника проверяется достаточность запаса по перекры-
ваемому затуханию канала. Если уровень сигнала на входе приемника снизится
так, что запас (превышение сигнала над установленной чувствительностью
приемника) станет менее 9 - 10 дБ или другого установленного значения, то
грубый приемник не примет этот сигнал, что зафиксирует устройство автокон-
троля.
Если в цикле автоконтроля как основной, так и грубый приемники пра-
вильно зафиксируют ответные сигналы, то устройство автоконтроля без какой-
либо сигнализации перейдет в исходный режим до очередного момента кон-
троля. Если же какой-либо из ответов не будет зафиксирован одним или обои-
ми приемниками, то передатчик, пославший запрос, через 200 с произведет по-
вторный контроль по той же программе, что и первый. Если и при повторном
контроле не будет зафиксирован тот же ответ, что при первом, то срабатывает
сигнализация, и РЗ выводится из действия.
250
Отсутствие ответа в ряде случаев обнаруживается и на других концах кана-
ла, и на них не позже чем через 200 с проводится внеочередная проверка кана-
лов по программе, описанной выше. Если в результате этой и повторной про-
верки будет зафиксирована неисправность, то и на этих концах сработает сиг-
нализация, и РЗ выведется из действия.
Если же противоположный конец из-за повреждения не примет сигнал за-
проса, то его устройство автоконтроля обнаружит неисправность при своем
очередном цикле контроля. Если в тот промежуток, при неисправности РЗ вы-
ведена только на одном конце ВЛ, произойдет КЗ, защита может сработать не-
правильно.
Однако, вероятность совпадения момента КЗ с интервалом времени, когда
1’3 выведена только на одном конце, весьма мала.
Мощная помеха, возникающая при коммутационных операциях, может
ложно запустить устройство автоконтроля. При этом моменты запуска на раз-
ных концах ВЛ скорее всего не совпадут по времени, и ответные сигналы не
будут приняты в свое время или не возникнуг вообще. После этого устройство
ЛК в течение 200 с будет запущено по своей программе и только в том случае,
если дважды зафиксирует одну и ту же неисправность, сработает сигнализа-
ция, и произойдет вывод РЗ из действия.
Предусмотрена возможность посылки команды на сброс сигнализации не-
исправности с одного конца ВЛ на другой, если там нет персонала.
Если неисправен сам блок автоконтроля, то ои может быть выведен из дей-
ствия и извлечен из стойки без нарушения работы приемопередатчика. Кон-
троль работы канала при этом производится вручную по приборам.
10.2.3. Служебная телефонная связь
Приемопередатчик ПВЗ-90М оснащен устройством для наладочной теле-
фонной связи. Как и в ранее выпускавшихся ПП связь осуществляется в полу-
дуплексном режиме.
Для телефонной связи используется динамический микротелефон ДМТ,
расположенный в узле ПРМ-1 Он переключается в режим микрофона или те-
лефона кнопкой ПРД-ПРМ При передаче сигнал микрофона усиливается уси-
лителем УТФпер в блоке ПРМ-1 и поступает на модулятор Моб в блоке МУС.
Передача телефонных сигналов по каналу производится путем амплитудной
модуляции выходного сигнала передатчика. Модуляция выполняется измене-
нием питания выходного каскада МУС, которое осуществляет модулятор в со-
ответствии с сигналом микрофона.
В тракте приема сигнал телефона выделяется с выхода фильтра ВФ, детек-
труется ДТФ и усиливается усилителем У'ГФ„^ после чего поступает в теле-
фон ДМТ.
10.2.4. Измерения, сигнализация и индикация
Приемопередатчик ПВЗ-90М оснащен измерительным прибором для изме-
рения тока выхода передатчика и тока (напряжения) приема, а также вторич-
ных напряжений питания. На наличие этих напряжений указывают светодио-
ды, а при исчезновении напряжений срабатывает сигнализация и выводит РЗ
из действия.
251
Рис. 10.6. Расположение блоков в корпусе ПВЗ-90М
252
На лицевую панель выведены измерительные гнезда для контроля режима в
основных узлах схемы. Предусмотрена возможность осциллографирования то-
ка МУС и тока приема.
При фиксации неисправности устройство автоконтроля замыкает контакты
внешней сигнализации, размыкает контакты для вывода РЗ из действия, указы-
вает вид повреждения с помощью светодиодов.
10.2.5. Электропитание
Приемопередатчик питается от аккумуляторной батареи 220/110 В. При
этом питание оконечного каскада МУС осуществляется непосредственно от
батареи, а питание остальных элементов схемы, включая АК, - через стабили-
зированный блок питания £77. Блок питания содержит преобразователь Преобр
постоянного напряжения в переменное 25 кГц с последующей трансформацией
его до необходимых значений и выпрямлением для питания различных эле-
ментов схемы. В блоке осуществляется стабилизация выходного напряжения
методом широтно-импульсного регулирования потребляемого тока. Этим дос-
тигается высокий КПД блока питания. Напряжения питания микросхем также
стабилизируются.
10.3. Функциональные схемы блоков ПВЗ-90М
10.3.1. Блок генератора сетки частот
Блок ССЧ-генератора сетки частот (рис. 10.7.) содержит два идентичных по
схеме йЧ-генератора: генератор ГУН„ служит для создания сигнала несущей
частоты передатчика, генератор ГУНГ- сигнала гетеродина для преобразовате-
ля частоты в приемнике.
Частоты обоих генераторов устанавливаются выше требуемых значений
частот передатчика и гетеродина, требуемые же значения получаются в ре-
зультате деления частоты соответствующего генератора делителем ДЗ или Д4.
Эго делается для получения необходимой дискретности установки частот пе-
редатчика и гетеродина. Коэффициенты деления делителей ДЗ и Д4 устанавли-
ваются равными 8 или 16 в зависимости от диапазона рабочей частоты прие-
мопередатчика.
Частота каждого генератора ГУН, выполненного на микросхеме, определя-
ется емкостью конденсатора СП и управляющим напряжением, подаваемым от
схемы стабилизации частоты.
Частоты обоих генераторов стабилизируются с помощью кварцевого гене-
ратора КГ, имеющего частоту 4096 кГц, вне зависимости от частоты приемо-
передатчика. Частота КГ делится до значения 4 кГц делителем Д1 и подается
на входы двух схем стабилизации частоты СТf На второй вход каждой из этих
схем подается частота генератора ГУНГ или ГУНЮ также поделенная до значе-
ния 4 кГц. Это деление выполняется делителями с переменным коэффициен-
том деления ДПКД.
Схема СТ/представляет собой компаратор, сравнивающий фазы импульсов
4 кГц, идущих от кварцевого и стабилизируемого генераторов.
253
На выходе этой схемы получается импульсная последовательность с часто-
той 8 кГц, скважность которой зависит от отклонения частоты ГУН от номи-
нального значения, задаваемого КГ. Постоянную составляющую этой последо-
частот ФНЧ
вательности, зависящую от скважности, выделяет фильтр нижних
с частотой среза 750 Гц и подает ее на управляющий вход ГУН.
Рис. 10.7 Функциональная схема блока ГСЧ
При отклонении частоты ГУН от номинального значения управляющее на-
пряжение изменяется так, что эта частота
тель Д2 делит частоту КГ до значения 1
блок АК.
возвращается к
кГц. Импульсы
номинальной. Дели-
1 кГц поступают в
10.3.2. Блок управления
Блок Упр - блок управления передачей сигналов (рнс.10.8.) предназначен
для управления передатчиком в соответствии с сигналами, полученными от
релейной части защиты, при автоматическом контроле и телефонном разгово-
ре, а также для ручного управления. Блок имеет два режима работы: Упр. -РКЗ
для релейно-контактных РЗ и Упр - ППЗ - для полупроводниковых РЗ.
Управление передатчиком осуществляют два коммутирующих элемента:
электронные ключи ЭК-1 и ЭК-2. Первый служит для управления передатчи-
ком от релейно-контактных РЗ и пусковых кнопок (Пуск и ПЧ), а второй - для
управления от полупроводниковых РЗ, кнопок, блока АК и телефонных цепей
ТЛФ. На входы обоих ключей подаются ВЧ импульсы от блока ГСЧчерез кон-
такт ВЧ. В нормальном режиме оба ключа не пропускают сигналы на выход.
При пуске импульсы ВЧ поступают с выхода на вход блока МУС.
При работе с релейно-контактными РЗ на блок от релейной части защиты
поступают сигналы, управляющие пуском, остановом, манипуляцией, в соот-
ветствии с которыми коммутируются сигналы ВЧ.
Пуск может быть контактный, безынерционный (при управлении напряже-
нием), ручной. Контактный пуск передатчика производится разрывом размы-
кающего контакта в релейной части РЗ. В нормальном режиме через этот кон-
такт подается напряжение 100 В на контакт Конт Пуск.
Схема безынерционного пуска состоит из компаратора К1 и схемы задерж-
ки на 0,4 - 0,6 с возврата безынерционного пуска.
Компаратор определяет порог срабатывания пуска, который можно регули-
ровать потенциометром.
254
Рис. 10.8. Функциональная схема блока Упр.
Ручной пуск производится аналогично контактному при разрыве цепи 100
В кнопками Пуск без фиксации или ПН с независимой фиксацией.
Останов передатчика при КЗ производится замыкающим контактом в ре-
лейной части РЗ. В исходном состоянии на контакт Останов напряжение не
подается. При замыкании контакта в релейной части РЗ на Останов поступает
напряжение 100 В, и ВЧ импульсы на выход ЭК-1 не проходят.
При работе с диффазной РЗ, кроме указанного выше, осуществляется мани-
пуляция ВЧ сигнала передатчика напряжением, поступающим с блока манипу-
ляции РЗ на контакты Мании. При этом может осуществляться прямая или об-
ратная манипуляция. При прямой манипуляции и отсутствии манипулирован-
ного напряжения передается непрерывный ВЧ сигнал. При обратной манипу-
ляции отсутствие манипулирующего напряжения препятствует передаче сиг-
нала.
Основным элементом в схеме манипуляции является компаратор К2. На-
пряжение манипуляции может регулироваться потенциометром.
В режиме Упр.-ППЗ производится пуск передатчика от РЗ, при этом пере-
датчик управляется по цепи Пуск ППЗ, есть и ручной пуск от кнопок.
Основным элементом здесь является электронный ключ ЭК-2, на вход ко-
торого подаются импульсы ВЧ. В нормальном режиме ключ не пропускает
сигналы на выход, а при пуске - пропускает. Пуск передатчика от РЗ происхо-
дит через оптопару, которая осуществляет гальваническую развязку цепей РЗ
от цепей питания приемопередатчика.
Пуск ВЧ сигнала, но без манипуляции, производится также от блока АК при
работе автоконтроля и при нажатии кнопки ПРМ-ПРД блока ПРМ-1 для теле-
фонного разговора. Схема пуска передатчика от блока АК или от телефонного
устройства имеет основным элементом ключ ЭК-2.
При работе РЗ пуск приемопередатчика от АК блокируется. После снятия
пуска или останова работа запрещается еще на 0,2 с.
255
10.3.3. Блок усилителя мощности
Блок МУС - блок усилителя мощности (рис.10.9) содержит три узла: мощ-
ный усилитель ВЧ сигналов МУ, амплитудный модулятор Мод, согласующее
устройство СУ_______________________________________
Рис. 10.9. Функциональная схема блока МУС
На блок МУС поступает сигнал от блока Упр. в виде прямоугольных им-
пульсов амплитудой около 5 В. Сигналы, усиленные здесь, поступают на на-
грузку - вход линейного фильтра - и создают необходимую выходную мощ-
ность передатчика. Коэффициент усиления по мощности составляет около 40
дБ.
Согласующее устройство СУ согласует ПП с ВЛ при незапущенном пере-
датчике и в паузах манипуляции, нагружая линейный фильтр на сопротивление
резистора R28 при замыкании транзисторного ключа ТК. Входное сопротивле-
ние со стороны ВЛ здесь держится на уровне 75±25 Ом.
При появлении ВЧ сигнала на входе МУС устройство СТ размыкает тран-
зисторный ключ, снимая нагрузку R28 с входа ЛФ. При этом не шунтируется
выход МУС.
Модулятор Мод создает амплитудную модуляцию ВЧ сигнала по принципу
коллекторной модуляции. При этом напряжение питания оконечного каскада
МУС при телефонном разговоре изменяется под воздействием модулирующего
напряжения низкой частоты. В результате, огибающая напряжения сигнала на
выходе оконечного каскада МУС, работающего в режиме переключения, также
изменяется по закону низкой частоты. Входной сигнал на модулятор приходит
с блока ПРМ-1. Модулятор может быть выключен перемычкой Х7.
10.3.4. Блок линейного фильтра
Блок ЛФ - (рис.10.10) содержит линейный фильтр, схему для измерения тока
выхода передатчика, ограничитель импульсных перенапряжений и нагрузоч-
ный резистор сопротивлением 75 Ом.
Линейный фильтр выполнен по дифференциально-мостиковой схеме и со-
стоит из двух катушек индуктивности, магазина конденсаторов, согласующего
трансформатора Т1.
Линейный фильтр настроен на частоту передачи, он улучшает форму вы-
ходного напряжения и имеет высокое входное сопротивление со стороны ВЛ
вне рабочей полосы канала. Дифференциальный трансформатор Т1 служит для
согласования сопротивления фильтра с нагрузкой 75 Ом.
256
Рис. 10.10. Функциональная схема блока ЛФ.
Схема для измерения тока выхода передатчика содержит шунт из резисто-
ров Rl, R2, выпрямитель на диоде ED7, нагрузкой которого является фильтр
НЧ, состоящий из конденсатора СП и измерительного прибора в блоке ПРМ-2.
В исходном состоянии шунт закорочен размыкающим контактом реле KI и
схема измерения отключена. При поступлении напряжения на обмотку реле К1
включается схема измерения, и напряжение с шунта после детектирования по-
ступает в блок ПРМ-2 на прибор, который отградуирован при токе полного от-
клонения на 0,5 или 1 А (при закороченном резисторе R2). Напряжение на об-
мотку К1 подается при нажатии кнопки Ток выхода в блоке ПРМ-2.
Импульсные перенапряжения, поступающие из канала связи, ограничива-
ются последовательно включенными стабилитронами VD1 - VD6, которые при
пробое шунтируют две обмотки трансформатора Т1 и ограничивают перена-
пряжения на уровне напряжения стабилизации.
Внутренняя нагрузка передатчика на резисторах R3 - R6 с общим сопротив-
лением 75 Ом служит для проверки передатчика.
10.3.5. Блок ПРМ-1
В блоке ПРМ-1 (рис. 10.11) размещены ограничитель входного сигнала, ат-
тенюатор дБ, входной фильтр ВФ. усилитель высокой частоты УВЧ, преобра-
зователь частоты ПЧ, фильтр промежуточной частоты ФПЧ, усилитель про-
межуточной частоты УПЧ, детектор Д переговорного устройства, усилитель
мощности УМ, громкоговоритель-микрофон 1-М, предварительный усилитель
микрофона УС, усилитель с АРУ - АРУ-УС.
Ограничитель сильных сигналов на стабилитронах VD1 и VD2 защищает
входной фильтр от сигналов собственного передатчика.
Входной аттенюатор дБ - это дискретный резисторный делитель. Входной
фильтр ВФ собран как индуктивно-емкостный фильтр. Выход фильтра под-
ключен к инвертирующему усилителю УВЧ, нагрузкой которого служит пре-
образователь частоты ПЧ, выполненный на аналоговом перемножителе. На не-
го поступает также сигнал гетеродина из блока ГСЧ
Пятиконтурный фильтр ФПЧ на выходе перемножителя выделяет проме-
жуточную частоту, которая во всем диапазоне рабочих частот от 36 до 600 кГц
имеет значение 100 кГц, кроме диапазона от 90,5 до 110,5 кГц, где применен
фильтр, настроенный на частоту 80 кГц. К выходу ФПЧ подключен инверти-
рующий усилитель промежуточной частоты УПЧ С его выхода сигнал посту-
пает в блок ПРМ-2.
257
С выхода входного фильтра ВФ сигнал поступает также на детектор теле-
фонного канала Д и далее на усилитель мощности УМ. Динамическая головка
Г-М служит громкоговорителем в режиме приема и микрофоном в режиме пе-
редачи при нажатии кнопки ПРД-ПРМ. Сигнал с головки усиливается предва-
рительным усилителем УС и поступает на усилитель с АРУ - АРУ-УС, а с него
- на модулятор блока МУС.
10.3.6. Блок ПРМ-2
Блок ПРМ-2 (рис.10.12.) содержит основной приемник ПРМ^„ грубый
приемник ПРМ,? для автоконтроля, а также измерительный прибор Р1 для из-
мерения тока (напряжения) выхода приемника, тока выхода передатчика и вто-
ричных напряжений питания.
На входе блока включены пороговые устройства ПУ основного и грубого
приемников. К выходу каждого ПУ подключен детектор Д. Сигнал с выхода
детектора основного приемника поступает на выходной усилительный каскад
БУК. При работе с диффазной или полупроводниковой РЗ сигнал с выхода де-
тектора проходит через инвертор И, а при направленной РЗ поступает на ВУК
непосредственно. Этим определяются различные значения токов выхода при-
емника при отсутствии сигнала.
Рис. 10.11. Функциональная схема блока ПРМ-1.
Переключение на работу с различными типами РЗ производится переклю-
чателями S1 и S2
Выход ВУК подключается к релейной части РЗ. Орган сравнения фаз ДФЗ
или приемное реле направленной РЗ подключается к выходным зажимам ХТЗ:9
иХТЗ:10, при этом ВУК работает в режиме стабилизации тока
Приемник полупроводниковой РЗ подключается к зажимам ХТ4:6 и ХТ4:7,
при этом ВУК работает с ограниченным выходным напряжением.
Сигналы с выходов детекторов основного и грубого приемников поступают
также в блок автоконтроля АК, но предварительно они проходят через линии
задержки JI3 Назначение ЛЗ - устранить короткие (менее 3 мс) импульсы или
провалы сигналов.
258
Сигнал с выхода ЛЗ основного приемника проходит через схему совпаде-
ния СС, которая разрешает его прохождение только, если произошло измене-
ние тока приема. Ток приема проходит через оптопару ОП, при любых его из-
менениях срабатывает схема формирования импульса пуска ФИП
Импульс с выхода ФИП поступает в блок АК, где запускает распредели-
тель. Кроме того, он запускает одновибратор ОБ, который разрешает прохож-
дение сигнала через СС.
Измерительный прибор Р1 в нормальном положении измеряет: при работе с
релейно-контактными РЗ - ток, а с полупроводниковыми РЗ - напряжение вы-
хода приемника. Переключение производит S2.
При нажатни переключателя S4 прибор измеряет ток выхода передатчика.
При нажатии переключателя S3 прибор подключается к гнездам для измерения
напряжений питания. В блоке ПРМ-2 размещаются шунты и добавочные со-
противления для осциллографирования выходного тока или напряжения при-
емника.
Рис. 12.12 Функциональная схема блока ПРМ-2
10.3.7. Блок автоматического контроля
Функциональная схема блока АК приведена на рис.10.14. Блок предназна-
чен для контроля канала, включающего три ПП. Каждому из них присваивает-
ся свой номер - 1, 2 или 3. Для этого в схеме АК устанавливаются соответст-
вующие перемычки на выходах распределителя 8. При работе на двухконцевой
ВЛ из схемы исключаются перемычками элементы, относящиеся к третьему
ПП. Рассмотрим работу АК на трехконцевой ВЛ. Как было сказано, автокон-
троль производится периодически. В каждом 1111 устройство АК сработает по-
очередно в одном из режимов: то оно инициирует контроль, то отвечает на
инициативу другого ПП. Условно назовем первый режим активным, второй -
пассивным.
259
Цикл контроля состоит из пяти интервалов длительностью по 60 мс
(рис.10.13). В первом из них передается импульс запроса (поочередно от каж-
дого 1111). Второй интервал представляет собой паузу, во время которой не ра-
ботает ни один из 11П. Она предназначена для фиксации помехи в канале.
В третьем, четвертом и пятом интервалах должны передаваться ответные
импульсы передатчиков - первого, второго и третьего.
Каждый импульс, как запроса, так и ответа, представляет собой немодули-
рованную посылку ВЧ. Время в устройстве контроля задают электронные часы
I (рис. 10.14), которые приводятся в действие импульсами частоты 500 Гц. Эти
импульсы получаются в результате деления частоты 1000 Гц, поступающей из
блока ГСЧ.
I Заярос | Пары | Отвеял | [ Охвате |__
a go tzo ко 2И> зео t,nc
Рис. 10.13. Последовательность импульсов в цикле контроля
После включения электропитания часы 1 приходят в действие. Далее они
действуют непрерывно независимо от результатов контроля. Часы имеют не-
сколько выходов, на которых появляются импульсы с периодичностью: 2 с,
200 с, 2000 с, 20 000 с. Два последних выхода, переключаемые кнопкой, опре-
деляют ускоренный (через 33 мин 20 с) или нормальный (5 ч 33 мин 20 с) ре-
жим проверок. Первый выход нужен при испытаниях аппаратуры.
10.3.7.1. Работа устройства АК в активном режиме (канал исправен)
При включении питания триггер контрольной проверки 2 устанавливается в
положение, замыкающее ключ контрольной проверки 3. Через 200 с после
включения питания импульс от часов 1 поступает на входы и перебрасывает
триггер часов 6 и триггер распределителя 4. Первый подготавливает к работе
схемы: шифратора передатчика 9, записи в память 24, неисправности общей
44, неисправности часов 45.
Триггер распределителя 4 разрешает прохождение через схему запуска рас-
пределителя 7 на распределитель 8 импульсов 500 Гц, которые в схеме 7 пре-
образуются в 50 Гц. Распределитель 8 задает программу проверки: моменты
начала, окончания импульсов и контроля приема. Он имеет - 16 выходов. В ис-
ходном состоянии на выходе 15 - потенциал лог. 0, на остальных - лог. I
После пуска на каждом из выходов распределителя, начиная с нулевого,
последовательно появляются импульсы лог.О длительностью по 20 мс, на ос-
тальных выходах при этом - лог. 1
В момент, когда на нулевом выходе распределителя проявляется фронт лог.
0, через схему шифратора передатчика 9 и схему пуска 12 на триггер передат-
чика 23 поступает импульс, триггер перебрасывается и через блок Упр. пускает
передатчик. Начинается импульс запроса.
В этот момент возвращается в исходное состояние триггер контрольной
проверки 2. Импульс запроса продолжается до тех пор, пока лог 0 не появится
на третьем выходе распределителя, т.е. 60 мс. В этот момент шифратор пере-
260
датчика 9 через схему Останов 13 возвращает триггер передатчика 23 в исход-
ное состояние.
Импульс запроса принимается приемником того же ПП, который передает
запрос (а также приемниками других ПП, о чем сказано далее). При этом на
выходах основного и грубого приемников (в блоке ПРМ-2) появляются соот-
ветствующие потенциалы. Эти входы в блоке АК соединены с входами тригге-
ров контроля 15 - 22.
Каждый из этих триггеров имеет еще один вход - управляющий, соединен-
ный с определенным выходом распределителя. Когда на этом входе появляется
фронтлог.О, триггер принимает состояние, соответствующее потенциалу на его
входе, соединенном с соответствующим приемником. Схема построена так,
что если на выходе приемника в момент управления существует "правильный”
потенциал, то триггер остается в исходном состоянии, а если "неправильный" -
перебрасывается. Моменты управления наступают через 20 мс после начала
каждого интервала в цикле контроля, о которых говорилось выше. Если при-
емник фиксирует наличие сигнала в том интервале, где он должен присутство-
вать или его отсутствие в паузе, то на выходе приемника будет "правильный"
потенциал, а в противном случае - "неправильный".
Если импульс запроса зафиксирован в то время, когда лог.О появился на
первом выходе распределителя, а в паузе, когда лог. / была на четвертом выхо-
де распределителя, сигнал не обнаружен, то триггеры контроля запроса 15 и
паузы 16 остаются в исходном состоянии. Их выходы соединены со схемой
разрешения ответа 14, а она - со схемой 10, которая в этом случае разрешает
посылку ответного импульса передатчиком.
Момент ответа определяется установленными на выходах распределителя
перемычками, которые соответствуют номеру данного ПП. Управляет началом
н окончанием ответа распределитель 8 через шифратор 9. Ответ первого пере-
датчика передается в третьем интервале, второго - в четвертом, третьего - в
пятом.
Через 20 мс после начала каждого интервала распределитель производит
управление соответствующими триггерами, соединенными с выходами основ-
ного и грубого приемников. Если все сигналы приняты правильно, все тригге-
ры контроля остаются в исходном состоянии.
Когда лог. 0 появляется на /5-м выходе распределителя, его переключение
прекращается, триггеры распределителя и часов возвращаются в исходное со-
стояние, цикл контроля заканчивается. Новый цикл начнется, когда на входы
триггеров распределителя 4 и часов 6 поступит импульс с выхода часов через
контакт нормальной или ускоренной проверки.
10.3.7.2. Работа АК в активном режиме, если вследствие неисправности
один из ответов ие получен
При этом соответствующий триггер контроля опрокидывается, как было
описано выше. С выхода этого триггера потенциал поступает на схему разре-
шения контрольной проверки 25. Эта схема устанавливает триггер контроль-
ной проверки 2, который замыкает ключ контрольной проверки 3.
261
Когда лог.0 появляется на 14-м выходе распределителя, включается схема
записи в память 24, которая дает импульс на управляющие входы триггеров
памяти (ОЗУ) 26 - 33.
Второй вход каждого из этих триггеров соединен с выходом соответствую-
щего триггера контроля. В момент поступления управляющего импульса триг-
гер памяти устанавливается в такое же положение, что и триггер контроля. При
появлении лог. О на /5-м выходе распределителя все триггеры контроля воз-
вращаются в исходное состояние, а триггеры памяти запоминают их предыду-
щее состояние. Первый цикл контроля заканчивается.
Через 200 с импульс с выхода часов проходит через ключ контрольной про-
верки 3, перебрасывает триггер распределителя 4 и триггер часов 6. Начинает-
ся второй (контрольный) цикл проверки.
Если в канале сохранилась неисправность, обнаруженная в первом цикле,
то тот же триггер контроля изменит свое состояние. Выходные потенциалы
этого триггера и соответствующего триггера памяти поступают на входы од-
ной из схем сигнализации неисправности 36 43, которые представляют собой
схемы совпадения. В результате зажигается соответствующий светодиод инди-
кации неисправности 46 - 53, действует схема неисправности обшей 44, сраба-
тывают реле неисправности и вывода РЗ 54. Эти реле расположены в блоке УК.
Рис 10.14 Функциональная схема блока АК
Схема неисправности общей 44 запрещает дальнейшую работу автоконтро-
ля - пуск передатчика, возврат триггеров.
Возврат схемы автоконтроля в исходное состояние производится кнопкой
сброса через схему 35,затем происходит автоматическая проверка в течение
200 с. Сброс производится также схемой дистанционного сброса.
262
10.3.7.3. Работа схемы АК в пассивном режиме (канал исправен)
В этом режиме основной приемник данного ПП принимает импульс запроса
из канала. На переднем фронте этого импульса в блоке ПРМ-2 вырабатывается
импульс пуска, поступающий в АК на вход триггера распределителя 4. Этот
триггер перебрасывается и разрешает прохождение импульсов 50 Гц через
схему пуска распределителя 7 на вход распределителя S Он начинает пере-
ключение потенциалов на своих выходах.
Отметим, что в рассматриваемом случае не переброшен триггер часов 6, в
чем и состоит отличие от случая, описанного в п. 10.3.7.1. Вследствие этого
шифратор передатчика 9 ие дает разрешения иа переброс триггера передатчика
23 при появлении потенциала лог. 0 на нулевом выходе распределителя, т.е.
при этом с данного ПП импульс запроса не передается.
В процессе переключения распределителя триггеры контроля запроса 15 и
паузы 16 фиксируют "правильные" сигналы основного приемника. В результа-
те эти триггеры остаются в исходном состоянии. Схемы 14 и 10 разрешают от-
вет данного передатчика. Момент ответа определяется номером данного 1111,
т.е. установленными на выходе распределителя перемычками.
Поскольку в рассматриваемом случае канал исправен, то к концу цикла
контроля все триггеры контроля 15 — 22 останутся в исходном состоянии, триг-
гер распределителя 4 вернется в исходное состояние. Цикл закончится без ка-
кой-либо сигнализации.
10.3.7.4. Работа схемы АК в пассивном режиме (канал неисправен)
В этом случае работа может происходить по-разному, в зависимости от ви-
да неисправности. Предположим, что основной приемник принимает сигналы,
а грубый - нет. Тогда начало работы АК будет проходить так же, как описано в
п. 10.3.7.3. Но, когда распределитель даст управляющий импульс иа один из
триггеров контроля, связанный с грубым приемником, этот триггер перебро-
сится. После этого схема разрешения контрольной проверки 25 перебросит
триггер контрольной проверки 2, который замкнет ключ проверки 3.
Отличие работы АК в данном случае от работы, описанной в п. 10.3.7.2,
будет в том, что, когда на 14-м выходе распределителя появится потенциал лог.
0. схема записи в память 24 не подействует, так как триггер часов 6 находится
в исходном состоянии. Поэтому все триггеры памяти 26 - 33 также останутся в
исходном состоянии.
Когда потенциал лог.0 появится на 75-м выходе распределителя, все тригге-
ры контроля и триггер распределителя 4 вернутся в исходное состояние.
Система А К начнет работу в активном режиме, как описано в п. 10.7.2. Ре-
зультатом ее будет сигнализация неисправное™ и вывод РЗ. Откуда следует,
что сигнализация неисправности устройством АК производится только в ак-
тивном режиме.
Запуск системы АК может быть произведен и вручную с помощью кнопки
"ПускАК". Работа системы прн этом проходит так же, как описано в п. 10.7.1 -
10.7.2. Для обнаружения неисправности кнопку нажать дважды
263
10.3.7.5. Работа АК в режиме дистанционного сброса (ДС)
Сигнал ДС передается от одного ПП к другому, следовательно, одна схема
АК работает в режиме передачи, другая - в режиме приема.
Передача сигнала ДС производится при нажатии кнопки "Дистанционный
сброс". При этом перебрасывается триггер 5, который в свою очередь перебра-
сывает триггер распределителя 4 и формирует схему шифратора передатчика 9.
По мере переключения выходов распределителя шифратор 9 включает пе-
редатчик так, что тот передает импульсную последовательность, показанную
на рис. 10.15.
о 110 2~С ЗОН
Рис. 10.15. Последовательность импульсов в цикле дистанционного сброса
В пункте приема ДС фронт первого импульса перебрасывает триггер рас-
пределителя 4, и схема АК начинает работать в соответствии с п. 10.3.7.4.
В приведенной последовательности сигналы во втором, третьем и четвер-
том интервалах отличаются от сигналов при нормальном состоянии канала.
Вследствие этого в цикле контроля соответствующие триггеры контроля пере-
брасываются, а остальные остаются в исходном состоянии. Те выходы тригге-
ров контроля, на которых оказываются потенциалы лог. 1, подключены к схеме
дешифратора дистанционного сброса 34 представляющей собой схему совпа-
дения. Комбинация потенциалов этих выходов приводит к тому, что на выходе
схемы 34 появляется импульс сброса (лог.О), приводящий схему АК в исходное
состояние.
10.3.7.6. Контроль исправности часов
Принцип контроля основан на том, что когда часы в устройстве АК исправ-
ны, оно работает поочередно, то в активном, то в пассивном режиме, а когда
неисправны - только в пассивном. Счетчик Неиспр. Часов 45 считает количе-
ство ответов на чужой запрос (пассивный режим) и сбрасывается в ноль при
каждом срабатывании триггера часов 6 (активный режим). Если часы неис-
правны, сброс не происходит, и после 12 ответов счетчик 45 включает реле
предупредительной сигнализации 55 в блоке УК.
10.3.8. Блок коммутирующего устройства
Блок коммутирующего устройства УК (Рис.10.16) содержит четыре реле
КБ1 - КВ4, выполненных на оптопарах в двух микросхемах. При неисправно-
стях, выявленных авто контролем, реле выводят из работы РЗ и осуществляют
внешнюю сигнализацию. В нормальном режиме светодиоды реле КВ2 - КВ4
обтекаются током, при этом выходы (контакты) реле КВ2 КВ4 разомкнуты, а
выход КВЗ - замкнут. Светодиод KBI не обтекается током, выход КВ1 разомк-
нут.
При неисправности, зафиксированной автоконтролсм, или пропадании пи-
тания, выходы реле изменяют свое состояние.
Реле KBI осуществляет предупредительную сигнализацию, его выход нор-
мально разомкнут, и замыкается прн неисправности часов.
264
В блоке расположен переключатель 57 "Блокировка АК". При его нажатии
светодиоды реле КВ2 - КВ4 будут обтекаться током независимо от действия
ЛК, ток прерывается только при пропадании питания. Благодаря этому блок АК
может быть извлечен из корпуса без нарушения действия приемопередатчика и
1’3.
Рис. 10.16. Функциональная схема блока УК
Нажатие S1 при наличии блока А К запрещает действие автоконтроля, что
бывает нужно при наладке.
оооо о о оо
10.3.9. Блок питания
Блок БП (рис. 10.17) питает все элементы приемопередатчика, кроме выход-
ного каскада МУС, который питается непосредственно от аккумуляторной ба-
тареи, но через общий с БП выключатель. В блоке напряжение аккумулятор-
ной батареи преобразуется во вторичные напряжения 9, 24 и 100 В. В блоке
есть также стабилизаторы напряжений 5 В и 18 В, получаемых из напряжении
9 В и 24 В.
В блок питания входят узлы помехоподавляющего фильтра ПФ, преобразо-
вателя ПР со схемой управления СУ, стабилизаторов напряжения СТз, СП8,
схемы контроля исправности источников напряжения, схемы индикации пер-
вичных и вторичных напряжений.
Индуктивно-емкостный помехоподавляющий фильтр ПФ служит для пре-
дотвращения проникновения в цепь аккумуляторной батареи помех, которые
могут возникать в преобразователе.
Преобразователь ПР состоит из схемы управления СУ на микросхеме, тран-
зисторного ключа ТК, трансформатора Т1 и выпрямителей Bl - В4 со сглажи-
вающими фильтрами Ф1 - Ф4
После включения напряжения питания заряжается конденсатор С9 через
резистор R14. Как только напряжение на С9 достигнет определенного значе-
ния, на выходе СУ возникает последовательность импульсов управления.
265
В течение 200 сек пройдет импульс с выхода часов через ключ контрольной
проверки 3, который перебросит триггеры распределителя 4 и часов 6 положи-
тельной полярности, поступающих на затвор ТК. Частота импульсов около
25 кГц.
Транзисторный ключ ТК, открываясь и закрываясь, создает импульсный ток
в первичной обмотке трансформатора Т1. Принтом в его вторичных обмотках
3-6 индуктируются напряжение. Эти напряжения выпрямляются выпрямите-
лями В1 - В4н сглаживаются фильтрами Ф1 — Ф4.
Постоянные напряжения 9 В, 24 В, 24’В ИЗ (изолированное от корпуса),
100 В с выходов фильтров Ф1-Ф4 подаются в схему 1111. Кроме того, с помо-
щью стабилизаторов СТ5 и СТ18 образуются напряжения 5 В и 18 В, которые
также подаются в схему.
Рис. 10.17. Функциональная схема блока БП
Значения постоянных напряжений на выходах фильтров зависят от напря-
жения аккумуляторной батареи и от скважности последовательности импуль-
сов тока, протекающего через первичную обмотку трансформатора П. Чем
больше длительность импульсов, тем выше вторичные напряжения и наоборот.
Эта зависимость используется в БП для стабилизации вторичных напряжений.
Напряжение, снимаемое с вторичной обмотки 2 трансформатора Т1, выпрям-
ляется, сглаживается и подается на схему управления СУ в качестве напряже-
ния обратной связи. Значение этого напряжения определяет скважность им-
пульсов, напряжение обратной связи, что приведет к уменьшению длительно-
сти импульсов тока. В результате значения вторичных напряжений остаются
близкими к номинальным при колебаниях напряжения батареи в значительных
пределах.
Однако, при большом снижении напряжения батареи регулировка прекра-
щается, импульсы на ТК от схемы СУ не поступают. Работа преобразователя
прерывается.
266
Схема преобразователя имеет защиту от КЗ в нагрузке. Наличие всех вто-
ричных напряжений индицируется светодиодами и контролируется схемой
контроля К. Пропадание любого из напряжений вызывает аварийную сигнали-
зацию во внешних цепях (см. п.10.3.8).
10.4. Основные технические данные ПВЗ-90М
1. Приемопередатчик может работать в канале:
для двухконцевой ВЛ на одной частоте передачи и приема в диапазоне частот
36 - 600 кГц; для двух- или трехконцевой ВЛ на разных частотах передачи и
приема со сдвигом частот 0,5; 1,0; 1,5 кГц в диапазонах 36 - 400 кГц или со
сдвигом частот 1,0 кГц в диапазоне частот 401 - 600 кГц.
2. Присоединение приемопередатчиков к ВЧ тракту осуществляется по не-
уравновешенной схеме.
3. Питание приемопередатчика производится от аккумуляторной батареи 220
В (176 - 242 В), ПО (88 - 121) В при пульсации не более 6 %. Частота пульса-
ций 150 Гц.
4. Частота передатчика стабилизирована кварцевым резонатором и может вы-
бираться с шагом 0,5 кГц (для диапазона 36 - 400 кГц) и 1,0 кГц (для диапазона
401 -600 кГц).
5. Мощность колебаний на выходе линейного фильтра передатчика, включен-
ного на активную нагрузку (75 ± 15) Ом не менееЗО Вт (в диапазоне 36 - 400
кГц) и 20 Вт (в диапазоне 401 -600 кГц) при номинальном напряжении пита-
ния.
6. Остаточное напряжение ВЧ на выходе незапущенного передатчика, вклю-
ченного на активную нагрузку (75 ± 15) Ом, не более 10 мВ.
7 Полоса пропускания линейного фильтра (ЛФ) передатчика на уровне 3 дБ
составляет для частот:
36 - 120 кГц - (5 ± 0,5) кГц; 120,5 - 300 кГц - 10 ± 1,0) кГц;
300,5 - 400 кГц - (20 ± 2,0) кГц; 403,5 - 600 кГц - (25 ± 2,5) кГц.
8. Входное сопротивление 1111 со стороны ВЛ при незапущенном передатчике
равно (75 ± 25) Ом на рабочей частоте.
9. Для релейно-контактных РЗ передатчик может управляться:
при пуске - внешним изолированным размыкающим контактом (размыкаются
100 В при входном сопротивлении цепи 15 кОм); контрольной кнопкой Пуск и
наладочной кнопкой ПН; при останове - внешним изолированным замыкаю-
щим контактом (замыкаются 100 В при входном сопротивлении цепи 15 кОм).
Останов имеет приоритет; при безынерционном пуске и напряжении 5,5 В -
полный пуск, максимальная мощность; при напряжении 3,0 В - нулевая мощ-
ность на выходе.
10. При работе с диффазными РЗ обеспечивается амплитудная манипуляция
ВЧ сигнала передатчика напряжением промышленной частоты 50 Гц. При на-
пряжении манипуляции 100 - 130 В длительность импульса тока в приемнике
при активной нагрузке 600 ± 60 Ом составляет (160 - 175)° промышленной час-
тоты.
Напряжение, при котором длительность импульса тока выхода на 15°
меньше импульса, соответствующего напряжению манипуляции 100 В, назы-
267
вается напряжением полной манипуляции и составляет 5 - 15 В. Входное со-
противление цепи манипуляции не ниже 100 кОм.
11. Пуск, безынерционный пуск и останов передатчика блокируют пуск от ав-
токонтроля. После прекращения действия пуска, возможность действия авто-
контроля восстанавливается через 0,2 с. /
12. Максимальная чувствительность приемника составляет 100 - 150 мВ. Чув-
ствительность можно затрубить на 20 дБ ступенями по 4-5дБ.
13. Значения тока покоя приемника приведены в таблице 10.1:
Таблица 10.1. Значения тока покоя приемника
Нагрузка, Ом Ток покоя при отсутствии ВЧ сигнала на входе Ток покоя при наличии ВЧ сигнала/ном
ДФЗ 300 - 3900 20±2(10± 1)мА 0,1 мА
Дистанционная 3200 ±320 0,1 мА 20 ±: 2 мА
ПП 3000 - 5000 1 В 14- 17В
14. Крутизна характеристики чувствительности Urn к Ппч ие более 1,3.
15. Избирательность приемника имеет следующие значения при воздействии
одночастотной помехи, отстоящей от частоты приема на:
3 кГц для частот до 100 кГц - 40 дБ; 3 % для частот > 100 кГц 40 дБ;
4 %, ио не менее 6 кГц - 50 дБ; 5 %, но не менее 6 кГц 60 дБ;
10 %, но не менее 6 кГц - 70 дБ.
Избирательность приемника на частоте зеркального канала не < 85 дБ.
16. Нормальная работа приемопередатчика обеспечивается прн затухании ка-
нала до 35 дБ.
17. Отношение напряжения срабатывания приемника контроля запаса по зату-
ханию (грубого приемника) к напряжению порога чувствительности приемни-
ка составляет 3 ± 0,3, но можно установить в пределах 1,5-5.
18. Потребляемая мощность от аккумуляторной батареи 220 В, не более 120 Вт
при пущенном ПП и номинальной выходной мощности и 40 Вт при незапу-
щенном передатчике.
19. риемопередатчик автоматически восстанавливает работу после уменПь-
шения напряжения питания на 25 % и более относительно номинального зна-
чения и осле последующего восстановления..
20. Приемопередатчик нс повреждается и не производит ложных действий при
мПедленных (более 10 с) изменениях напряжения питания от U„OM до 0 и вновь
до UHOM, а также при коротких, не более 20 мс перерывах питания, и при вклю-
чениях и отключениях питания.
21. Предусмотрена возможность подключения осциллографа для фиксации
тока усилителя мощности и тока (напряжения) выхода приемника.
10. 5. Проверка и наладка приемопередатчика ПВЗ-90М
10.5.1. Предварительная проверка
10.5.1.1. Внешний и внутренний осмотр
Вначале осматривают ПП, убеждаются в отсутствии повреждений при
транспортировке. Поочередно извлекают все узлы и блоки. Осматривают пай-
268
ки, места соединения выводов трансформаторов, деталей, проводников навес-
ного монтажа. Убеждаются в надежности крепления деталей.
10.5.1.2. Измерение сопротивления изоляции
Кнопку питания устанавливают во включенное положение. Мегаомметром
на 500 В измеряют сопротивление изоляции между корпусом и временно объе-
диненными зажимами: ±Бат. (питания), вывода РЗ, сигнализации и линейного
выхода; отдельно соединяют зажимы пуска-останова, выхода приемника, ос-
циллографирования, пуска ППЗ, запрета АК.
Сопротивление изоляции должно быть не менее 20 мОм.
10.5.1.3. Опробование работы приемопередатчика
Опробование проводят на аппаратуре, поступившей с завода.
Нагрузку приемника (620 Ом) подключают между зажимами ХТ3 9 и
ХТЗ: 10 (Вых. ПРМ); устанавливают перемычку между зажимами ХТЗ 1(100 В)
и ХТЗ:2 (Конт пуск); устанавливают перемычку между зажимами / и 2 на
блоке ЛФ, нагрузив, тем самым, передатчик на сопротивление 75 Ом. Питание
постоянного тока от батареи подключают к зажимам АТ/. 7 (+Бат.) и ХТ1:9 (-
Бат.)
1. Нажимают кнопку КН на блоке БП, включив питание ПП. Должны го-
реть светодиоды МУС и Бат. на БП. Прибором блока ПРМ-2 с и измеритель-
ными шнурами меряют напряжения питания 5, 18, 24, 24 ИЗ, 100 В.
2. Пуск ПП проверяют при снятии перемычки между зажимами ХТЗ 1 и
ХТЗ:2, а также при нажатии кнопок Пуск или ПН на блоке У пр. Прибор блока
ПРМ-2 должен при этом показывать значение тока /вых при нажатии кнопки
Ток выхода. Измеряют выходную мощность.
3. Частоту настройки передатчика проверяют по частотомеру, подключен-
ному на выход передатчика (зажимы / - 4 на блоке ЛФ).
4. Останов ПП должен произойти при нажатой кнопке ПН и соединении
зажимов АТ3.7 иАТЗ.З (Останов).
5. Регулируемое постоянное напряжение (0 - 15 В) подключают между за-
жимами ХТЗ:4(-) и ХТЗ:5(+) (БИ Пуск). Безынерционный пуск должен про-
изойти при увеличении напряжения на этих зажимах не выше 5 В, прекраще-
ние пуска - при уменьшении напряжения не ниже 3 В. Если БИ Пуск не ис-
пользуют, то зажимы ХТЗ:4 и ХТЗ:5 закорачивают.
6. Проверяют действие манипулятора: регулируемое напряжение промыш-
ленной частоты подается на зажимы ХТЗ:6 и ХТЗ:7 (Манин). При нажатой
кнопке UH, увеличивая напряжение, определяют по осциллографу, подклю-
ченному к нагрузке ПП, длительность импульсов и пауз манипулированного
сигнала. При U - 100 В длительности импульсов и пауз должны быть равны,
при 13= 5 - 15 В длительность импульса должна быть больше длительности
паузы на 15° промышленной частоты.
7. Чувствительность основного и грубого приемников измеряют на задан-
ной частоте ВЧ канала.
10.5.1.4. Опробование работы автоконтроля
1. Проверяют, что прн действии пусковой цепи от РЗ (цепь ХТ3.2) или
кнопок Пуск передатчика и ПН, совпадающих с работой автоконтроля, дейст-
269
вует запрет, исключающий возможность пусков от автоконтроля и от перего-
ворного устройства. 7
2. Проверяют, что цепь внешней сигнализации, а также цепь автоматиче-
ского вывода РЗ действует после выявленной АК неисправности.
3. Проверяют, что сигналы автоконтроля: Неисправность общая. ПРМ-
ПРД, Отсутствие ответа. Увеличение затухания, Помеха действуют на
внешнюю сигнализацию, зажигают световые индикаторы на блоке АК и выво-
дят РЗ из работы после двукратной фиксации неисправности.
4. На блоке АК кнопка - в положение Пров норм. При нажатии кнопки
Сброс должны погаснуть все светодиоды неисправности на этом блоке.
5. При нажатии кнопки Пуск АК должны кратковременно засветиться све-
тодиоды ПРМосн. и ПРМгр. на блоке ПРМ-2. При повторном ее нажатии
должны засветиться светодиоды Отсутств отв. Увел затух других комплек-
тов (кроме испытуемого) и Неиспр общ. Нажимают кнопку Сброс.
10.5.2. Наладка приемопередатчика
10.5.2.1. Установка режимных перемычек
Устанавливают режимные перемычки для работы с данным типом РЗ (диф-
ференциально-фазной, полупроводниковой или направленной), с номером ПП
в системе автоконтроля, использованием дистанционного сброса и в зависимо-
сти от напряжения аккумуляторной батареи в блоках Упр., ПРМ, МУС, БП и
АК в соответствии с заводской документацией.
10.5.2.2. Проверка блока питания
Регулируемый источник постоянного напряжения подключают к зажимам
+Бат. - Бат. В цепь питания включают амперметр постоянного тока.
Устанавливают номинальное значение напряжения питания, вольтметром
постоянного тока измеряют значения напряжений в гнездах на блоке БП: 5 В,
18 В, 24 В, 24 В ИЗ , 100 В. Отклонение значений от номинальных не должно
превышать: 5 % - для напряжений 5и18В, 10% - для 24 и 100 В Измеряют
ток потребления при нсзапущенном и запущенном передатчике.
Изменяя напряжение питания в пределах t/„OM ± 20 %, повторяют измере-
ния. Отклонение значений напряжения от измеренных при 1/иоы не должно пре-
вышать 2 %.
Снижая напряжение питания, необходимо зафиксировать его значение, при
котором блок питания отключается. Оно не должно быть выше 0,7[/„ом.
Плавно повышая напряжение питания, фиксируют значение, при котором
блок питания включается. Оно не должно быть выше 0,751/„ОМ.
10.5.2.3. Проверка контактного пуска и останова
Перед включением питания устанавливают перемычки на внешней колодке
ХТЗ между зажимами 1 и 2 (+100 В и Конт.пуск), а также резистор сопротив-
лением 600 - 620 Ом для нагрузки приемника на зажимах 9 и 10 (Выход ПРМ).
Снимают перемычку между зажимами +100, Копт.пуск. Убеждаются в том,
что выходное напряжение достигло номинального значения.
270
Устанавливают перемычку между зажимами +700, Останов. Убеждаются в
том, что выходное напряжение не выше 10 мВ. Снимают перемычку +100 -
Останов, устанавливают перемычку + 100- Контпуск.
10.5.2.4. Измерение напряжения безынерционного пуска
для дифференциальной РЗ
Регулируемый источник постоянного напряжения подключают к зажимам
БИ Пуск. Поднимают напряжение с нуля до значения, при котором выходное
напряжение достигнет номинального. При этом напряжении БИ Пуска должно
быть не более 5,5 В.
Снижают напряжение пуска до тех пор, пока на выходе не установится ос-
таточное напряжение не выше 10 мВ. Значение напряжения пуска должно быть
не ниже 3 В.
Регулировать напряжение БИ Пуска можно потенциометром R13, шлиц ко-
торого выведен на фасад блока Упр
10.5.2.5. Проверка настройки линейного фильтра
Проверяют полосу пропускания, частотные характеристики за тухания и
входного сопротивления линейного фильтра.
Линейный фильтр выполнен с параметрами полосы пропускания и характе-
ристического сопротивления по частотным диапазонам, привенным в табл.
10.2. Полосу пропускания линейного фильтра ЛФ проверяют по схеме
рис. 10.18.
Таблица 10.2. Характеристики линейного фильтра
Диапазон, кГц Полоса пропускания, кГц Характеристическое сопро- тивление, Ом
36-60 5± 1 112,3
60,5- 120 5±1 56,0
120,5-300 10±1,5 22.3
300,5 - 400 20 ± 2,5 9,0
401-600 25 ±3 Н,1
При включенном питании подают сигнал от ВЧ генератора с частотой
приема на зажимы 1 и 4 на блоке ЛФ. Уровень сигнала должен соответствовать
напряжению 775 мВ (0 дБ) в гнезде Вход блока ПРМ-1.
При неизменном напряжении генератора фиксируют частоту^ и f, (выше и
ниже частоты приема), при которых сигнал на гнезде Вход уменьшится до 0,7
максимального значения (на 3 дБ) на частоте приема.
ЛФ ПРИ 1
Рис. 10.18. Схема проверки полосы пропускания линейного фильтра ЛФ и
характеристик приемника
271
Аналогично проверяют полосу пропускания линейного фильтра совместно
с входным фильтром приемника на гнезде УВЧ блока ПРМ-1.
Частотную характеристику затухания ЛФ снимают по схеме рис. 19. Пред-
полагается, что фильтр согласован на 75 Ом (перемычки дифференциального
трансформатора поставлены в положение 18 - 19 и 20 - 21). Сопротивление
резистора R, на рис. 10.19 должно быть равно характеристическому сопротив-
лению для данной частоты Лх.
Рис. 10.19. Схема проверки частотной характеристики линейного фильтра ЛФ
10.5.2.6. Снятие частотной характеристики входного
сопротивления приемопередатчика '
Дважды нажимают кнопку Пуск АК на блоке АК. Должна появиться сигна-
лизация неисправности. Кнопку Сброс нажимать нельзя, чтобы передатчик не
запускался от А К.
Высокочастотный генератор присоединяют к зажимам ЛФ (1) и ± (4) на
блоке ЛФ, при этом резистор 10 Ом включают в цепь земли генератора (рис.
10.20). На генераторе устанавливают частоту передатчика. Ламповым вольт-
метром измеряют напряжение поочередно на линейном входе и на резисто-
ре Uo. На линейном входе устанавливают напряжение 0,2 - 1 В.
Измерив напряжения, рассчитывают входное сопротивление по формуле Z„
= (Ut/UJRo. Значение Z.x должно быть (75 ± 25) Ом.
На генераторе устанавливают частоту на 1 % выше и ниже частоты пере-
датчика. повторяют измерения. Значение ZBX должно быть в тех же пределах.
Повторяют то же измерение при расстройке на ± 10% частоты передатчика,
но не менее 12 кГц. Значение ZBX должно быть не менее 200 Ом.
Рис 10.20. Снятие характеристики входного сопротивления приемопередатчика.
272
10.5.2.7. Измерение выходной мощности и частоты передатчика
Источник питания 220 В присоединяют к зажимам +Бат - Бат Устанавли-
вают перемычку между зажимами +100 — Конт пуск. На блоке ЛФ устанавли-
вают перемычку ЛФ - 75 Ом. Включают измерительный прибор тока выхода.
Включают тумблер питания. Нажимают кнопку ПН. Измеряют напряжение и
частоту на выходе передатчика. Значение напряжения должно быть не ниже 49
В при частоте до 400 кГц и не ниже 39 В при частоте выше 400 кГц. Фиксиру-
ют показание прибора Ток выхода.
Отжимают кнопку ПИ, нажимают кнопку Пуск Показания должны повто-
риться. Отпускают кнопку Пуск. Выходное напряжение должно быть не выше
10 мВ.
Изменяя напряжение питания в пределах U„OM ± 20 %, измеряют напряже-
ние и частоту на выходе передатчика. Рассчитывают выходную мощность. Из-
менение мощности при снижении напряжения на 20 % не должно превышать 3
дБ, изменение частоты - 5 Гц.
10.5.2.8. Проверка напряжений переменного тока тракта передачи
В блоках ГСЧ Упр, МУС, ЛФ измеряют напряжения при пущенном и оста-
новленном передатчике. Данные заносятся в протокол.
10.5.2.9. Проверка характеристики маннпуляциидиффазиой зашиты
Характеристика манипуляции - зависимость значения тока приема от зна-
чения переменного напряжения 50 Гц, поданного на зажимы Манип. (ХГ3.6,
ХТЗ:7). Длительность импульсов тока выхода приемника и передатчика в элек-
трических градусах снимают и определяют при нагрузке выхода передатчика
на 75 Ом, и выхода приемника на активное сопротивление 620 Ом (рис. 10.21).
Напряжение полной манипуляции и,юл„ ман - напряжение, при котором дли-
тельность импульсов тока выхода приемника на 15° меньше длительности им-
пульсов, соответствующих напряжению 100 В.
Внешние
зажимы
Х73-9 (Выход
ХТ3 10 ПРИ)
Регулиру-
емое и-^
напряме
ние 22ОВ
50 Гц
оХТЗ-Б (Ман)
•о Х73:7(Ман)
Рис. 10.21. Схема снятия характеристики манипуляции приемопередатчика
Присоединяют к зажимам Манип разделительный трансформатор и подают
на него напряжение 50 Гц через ЛАТР. Присоединяют к зажимам Вых ПРМ на-
грузку 620 Ом через миллиамперметр постоянного тока.
Фиксируют значения тока выхода передатчика и тока приемника по прибо-
рам 1111.
Прн отсутствии пуска ток приемника /„р должен быть (20 ± 2) мА. Не пода-
вая напряжение манипуляции, нажимают кнопку ПН. Ток приемника должен
быть не более 0,1 мА.
273
Устанавливают на зажимах Манип. напряжение 80 - 100 В. Ток выхода пе-
редатчика должен быть в пределах 48 - 52 % тока без манипуляции. Ток выхо-
да приемника должен быть в пределах 44,5 - 48,5 % от /П[„ что соответствует
длительности импульса тока приема 160- 175°.
11апряжение манипуляции снижают до тех пор, пока ток приема не умень-
шится на 1 мА. При этом напряжение на зажимах Манип должно быть в преде-
лах 5 - 15 В (напряжение полной манипуляции).
Чувствительность манипулятора можно регулировать с помощью перемен-
ного резистора R12, шлиц которого выведен на фасад блока Упр.
При снятии характеристики манипуляции передатчика можно использовать
частотомер, подключенный параллельно нагрузке передатчика. В этом случае
ширину импульса тока выхода передатчика можно определить по формуле:
Флер ~ (/пер манЛер) 360,
гДеЛерман - показания частотомера при манипулированном сигнале;Лер — час-
тота передатчика.
Время измерения частотомера рекомендуется брать около 10 с. Ошибка при
этом измерении не превышает 1°.
10.5.2.10. Проверка полосы пропускания линейного фильтра ЛФ
совместно с входным фильтром приемника Вх.Ф
Измерения производят по схеме рис. 10.18 в гнезде УВЧ. Напряжение Ut
должно быть в пределах 1 - 1,5 В; U2 = 0,7 Umax для частот выше и ниже часто-
ты приемника.
Измеряют полосу пропусканияЛ -fi- Для диапазонов, кГц: 36,0 - 120; 120,5
- 300; 300,5 - 400; 400,5 - 600.
Норма, кГц: 4± 1; 6 ± 1, 8 ± 1,5; 10 ± 2 соответственно.
10.5.2.11. Проверка чувствительности приемника
Порог чувствительности Um - напряжение на входе 17, при котором ток вы-
хода приемника изменяется на 1 - 2 мА относительно тока покоя. Норма 0,1 -
1,5 В в зависимости от установки перемычек / - 5 и сопротивления резистора
R49 в блоке ПРМ-1.
Порог запирания Um (или насыщения С'п„) - минимальное значение напря-
жения на входе Uy. при котором ток выхода приемника отличается на 1 - 2 мА
от установившегося значения.
Крутизна характеристики чувствительности U„, / Um должна быть не > 1,3.
Порог чувствительности грубого приемника Um — напряжение Uy на вхо-
де, при котором загорается светодиод ПРМ^ на блоке ПРМ-2. Значение С/Пч гр
должно составлять (3 ± 0,3) U„4. Регулировка - замена резистора R9 в блоке
ПРМ-2.
Убеждаются, что на блоке АК имеется сигнал неисправности. Присоединя-
ют ВЧ генератор к зажимам ЛФ - Корпус. На генераторе устанавливают часто-
ту настройки приемника (рис.10.18).
При работе с ДФЗ повышают напряжение генератора с нуля. Фиксируют
значения напряжения, при которых ток приемника:
а) снизится на 1 - 2 мА (порог чувствительности);
274
6) достигнет 1 - 2 мА (порог запирания или чувствительность);
в) засветится светодиод ПРМ^ на блоке АК (чувствительность грубого
приемника).
При работе с дистанционной и направленной зашитой (ДЗ) присоединяют к
зажимам Вых.ПРМ нагрузку 3,3 Ом через амперметр постоянного тока. Повы-
шают напряжение генератора с нуля до тех пор, пока ток приемника не дос-
тигнет насыщения. Регулируют ток приемника до значения (17 +2) мА. Регу-
лируя напряжение генератора, фиксируют значения, при которых ток прием-
ника: а) достигает 1-2 мА (порог чувствительности);
б) будет ниже установленного значения на 1 - 2 мА (порог насыщения или
чувствительность);
в) засветится светодиод ПРМ груб на блоке АК (чувствительность грубого
приемника).
При напряжении чувствительности измеряют напряжения в гнездах УВЧ
(Пчу,ч) и ПЧ (Um). Должны быть получены следующие значения: чувствитель-
ность Д/Вхч) 100 - 150 мВ; отношение чувствительности к порогу чувствитель-
ности не 6oj.ee 1,3; отношение чувствительности грубого и основного прием-
ников 3 - 3,5.
10.5.2.12. Определение частоты настройки приемчика
Частота настройки приемника определяется при Ut = 3Un4 по полусумме
частот, расположенных выше и ниже заданной частоты, при которых приемник
еще реагирует на входной ВЧ сигнал.
Точность настройки должна быть в пределах ±50 Гц.
10.5.2.13. Снятие амплитудной характеристики
тракта приема при f ном
В схеме рис. 18 повышают напряжение генератора от порога запирания или
насыщения (чувствительности) устанавливая значения, превышающие
14х.ч в 2, 3, 5, 10, 20, 40 раз и измеряя при этом напряжения в гнездах УВЧ и
ПЧ. Характеристики этих напряжений должны быть, примерно, линейны до
значений напряжений на входе:
УВЧ до 1/м=301/м„- ПЧ до 10(/Вх.ч-
10.5.2.14. Проверка полосы пропускания и избирательности
приемника
В схеме рис.10.18 устанавливают на генераторе частоту настройки прием-
ника и напряжение 500 мВ.
Фиксируют напряжение в гнезде ПЧ - Umcp, мВ. Не изменяя напряжение
генератора, увеличивают частоту до тех пор, пока напряжение в гнезде ПЧ не
уменьшится до 0,7 Спч сг Это значение частоты^ фиксируют.
Частоту генератора уменьшают и аналогично фиксируют значение частоты
f„. Рассчитывают полосу пропускания приемника f =f„ -f„. Значение /„„ долж-
но быть 1,8 - 2,2 кГц.
Не изменяя напряжение генератора увеличивают его частоту на 3 кГц. Из-
меряют напряжение в гнезде ПЧ- Um. мВ. Рассчитывают избирательность по
формуле, дБ
275
аю = 2016(1/т.с1Д/т..).
Продолжая увеличивать частоту (на 20 - 30 %), убеждаются в монотонном
снижении напряжения U„ ч.
Аналогично рассчитывают избирательность при понижении частоты.
Норма определяется при воздействии одночастотной помехи, отстоящей от
частоты приема: на 3 кГц для частот до 100 кГц - 40 дБ; на 3 % для частот вы-
ше 100 кГц - 40 дБ; на 4 %, но не менее 6 кГц - 50 дБ; на 5 %, но не менее 6
кГц 60 дБ; на 10 %, но не менее 6 кГц - 70 дБ.
10.5.2.15. Проверка напряжения переменного тока тракта приема
Измеряют напряжения переменного тока тракта в блоке на входе ПРМ-1,
гнездах УВЧнПЧ прн пуске и отсутствии пуска передатчика.
10.5.2.16. Проверка шкалы прибора-индикатора
Прибор-индикатор установлен на лицевой панели блока ПРМ-2 и измеряет
токи выхода приемника и передатчика. Проверку шкалы прибора проводят пу-
тем сравнения с показаниями контрольного прибора, включенного последова-
тельно с прибором поста.
Контрольный прибор тока выхода приемника - миллиамперметр постоян-
ного тока - включают последовательно с резистором сопротивлением 620 Ом
(зажимы ХТЗ и ХТ4 внешних клемм), к которым позже будет подключен блок
сравнения фаз БСФ релейной панели.
Прибор тока выхода передатчика включается при нажатии кнопки Ток вы-
хода на лицевой панели блока ПРМ-2. Контрольным прибором служит элек-
тронный вольтметр, подключенный к нагрузке передатчика сопротивлением 75
Ом, при этом /,юпер = (/»^ПЙ>./75, где А; В; 75 Ом). Предпочти-
тельней, однако, воспользоваться термоэлектрическим амперметром.
16.5.2.17. Проверка передачи сигналов телефона
Штекер в блоке МУС переключают в положение ТЛФ. Нажимают кнопку
ПРМ-ПРД на блоке ПРМ-1, измеряют напряжение выхода. Оно должно со-
ставлять 0,4 - 0,6 значения напряжения при измерении /вь1хпер, А (см.10.5.2.7).
При нажатой кнопке ПРМ-ПРД можно регулировать выходное напряжение пе-
редатчика.
По осциллографу наблюдают форму кривой напряжения на выходе пере-
датчика. При свисте в микрофон должна наблюдаться амплитудная модуляция
выходного напряжения. Глубина модуляции определяется по формуле (А -
Б)/(А + Б), где А - максимум огибающей, Б - минимум огибающей. Она долж-
на составлять 30 - 40 %. Кнопку отжимают.
Нажимают кнопку Вызов На выходе передатчика должно наблюдаться на-
пряжение, модулированное по амплитуде с глубиной более 50 %.. Кнопку Вы-
зов отжимают.
Штекер в блоке МУС переводят в положение Работа.
10.5.2.18. Проверка действия автоконтроля
На блоке ЛФ устанавливают перемычку ЛФ - 75 Ом.
Включают питание, наблюдают за светодиодами на блоке АК. Должен све-
титься зеленый светодиод Часы
276
Проверяют омметром, что цепи контактов: Сигн неиспр, Сигн ТМ и Сигн
предупр не замкнуты, Выв защ - замкнуты.
Через 3 мин 20 с должны кратковременно засветиться 2 раза светодиоды
//РЛ/осн и /7РЛ/груб
Еще через 3 мин 20 с эти светодиоды должны снова кратковременно засве-
титься, после чего должны постоянно светиться красные светодиоды Увел зат
2, Отс отв 2 (для ПП1) или Увел зат 1, Отс отв I (для ПП2), Неиспр общ.
Проверяют омметром, что цепи контактов Сигн неиспр, Сигн предупр и
Сигн ТМ замкнуты, Выв защ - разомкнуты.
Нажимают кнопку Сброс, красные светодиоды должны погаснуть. Дважды
нажимают кнопку Пуск АК, должна возникнуть та же сигнализация, что указа-
на выше.
10.5.2.19. Взаимодействие приемопередатчика с релейной частью РЗ
Проверяют действие пуска и останова, наличие манипулированных им-
пульсов на выходе ПП и приемника при подаче манипуляции от токовых цепей
РЗ.
Проверяют действие цепей сигнализации при пропадании напряжения пи-
тания и действие сигналов АК.
10.5.2.20. Измерение пульсаций питающего напряжения
Измеряют переменную составляющую напряжения батареи вольтметром
типа МВЛ (или подобным), подключив его через конденсатор 0,1 мкФ, 250 В.
Значение переменной составляющей должно быть не более 12 В.
10.5.2.21. Совместная проверка ПП в схеме искусственного
канала в лаборатории
Проверку желательно провести, если есть возможность иметь оба передат-
чика в одной лаборатории. Это дает возможность более быстрой и надежной
проверки в канале.
Соединяют ПП через магазин затухания, установив такое затухание, чтобы
запас был равен 16-18 дБ. Проверяют работу автоконтроля в нормальном ре-
жиме. Увеличивая затухание, проверяют сигнализацию неисправности
Увел.зат и Отс.отв. на обоих ПП. При использовании дистанционного сброса
проверяют его действие. Проверяют работу телефонной связи.
10.5.2.22. Модернизация аппаратуры ПВЗ-90
На основании опыта эксплуатации аппаратура ПВЗ-90 была модернизиро-
вана по повышению надежное™, помехозащищенности, технологичности, и с
января 1995г. начат выпуск ПП ВЧ защиты ПВЗ-90М.
В 1998г. проводилась разработка дополнительной функции дистанционного
пуска для дистанционных направленных защит. Переработана система автома-
тического контроля, питания и приемника. Повышена надежность блоков и
помехозащищенность. С января 1999г завод выпускает две модификации
приемопередатчиков -ПВЗ-90М1 и ПВЗ-90М1Д.
10.5.2.23. Из опыта эксплуатации
(Воронежэнерго, ПС МЭС Центра, Татэнерго)
Посты ПВЗ-90(М, Ml) выполнены на современной элементной базе, отли-
чаются по сравнению с АВЗК-80 большей помехозащищенностью, меньшими
габаритами, меньшей потребляемой мощностью. Однако надежность постов
несколько ниже.
При подключения поста к панели защиты возникает сложность из-за того,
что на клеммнике панели ПДЭ-2802 отсутствует напряжение ^15В.
При подключении цепей сигнализации, также возникают неудобства свя-
занные с применением в ПВЗ-90М, ПВЗ-90М1 оптореле типа 5П 14.9В.
Сложность поиска неисправностей в некоторых узлах. Пример: ГСЧ, где
имеются два ГУН (генератор управляющих напряжений) генерирующие соб-
ственную частоту колебаний. Если выходит из строя система автоподстройки
частоты, ГУН продолжает генерировать частоту близкую к необходимой, что
приводит к неправильной работе поста.
При работе поста с панелью зашиты типа ПДЭ-2802 отмечались случаи не
правильной работы блока АК при переключении S2( блок ПРМ-2) в положе-
ние 11113.
За время эксплуатации постов ПВЗ-90, ПВЗ-90М, ПВЗ-90М1 были обнару-
жены неисправности связанные ь основном с выходом из строя комплектую-
щих деталей.
К недостаткам конструкции следует отнести, то что при автоматическом
контроле не проверяются цепи манипуляции. В связи с этим приходится пе-
риодически производить "ручную" проверку канала.
В принципе посты очень удобны в эксплуатации (последние модификации)
и надежны, но к блокам АК есть претензии.
Большим недостатком обладает блок АК, т.к. он реагирует на импульсные
помехи в канале (высоковольтные разряды, работа разъединителей, отделите-
лей и т.д.), что приводит к сбою в его работе.
Многие схемные недостатки устранены в новых модификациях. Но есть
предложения:
Испытательную кнопку желательно убрать внутрь; часто ее оставляют на-
жатой с одной стороны линии, что выводит защиту из работы.
Сделать кнопку переговорного устройства не фиксирующей, чтобы дежур-
ный персонал не оставлял ее включенной.
Переговорное устройство отключить от линии и подключать только при
наладке, т.к. шум мешает работе.
Стабилитроны в коммутирующем устройстве лучше устанавливать на по-
вышенное напряжение, т.к. оперативное питание почти на всех предприятиях
более 220 В.
Постами ПВЗ-90, ГПЗЗ-90М, ПВЗ-90М1 ПС МЭС Центра комплектовались
линии 110-220кВ. У всех этих постов используются преобразовательные блоки
питания. У ПВЗ-90 часто выходят из строя блоки питания, но их проще ремон-
тировать, так как они выполнены на широко распространенной элементной ба-
зе. Блок питания ПВЗ-90М, ПВЗ-90М1 более надежны. Но они выполнены на
278
специализированной микросхеме и мощном полевом транзисторе. В случае
выхода их из строя возникают проблемы с поиском этих деталей. Схема фор-
мирования несущих частот примерно такая же, как и ПВЗУ, от кварцевого ге-
нератора с помощью делителей с переменным коэффициентом деления. При-
емник с преобразованием частоты, имеет два фильтра: входной ВЧ фильтр и
фильтр промежуточной частоты, выполненные на L и С. Пост также легко пе-
рестроить на другую частоту, но здесь нужно перестраивать не только ЛФ, но
и входной ВЧ фильтр приемника. Блок АК (автоматика проверки исправности
ВЧ канала) здесь выполнен на логических микросхемах, имеет меньше сер-
висных функций. Но его гораздо проще ремонтировать. Блоки АК постов ПВЗ-
90 и ранних постов ПВЗ-90М имеют низкую помехозащищенность. В более
поздних постах ПВЗ-90 М, а особенно в постах ПВЗ-90М1 устранены практи-
чески все недостатки (не только блока АК), которые были выявлены в процес-
се эксплуатации на ПС МЭС Центра.
На ВЛ-1Ю-220кВ уровни эксплуатационных помех гораздо ниже, чем на
ВЛ-500-750кВ, линии короче и имеют гораздо меньшее затухание.
Поэтому отстройка от эксплуатационных помех и обеспечение необходи-
мого запаса по перекрываемому затуханию выполняется без затруднений.
Сбои в работе автоматики проверки ВЧ каналов здесь возможны в основном
из-за проблем самих схем блоков АК. На коротких ВЛ здесь возникает про-
блема биений сигналов "своего" и "дальнего" передатчиков.
На некоторых постах ПВЗ-90М и ПВЗ-90М1 приходилось подстраивать
фильтры промежуточной частоты, которые очень сложно настроить на задан-
ную частоту, нет методики настройки этих фильтров.
За время эксплуатации постов ПВЗ-90, ПВЗ-90М, ПВЗ-90М1 был только
один случай неправильной работы защиты по вине этих постов. 12 июня 1998
года на ПС Тамбовская при сквозном КЗ излишне односторонне сработала
ДФЗ-504 ВЛ-220кВ Давыдовская-1. Причиной ложной работы явился уход
промежуточной частоты (частоты гетеродина) приемопередатчика ПВЗ-90.
За год на постах ПВЗ-90, ПВЗ-90М, ПВЗ-90М1, эксплуатируемых на ПС
МЭС Центра были выявлены неисправности на 10 линиях 10 ПС.
Анализ возникающих неисправностей за время эксплуатации постов ПВЗ-
90, ПВЗ-90М, ПВЗ-9ОМ1 позволяет сделать следующие выводы. Слабым ме-
стом этих постов являются преобразовательные блоки питания, особенно у по-
стов ПВЗ-90. Блоки АК постов ПВЗ-90 и первых выпусков ПВЗ-90М так же
имеют низкую надежность. Неисправности вызваны, в основном, как и у по-
стов ПВЗУ, из-за низкого качества, комплектующих.
279
ГЛАВА ОДИННАЦАТАЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ КАНАЛЫ РЕЛЕЙНОЙ
ЗАЩИТЫ С АППАРАТУРОЙ ПВЗУ-Е
11.1. Приемопередатчик ПВЗУ-Е
Приемопередатчик ПВЗУ-Е высокочастотной защиты предназначен для
работы с ВЧ каналом по ЛЭП напряжением.! 10 - 750 кВ.
Приемопередатчик предназначен для работы в комплекте с устройствами
релейной защиты (РЗ), выполненными на базе: электромеханических реле
(ДФЗ, НЗ), полупроводниковых (ППЗ), микропроцессорных плат.
Приемопередатчик выполняет следующие функции: передачу и прием сиг-
налов защиты; автоматический контроль исправности канала связи и наличия
запаса по затуханию ВЧ сигнала; связь в режиме переговорного устройства
между всеми пунктами ВЧ канала в период наладки; сервисного устройства
для наладки.
Приемопередатчик предусматривает следующие варианты работы: работа
двух приемопередатчиков (прием, передача) на одной частоте; работа двух пе-
редатчиков в диапазоне частот 36-400 кГц на разных частотах приема и пере-
дачи с разносом частот 1,0 или 1,5 кГц, при этом каждый приемник, настроен-
ный на частоту дальнего передатчика, принимает также ослабленный сигнал
собственного передатчика; работа трех передатчиков на трехконцевой линии в
диапазоне 36 - 400 кГц при разносе между частотами передачи 0,5 кГц, при
этом каждый приемник, настроенный на частоту собственного передатчика,
принимает сигналы всех других.
11.2. Работа приемопередатчика
Приемный тракт ПП - это супергетеродинный приемник с двойным преоб-
разованием частоты. Передающий тракт ПП - представляет собой усилитель
мощности несущей частоты и линейный фильтр.
Приемопередатчик состоит из следующих функциональных структур:
блоки УМ, ЛФ - тракт передачи; БС - блок сопряжения с защитой ВЛ;
блоки ЛФ, УМ, ПРМ - тракт приема; ГЕН - схема синтеза частот;
ПРЦ- схема автоконтроля; ПН, БП - схема электропитания.
11.2.1. Тракт передачи
Сигнал несущей частоты поступает от блока ГЕН иа вход УМ в виде пря-
моугольных импульсов формы "меандр". В блоке УМ сигнал несущей частоты
усиливается широкополосным усилителем до уровня выходной мощности (20-
27) Вт.
С выхода УМ усиленный сигнал поступает на вход ЛФ, где выделяется из
сигнала первая гармоника. С выхода ЛФ сигнал поступает в линию.
280
11.2.2. Тракт приема
При приеме ВЧ сигнал поступает с линии на вход ЛФ. ЛФ на рабочей час-
готе имеет входное сопротивление (75±25) Ом, и согласован с линией.
При расстройке относительно рабочей частоты входное сопротивление ЛФ
возрастает, за счет чего обеспечивается параллельная работа приемопередат-
чиков на различных частотах.
Далее сигнал с выхода фильтра ЛФ через часть обмотки выходного транс-
форматора УМ поступает на вход блока ПРМ. В блоке ПРМ осуществляется
двойное преобразование частоты. Первая промежуточная частота в приемнике
равна 1222 кГц. Селекция по первой ПЧ осуществляется кварцевым фильтром
с полосой пропускания 5 кГц. Промежуточная частота второго преобразования
равна 17 кГц. Селекция сигнала по второй ПЧ осуществляется полосовым
фильтром с полосой пропускания 1,5 кГц.
Фильтр обеспечивает ослабление принимаемого сигнала собственного пе-
редатчика на 5-10 дБ при работе с разносом частот передачи и приема на 1,5
кГц, а также совместно с кварцевым фильтром обеспечивает избирательность
приемника. Блок ПРМ имеет регулировку чувствительности на 30 дБ ступеня-
ми по 10 дБ и плавную в пределах каждой ступени.
Выходной сигнал второй ПЧ поступает на детектор. К выходу детектора
подключены входы двух компараторов. Когда сигнал превышает пороги ком-
параторов, компаратор с меньшим порогом вырабатывает сигнал "Основной",
другой компаратор - сигнал "Грубо".
Распайка перемычек позволяет устанавливать соотношение между порога-
ми равное 6, 9, 12 дБ.
К выходу компаратора "Основной" подключены выходные устройства для
работы с релейно-контактными и полупроводниковыми защитами (блок БС).
Выбор конкретного вида защиты осуществляется путем установки соответ-
ствующих перемычек в блоке БС.
В выходном устройстве для работы с релейно-контактными защитами пре-
дусмотрена возможность плавной регулировки выходного тока,
11.2.3. Схема синтеза частот
В блоке ГЕН формируются четыре сигнала:
сигнал несущей частоты с шагом 0,5 кГц в диапазоне 36-400 кГц и с шагом
1 кГц в диапазоне 401-600 кГц;
сигнал первого гетеродина для приемника в диапазоне 1258-1822 кГц с ша-
гом 0,5 кГц;
сигнал второго гетеродина для приемника с фиксированной частотой
1205кГц;
сигнал удвоенной частоты второго гетеродина для приемника с фиксиро-
ванной частотой 2410 кГц.
Два первых сигнала вырабатываются генераторами, синхронизированными
опорной частотой при помощи кольца фазовой автоподстройки частоты.
Третий и четвертый сигналы получаются путем деления частоты кварцево-
го генератора.
281
11.2.4. Устройство автоконтроля
Устройство автоматической проверки канала (АПК) предназначено для
проверки работоспособности ВЧ канала связи при работе на двухконцевой или
трехконцевой линиях электропередачи.
Устройство АПК осуществляет контроль периодически: с периодичностью
повторения 4 часа при двухконцевой линии, 6 часов при трехконцевой линии.
Предусмотрена возможность уменьшения периодичности проведения контро-
ля.
Устройство АПК осуществляет обнаружение и световую индикацию неис-
правностей, при этом замыкаются контакты внешней сигнализации неисправ-
ностей, и размыкаются контакты, предназначенные для автоматического выво-
да зашиты из работы.
Функции узлов АПК реализуются аппаратно (блок ПРЦ), а - автоматиче-
ской проверки канала реализуются программно-аппаратным путем.
При включении питания приемопередатчика блок ПРЦ вырабатывает на
выходе "ПУСК АПК" кодовую комбинацию вызова, в соответствии с этой ко-
довой комбинацией манипулируется сигнал передатчика.
На всех концах линии связи, в том числе, и на передающем, код вызова
принимается приемниками, в результате чего происходит запуск программных
блоков и формирование откликов. Отклики первого, второго и третьего ком-
плектов представляют собой импульсы, разнесенные во времени, формируе-
мые датчиками времени соответствующих комплектов.
Сигналы откликов анализирует устройство АПК - инициатор контроля. При
приеме ответов всех ПП канал связи считается исправным.
Отсутствие ответа от какого-либо приемопередатчика воспринимается как
неисправность канала связи. Отсутствие сигнала на выходе "Грубо" восприни-
мается как увеличение затухания в линии.
В случае обнаружения неисправности при автоматической проверке канала
связи производится повторная проверка через небольшой интервал времени и,
если неисправность не подтвердилась, устройство АПК остается в штатном
режиме работы.
Если при повторной проверке неисправность подтвердилась, то устройство
АПК формирует сигнал "Вывод защ", самоблокируется, не оказывая влияния
на работу приемопередатчика до вмешательства оператора на любом из концов
канала связи.
Вывод защиты из действия осуществляется автоматически, если по резуль-
татам контроля канал признан неисправным, при этом передатчик передает в
линию кодовый сигнал, при приеме которого происходит вывод из действия
защиты на всех концах линии.
При работе передатчика от сигналов защиты в блоке сопряжения выраба-
тывается сигнал "Запр пров", который запрещает управление передатчиком от
устройства АПК. По окончании действия сигнала "Запр пров" система АПК
возвращается в обычный режим работы.
282
11.2.5. Схема электропитания приемопередатчика
Номинальное напряжение источника постоянного тока - 220 В, уровень
пульсаций не более 8%, частота пульсаций 150 Гц. Предельные отклонения
напряжения первичного источника +20, минус 40%.
Номинальные напряжения вторичных источников питания, расположенных
в блоке ВП: +5В, +12В, -12В, +24В.
Питает выходной каскад передатчика напряжение 8-24 В, которое получают
из напряжения первичного источника преобразователем напряжения (блок
ПН).
Схема электропитания имеет защиту от перегрузки и коротких замыканий
на выходах вторичных источников.
11.3. Составные части приемопередатчика
11.3.1. БлокЛФ
Линейный фильтр предназначен для выделения первой гармоники из сиг-
нала блока УМ, обеспечения параллельной работы изделий на соседних часто-
тах, защиты цепей, подключенных к ЛФ от перенапряжений, возникающих на
линии
Основные характеристики фильтра: входное и выходное сопротивления
75+15 Ом; рабочее затухание не более 2 дБ; вносимое затухание для парал-
лельного канала на частоте ±10% от края полосы, но не менее 12 кГц, не более
1 дБ.
В зависимости от диапазона рабочих частот, линейный фильтр выпускается
в пяти исполнениях: диапазон частот: 25 - 85, 55 - 200, 120 - 280, 260 - 500, 450
- 700, 600 - 1000 кГц; полоса пропускания иа уровне ЗдБ - 4 + 0,5% частоты
настройки, но не менее 5,5 кГц.
Линейный фильтр построен по дифференциально-мостовой схеме и состоит
из конденсаторов Cl, С2, катушек индуктивности LI, L2 и трансформаторов Т1,
Т2. Настройка ЛФ на конкретную частоту осуществляется установкой соответ-
ствующей комбинации из числа конденсаторов Cl, С2.
Согласующий трансформатор Т1 на входе фильтра обеспечивает входное
сопротивление фильтра 75 Ом.
ЛФ содержит также узел контроля выходного напряжения, состоящий из
обмотки Т2.8, Т2.9, выпрямителя V5, V6, R32-R34, СЗ, С4.
ЛФ имеет нагрузочное сопротивление 75 Ом 36 Вт, при помощи которого
можно осуществлять проверку работоспособности усилителя мощности изде-
лия, использовать его как звено затухания, а также производить измерение на
линии.
ЛФ содержит узел контроля тока линии. Узел содержит: измерительный
трансформатор тока ТЗ и выпрямитель V7, V8, R2-R5, С5 , С6
283
11.3.2. Система генераторов
Система генераторов состоит из двух блоков: ГЕН1; ГЕН2. Система пред-
назначена для формирования стабильных сигналов второго гетеродина прием-
ника с частотой 1205 кГц, первого гетеродина приемника в диапазоне 1258 -
1822 кГц и сигнала несущей частоты передатчика в диапазоне частот 36 - 600
кГц. В системе формируется еще вспомогательный сигнал удвоенной частоты
первого гетеродина (2410 кГц).
Форма сигналов - импульсная ("меандр"1) с уровнем логического нуля и ло-
гической единицы.
Управление набором частоты блока производится в двоично-десятичном
коде с уровнем логического нуля 0 - 0,4 В и логической единицы 2,4 - 5,0 В.
11.3.3. Блок ГЕШ
Электрическая схема платы представляет собой генератор с фазовой авто-
подстройкой частоты (ФАПЧ) и оконечного делителя для получения нужного
значения частоты несущей. ФАПЧ состоит из генератора управляемого напря-
жением (ГУН), делителя частоты, схемы сравнения частот с усилителем сигна-
ла рассогласования.
ГУН выполнен на контуре LC (L3 и набор конденсаторов, подключаемых с
помощью JP1-JP5), варикапе VI, транзисторах V3, V5. Диапазон перестройки
частоты 1664 - 3328 кГц.
Делитель частоты выполнен на микросхемах D4, D8, D10. С помощью пе-
реключателей JP24-JP35 производится параллельная запись для задания необ-
ходимого коэффициента деления.
Схема сравнения частот с усилителем сигнала рассогласования выполнена
на триггерах D17.1, D17.2, D18, D22.2 на транзисторах V9, Vll, V12. Напря-
жение, получаемое на детектор (CH, R32), поступает на управление ГУНом.
На триггер D17.1 приходит частота от ГУНа, поделенная делителем до 1 кГц,
на триггер D17.2 приходит опорная (стабилизированная кварцевым резонато-
ром) частота 1 кГц, сформированная платой ГЕШ.
Микросхема D18 формирует сигнал "несравнения" частот ("Контур").
Оконечный делитель частоты выполнен на счетчике D21. Его коэффициент
деления выбирается с помощью переключателей JP37 - JP41.
На блоке есть контрольные точки XS1 - "НЕС", "GND", "V" для настройки
и проверки несущей частоты и пределов измерения напряжения на ГУНе.
11.3.4. БлокГЕН2
Электрическая схема платы также как и ГЕН 1, представляет собой генера-
тор с ФАПЧ, отличие заключается в следующем: ГУН настраивается на диапа-
зон частот 2516 - 3644 кГц и нет оконечного делителя частоты.
На элементах D11.3, D11.5, D23.1, D23.2, V7 собрана схема контроля и ин-
дикации наличия "биений" частот ГУНов с опорной частотой. На элементе D3
выполнен стабилизированный кварцевым резонатором генератор с делителем
284
частоты на микросхеме D25. Для получения опорной частоты 1 кГц использо-
ван программируемый (с помощью перемычек) делитель D26.
Методика установки перемычек, определяющих частоту первого гетеро-
дина
Определить значение частоты первого гетеродина по формуле
f =Л + 1222 (кГц), где/ - частота первого гетеродина (кГц);/, - заданное зна-
чение частоты приема (кГц); для частот/ по заводским таблицам определить
наличие перемычек "ON".
Определить величину константы, которую необходимо записать в делитель
для получения нужного коэффициента деления: С = 2/ - 1.
Выбрать из заводских таблиц те слагаемые, которые в сумме дают значение
константы С. Определить переключатели, которые не соответствуют слагае-
мым значения константы С.
Методика расчета перемычек, определяющих частоту несущей
По заводской таблице определить коэффициент деления п, оконечного де-
лителя канала несущей и установку положения переключателя "ON".
Определить коэффициент п, делителя по формуле: п, = п2/> / 2, где п2 - ко-
эффициент, определенный по заводской таблице;/, - частота несущей, кГц. По
найденному значению п, определить по заводской таблице необходимые пере-
мычки, для установки поддиапазонов несущей.
Определить величину константы, которую необходимо записать в делитель
для получения коэффициента деления nl по формуле: Cl = nl - 1. Выбрать из
заводской таблицы слагаемые, которые в сумме дают значение константы С1.
Определить перемычки, которые не соответствуют слагаемым значения кон-
станты С1.
Установка меняет суммарную емкость в контуре задающего генератора и
определяет поддиапазон изменения частоты. Если существует разброс номина-
лов емкостей, то возможна отличная от рекомендуемой комбинация перемычек
(которая подбирается при настройке генератора на нужную частоту), обеспе-
чивающая наилучшую настройку петли обратной связи ФАПЧ.
11.3.5. Блок ПРМ
Блок ПРМ предназначен для выделения полезного сигнала из спектра сиг-
налов и помех, принимаемых в ВЧ канале по проводам воздушной линии элек-
тропередачи, а также формирования отклика на сигнал "Пуск" своего передат-
чика. В режиме переговорного устройства блок обеспечивает демодуляцию
принимаемых речевых сигналов.
В состав блока входят: каналы предварительной обработки, цифровой об-
работки, переговорного устройства; узел арбитражной логики.
11.3.6. БлокПРЦ
Блок ПРЦ или устройство автоматической проверки канала (УАПК) пред-
назначен для периодической проверки ВЧ канала 2, 3, - 8-ми концевой линии с
любой из существующих ВЧ зашит. В цикле автоматической проверки канала
У АПК контролирует состояния выходов приемника и передатчика поста защи-
285
ты. В соответствии с результатами последней проверки отображает текстовую
информацию о состоянии канала. Осуществляет звуковую сигнализацию, све-
товую индикацию, формирует сигналы для внешних устройств и сохраняет
краткий рапорт в энергонезависимой памяти в случае фиксации неисправности
в канале.
11.3.7. Блок сопряжения
Блок сопряжения (БС) предназначен для преобразования уровня управ-
ляющих сигналов от защит всех типов, формирования сигналов управления
передатчиком от защиты и устройства АПК, а также для формирования выход-
ных сигналов приемника, управляющих сигналов для схемы автоконтроля.
Блок состоит из схемы преобразования входных сигналов: управляющего
сигнала "Пуск ППЗ/РЗ"; управляющего сигнала "Останов” ("Запрет пуска");
сигнала манипуляции "Манипуляция безынерционного пуска "БИ"; схем фор-
мирования сигналов: управления передатчиком; тока выхода приемника РЗ и
напряжения выхода приемника ППЗ; управления автоконтролем; управления
переговорным устройством.
В блоке осуществлена гальваническая развязка управляющих сигналов за-
щит от цепи "±" с помощью оптопар.
11.3.8. Блок ПН
В аппарате может быть установлен блок ПН 04 или 05.
ПН представляет собой специализированный импульсный блок питания
выходного каскада УМ с током нагрузки до 2,5 А. Первичным источником яв-
лялся аккумуляторная батарея с номинальным напряжением 220 или НОВ.
Выходное напряжение может регулироваться в пределах от 8 до 24В. Блок ПН
имеет электрическую прочность изоляции вход/выход 3 кВ напряжения пере-
менного тока. ПН обеспечивает работу передатчика в режиме AM. Блок ПН
имеет защиту от перегрузки по току.
11.3.9. Блок ПН 04
Блок ПН выполнен по схеме однотактного преобразователя с широтно-
импульсной модуляцией (ШИМ), с накопительным дросселем и прямым вклю-
чением выпрямительного диода.
Блок ПН обеспечивает нормальную работу УМ при изменениях первичного
напряжения в пределах от минус 40 до + 20% от номинального значения.
11.3.10. Блок ПН 05
Блок ПН обеспечивает нормальную работу блока УМ при изменении на-
пряжения первичного источника от 120 до 370 В. Блок ПН имеет две ступени
снижения напряжения источника первичного питания. Каждая ступень по-
строена по схеме понижающего ШИМ-стабилизатора.
Основные узлы блока ПН: плата ПН (А1); модуль PS-65-27 (А2); плата
МКУ (АЗ).
286
11.3.11. Блок УМ
Блок УМ предназначен: для усиления по мощности высокочастотного сиг-
нала несущей частоты в режиме передачи; для согласования входного сопро-
тивления приемопередатчика с линией путем обеспечения нормированного со-
противления на выходе блока УМ в режиме приема.
В состав УМ входят: схема управления выходным каскадом, выходной кас-
кад, схема защиты от пропадания несущей частоты, схема формирования сиг-
нала "К.ПРД", схема коммутации входных сигналов приемника, согласующее
устройство.
Для безотказной работы блока УМ нельзя соединять выходы "Вых УМГ'
или "Вых. УМ2" с электрической цепью "Общ", так как эти выводы находятся
под постоянным напряжением питания, равным Unin УМ.
11.3.12. Блок БП
Приемопередатчик может комплектоваться следующими блоками питания:
БП-TR - при работе от батареи 220 В; БП-КС - при работе от батареи 110 В
или 220 В.
11.3.12.1. Блок БП-TR
БП преобразует постоянное напряжение первичной сети 220В в постоянные
стабилизированные напряжения.
Электропитание БП осуществляется от первичной сети: это зарядное уст-
ройство и аккумуляторная батарея 220 В. БП рассчитан для эксплуатации при
окружающей температуре от (минус)- 25 до + 70°С и относительной влажности
воздуха не более 75%.
Диапазон напряжения первичной сети постоянного тока: 100 - 375 В.
На входе БП допустимы кратковременные провалы до 0 длительностью от
0,1 до 1 сек. Время включения БП после провала не превышаете,! сек.
Кратковременные провалы напряжения на входе БП до 0,1 сек не приводят
к провалу выходного напряжения.
Выходные параметры БП, В: +24 ±1,0; +5 ±0,15; +12 ±0,6.
Пиковые значения амплитудных пульсаций ЮОмВ.
БП имеет схему контроля наличия напряжений на его выходах.
Входные и выходные цепи изолированы между собой и относительно кор-
пуса, изоляция входных и выходных цепей относительно корпуса, а также ме-
жду входом и выходом выдерживает воздействие напряжением 1500 В пере-
менного тока 50 Гц в течение 1 мин (между цепями OV и GND RZ - 500 В пе-
ременного тока 50 Гц в течение 1 мин).
БП имеет защиту от переполюсовки в первичной сети и короткого замыка-
ния по выходам "+12В", "-12В", "+5В", "+24В".
Время выхода на режим БП от момента включения тумблера "Сеть" не пре-
вышает 1 сек.
БП состоит из входного фильтра помех, узла защиты БП, одноканальиого
источника питания +24В, 0,42А; трехканального источника питания
+ 5 В, 1,6 А, +12 В, 0,15А; схемы формирования сигнала "Неисправ БП".
287
11.3.12.2. Блок БП-КС
Четырехканальный источник питания +24В, 0,5А; +5 В, 3 А; ±12В О,ЗА.
Источник питания преобразует постоянное напряжение первичной сети 110
В или 220 В в постоянные стабилизированные напряжения +24 В, +5 В,
+12(15) В,-12(15) В.
Источник питания обеспечивает ток нагрузки по выходам:
±24В - от 0,1 до 0,5 А; ±5 В - от 0,5 до 3 А; ±12 В - от 0,05 до 0,3 А.
Выходные параметры БП с активно-емкОстной нагрузкой: +24 В+1,2 В; 100
- 500 мА, +5 В +0,15 В; 500 - 3000 мА; +12В+0.6 В; 50 - 300 мА
БП имеет специальный выход, сигнализирующий о его нормальной работе.
Во время работы БП на выходе "Fault" присутствует напряжение
4 - 4,5 В относительно вывода OV, при пропадании одного из выходных на-
пряжений БП, на выходе "Fault” устанавливается напряжение близкое к нулю.
Входные и выходные цепи изолированы между собой и относительно кор-
пуса, изоляция входных и выходных цепей относительно корпуса, а также ме-
жду входом и выходом выдерживает воздействие напряжением 1500 В пере-
менного тока 50Гц в течение 1 мин (между цепями OV и G24 - 500В перемен-
ного т ока 50 Гц в течение 1 мин).
БП имеет защиту от переполюсовки в первичной сети и короткого замыка-
ния по выходам "+24 В”, "+12 В" и "-12 В".
Время выхода на режим БП от момента включения тумблера "Сеть" не пре-
вышает 1 сек.
Электропитание БП осуществляется от первичной сети, построенной из за-
рядного устройства и аккумуляторной батареи с номинальным напряжением
110 или 220 В. Рабочий диапазон напряжения первичной сети постоянного то-
ка: от 66 В до 140 В или от 132 В до 264 В. Источники питания поставляются
настроенные на любой из указанных диапазонов входного напряжения.
11.4. Технические данные
1. Диапазон рабочих частот приемопередатчика от 36 до 600 кГц.
Приемопередатчик выполняется в пяти исполнениях, в зависимости от диа-
пазонов рабочих частот, кГц: 36-65; 65-120; 120-210; 210-400; 400-600.
Рабочая частота приемопередатчика стабилизирована кварцевым резонато-
ром, выбирается с шагом 0,5 кГц в диапазоне частот от 36 до 400 кГц и 1,0 кГц
в диапазоне частот от 401 до 600 кГц.
2. Мощность ВЧ колебаний в непрерывном режиме на выходе линейного
фильтра на активную нагрузку (75+15) Ом, составляет не меиее: 27 Вт в диапа-
зоне рабочих частот от 36 до 400 кГц и 20 Вт в диапазоне рабочих частот от
401 до 600 кГц при номинальном напряжении питания в нормальных климати-
ческих условиях; 24 Вт в диапазоне рабочих частот от 36 до 400 кГц и 18 Вт в
диапазоне рабочих частот от 401 до 600 кГц при колебаниях напряжения элек-
тропитания в пределах от +10 до минус 20 % от номинального значения в нор-
мальных климатических условиях; 20 Вт в диапазоне рабочих частот от 36 до
288
400 кГц и 13,5 Вт в диапазоне рабочих частот от 401 до 600 кГц при воздейст-
вии предельных температур окружающего воздуха и номинальном напряжении
электропитания.
3. Входное сопротивление линейного входа ПВЗУ-Е на частоте приема
при незапущенном передатчике равно (75±15) Ом.
Остаточное напряжение высокой частоты на выходе незапущенного пере-
датчика, включенного на активную нагрузку (75±15) Ом, составляет не более
10 мВ.
4. При работе приемопередатчика с релейно-контактными защитами обес-
печиваются следующие виды управления передатчиком: пуск внешним изоли-
рованным размыкающим контактом, напряжение на контактах в разомкнутом
состоянии составляет (24±2,4) В (подается от приемопередатчика), входное со-
противление цепи составляет не менее 1 кОм; пуск с помощью контрольной
кнопки ПУСК; останов внешним изолированным замыкающим контактом, на-
пряжение на контактах в разомкнутом состоянии составляет (24±2,4) В (пода-
ется от приемопередатчика), входное сопротивление цепи составляет ие менее
I кОм. ОСТАНОВ имеет преимущество перед остальными видами управления
передатчиком; безынерционный пуск от постоянного напряжения.
5. Напряжение безынерционного пуска, при котором мощность ВЧ коле-
баний на выходе линейного фильтра передатчика достигает максимальной ве-
личины, (напряжение полного пуска) регулируется в пределах от 3,5 В до 5,5
В. Максимальное напряжение безынерционного пуска составляет 100 В. На-
пряжение безынерционного пуска, при котором мощность ВЧ колебаний на
линейном выходе передатчика уменьшается до нуля, составляет не менее 50%
от напряжения полного пуска. Входное сопротивление цепи составляет не ме-
нее 10 кОм. Задержка безынерционного пуска, после снятия с него напряже-
ния, составляет 0,3-1 с.
6. При работе приемопередатчика с релейно-контактными защитами обес-
печивается прямая или обратная амплитудная манипуляция ВЧ сигнала пере-
датчика напряжением промышленной частоты 50 Гц. При этом обеспечивают-
ся следующие требования в отношении манипуляции:
- при действии любого пуска и отсутствии напряжения манипуляции при
прямой манипуляции передатчик работает непрерывно, мощность ВЧ ко-
лебаний на выходе линейного фильтра соответствует номинальному зна-
чению, при обратной манипуляции передатчик остановлен;
- при напряжении манипуляции от 100 до 130 В (эффективное значение)
длительность импульсов тока выхода приемника в градусах периода про-
мышленной частоты при активной нагрузке (600 ± 60) Ом составляет: при
прямой манипуляции - не менее 150°, при обратной манипуляции - не бо-
лее 150°.
7. Напряжение полной манипуляции - это напряжение манипуляции, при
котором длительность импульсов тока выхода при прямой манипуляции
уменьшается на 15° по сравнению со значением, измеренным при напряжении
манипуляции 100 В. Обеспечивается регулировка напряжения полной манипу-
ляции в пределах от 5 до 15 В.
289
8. Пуск, безынерционный пуск и останов передатчика исключают возмож-
ность пуска от устройства автоконтроля или переговорного устройства. Эта
возможность восстанавливается после прекращения действия пуска и останова.
9. При работе приемопередатчика с полупроводниковыми защитами
управление работой передатчика производится путем коммутации в логиче-
ской части защиты цепи "Пуск ППЗ": пуск - при замыкании этой цепи или по-
даче на нее постоянного напряжения от 0 до 2 В, при этом ток, протекающий в
цепи не превышает 5 мА; останов - при обрыве этой цепи, напряжение на ней
не превышает 15 В.
10. Чувствительность приемника составляет не более 80,0 мВ в нормальных
климатических условиях и при номинальном напряжении электропитания.
Чувствительность приемника при температуре окружающего воздуха 1°С и
40°С отличается от измеренной в нормальных климатических условиях не бо-
лее чем на 10 %.
Чувствительность приемника при изменении напряжения питания на минус
20% и плюс 10% от номинального значения изменяется относительно чувстви-
тельности, измеренной при номинальном напряжении электропитания, не бо-
лее, чем на 10%.
Предусмотрена возможность ступенчатой регулировки чувствительности
приемника ступенями 0, 10, 20, 30 дБ с плавной регулировкой чувствительно-
сти в пределах каждой ступени.
11. При отсутствии на входе приемопередатчика ВЧ сигнала на выходе при-
емника должен установиться: при работе с ДФЗ - ток покоя с уровнем 20 ±
2мА (через активное сопротивление нагрузки, которое может находиться в
пределах от 300 до 1000 Ом). Есть возможность установки тока покоя 10 ±1
мА; при работе с ДЗ или НЗ - ток покоя с уровнем не более 0,1 мА (через ак-
тивное сопротивление нагрузки 3200 + 320 Ом); при работе с ППЗ - логический
уровень постоянного напряжения величиной не > 1 В.
П[1и поступлении на линейный вход приемопередатчика непрерывного сиг-
нала с частотой настройки приемника и уровнем, превышающим на 10 % но-
минальную чувствительность на выходе приемника должен установиться: при
работе с ДФЗ - ток приема с уровнем не более 0,1 мА; при работе с ДЗ и НЗ - с
уровнем 20 ±2 мА; при работе с ППЗ - логический уровень постоянного на-
пряжения в пределах от 11 до 15 В на активной нагрузке от 3 до 5 кОм.
Коэффициент крутизны характеристики чувствительности приемника не
превышает 1,3.
12. Избирательность приемника при воздействии одночастотной помехи,
отстоящей от частоты приема: на 5 кГц - ие менее 40 дБ при уровне помехи 1,6
В; на 8 кГц - не менее 50 дБ при уровне помехи 5 В; на 12 кГц - не менее 60 дБ
при уровне помехи 16 В; на 10%, но не менее 12 кГц - 70 дБ при уровне помехи
50 В.
Полоса пропускания приемника по линейному входу на уровне 3 дБ состав-
ляет не менее 1,3 кГц.
290
При работе приемопередатчика на сближенных частотах разность значений
усиления приемника на частотах передачи и приема, разнесенных на 1,0 кГц,
составляет не менее 5 дБ.
13. Приемопередатчик допускает параллельную работу в 75-омном тракте с
устройством, имеющим пиковое напряжение 87 В, образованное двумя сигна-
лами, частоты которых различаются на I кГц, а значение ближайшей частоты
отстоит от частоты приема на 10% и более, но не менее 12 кГц.
14. Уровень паразитных излучений на выходе передатчика прн номиналь-
ной выходной мощности на частотах, отстоящих от частоты передачи на 5, 9,
13 кГц, не превышает соответственно минус 12, 24,34 дБ. Затухание, вноси-
мое приемопередатчиком в 75-омный тракт при параллельном присоединении
на частотах, отстоящих от рабочей частоты передатчика более, чем на 10%, со-
ставляет не более 1 дБ.
15. Приемопередатчик содержит симплексное переговорное устройство
(ПУ), предназначенное для наладочных работ. Переговорное устройство не
влияет на действие защиты, т.к. сигналы управления приемопередатчиком от
защиты имеют приоритет. Органы управления ПУ находятся на лицевой пане-
ли блока БС.
16. Обеспечивается автоматический контроль канала связи, образованного
двумя или тремя приемопередатчиками. При действии пусковых цепей защи-
ты, совпадающем по времени с действием автоматического контроля, послед-
ний не работает.
Контроль исправности канала связи проводится каждым приемопередатчи-
ком периодически, с периодом повторения 4 часа при двухконцевой линии и 6
часов при трехконцевой линии. Предусмотрена возможность уменьшения пе-
риодичности повторения контроля, соответственно, до 40/60 минут или до 2/3
мииут. Интервал между включениями контроля различными приемопередат-
чиками линии: при нормальной периодичности 2ч; при ускоренной периодич-
ности - 20 или 1 мин. Периодичность контроля на всех концах линии изменя-
ется по команде, переданной с любого приемопередатчика.
Схема автоматического контроля обеспечивает обнаружение и сигнализа-
цию следующих неисправностей: нет сигнала от одного или нескольких пере-
датчиков линии; ток выхода приемника при имитации работы ДФЗ имеет про-
валы длительностью, превышающей уставку, задаваемую в градусах периода
промышленной частоты; наличие помехи в канале связи; отсутствие напряже-
ния манипуляции более 48 часов; отсутствие запаса по затуханию при приеме
сигналов от одного или нескольких передатчиков.
Есть возможность отключения контроля напряжения манипуляции.
При обнаружении одного из признаков неисправности или предупреждения
устройство автоматического контроля включает дополнительный цикл контро-
ля, по результатам которого делает вывод о состоянии канала.
17. Если при дополнительном цикле контроля зафиксирован признак неис-
правности, приемопередатчик, проводивший контроль: а) размыкает контакты
реле автоматического вывода защиты из работы; 6) замыкает цепь внешней
сигнализации неисправности; в) выводит информацию о характере неисправ-
ности на табло; передает на дальние концы канала информацию о характере
291
неисправности, при получении которой дальние приемопередатчики выполня-
ют операции а), б), в).
Если при дополнительном цикле контроля зафиксировано состояние, соот-
ветствующее сигнализации предупреждения, приемопередатчик, проводивший
контроль: а) замыкает цепь внешней сигнализации; б) выводит информацию о
характере предупреждения на табло; в) выдает в линию команду "Ввод защи-
ты", при получении которой дальние передатчики посылают в линию квитан-
ции о получении команды "Ввод защиты"; г) контролирует наличие квитанций
о получении команды "Ввод защиты". При отсутствии хотя бы одной из кви-
танций фиксирует неисправность.
Если при очередном или дополнительном циклах контроля не обнаружена
неисправность или ее предупреждения, канал считается исправным.
18. При действии пусковых сигналов дифференциально-фазной защиты
устройство автоматического контроля производит измерение и запоминание
длительности импульсов выходных сигналов приемника и передатчика в гра-
дусах промышленной частоты.
Отношение порога чувствительности схемы контроля, реагирующей на на-
личие запаса по затуханию к напряжению порога чувствительности приемника,
регулируется в пределах от+3 до +13 дБ.
19. Изоляция цепей питания и сигнализации, связанных гальванически с ак-
кумуляторной батареей, выдерживает воздействие напряжения 1500 В пере-
менного тока 50 Гц в течение 1 мин относительно корпуса.
Изоляция цепей, питающихся от внутреннего преобразователя и выведен-
ных на внешний соединитель, выдерживает 500 В переменного тока 50 Гц в
течение 1 мин относительно корпуса. Сопротивление изоляции этих цепей, со-
ставляет относительно корпуса не менее 20 МОм при температуре (25 ±10)°С и
не менее 5 МОм в интервале температур от 1 до 40°С.
20. Приемопередатчик и АПК не реагирует на следующие виды помех: им-
пульсного напряжения с амплитудой 5 кВ, длительностью переднего фронта
1,2 мкс, заднего фронта 50 мкс, энергией импульсов 0,5 Дж относительно кор-
пуса и между полюсами; высокочастные колебательные импульсыс частотой
заполнения 1 МГц и амплитудой 2,5 кВ относительно корпуса и 1 кВ между
полюсами в течение 2 с.
Изоляция цепей линейного выхода приемопередатчика в нормальных кли-
матических условиях выдерживает без пробоя, межвитковых замыканий, по-
верхностных перекрытий и повреждений элементов воздействие импульсных
перенапряжений, возникающих при коммутации высоковольтного оборудова-
ния на подстанции.
Линейный выход приемопередатчика выдерживает без повреждений деся-
тикратное воздействие импульсов напряжения, получаемых от разряда конден-
сатора емкостью 0,5 мкФ, заряженного до напряжения 3 кВ.
21. Уровень напряжения и уровень напряженности поля радиопомех, созда-
ваемых приемопередатчиком, соответствует "Общесоюзным нормам допус-
каемых индустриальных радиопомех" (нормы 9-72).
22. Приемопередатчик выдерживает без повреждения и возникновения
ложных действий: включение и выключение электропитания; медленное (бо-
292
лее 10 с) изменение напряжения электропитания от номинального значения до
нуля и от нуля до номинального значения.
Приемопередатчик не реагирует на короткие - не более 20 мс - перерывы
электропитания, если они повторяются не чаще чем через 200 мс.
Приемопередатчик рассчитан на электропитание от аккумуляторной бата-
реи с напряжением от 132 до 264 В или с напряжением от 66 до 140 В при
пульсациях не более 8% на частоте 150 Гц.
23. Мощность, потребляемая приемопередатчиком, не превышает 160 Вт
при запущенном передатчике; 60 Вт - в режиме приема.
Приемопередатчик имеет защиту от включения напряжения источника пи-
тания обратной полярности.
В приемопередатчике предусмотрена возможность измерения дежурным
персоналом по встроенному индикатору: тока и напряжения выхода ВЧ пере-
датчика; выходного тока приемника при работе с релейно-контактной защитой
или выходного напряжения приемника при работе с полупроводниковой защи-
той.
24. В приемопередатчике предусмотрены выходы для осциллографи-
рования сигналов в цепи контроля работы передатчиков (своего и дальнего) и в
выходной цепи приемника.
Выходы для осциллографирования имеют следующие параметры: макси-
мальное напряжение коммутации - 400 В постоянного тока; максимальная за-
держка на включение - 2 мс; максимальная задержка на выключение - 0,5 мс.
25. В приемопередатчике предусмотрен встроенный эквивалент нагрузки
передатчика - безындуктивный резистор с сопротивлением 75 Ом ±20% для
контрольных измерений.
11.5. Наладка приемопередатчика
11.5.1. Предварительная проверка
Произвести внешний осмотр приемопередатчика и убедиться в отсутствии
механических повреждений, вызванных транспортировкой. Выключатель пи-
тания на блоке БП установить в положение "ВЫКЛ.".
Подвести к приемопередатчику кабели внешних подключений и соединить
их с приемопередатчиком в соответствии схемами подключения ПВЗУ-Е к за-
щитам.
Все переключения в выходных цепях приемопередатчика должны произво-
диться при выключенном электропитании аппаратуры.
Для ограничения амплитуды импульсной помехи со стороны ВЧ кабеля в
ЗИПе есть варистор S14K385 с напряженнем срабатывания 1025 В (допускает-
ся замена на PVR14D316К с напряжением срабатывания 595 В).
При работе ПВЗУ-Е с несимметричным каналом возможна установка вари-
стора на зажимы X3.2-X3.3 ВЧ поста. При этом в блоке ЛФ должна быть уста-
новлена перемычка 10 - 11, объединяющая цепи "Линия 1" и "Линия 2". ВЧ ка-
бель подключается к клеммам Х3.1 и Х3.4.
293
Варистор S14K385 имеет следующие параметры: начальное напряжение
срабатывания Пср,биач = 620 В; макс, импульсный ток 1маг 8/20 мс = 4500 А;
макс, рассеиваемая мощность Рмах=0,6 Вт; типовая емкость Сгип (1кГц) = или <
240 пФ.
11.5.2. Схемы подключения
Кабель питания, защитное заземление, ВЧ кабель
Источники оперативного тока + БАТ к Х2:1,2 + ;- БАТ к Х2:3,4.
Корпус, Болт-к Контуру заземления. >
Линия 1 ХЗ: 1 к ВЧ-кабелю; Корпус Х3:3 к экрану; Линия 2 ХЗ: 2 к ВЧ-
кабелю; Корпус ХЗ: 4 к экрану.
Регистрирующие осциллографы
Осциллографирование ВЧ сигналов своего передатчика, - дальнего пере-
датчика; сигнала приемника: Х9:1, Х9:2; Х9:3, Х9:4; Х9:5, Х9:6. Выходы на ос-
циллографирование выполнены на твердотельных реле.
При работе своего передатчика происходит замыкание контактов реле на
выходах ПРД1 и ПРД2.
При приеме ВЧ сигнала от дальнего передатчика происходит замыкание на
выходе ПРД2.
Если при включении аппаратов на линию уменьшают выходную мощность
передатчика или приходящий ВЧ сигнал слишком мал, то необходима под-
стройка уровней компарации: для ПРД1 - резистором R7, а для ПРД2 - R8 на
кросс-плате КП6.
Выход сигнала приемника ПРМ1 ие подстраивается.
Подключение ПВЗУ-Е к ДФЗ
Орган сравнения фаз: РЗ Вых.1 и 2: к Х4:1, Х4:2; орган манипуляции -
МАН+ и МАН к X 6:3, Х6:4; от обмотки реле пуска - БИ:+ Х6:1 - "+" и БИ -
Х6:2 -
Подключение выносного прибора измерения тока приема: РЗ изм 1 и 2; за-
химы Х4:3, Х4:4; при отсутствии прибора зажимы должны быть замкнуты пе-
ремычкой.
Подключение стрелочного индикатора выходного сигнала приемника
Переключатели на кросс плате разъемов (КП2): Sl.l, S1.2 - цепь обмотки
органа сравнения фаз; ПВБ; ток полного отклонения 40 мА; S1.3, S1.4 - цепь
выхода приемника ППЗ - напряжение полного отклонения 20 В.
Установка переключателей в положение "ON” должна производиться при
полностью отключенном приемопередатчике.
11.5.3. Наладка
Приемопередатчик выпускается с установленными перемычками в блоках и
узлах для работы с дифференциально-фазными защитами при подключении к
линии с сопротивлением 75 Ом по неуравновешенной схеме и питании от ис-
точника оперативного тока напряжением 220 В (если иное не оговорено в зака-
зе при заключении договора на поставку).
294
Для питания приемопередатчика от батареи НО В нужно применять блок
ПН 04, с перемычками П7-П6, П5-П8, ПЗ-П4, а также блок БП-КС 05, в кото-
ром нужно перерезать печатный проводник между выводам трансформатора 2
и 5, затем соединить перемычкой вывод 2 Т1 с точкой А.
Напряжение питания 220 В: перемычки ПН - П7 - П8.
Перемычки, устанавливаемые в блоке ЛФ при различных сопротивлениях
подключаемой линии, приведены в заводской принципиальной электрической
схеме.
Включенные переключатели и устанавливаемые перемычки в блоке БС в
зависимости от типа защиты: ДФЗ - переключатели JP1, JP2, (Л’З), Л>4, JP6,
перемычки - 1-2, 3-4, 5-6, 7-8; НЗ - ЛИ, ff6, перемычки - 1-2, 3-4, 5-6, 7-8; ПЛЗ
- -ГРЗ, .IP5, перемычки - 1-4, 2-3, 5-8, 6-7.
Для проверки приемопередатчика в лаборатории (без установки иа панели
РЗ) необходимо установить переключатель на лицевой панели блока ЛФ в по-
ложение "75" и:
а) при имитации работы ДФЗ замкнуть Х5:1 "Пуск РЗ" на Х7 ;1 "Общ РЗ" (для
исключения постоянного пуска приемопередатчика); установить сопротивле-
ние 300 Ом мощностью 2 Вт между Х4:1 "РЗ вых 1 "и Х4:2 "РЗ вых. 2" (имита-
ция ОСФ); в цепи "Ман" подать переменное напряжение 7 - 100 В; в цепи "БИ"
подать постоянное напряжение 4 - 15 В;
б) при имитации работы с ПЛЗ замкнуть Х5:1 "Пуск РЗ" на Х5:3 "Запрос пус-
ка" (для возможности пуска приемопередатчика от кнопки "Пуск");
в) замкнуть Х5:2 "Запрет пуска" на Х7 1 "Общ РЗ" (для снятия запрета пуска
приемопередатчика).
При применении блока ПН УСК. и при необходимости уменьшения выход-
ной мощности передатчика относительно номинального значения, установлен-
ного при заводской регулировке, необходимо: измерить выходную мощность
передатчика на эквиваленте нагрузки и произвести ее регулировку до необхо-
димого значения резистором в цепи ОС блока ПН, одновременно контролируя
напряжение питания УМ. После регулировки необходимо убедиться, что све-
тодиод VD1 "ПРД" горит при запущенном передатчике. Подстройка произво-
дится сопротивлением R3 в блоке УМ.
Включить тумблер "АПК ВКЛ" на передней панели блока ПРЦ.
Установить выключатель на лицевой панели блока БП в положение ВКЛ.
На лицевой панели блока БП должен светиться индикатор.
Проверить параметры приемопередатчика.
Приемопередатчик рассчитан на работу в режиме передачи при нагрузке
75±15 Ом. Нельзя пускать передатчика при отключенной нагрузке.
При проверке совместной работы двух приемопередатчиков в лаборатор-
ных условиях необходимо включить между их линейными выходами магазин с
затуханием не менее 12 дБ (с входным и выходным сопротивлением 75 Ом),
при этом переключатель на лицевой панели блока ЛФ поставить в положение
"ЛИН" для имитации затухания в канале и для того, чтобы блок УМ не вышел
из строя.
295
11.5.З.1. Проверка управлении передатчиком при работе с
релсйио-контактиыми защитами.
Подключить входные цепи ПВЗУ-Е согласно схеме к ДФЗ.
Установить переключатель иа блоке ЛФ в положение "75".
Нажать кнопку "ПУСК" на лицевой панели приемопередатчика и опреде-
лить пуск передатчика по свечению индикатора "ПРД" на блоке УМ. Индика-
тор на блоке ПРЦ должен показывать величину тока не менее 0,58 А диапазоне
частот от 36 до 400 кГц и не менее 0,5 А в диапазоне частот от 402 до 600 кГц.
Измерить частотомером (например, 43-54) на выходе блока ЛФ частоту сигна-
ла передатчика. Она должна соответствовать рабочей частоте приемопередат-
чика с относительной погрешностью не > 0,0001.
Отпустить кнопку "ПУСК" и проверить запуск передатчика от замыкания
гнезд "УПР", расположенных на блоке БС. Определить запуск передатчика по
свечению индикатора "ПРД" на блоке УМ. Проверить действие команды
"ПУСК" размыканием Х5:1 н Х7:1.
Проверить действие команды "ОСТАНОВ".
Установить перемычку между клеммами Х5:2 и Х1:2, расположенными на
задней стенке, и отметить останов передатчика по отсутствию свечения инди-
катора "ПРД" на блоке УМ.
Подключить к выходу блока ЛФ вольтметр (напр. B3-38). Измерить выход-
ное напряжение передатчика при нажатии кнопки "ПУСК".
Выходная мощность передатчика: P~U2/75 где: Р - выходная мощност ь, Вт;
U - выходное напряжение, В.
Выходная мощность передатчика должна быть не менее 27 Вт в диапазоне
частот от 36 до 400 кГц и не менее 20 Вт в диапазоне частот от 402 кГц до 600
кГц.
Проверить напряжения безынерционного пуска. Подать на контакты 1, 2
разъема Х6 постоянное напряжение безынерционного пуска от источника пи-
тания (можно Б5-50). Увеличивая напряжение на выходе источника питания,
запустить передатчик. Напряжение на выходе источника питания в момент
пуска передатчика, контролируемое вольтметром (можно В7-34А), соответст-
вует напряжению полного пуска. Его значение устанавливается резистором R6
в блоке БС.
Проверить возможность пуска при увеличении напряжения безынерцион-
ного пуска до 100 В. Напряжение контролировать вольтметром на выходе ис-
точника питания.
Уменьшить напряжение безынерционного пуска до останова передатчика.
Определить по вольтметру (В7-34А) напряжение начала пуска. Напряжение
начала пуска должно составлять не менее 50% от его же полного пуска
Установить выключатель на лицевой панели блока БП в выключенное по-
ложение, отключить источник (Б5-50) от контактов 1,2 разъема Х6.
Проверка работы схемы манипуляции.
Подключить к контактам 3 и 4 разъема Х6 регулируемое напряжение про-
мышленной частоты 50 Гц через разделительный трансформатор.
296
Подключить к выходу блока ЛФ вход осциллографа (С1-55).
Установить выключатель блока БП в положение "ВКЛ".
Нажать кнопку "ПУСК" приемопередатчика. Изменяя напряжение на выхо-
де трансформатора от 0 до 130 В, контролировать на экране осциллографа
формирование манипулированного ВЧ сигнала. Напряжение на выходе транс-
форматора контролировать прибором ( можно В7-34А).
Установить напряжение манипуляции на выходе трансформатора 100 В, по
стрелочному индикатору измерить ток на выходе приемника.
Понизить напряжение манипуляции до уменьшения тока на выходе прием-
ника на 1 мА. Значение напряжения на выходе трансформатора в этот момент
соответствует напряжению чувствительности манипулятора.
Выключить выключатель, отключить от контактов разъема резистор и ис-
точник напряжения промышленной частоты.
11.5.3.2. Проверка управления передатчиком при работе с
полупроводниковыми защитами
Подключить к контактам разъема Х5.1 и Х7:2 регулируемый источник (ES-
SO), причем положительный полюс подключить к контакту Х5.1.
Установить напряжение на выходе источника в пределах от 0,1 до 2 В по
вольтметру (В7-34А);
Установить выключатель на блоке ВП в положение "ВКЛ" и убедиться в
запуске передатчика по свечению индикатора "ПРД" на блоке УМ.
Установить на выходе источника В5-5О постоянное напряжение в пределах
от 12 до 15В, контролируя вольтметром (можно В7-34А).
Передатчик должен остановиться. Выключить питание аппарата. Выклю-
чить источник Б5-50 и отсоединить.
11.5.3.3. Проверка работы переговорного устройства
Установить перемычку "МОД" на лицевой панели блока БС. Подключить
вход осциллографа С1-55 к выходу блока ЛФ.
Установить выключатель на блоке БП в положение "ВКЛ". Передатчик не
запущен. В громкоговорителе должен прослушиваться шум, громкость которо-
го регулируется резистором "ГРОМКОСТЬ" на блоке ПРИ.
Нажать кнопку "ПУСК", при этом передатчик должен запуститься. На эк-
ране осциллографа должен появиться высокочастотный сигнал.
Подать в микрофон сигнал голосом. Сигнал не должен прослушиваться в
|ромкоговорителе. На экране осциллографа появится модулированный сигнал.
При необходимости установить необходимую глубину модуляции с помощью
переменного резистора R11 блока ПН (резистор расположен на плате блока,
для доступа к нему необходимо подключить блок через ремонтный кабель).
Глубину модуляции отрегулировать так, чтобы при голосе нормальной гром-
кости отсутствовала перемодуляция (уровень огибающей сигнала на экране
осциллографа не достигал нуля).
Снять перемычку "МОД". Выключить питание аппарата.
297
11.5.3.4. Проверка чувствительности приемника при работе с
дифференциальио-фазными защитами
Перевести переключатель на блоке ЛФ в положение "ЛИН".
Подключить выход ВЧ генератора к гнезду приемопередатчика "ЛИН".
При подключенном к линейному входу поста ВЧ генератора не пускать пе-
редатчик, чтобы не повредить генератор сигналом передатчика.
Включить питание ПП. Установить на ВЧ генераторе частоту, равную час-
тоте приема приемопередатчика, уровень выхода -50 дБ.
По индикатору тока выхода приемника убедиться в наличии тока покоя.
Стрелка индикатора должен быть на середине шкалы. При необходимости ус-
тановить точное значение тока покоя резистором R35 в блоке БС.
Увеличить напряжение на выходе ВЧ генератора до момента уменьшения
тока в выходной цепи приемника до значения не более 1 мА.
Измерить напряжение в гнездах "ЛИН" и "1" блока ЛФ вольтметром (мож-
но B3-38). Оно соответствует чувствительности данного приемника. Для уста-
новки требуемой чувствительности используется аттенюатор блока ПРМ.
Отключить питание аппарата, разобрать схему.
11.5.З.5. Проверка чувствительности приемника при работе с
направленной защитой
Установить переключатели и перемычки в блоке БС для данного типа за-
щиты, перевести переключатель на блоке ЛФ в положение "ЛИН".
Подключить к контактам 1 и 2 разъема Х4 резистор 0,5 Вт 3,3 кОм +5 %.
Подключить к гнезду "ЛИН" блока ЛФ выход ВЧ генератора.
Подключить вольтметр (B3-38) к зажимам генератора.
Установить выключатель на блоке БП в положение "ВКЛ".
Установить на ВЧ генераторе частоту, равную частоте настройки приемни-
ка, и уровень выхода -50 дБ. Ток в выходной цепи приемника, измеряемый ин-
дикатором тока выхода приемника, должен быть не > 1 мА.
Увеличить напряжение на выходе генератора до момента увеличения тока в
выходной цепи приемника до уровня не менее 18 мА. При необходимости ус-
тановить этот ток резистором R35 в блоке БС.
Уменьшить напряжение от ВЧ генератора до снижения тока в входной цепи
приемника на 1 деление шкалы индикатора.
Измерить напряжение на гнездах "ЛИН" и "1" блока ЛФ вольтметром (ВЗ-
38), оно соответствует чувствительности данного приемника. Для установки
требуемой чувствительности нужно использовать аттенюатор блока ПРМ. От-
ключить блок БП (положение "ВЫКЛ."). Отключить генератор, вольтметр и
нагрузку.
11.5.3.6. Проверка чувствительности приемника при работе с
полупроводниковой защитой
Установить переключатели и перемычки в блоке БС для полупроводнико-
вой защиты, перевести переключатель на блоке ЛФ в положение "ЛИН".
298
Подключить к контактам Х5:4 и Х7:1 резистор 0,5 Вт-3,3 кОм ± 5%. Парал-
лельно резистору подключить вольтметр ( можно В7-34А) в режиме измерения
постоянного напряжения.
Подключить к гнездам "ЛИН" и "1" блока ЛФ выход ВЧ генератора.
Подключить к гнездам "ЛИН" и "1" блока ЛФ вольтметр (можно B3-38).
Включить блок БП (положение "ВКЛ").
Установить на генераторе частоту, равную частоте приема данного приемо-
передатчика, и уровень выхода (минус) - 50 дБ. Напряжение на выходе прием-
ника, по вольтметру (можно В7-34А), должно быть не > 1В.
Увеличить напряжение на выходе генератора до момента появления на вы-
ходе приемника постоянного напряжения не менее 11 В.
Измерить уровень сигнала на контакте "ЛИН" блока ЛФ вольтметром (ВЗ-
38), оно соответствует чувствительности данного приемника. Для установки
требуемой чувствительности необходимо пользоваться аттенюатором в блоке
ПРМ.
Отключить блок БП.
Отключить ВЧ генератор, вольтметры и резистор нагрузки.
11.5.3.7. Проверка работы блока автоматической проверки канала
Установить выключатель в положение "ВКЛ". Включить тумблер "АПК
ВКЛ" на панели блока ПРЦ. По кратковременному включению индикаторов
"ОСН" и "ГРУБО" на панели блока ПРМ убедиться, что идет цикл автоматиче-
ской проверки канала. Убедиться, что в результате контроля установлена ис-
правность канала.
Возможен случай, когда цикл контроля пройдет еще при выключенном
приемопередатчике дальнего конца связи, в результате чего будет зафиксиро-
вана неисправность. В этом случае необходимо дождаться, когда неисправ-
ность будет зафиксирована на обоих концах линии, и повторить цикл контро-
ля, нажать кнопку "ПРОВ" на одном конце линии.
Имитировать следующее: при включенном передатчике на дальнем конце
линии с помощью аттенюатора SI, S2 и резистора R29 (R29 расположен на ли-
цевой панели блока ПРМ) установить такое состояние индикаторов, чтобы на
проверяемом приемопередатчике светился индикатор "ОСН", и не светился
индикатор "ГРУБО”.
На проверяемом приемопередатчике включить внеочередной цикл контроля
кратковременным нажатием клавиши "ПРОВ". Результат контроля на прове-
ряемом приемопередатчике должен соответствовать п. 2, на дальнем - п.1
табл.11.1. Установить аттенюаторы в исходное положение.
Имитировать (только при работе с дифференциально-фазной защитой) си-
туацию, указанную в п.З таблицы 1, следующим образом. Отключить от про-
веряемого приемопередатчика напряжение манипуляции.
По истечении установленного времени результат контроля на проверяемом
приемопередатчике должен соответствовать п. 3, на дальнем п. 1 таблицы 11.1.
Подключить к проверяемому приемопередатчику напряжение манипуляции.
Информация должна соответствовать п.1 таблицы 11.1.
299
Имитировать ситуацию, указанную в п.4 табл.11.1 следующим образом:
подключить к проверяемому ПВЗУ-Е напряжение манипуляции в противофазе
по сравнению с нормальным подключением.
Включить внеочередной цикл контроля кратковременным нажатием кла-
виши "ПРОВ" на проверяемом приемопередатчике. Результат контроля должен
соответствовать п.4 табл. 11.1. На дальнем передатчике должна быть зафикси-
рована ситуация, указанная в п.7 табл. 11.1.
Восстановить нормальную фазировку напряжения манипуляции, подклю-
ченного к проверяемому приемопередатчику.
Имитировать ситуацию, указанную в п.5 таблицы, следующим образом: ат-
тенюаторами SI, S2 установить максимальное ослабление сигнала. Включить
внеочередной цикл контроля кратковременным нажатием клавиши "ПРОВ" на
проверяемом приемопередатчике. Результат контроля должен соответствовать
п.5 табл. 11.1. На дальнем приемопередатчике должна быть зафиксирована си-
туация, указанная в п.8 таблицы. Установить аттенюаторы в исходное состоя-
ние.
Имитировать ситуацию, указанную в п.6 табл.1, следующим образом. При
включенном передатчике на дальнем конце линии с помощью аттенюатора SI,
S2 и резистора R29 установить такое состояние индикаторов, чтобы на прове-
ряемом приемопередатчике светился индикатор ОСН и не светился индикатор
ГРУБО.
Включить внеочередной цикл контроля кратковременным нажатием кла-
виши "ПРОВ" на приемопередатчике. Результат контроля должен соответство-
вать п. 6 табл.1. Установить аттенюаторы в исходное состояние.
Проверить возможность записи и чтения информации о пусках приемопе-
редатчика защитой ДФЗ следующим образом: запомнить текущее время по
верхней строке табло. Нажать кратковременно реле команды "ПУСК" на пане-
ли ДФЗ.
Кратковременно нажать кнопку СТЕК и далее по инструкциям на табло ин-
дикатора прочесть запись процесса ПУСК: время пуска и длительность им-
пульсов тока приемника (155+15/205+15)°. И передатчика (175+10/185+10)°.
Проверить возможность работы с ПВЗУ-Е посредством ПК. Установить с
прилагаемой дискеты ПО на компьютер. Соединить ПК и ПВЗУ-Е стандарт-
ным кабелем (9 контактов). Далее - по инструкции на дисплее ПК.
I1.S.3.8. Работа передатчиков иа защищаемой линии
Контакт реле вывода защиты из работы размыкается автоматически в слу-
чае, если в результате автоматической проверки канала обнаружена неисправ-
ность (см. табл. 11.1).
Пуск передатчика при отключенной или несогласованной нагрузке не до-
пустим.
Ток и напряжение ВЧ выхода передатчика можно контролировать по инди-
катору блока ПРЦ после нажатия кнопки "ПУСК". Индикатор показывает ток
выхода передатчика в амперах и напряжение выхода УМ в вольтах.
Ток выхода приемника при работе с релейными защитами можно контро-
лировать по стрелочному индикатору блок-заглушки, установив переключате-
300
ли JP1, JP5 в положение "ON" для "ДФЗ" и для "НЗ". Индикатор показывает
гок выхода приемника в миллиамперах.
Выходное напряжение приемника при работе с полупроводниковыми защи-
тами контролируется по стрелочному индикатору блок-заглушки, установив
переключатели S1.3, S1.4 в положение "ON" на кросс-плате разъемов.
Индикатор показывает выходное напряжение приемника в вольтах.
При наличии напряжения манипуляции в нижней строке светового табло
справа с малой выдержкой времени появляется информация "50 Гц".
Таблица 111. Неисправности приемопередатчика
№ п.п. Состояние канала Индикатор НЕИСПР Звукоаой сигнал Сообщение на табло
Верхняя строка Нижияя строка
1. Канал исправен Не светится Нет Текущее время до следующего до следующего цикла контроля Защита введена и пе- риодичность контроля "Нор”, "Уск", "Бегл"
2. Предупреждение: нет запаса по затуханию ка- нала Не светится Есть То же Защита ваедена, "Гру- бо" нет запаса по зату- ханию (мигающая над- пись)
3 Нет напряжения манипу- ляции более установлен- ного времени Не светится Есть Тоже (Мигающая надпись)
4. Неисправность: провалы в выходном сигнале при- емника при имитации работы ДФЗ больше ус- тановленной величины а эл. град. Светится Есть Неизменяющее- ся значение вре- мени (таймер остановлен) до очередной про- верки Значение величины провала в выходном сигнале приемника "Провалы" (в эл. град.)
5. Неисправность: нет отве- та хотя бы от одного из приемопередатчиков Светится Есть То же Сообщение "НЕ СЛЫШУ" (нет ответа) и иомера комплектов, от которого ие принят отает
6 Неисправность: помеха в канале связи Светится Есть То же "ПОМЕХА НА ЛИНИИ"
7 Неисправность: получено сообщение от ПП дальне- го конца связи, что про- валы а вых. сигн. приеми. При имитации работы ДФЗ больше уставки Светится Есть То же Номер комплекта, от которого не поступило сообщение "НЕДОП. ПРОВАЛЫ"
8. Неисправность: получено сообщение от ПП дальне- го конца связи, что иет ответа - подтверждения, хотя бы от одного из ПП Светится Есть Тоже Левая часть: № ком- плекта обнаружившего неисправность и со- общение "НЕТ КВИТАНЦИИ" Прааая часть № компл . от которых нет ответа
Если при работе на линии приходящий ВЧ сигнал с противоположного
конца слишком большой и светится светодиод VD1 "ПРД" в блоке УМ (при ос-
301
тановленном своем передатчике), необходимо подстроить сопротивление R3 в
блоке УМ до надежного несвечения светодиода "ПРД".
При эксплуатации приемопередатчика могут возникнуть ряд неисправ-
ностей, вызванных механическими повреждениями и выходом из строя от
дельных блоков и элементов.
Возможные неисправности и методы их устранения приведены в
табл. 10.2.
В процессе поиска неисправностей каждый блок может подключаться к
стойке с помощью ремонтного кабеля, из состава комплекта ЗИП.
Замену элементов, вышедших из строя, производить за счет элементов
комплекта ЗИП.
При отыскании и устранении неисправностей следует проверить значе-
ния питающих напряжений, отсутствие коротких замыканий или обрывов
и т.д. и пользоваться комплектом эксплуатационной документации.
11.5.3.9. Опыт наладки и эксплуатации аппаратуры ПВЗУ
в МЭС Центра
Посты ПВЗУ разработаны и выполнены на довольно высоком техниче-
ском уровне. Преобразовательный блок питания довольно надежный, усилитель
мощности (в отличии от всех остальных постов, где усилители мощности
питаются непосредственно от напряжения аккумуляторной батареи 220 В) пита-
ется от собственного преобразовательного блока питания со стабилизацией выход-
ного напряжения. Регулировкой уровня этого напряжения меняется выходная
мощность поста ПВЗУ. Посты с номерами по 554 включительно имеют приемники
с двойным преобразованием частоты. Посты с номерами, начиная с 555, имеют
приемники с тройным преобразованием частоты, они же имеют новую плату ав-
томатики проверки ВЧ канала (АПК) с новым, более помехоустойчивым протоко-
лом обмена ВЧ сигналами. Платы АПК по разъемам абсолютно идентичны, новую
плату АПК можно устанавливать в посты с номерами по 554 (одновременно с обе-
их сторон). Можно переключить протокол обмена новых АПК на совместную ра-
боту со старыми.
Посты ПВЗУ легко перестроить на любую частоту перепайкой перемычек
(все необходимые данные имеются в заводском описании), фильтры приемника
перестройки при этом не требуют. Необходимо перестроить только линейный
фильтр, который легко перестраивается заменой емкостей в своем поддиапазоне.
При перестройке частоты в более широких пределах требуется замена
индуктивностей в ЛФ. В ПВЗУ применены довольно надежные разъемы, но
направляющие для печатных плат не фиксируют четко платы при вставлении, из-
за этого были случаи отгибаний контактов и нарушений цепей. Вставление
плат в разъемы требует большой аккуратности и осторожности, после необходима
тщательная проверка функционирования каждого блока, который вынимался и
302
вставлялся в разъем. АПК проверяет не только ВЧ канал, но и основные узлы ДФЗ.
11овая версия АПК контролирует обрыв цепи тока приема.
Наладка исправных постов особых трудностей не вызывает. В процессе налад-
ки на некоторых постах появлялись неисправности, которые персонал служб
РЗА пытался устранить своими силами. Сложнее находить неисправности в
блоках питания и ПРЦ (блок автоматики проверки ВЧ канала).
Особенно нужно обратить внимание на правильность подключения цепей
манипуляции от ДФЗ к ПВЗУ с обеих сторон ВЛ (при специальной фазировке
ДФЗ). Включение ВЧ постов с вывернутыми с обеих сторон цепями манипуляции
может на ВЛ 330 - 750 кВ привести к отказу ДФЗ. Контакт автоматического вывода
защиты из работы от АПК для защит типа ДФЗ нельзя включать (по аналогии с по-
стами АВЗК, ПВЗ-90) в цепь тока приема, так как при этом становится невозмож-
ным ввод ДФЗ с любой стороны через АПК без шунтирования этого контакта с
обеих сторон ВЛ. На ПСМЭС Центра принята схема включения этого кон-
такта в отключающую цепь ДФЗ, при этом резисторы R13 и R14, включен-
ные последовательно с этим контактом, шунтируются. Параллельно контакту ав-
томатического вывода включена еще накладка, которая позволяет шунтиро-
вать это контакт при работе без АПК.
Если посты ПВЗУ установлены на ВЛ 500 - 750 кВ, которые обладают
очень высоким уровнем эксплуатационных помех, высоким затуханием ВЧ
сигнала из-за большой протяженности, то для обеспечения необходимого экс-
плуатационного запаса по перекрываемому затуханию (особенно в гололедных
районах) чувствительность приемника должна быть высокой. С другой сторо-
ны, для отстройки от очень высокого уровня эксплуатационных помех, прием-
ник необходимо загрублять, что может привести к недопустимому уменьше-
нию запаса по перекрываемому затуханию. Селективная помеха, измеренная за
фильтрами приемника, должна быть не менее, чем на 10Б меньше порога чув-
ствительности основного приемника (согласно "Руководящим указаниям по
выбору частот высокочастотных каналов по линиям электропередачи 35, ПО,
220, 330, 500, 750 кВ". Если удается обеспечить отстройку от максимальной
эксплуатационной помехи и обеспечить нормальный запас по перекрываемому
затуханию, то такие каналы с АПК, как правило, работают надежно. Для обес-
печения надежной работы АПК выходную мощность передатчика нужно уста-
навливать максимально допустимую, запас по перекрываемому затуханию ус-
танавливать минимально допустимый: 11-12 дБ для негололедных районов и
17-18 дБ для гололедных районов (загрублением приемника). При этом необ-
ходимо проверять, чтобы уровень максимальной эксплуатационной помехи за
фильтрами приемника был на 10 дБ или более, меньше порога чувствительности
приемника. При очень высоком уровне помехи и невозможности выполнения
303
всех этих условий необходимо выяснить причину повышенного уровня
помехи. Иногда источником этой помехи быть газовые разрядники типа Р-350,
устанавливаемые дня защиты от перенапряжений в фильтрах присоединения типа
ФПМ, на входах приемников ВЧТО-М, АВИА. Эти разрядники имеют напряжение
пробоя (загорания) 310-390 В, напряжение погасания 20-30 В. При пробое
разрядника от коммутационных перенапряжений (операции с разъединителями 500
- 750 кВ) он может длительно удерживаться в проводящем состоянии после
прекращения действия перенапряжений Либо от напряжения помехи, либо от
выходного напряжения совместно работающего передатчика. Разрядники Р-
350 в фильтрах ФПМ должны быть сняты, разрядники для защиты входов
приемников в этом случае также должны быть демонтированы, защита входов
приемников должна выполняться с помощью специальных Г-образных
полосовых фильтров, выполняемых по рекомендациям ВНИИЭ.
Анализ возникающих неисправностей за время эксплуатации постов ПВЗУ
позволяет сделать следующие выводы. Пост ПВЗУ разработан и изготовлен на
довольно высоком техническом уровне. Возникающие неисправности во время
наладки и эксплуатации ПВЗУ вызваны не конструктивными просчетами при
разработке и изготовлении, а комплектующими очень низкого качества. В
процессе эксплуатации выходят из строя без видимых причин микросхемы,
транзисторы, диоды, оптопары, конденсаторы, и даже постоянные резисторы.
Часто появляются неустойчивые неисправности, которые искать очень сложно.
Поэтому, лучше обращаться в "Уралэнергосервис" по замене и ремонту
неисправных блоков как гарантийных постов, так и тех, гарантия на которые
уже закончилась.
Посты ПВЗУ лучше других подходят для установки на длинные ВЛ 330-500
- 750 кВ; ПВЗ-90, ПВЗ-90М, ПВЗ-90М1 - для коротких ВЛ 330 - 500 кВ и
длинных ВЛ 110 - 220кВ; посты ПВЗЛ - для коротких ВЛ 110-220 кВ.
Посты ПВЗУ более удобны в наладке, но в них гораздо сложнее отыскивать
неисправности, особенно в блоках ПРЦ и БП.
Блок автоматического контроля (ПРЦ) поста ПВЗУ имеет более широкие
возможности по проверке как ВЧ канала, так и самой защиты типа ДФЗ, имеет
память (стек), где при пусках ДФЗ запоминаются параметры аварийных
режимов (провалы в выходных сигналах приемника и передатчика в градусах
промышленной частоты). В постах ПВЗ-90, ПВЗ-90М, ПВЗ-90М1, ПВЗЛ такой
памяти нет.
Посты ПВЗ-90, ПВЗ-90М, ПВЗ-90М1 более ремонтнопригодны силами
персонала местных служб защиты.
304
11.5.3.10. Краткое содержание протокола проверки и настройки ВЧ
приемопередатчиков ПВЗУ-Е
(Компания ’’Электорцентроналадка").
1. Общая характеристика ВЧ канала.
2. Паспортные данные оборудования ВЧ канала.
3. Внешний осмотр приемопередатчика.
4. Проверка сопротивления изоляции цепей 220 В. контактов сигнализациии и
линейного выхода передатчика.( Мега омметр 500 В, норма > 20 Мом)
5. Схеы подключения: кабели питания, ВЧ кабель, защитное заземление,
регистртрующие осциллографы, релейная часть
6. Проверка соответствия параметров заводского паспорта фактически
измеренным величинам. (Частота приемопередатчика, его мощность на нагрузке 75
Ом без манипуляции; работа манипулятора при 30 - 100 В; токи выхода передатчика и
прикмника, мА; остаточное напряжение на выходе испущенного поста, мВ;
чувствительность приемника 0,25 - 0,35 В; действие пуска и останова от релейной
части защиты, действие пуска от автоконтроля, наличие модуляции переговорного
устройства).
7 Величины напряжений блока питания.
8. Проверка шкалы прибора индикатора.
9. Проверка настройки линейного фильтра.(частота настройки, норма 1% от зад. f).
10. Измерения иа приборе-индикаторе и на выходе ПП. при нагрузках
приемника / передатчика на 600 Ом/ 75 Ом, входное сопротивление поста).
11. Мощности иа выходе передатчика при разных вариантах пуска.
12. Проверка управления передатчиком при работе с релейно-контактными,
полупроводниковыми, диффазными защитами.
12. Проверка схемы манипуляции.
13. Проверка работы переговорного устройства.
14. Характеристики приемника. (Характеристики чувствительности,
избирательности и манипуляции).
15. Опробование работы автоконтроля.(При действии пуска от РЗ или кнопок
Пуск и КН, действие запрета пуска от автоконтроля и переговорного устройства;
автоматический вывод защиты при выявлении неисправности. Действие сигналов
автоконтроля на внешнюю сигнализацию, вывод защиты из работы после трехкратной
фиксации неисправности).
16. Взаимодействие приемопередатчика с релейной частью.(Действие цепей
пуска и останова, наличие манипулированного импульса на выходе передатчика и
приемника от токовыхцепей зашиты, действие сигнализации при пропаже питания и
действие сигналов АК).
17. Проверка сопротивлениянзоляции.
15. Проверка ВЧ тракта и канала защиты.
16. Двустороннее опробывание автоконтроля. (Величина вводимого в канал
затухания, при которой начинает действовать сигнал, норма Азап. = 8-12 дБ; проверка
действия дистанционного управления ДУ; имитация повреждений).
17. Дополнительные измерения и проверки.
Примечания. Заключение. Проверку и наладку провели: подпись, фамилия, дата.
305
11.5.3.11. Возможные неисправности и способы их устранения
Таблица 11.2. Устранение неисправностей
№ п.п. Внешнее проявление и дополнительные призна- ки Вероятная причина Метод устранения
1. При включении приемо- передатчика не светится индикатор блока БП 1 Перегорел предохранитель 2. Неисправен блок БП 1. Заменить предохранитель 2. Проверить напряжение питающей сети . 3. Проверить блок БП, устранить неисправность
2. При контроле напряже- ний вторичных источни- ков питания отсутствуют одно или несколько вы- ходных напряжений 1. Возможная перегрузка по току у измеряемого источника 2. Неисправности блока БП. 3 В случае отсутствия напря- жения "ПИТ.УМ" - неиспра- вен блок ПН 1. Проверить соответствую- щую цепь на отсутствие замыкания 2. Проверить блок БП 3. Проверить блок ПН
3. При иажатии кнопки "ПУСК" или при замыка- нии гнезд "УПР" на бло- ке БС не светится инди- катор ПРД иа блоке УМ Неисправны блок БС, блоки ГЕН, блок ПН или блок УМ Проверить наличие лог. нуля по цепи пуска на выходе блока БС. Проверить наличие и частоту сигнала иесущей на выходе блоков ГЕН. Проверить блоки ПН и УМ
4 Звуковая и световая сиг- нализация в соответствии с п.5 табл. 1 На табло выведен номер данного комплекта и номер ком- плекта дальнего приемо- передатчика Неисправен данный приемо- передатчик Проверить приемник и пере- датчик
5. То же, иа табло выведен номер дальнего передат- чика Неисправен дальний передат- чик или канал связи Проверить дальний передат- чик и канал связи
6. Звуковая и световая сиг- нализации в соответствии с п.8табл.1 Неисправен приемопередат- чик, от которого не принят ответ или канал связи Проверить приемопередат- чик, от которого не принят ответ или канал саязи
7 Звуковая и световая сиг- нализации в соответствии с п.8 табл. 1 Помеха в канале саязи или неисправен приемопередат- чик, обнаруживший помеху Проверить наличие помехи в канале связи со стороны приемопередатчика, обнару- жившего помеху, или прове- рить приемник этого ПП
8 Звуковая и световая сиг- нализации в соответствии с п.4 или п.7 табл. 1 Неисправен один из приемо- передатчиков Проверить ток выхода при- емника каждого приемопере- датчика при передаче
9 Звуковая и световая сиг- нализации в соответствии с п.3.1 Нет напряжения манипуляции более установленного време- ни Проверить напряжение ма- нипуляции
306
ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ
ПРОВЕРКА ВЫСОКОЧАСТОТНОГО КАНАЛА
ЗАЩИТЫ
Описание приведено для ПП ПВЗ-90М, но применимо для всех других.
12.1. Наладка приемопередатчика в канале
При наладке ПП установлен на панели. К ПП присоединены цепи, связы-
вающие его с релейной частью, цепи питания, манипуляции, пуска, останова,
безынерционного пуска, приемника, сигнализации, вывода РЗ.
Раздельная проверка полукомплектов Проверку ВЧ канала производят по-
сле предварительной настройки ПП и устройств обработки и присоединения
по обоим концам защищаемой ВЛ. Приемопередатчики подключают к ли-
нии. Заземляющие ножи конденсаторов связи включены.
12.1.1. Измерение затухания высокочастотного кабеля
Измерение затухания высокочастотного кабеля производят отдельно и со-
вместно с фильтром присоединения. Кабель отключают от фильтра присоеди-
нения и присоединяют к ВЧ сопротивлению 75 Ом по схеме на рис. 1а. При
отключенном напряжении манипуляции пускают приемопередатчик. Измеря-
ют ток выхода прибором (миллиамперметром) поста, напряжение выхода -
электронным вольтметром и для контроля - ток ВЧ миллиамперметром или
напряжение на нагрузке ВЧ вольтметром.
Рис. 12.1 Проверка затухания высокочастотного кабеля без фильтра присоединения (а) и
с фильтром присоединения ФП (б)
Мощности на выходах ПП и кабеля на сопротивлении нагрузки, Вт:
Р»ь» = 4их и Р„=7275 = [/2 /75.
Затухание кабеля определяют по выражению, дБ:
«к=10 Ри).
Затухание ВЧ кабеля зависит от длины кабеля I и частоты, дБ:
а^ = 1а, где а= 11,5 Jf (D+d)/ Z, D d,
где f - частота, кГц; D, d - диаметры внешнего и внутреннего проводников,
мм; Z„ - волновое сопротивление, Ом. Затухание кабеля на частотах 50 и 500
кГц:2-3 дБ/кмдля ФКБх1х1,3 и 3-8 дБ/км для РК-1.
307
12.1.2. Затухание ВЧ кабеля совместно с фильтром присоединения
При включенном заземляющем ноже отключают конец линейной обмотки
фильтра присоединения ФП от конденсатора связи и подсоединяют через
конденсатор емкостью, равной емкости конденсатора связи, к ВЧ сопротив-
лению R„ = 400 Ом (300 Ом для ВЛ 330 - 750 кВ). Затухание измеряют по
схеме на рис. 16 и подсчитывают д ля сопротивления нагрузки 300 или 400 Ом.
Затухание фильтра вместе с кабелем (при длине кабеля 100 - 200 м) должно
составлять 2-3 дБ.
По окончании измерения восстанавливают соединение ФП с конденса-
тором связи.
(Обязательно при включенном заземляющем ноже!).
12.1.3. Измерение входного сопротивления ВЧ кабеля
Согласование элементов в канале необходимо для исключения излишних
потерь мощности ВЧ сигнала и лучшего использования аппаратуры, более вы-
годного режима работы канала.
Выходной каскад передатчика согласовывается с нагрузкой. При равенстве
внутреннего сопротивления выходного каскада передатчика и входного сопро-
тивления ВЧ кабеля в линию выдается максимальная мощность. Входное со-
противление ВЧ кабеля Д = в схеме составляет обычно 50 - 200 Ом и не
равно волновому из-за неточности согласования ВЧ тракта. При измерениях
за эквивалент входного сопротивления ВЧ кабелей в приемопередатчиках РЗ
принимают активное сопротивление 75 - 100 Ом.
Передатчик подключают к ВЧ кабелю, включив в цепь выхода высокочас-
тотный (желательно термоэлектрический) амперметр на 0,5-1А. Выход-
ное напряжение передатчика измеряют электронным вольтметром. Устанав-
ливают перемычку на блоке ЛФ в положение ЛФ - Лин. Включают питание
1111. Отключают манипуляцию. Нажимают кнопку ПН Измеряют выходное на-
пряжение и ток и входное сопротивление кабеля
12.1.4. Измерение выходной мощности и согласование передатчика
с ВЧ кабелем
Высокочастотный кабель должен быть, в свою очередь, согласован с
входным сопротивлением ПП, который является нагрузкой для ВЧ кабеля и по
которому поступает сигнал от передатчика другой стороны. Входное сопро-
тивление ПП зависит от характеристики линейного фильтра.
Высокочастотный кабель согласовывают с ВЛ - это участки ВЧ тракта с
разными волновыми сопротивлениями. Несогласованность приводит к отра-
жениям, которые увеличивают затухание канала. Согласующим элементом
ВЧ кабеля и ВЛ является фильтр присоединения. Эквивалентом входного
сопротивления ВЛ принято активное сопротивление 400 Ом (ВЛ 110 - 220
кВ) и 300 Ом (ВЛ 330 - 750 кВ).
Подключают ПП к каналу по нормальной схеме. При этом заземляющий
нож отключен, напряжение манипуляции при диффазной защите снято. На
выход ПП подключают электронный вольтметр. Выход передатчика согласо-
ван на 75 Ом.
308
Максимальная мощность, отдаваемая на сопротивление 75 Ом, должна
быть не менее паспортной, Вт:
Л, = 4/^ 775 = 75
Если значение входного сопротивления кабеля находится в пределах от 50
до 100 Ом, то дополнительное согласование передатчика с кабелем не требует-
ся. Мощность, Вт, отдаваемую передатчиком, определяют по току выхода
(прибор 1111) и напряжению:
Р =1 11
л вых Хвых '-'вых-
Значение мощности должно быть не ниже 30 Вт при частотах до 400 кГц и
20 Вт при частотах выше 400 кГц при нормальном напряжении питания.
Если значение входного сопротивления кабеля выходит за указанные пре-
делы, то надо провести дополнительное согласование передатчика с кабелем,
изменяя отводы на выходном трансформаторе Т1 линейного фильтра.
Изменение рабочих отводов трансформатора Т1 влияет характеристики
приемника и поэтому после согласования надо вновь проверить настройку и
полосу пропускания, чувствительность и избирательность приемника.
Регулировку выходной мощности передатчика ПВЗ-90М в канале произво-
дят при установленной перемычке ЛФ-Лин. и нажатой кнопке ПН в блоке У пр.
Требуемую мощность устанавливают, подбирая сопротивление резистора Р19
в блоке МУС. При несимметричном сигнале регулируют сопротивления R24 и
R25. После этого измеряют выходную мощность.
12.1.5. Измерение токов фильтра присоединения
Это измерение может помочь в выявлении неисправности элемента канала.
Измерение токов фильтра присоединения производят при работе с конденсато-
рами связи 1100 и 2200 пФ, так как ток промышленной частоты в этом случае
меньше тока высокой частоты. При больших значениях емкости конденсатора
связи ток промышленной частоты может быть больше, чем ток ВЧ, и измере-
ние дает существенную ошибку.
При пущенном передатчике и снятом напряжении манипуляции измеряют
ток высокой частоты в цепи кабельной и линейной обмоток фильтра присое-
динения. В той же схеме измеряют ток промышленной частоты в линейной
обмотке фильтра при остановленном передатчике.
Включение прибора в цепь линейной обмотки фильтра производят при
включенном заземляющем ноже. На время измерения нож выключают и затем
вновь включают до восстановления нормальной схемы.
Надо помнить, что при случайном разрыве цепи линейной обмотки при
отключенном ноже в точке разрыва появляется потенциал, равный фаз-
ному напряжению линии электропередачи (!).
Измерять ток в линейной обмотке /„ лучше термоэлектрическим прибором.
Этот ток является геометрической суммой токов /вч и /пч протекающих через
конденсатор связи на землю. Следовательно,
Л,, = V ~ Aw ’ А1Ч =
где О’ф - фазное напряжение линии; Сгс - емкость конденсатора связи.
309
12.1.6. Регулировка переговорного устройства.
Штекер в узле МУС переводят в положение ТЛФ. Измеряют вольтметром и
наблюдают по осциллографу напряжение на выходе ПП.
Нажимают кнопку ПРМ-ПРД на блоке ПРМ-1. Выходное напряжение
должно составлять 0,4 - 0,6 измеренного по п. 10.1.4. Проверяют наличие
модуляции выходного сигнала при разговоре. Нажимают кнопку Вызов.
Выходное напряжение должно быть модулировано частотой 1000 Гц. Получив
ответ, добиваются получения требуемой громкости в телефоне с помощью
потенциометра в блоке ПРМ-1.
12.2. Измерение уровня помех в канале
Измерение уровня помех в канале производят на перемычке ЛФ-Лин. при
незапущенных передатчиках. Суммарное напряжение помех <7пом измеряют
вольтметром.
Желательно оценить раздельно уровень флуктуационных помех в полосе
канала и уровни помех от соседних каналов. Оценка уровня помех в полосе
канала важна для ВЛ большой протяженности, так как приемник ПВЗ-90М
может работать на максимальной чувствительности, если уровень
чувствительности выше уровня флуктуационных помех на 10 дБ (в 3 раза по
напряжению). Допустимость уровня селективных помех оценивается с учетом
избирательности приемника.
Удобнее всего измерять уровни помех с помощью селективного
измерителя уровня.
При отсутствии селективного измерителя уровня помехи в полосе канала
можно измерить в гнездах ПП при присоединении его к ВЧ кабелю.
Напряжение помех измеряют на выходе УПЧ (гнездо ПЧ/ Напряжение помех
в этом гнезде сравнивают с напряжением сигнала СЛ, измеренным при
проверке чувствительности приемника.
Если напряжение U4m превышает помеху не менее, чем в 3 раза (на 10 дБ),
то приемник можно использовать на максимальной чувствительности, если же
соотношение меньше, то приемник необходимо загрублять.
12.3. Измерение затухания тракта
Затухание тракта - это логарифмическое отношение мощности, выдаваемой
передатчиком в канал, к мощности, выделенной на нагрузке
75 Ом ВЧ кабеля приемного конца, дБ
Or=101g(Prep//’75),
где Рпер - мощность передатчика, Вт; Р75 - мощность передатчика, выделенная на
нагрузке 75 Ом приемного конца, Вт.
Измерением затухания определяют исправность всего оборудования ВЧ
канала. Затухание канала зависит от затухания кабеля, фильтра присоединения,
утечки через заградитель, длины ВЛ и частоты канала. На коротких ВЛ 50 - 70
км на результате измерения затухания сказывается отражение сигнала от
противоположного конца и нагрузки.
310
12.3.1. Затухание передачи
Затухание передачи измеряют поочередно в оба конца, при этом на приемном
конце кабель нагружают на 75 Ом (рис. 12.2, а).
При помехах, влияющих на измерения, применяют избирательный
указатель уровня, а если его нет, используют для отстройки от помех
линейный фильтр, включая нагрузку на приемном конце между линейным
фильтром и усилителем мощности.
Затухание тракта, дБ:
«. = 101g(PBblx/P„) = 10Ig(ZB1-x IU)/ 751гн = 101g(Z№ ) 75/U1, -
12.3.2. Частотная характеристика затухания.
При наладке полезно снять характеристику затухания канала, которая
оценивает неравномерность затухания, правильность выбора частот, состояние
аппаратуры. Снятие частотной характеристики должно быть согласовано со
службами энергосистемы с тем, чтобы исключить возможность нарушения
работы действующих ВЧ каналов. Характеристику снимают методом прямого
измерения (рис. 12.2, б) или методом вносимого затухания (рис. 12.2, в), при
котором вначале измеряют напряжение 7/, от измерительного генератора на
сопротивлении 75 Ом. Затем генератор переключают на тракт и измеряют
результирующее напряжение сигнала и помехи Up на ВЧ кабеле, нагруженном
на 75 Ом, в пункте приема. Интервалы измерения 5 - 10 кГц сокращают вблизи
рабочих частот канала до 1 - 2 кГц.
Если измерить напряжение помехи U„ то при Up / Un > 2,5 помехой можно
пренебречь и считать Up = иъ где U2 - напряжение сигнала; при 2,5 > 7// U„ >
1,5: (J2 = - (J* ; при Up / U„ < 1,5 такой подсчет дает ошибку больше 0,9
дБ, и измерять сигнал надо селективным прибором. Измерительный
генератор ИГ должен быть согласован с ВЧ кабелем с входным
сопротивлением 75 Ом.
Затухание тракта, дБ: о, = 201g(</|Z2) = 20Ig(E7> /75/)
12.3.3. Результаты измерения затухания тракта
Результаты измерения затухания тракта можно оценить, произведя
ориентировочный расчет линейного затухания тракта.
Расчетное затухание ВЧ тракта равно = ал+ а„+ ар,
где ап - затухание линии; С4, - затухание, вносимое устройством обработки
и присоединения; ал - дополнительное затухание от шунтирующих
сопротивлений, ответвлений и др.
При ориентировочных расчетах линейного затухания для фаз с меньшим
затуханием ВЛ 35 - 750 кВ с одним циклом транспозиции можно пользоваться
формулой, полученной на основании предложений Я.Л. Быховского, (см. гл. 3):
«л = kljf 10’3 + 2с\, дБ.
где I - длина ВЛ, км,/- частота, кГц; к - коэффициент; сь. - концевое затухание, дБ.
311
Значения к и 04 зависят от напряжения и конструкции ВЛ:
и„,.Кв 35 110 220 330 500
К 12,2 8,7 6,5 7,0 7,2
04 *дБ 1,3/0,9 1,3/0,9 * (одноцепные/двухцепные) 1,3/0,9 1,3/0,9 1.75
Затухание, вносимое устройством обработки и присоединения, для ВЛ без
ответвлений можно для ориентировочных расчетов принимать равным 4,5 - 9
дБ, дополнительное затухание ад = 2 - 5 дБ.
Например, расчетное затухание канала для ВЛ 500 кВ без ответвления при-
ближенно определяется по формуле, дБ:
a„ = l,2ly/f Ю’3 + 7
где / - длина ВЛ, км;/- рабочая частота канала, кГц.
Максимально допустимое затухание тракта определяют из выражения:
От шах Лпер Enp m;n /Jnep / ., -
где Р„ср = 45 дБ - максимальный уровень мощности 1ТП; Р„р т,„ - минимально
допустимый уровень принимаемого сигнала; Рч - уровень порога чувствитель-
ности приемника; Лзап - минимально допустимый запас по перекрываемому
затуханию.
Если, например, расчетный уровень порога чувствительности приемников
защиты Рч = 0, минимальный запас по перекрываемому затуханию (с учетом
превышения порога запирания над порогом чувствительности 1,75 дБ) состав-
ляет 10 дБ, то
/>пр™„ = /',+Аап =10 ДБ.
Максимально допустимое затухание составит
Оттах = лпер - Рпр„,„ = 45 - 10 = 35 дБ.
12.3.4. Измерение затухания канала с приемопередатчиком ПВЗ-90М
Измерение затухания канала с приемопередатчиком ПВЗ-90М производят
поочередно в каждую сторону. На передающей стороне передатчик запускают
кнопкой ПН (без манипуляции), измеряют выходную мощность по п. 12.1.4,
определяют уровень передачи Р„ср
На приемной стороне уровень приема Рпр можно измерить несколькими
способами.
При наличии селективного измерителя уровня ВЧ кабель нагружают на 75
Ом установкой перемычки Лиин - 75 Ом на блоке ЛФ. Селективным измерите-
лем измеряют уровень приема Ргр.
При отсутствии селективного измерителя уровень приема на нагрузке 75
Ом можно определить с помощью вольтметра при условии, что напряжение
помех по п. 12.1.7. ниже измеренного напряжения суммы сигнала и помехи не
менее, чем в 1,5 раза. В этом случае напряжение приема (полезного сигнала)
можно вычислить, как указано в п. 12.2.2.
При большом уровне помех и отсутствии селективного измерителя уровень
приема рассчитывают на основании измерений сигнала в тракте приемника.
Высокочастотный кабель присоединяют к приемопередатчику установкой пе-
312
ремычки ЛФ - Лин на блоке ЛФ. Измеряют напряжение в гнезде УВЧ и пере-
считывают кок входу в соответствии с коэффициентом передачи, определен-
ным по п. 10.5.2.11. Рассчитывают уровень приема /’пр, предполагая, что вход-
ное сопротивление равно 75 Ом.
Результаты измерений будут достоверны в случае, если напряжение, изме-
ренное в гнезде УВЧ, превышает напряжение, соответствующее чувствитель-
ности (п. 10.5.2.11.), не более чем в 20 раз, что определяется динамическим
диапазоном приемника.
Рассчитывают затухание канала <4 = Р„ер - Р„р.
Рис. 0.2. Проверка затухания высокочастотного тракта:
а) измерение затухания передачи; б) проверка методом прямого измерения;
в) проверка методом вносимого затухания: 1 - передающая сторона 2 - приемная
сторона
12.3.5. Измерение и регулировка запаса по перекрываемому
затуханию
Запас по перекрываемому затуханию - превышение уровня приходящего
сигнала над уровнем запирания приемника - является основным показателем
ВЧ канала РЗ, так как характеризует его работоспособность при увеличении
затухания канала и, следовательно, при уменьшении приходящего с проти-
воположной стороны ВЧ сигнала:
^зап ~ Лпер — (Р3(н) + ТХ,),
где Рзм - уровень порога запирания (насыщения) на частоте передатчика про-
тивоположной стороны; о,- - затухание тракта.
Измерение производят поочередно в каждую сторону. Измерение будет дос-
товерным, если уровень помех в полосе канала (п.12.2) ниже уровня чувстви-
тельности приемника не менее, чем на 10 дБ.
313
Измерение можно производить тремя способами.
1. При наличии магазина затуханий с характеристическим сопротивлени-
ем 75 или 100 Ом он включается на входе ПП на приемной стороне. Устанав-
ливают нулевое затухание. Запускают передатчик кнопкой ПН (при снятой
манипуляции). На противоположной стороне вводят затухание на магазине
до тех пор, пока не появится (для ДФЗ) или не начнет снижаться (для ДЗ) ток
приема, контролируемый по прибору. Введенное на магазине значение равно
запасу по перекрываемому затуханию.
2. Если магазин затухания отсутствует, можно определить запас по от-
ношению напряжения U„ , в гнезде ПЧ приемника к напряжению U4 в этом
гнезде (п. 10.5.2.11)
/Mn = 201g((/„4/{74„4)
Значение, полученное по этому выражению, достоверно, если оно менее
20 дБ.
Нормальное значение запаса должно быть равно около 8 дБ для неголо-
ледных районов и увеличено для гололедных (см. 2.3.4.). При излишнем запасе
требуется ввести дополнительное затухание входным делителем приемника
или уменьшить выходную мощность передатчика, вводя резистор R19 в блоке
МУС.
Если регулировка запаса произведена путем введения делителя в приемни-
ке, то необходимо измерить вновь чувствительность приемника по
п. 10.5.2.11 и отрегулировать работу телефона по п. 10.5.2.17.
То же относится к мощности передатчика, если она регулировалась.
3. Снимают амплитудную характеристику 1лр = f(IBbIX) при нормальной
схеме канала. Ток выхода меняют путем изменения напряжения питания по-
стоянного тока МУС дальнего передатчика. Для дифференцнально-фазной РЗ
манипуляцию снимают. Ток выхода уменьшают до изменения тока приема на
ПП противоположного конца.
Снизить мощность выхода можно также шунтированием выхода передат-
чика реостатом сопротивлением 150 - 300 Ом.
По амплитудной характеристике определяют запас по затуханию, дБ:
А эап 20 1^(/выхнорм / Аых ггип)
где - ток выхода дальнего передатчика при нормальной схеме и номинальном
напряжении питания; /вь„ - ток выхода дальнего передатчика, при котором
появляется ток приема (дифференциально-фазная РЗ) или начинает умень-
шаться ток приема (направленная РЗ).
12.3.6. Проверка биений сигналов двух передатчиков
Запускают оба передатчика кнопками ПН (при снятой манипуляции). На-
блюдают по осциллографу форму кривой тока приема на клеммах Осц.ПРМ. В
токе не должно быть всплесков (для ДФЗ) или провалов (для ДЗ), что свиде-
тельствует об отсутствии нулевых биений.
12.3.7. Двустороннее опробование автоконтроля
Проверяют действия автоконтроля и дистанционного сброса. Проверку
проводят на каждом конце поочередно. Включают в канал магазин затуханий,
устанавливают нулевое затухание. Дважды нажимают кнопку ПускАК на бло-
314
ке АК, светодиоды ПРМосн и ПРМгруб должны засветиться кратковременно, а
по окончании проверки не должны светиться красные светодиоды.
Вводят на магазине затухание на 1 - 2 дБ больше, чем установленный запас
по затуханию канала. Дважды нажимают кнопку Пуск АК. Должны загореться
светодиоды Отс.ответа и Увел затух, противоположного конца и Не-
испробщ. Нажимают кнопку Сброс, светодиоды должны погаснуть.
Уменьшают затухание магазина на 5 дБ. Дважды нажимают кнопку Пус-
кАК. Должны загореться светодиоды Увел.затух противоположного конца и
Неиспр.общ. Нажимают кнопку Сброс.
Изменяя затухание магазина и дважды запуская АК, устанавливают, прн ка-
ком приросте затухания канала начинает срабатывать сигнализация
Увел затух. Требуемое затухание можно установить, подбирая резистор R8 в
блоке ПРМ-2.
Проверка действия дистанционного сброса. Дистанционный сброс сигналов
неисправности (ДС) вводится в действие только в тех случаях, когда это необ-
ходимо, например, если на одном из концов канала нет обслуживающего пер-
сонала. Прн этом в блоке АК устанавливают соответствующие перемычки на
передающем и принимающем концах (по описанию).
На магазине затухания устанавливают затухание, превышающее запас на 1 -
2 дБ. С конца, принимающего сигнал ДС, дважды запускают АК. Должны заго-
реться светодиоды в соответствии с указанным выше.
Затухание выводят. На передающем конце нажимают кнопку Диет сброс.
Светодиоды неисправности на принимающем конце должны погаснуть.
12.4. Проверка взаимодействия приемопередатчика
с релейной частью защиты
12.4.1. Опробование действия, проверка параметров панели
На блоке ЛФ устанавливают перемычку ЛФ-75 Ом. Имитируют поочередно
на каждом конце действие РЗ при КЗ. Регулируя ток, подаваемый в панель,
фиксируют его значения, соответствующие измеренным напряжениям полной
манипуляции (п. 10.2.5.9), безынерционного пуска (п. 10.5.2.4) для ДФЗ и мо-
менту контактного пуска.
Проверяют выходную мощность, форму импульсов, ток приема при пуске с
манипуляцией, БИ, останове.
Нажимают дважды кнопку ПускАК. вызывая сигнализацию неисправности,
проверяют срабатывание внешней сигнализации, вывода РЗ.
12.4.2. Опробование действия ДЗ в рабочем режиме
На обоих концах ВЛ устанавливают на блоках ЛФ перемычки ЛФ - Лин.
Регулируя режимы релейных частей РЗ, имитируют КЗ на защищаемой ВЛ и
внешние. Проверяют правильность действия РЗ на каждом конце.
12.4.3. Снятие фазной характеристики и регулировка угла
блокировки для диффазной РЗ
Проверку производят поочередно на каждом конце ВЛ. На проверяемом
конце собирают схему для регулирования фазы манипуляции передатчика с
315
помощью фазорегулятора. Наблюдают по осциллографу форму импульсов на-
пряжения на выходе ПП и форму импульсов на выходе приемника.
Устанавливают на блоке ЛФ перемычку ЛФ - Лин. Запускают передатчики
на обоих концах ВЛ.
Проверяют правильность фазировки импульсов передатчиков при нормаль-
ном режиме. Устанавливают напряжение манипуляции 100 В. Регулируя фазу
напряжения манипуляции с помощью фазорегулятора, снимают зависимость
тока в реле органа сравнения фаз от угла сдвига фаз импульсов своего и даль-
него передатчиков и фиксируют значения углов блокировки по срабатыванию
реле в РЗ.
При необходимости регулируют значения угла блокировки регулировкой то-
ка срабатывания этого реле.
Имитируют режимы КЗ на защищаемой ВЛ и внешние. Проверяют правиль-
ность действия РЗ на каждом конце.
12.4.4. Фиксация режимов приемопередатчиков и фазировка
для диффазиой РЗ
Измеряют напряжения в измерительных гнездах при незапущенных пере-
датчиках, а также при работе своего и дальнего передатчиков.
Подключают к панели токовые цепи. Запускают ПП на обоих концах ВЛ.
По осциллографу, подключенному к ВЧ кабелю, убеждаются, что в режиме
сквозного тока импульсы своего и дальнего передатчиков перекрываются.
12.4.5. Проверка помехозащищенности приемопередатчиков
При диффазной РЗ замыкают и размыкают контакты токового реле 1 РТ-2 в
релейной части РЗ. Убеждаются, что в выходном напряжении запущенного
передатчика отсутствуют провалы. При необходимости ищут возможные ис-
точники помех.
Помехозащищенность ПП можно проверить по методике приведенной в
приложении.
12.5. Включение в работу ВЧ канала зашиты
Перед включением ВЧ канала окончательно сверяют соответствие реальной
аппаратуры исполнительным схемам, проверяют наличие протоколов проверки
аппаратуры обработки: заградителей, ВЧ кабелей, фильтров присоединения и
разделительных фильтров.
Возможность надежной работы ВЧ канала оценивают, исходя из затухания
канала, запаса по затуханию, чувствительности приемника, помех в канале и
остаточного напряжения на выходе поста. Если приходится корректировать
чувствительность, то характеристики чувствительности и избирательности
проверяют повторно. Производят осмотр монтажа, подтягивают винты и гайки
на сборках зажимов, проверяют действие сигнализации, обмениваются им-
пульсами при номинальном напряжении постоянного тока. Пускают ПП кноп-
кой Кн при включенной манипуляции (для ДФЗ ток нагрузки ВЛ должен быть
достаточным для полной манипуляции). Измеряют и Ток приема должен
316
быть более 0,35 /1КЖ (для ДФЗ) или равен максимальному (для направленной
защиты).
Останавливают ПП, измеряют токи выхода и приема при запущенном пере-
датчике с противоположного конца. Ток приема и в этом случае должен быть
более 0,35 (для ДФЗ) или равен максимальному (для направленной защи-
ты). При пуске ПП с обеих сторон ток приема должен быть равен нулю (для
ДФЗ) или максимальному (для направленной защиты).
При пониженном на 20% напряжении питания измеряют токи по приборам
ПП с манипуляцией (для ДФЗ) и без манипуляции. При пониженном напряже-
нии питания должна быть обеспечена правильная работа РЗ, ток приема дол-
жен уменьшаться не более чем на 30 - 35 %. В дифференциально-фазных РЗ
при отсутствии манипуяции и пущенном ПП ток приема должен быть равен
нулю, в направленных РЗ - достаточным для нормальной работы приемного
реле. Ток выхода должен быть достаточным для работы приемника противопо-
ложного конца ВЛ.
Обмениваются импульсами при пониженном на 20% напряжении питания
поочередно на каждом ПП. Ток приема при обоих пущенных ПП во всех слу-
чаях должен быть равен нулю.
12.6. Особенности при наладке и проверках некоторых ВЧ
каналов РЗ, в том числе и уже находящихся в работе
12.6.1. Наладка каналов иа ВЛ с ответвлениями
Наличие ответвлений на ВЛ приводит к утечке энергии высокой частоты, к
появлению отражений вследствие нарушения однородности канала, к взаимо-
действию сигналов нескольких передатчиков.
Высокочастотную обработку ответвления без полукомплекта РЗ произво-
дят, если одно ответвление вносит в канал затухание больше 3,5 дБ.
Короткие ответвления (/ < 0,05 X, где Z длина ответвления, X - длина волны;
для 50 - 300 кГц и X соответственно 300 - 50 м), как правило, обработки не тре-
буют, так как они вносят затухание не более 3,5 дБ.
Ответвления средней длины (Z > 0,05 X), как правило, обрабатывают загра-
дителями в месте ответвления. Допускается не устанавливать заградители для
длины ответвления (0,4-0,6) X и (0,9 + 1,1) X. Нарушение этих условий может
значительно увеличить затухание канала.
Длинные ответвления (затухание не менее 9 дБ) не обрабатываются.
Входное сопротивление таких ответвлений близко к волновому в любом
режиме работы ответвлений. Вносимое затухание в канат не более 3,5 дБ.
На всех подстанциях, где имеются ответвления с полукомплектами РЗ, про-
изводят обработку канала. При хорошем согласовании ответвление не вносит
затухания в канал более 3,5 дБ. Линии с ответвлениями весьма чувствительны
к плохому согласованию в тракте. Объем двусторонних проверок для линии с
одним ответвлением увеличивается в 3 раза.
Затухание канала и запас по затуханию измеряют при полностью включен-
ной ВЛ и при отключении каждого конца ВЛ.
317
На ВЛ с ответвлениями проверяют правильность обработки ответвления,
так как на нем может быть обработана нерабочая фаза, неверно настроены за-
градители. Для ответвлений без полу комплектов РЗ затухание и запас по зату-
ханию проверяют при отключенной ПС на ответвлении и при включенной по
полной схеме. Для ответвлений с полукомплектом РЗ проверку делают в пол-
ной схеме. Проверяют соотношения своего и дальнего сигналов на входе П П
при их одночастотной настройке.
Проверять фазировку токовых цепей РЗ лучше при отключенном ответвле-
нии (в нормальном режиме мощность с обеих сторон может быть направлена к
ответвлению).
12.6.2. Возможное влияние отраженных импульсов
Для оценки отраженных импульсов измеряют ширину ВЧ импульса при ма-
нипуляции и нагрузке передатчика на линию и сравнивают его с шириной
ВЧ импульса при нагрузке передатчика на 75 Ом.
Наблюдение отраженных сигналов на экране осциллоскопа производят в
паузах между импульсами при одновременной подаче анодного напряжения
на усилители мощности обоих передатчиков. Передатчик без поданного
анодного напряжения имеет большее входное сопротивление, и амплитуда
отраженных сигналов уменьшается или увеличивается. Уменьшение тока
приема (при манипуляции) при переключении иа линию свидетельствует о
наличии в канале отраженного импульса. Отраженный импульс, если он со-
измерим по амплитуде со значением напряжения порога чувствительности
приемника, может влиять на работу приемника и исказить фазную характери-
стику дифференциально-фазной защиты. Отражения возникают из-за плохого
согласования линии с нагрузкой на противоположном конце. Явления отра-
жения зависят также от состояния других фаз линии (XX, КЗ или нагрузка).
Уменьшение длительности импульсов тока приема более чем на 10°, что
соответствует увеличению ширины импульсов высокой частоты по сравне-
нию с длительностью при включении приемопередатчика на 75 Ом, свиде-
тельствует о наличии отраженных сигналов, мощность которых достаточна
для запирания приемника.
При останове передатчика после срабатывания диффазной защиты отра-
женные сигналы приводят к загрублению и замедлению защиты пропорцио-
нально углу запаздывания отраженного сигнала (12° на 100 км, 360° - это
один период частоты 50 Гц). Если передатчик не остановлен, отраженные
сигналы не меняют чувствительности защиты.
Уменьшение тока приема (при манипуляции) при переключении на ВЛ
свидетельствует о наличии в канале отраженного импульса.
Для уменьшения или устранения отражения на конце ВЛ желательно, что-
бы характеристическое сопротивление фильтра присоединения было близко к
входному сопротивлению ВЛ (320 - 400 Ом), а входное сопротивление пере-
датчика близко к волновому сопротивлению кабеля (75 - 100 Ом). Характери-
стическое сопротивление фильтра увеличивается с расширением полосы про-
пускания и уменьшением емкости конденсатора связи. Оно может быть более
400 Ом, и его можно снизить за счет сужения полосы пропускания фильтра.
318
Фильтр присоединения с характеристическим сопротивлением 400 Ом на час-
тотах 50-60 кГц должен иметь полосу пропускания 7 - 10 кГц. На уплотненных
каналах требуется широкая полоса пропускания, и ее сужать нельзя.
Устранить влияние отраженных сигналов можно также путем разноса час-
тот обоих передатчиков канала на 1,5 кГц. Настройка приемника на частоту
дальнего передатчика дает ослабление отраженного сигнала в среднем на 7 -
10 дБ (до 13 - 18 дБ).
Самым действенным средством борьбы с отраженными сигналами являет-
ся переход канала на работу двумя частотами. При разных частотах передачи
и приема можно к тому же уменьшить полосу пропускания приемного фильт-
ра приемника, что улучшает отстройку от помех. При этом ширину полосы
приемного фильтра для дифференциально-фазной зашиты можно выполнять
такой же, как у направленной защиты.
12.6.3. Особенности двух- и трехчастотной настройки канала
При двухчастотной настройке канала приемник настраивают на частоту
дальнего передатчика. Характеристику чувствительности проверяют как на
частоте дальнего, так и на частоте своего передатчика. Если двухчастотная
настройка необходима для ослабления влияния отраженных сигналов, отноше-
ние напряжений порога запирания на частоте передачи и частоте приема
должно быть более 1,8-2.
Трехчастотную настройку применяют на ВЛ с ответвлением, где установ-
лен третий комплект РЗ. Частоты передачи при этом выбирают со сдвигом в
500 Гц. Необходимо измерить затухание ВЧ тракта и запас по перекрываемому
затуханию при полностью введенной ВЛ и при очередном отключении каждо-
го конца ВЛ. Между передатчиками, для которых затухание ВЧ тракта макси-
мально, желательно иметь разность частот настройки 1 кГц. Каждый из прием-
ников настраивается на среднюю частоту дальних передатчиков.
Оценивать биения и выравнивать сигналы при двух- и трехчастотной на-
стройках нет необходимости. При трехсторонней наладке автоконтроля необ-
ходима регулировка контроля запаса по перекрываемому затуханию от двух
противоположных сторон с учетом всех возможных вариантов состояния ВЧ
тракта.
12.7. Эксплуатация ВЧ каналов защиты
12.7.1. Объем, виды и сроки обслуживания
1. Объем, виды и сроки обслуживания определяются действующими ПТЭ,
объемами и нормами испытаний электрооборудования, инструкциями служб
РЗ и А энергосистем. Постоянная проверка, при которой своевременно выяв-
ляются основные неисправности, - это периодический контроль, осуществляе-
мый устройством автоконтроля АК
При действии сигнализации контроля или при автоматическом выводе РЗ
не нужно поспешно считать неисправным АК и выводить его из работы. Сле-
дует проанализировать каждый случай его действия и попытаться выяснить
причину. Ложные действия АК бывают редко Сразу после выявления неис-
правности следует обменяться контрольными ВЧ сигналами и зафиксировать
319
результаты измерений на всех концах ВЛ. Это дает возможность обнаружить
возможные неустойчивые нарушения в работе аппаратуры, кратковременные
отключения питания и т.п.
На каждом объекте, где есть ВЧ РЗ, должна быть инструкция по обслужи-
ванию ПП и ВЧ каналов РЗ с учетом условий данной ЭС или ПС.
2. В случаях вывода из действия АК обмен контрольными ВЧ сигналами
проводится персоналом вручную.
При обмене контрольными сигналами проверяют по приборам поста на-
пряжения питания ПП, поочередно на всех сторонах ВЛ пускают передатчик
кнопкой Пуск; измеряют токи выхода передатчика и приемника при пуске ка-
ждого из передатчиков и при их одновременном пуске. Показания приборов
ПП на всех концах ВЛ должны соответствовать номинальным значениям, за-
данным для каждого конца двух- или трехконцевых линий.
При неисправностях аппаратуры следует записать показания приборов и
время проверки на всех концах ВЛ.
3. Перед вводом РЗ в работу проводится обмен контрольными ВЧ сигна-
лами.
4. Защита выводится из действия, и персонал допускается к работам в со-
ответствии с правилами обслуживания защит оперативным персоналом и с
разрешения диспетчера.
5. В инструкции должны быть приведены сведения о рабочих фазах ВЧ
канала, заданных частотах, о совмещенных каналах на одной фазе, о допусти-
мых показаниях приборов всех ПП на данном объекте, о накладках, выводя-
щих РЗ из работы, о предохранителях или автоматах в цепях питания ПП.
Основные из этих сведений можно для удобства повторить на отдельной
для каждого аппарата табличке.
6. В инструкции должны быть указания по технике безопасности при ра-
ботах на фильтре присоединения, на устройствах отбора напряжения от кон-
денсатора связи.
12.7.2. Опробование
Опробование проводят в период между плановыми проверками, а также пе
ред вводом РЗ в работу; перед включением ВЛ под нагрузку; после непра-
вильного или неясного действия защиты.
При опробовании проводят односторонний контроль ВЧ канала. Измеряют
токи выхода передатчика и приемника при непущенном и пущенном передат-
чике. Показания приборов должны соответствовать нормальным значениям.
Опробовать работу АК нужно по п. 12.2.7.
12.7.3. Малая плановая проверка
Периодичность проверок устанавливается службами РЗиА энергосистем.
Работы выполняются в следующей последовательности.
1. Осмотр аппаратуры, проверка механического состояния ПП и схемы.
2. Опробование по п. 12.6.2 и обмен контрольными сигналами.
3. Имитация повреждений, контролируемых АК. Опробование действия
сигнализации и автоматического вывода РЗ.
4. Проверка периодов действия часов и установка отсчета времени АК.
320
5. Измерение мощности и входного сопротивления ВЧ кабеля.
6. Измерение затухания ВЧ тракта.
7. Измерение запаса по перекрываемому затуханию.
8. Проверка контролируемого запаса по перекрываемому затуханию ос-
новного и грубого приемников.
9. Оформление протокола проверки, корректировка, прн необходимости,
инструкции для дежурного персонала.
Если выявлены расстройства узлов схемы или неисправности, то программа
расширяется в связи с их устранением.
12.7.4. Плановая проверка
Это наиболее полная проверка аппаратуры, находящейся в эксплуатации.
Работы выполняются в следующей последовательности.
1. Проверка условий работы ВЧ канала и анализ протоколов наладки и
предыдущих проверок.
2. Вывод РЗ из действия и допуск к работе.
3. Проверка механического состояния аппаратуры и схемы.
4. Проверка изоляции.
5. Проверка частоты передатчика.
6. Проверка частоты настройки приемника.
7. Проверка чувствительности приемника на частотах своего и дальнего
передатчика.
8. Проверка чувствительности грубого приемника.
9. Проверка характеристики избирательности приемника.
10. Проверка чувствительности безынерционного пуска.
11. Проверка характеристики манипуляции для ДФЗ.
12. Проверка взаимодействия ПП с релейной частью РЗ.
13. Опробование одностороннего контроля ВЧ канала, действия сигнализа-
ции и автоматического вывода РЗ.
14. Проверка затухания, вносимого фильтром ФП с ВЧ кабелем.
15. Измерение мощности передатчика и входного сопротивления кабеля.
16. Измерение остаточного напряжения на выходе непушенного ПРП.
17. Проверка режимов ПП по постоянному и переменному токам.
18. Опробование работы переговорного устройства.
19. Измерение затухания ВЧ тракта.
20. Измерение запаса по перекрываемому затуханию.
21. Определение контролируемого запаса.
22. Имитация повреждений, контролируемых АК, опробование АК.
23. Проверка влияния параллельно работающих каналов и каналов приле-
гающей сети.
24. Окончательный осмотр аппаратуры и ввод РЗ в работу.
25. Оформление паспорта-протокола проверки.
Работы по пунктам данной программы и программ п. 12.7.2 и 11.7.3 прово-
дятся в соответствии с рекомендациями гл.11
Оценку результатов измерений и проверок проводят с учетом данных про-
токолов наладки и предыдущих проверок.
321
12.7.5. Внеплановые работы
Внеплановые работы проводят на аппаратуре в связи с появлением
недопустимых расстроек или повреждений в ее частях. Работы зависят от
характера расстроек или повреждений. Программа внеплановой проверки,
кроме устранения неисправностей, должна включать в себя все позиции плановой
проверки.
12.7.6. Работа без автоконтроля
При повреждении схемы АК возможна работа ВЧ канала без ее участия на
время устранения неисправности или замены блока ЛК.
Схема АК выводится из работы нажатием S1 на блоке Дк кнопки "
Блокировка АК. При этом блок АК может быть извлечен из корпуса без
нарушения работы ПП и РЗ.
Одновременно следует вывести из работы АК и на неповрежденных
комплектах других концов ВЛ.
На время отсутствия АК обмен контрольными сигналами проводит
дежурный персонал.
При вводе АК в работу проверяют запас по перекрываемому затуханию и
опробуют его действие.
12.7.7. Меры безопасности
Работы по техническому обслуживанию приемопередатчика необходимо
производить в соответствии с требованиями Правил техники безопасности при
эксплуатации электроустановок.
Перед началом наладочных работ проверить заземление
приемопередатчика, оболочки ВЧ кабеля, проверочных устройств и приборов.
Внешний зажим корпуса ПП ЗЕМЛЯ должен быть подсоединен к
заземляющему контуру. Работы в цепях, находящихся под напряжением,
производить инструментом с изолированными рукоятками.
Извлечение и установку блоков из приемопередатчика производить при
отключенном питании.
322
ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ КАНАЛЫ
ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ
АКА "КЕДР", ПЕРВДАТЧИК
13.1. Назначение передатчика аппаратуры АКА Тх "Кедр"
АКА Тх, в зависимости от исполнения, предназначен для передачи
сигналов автоматики: по ВЧ каналу высоковольтных линий (ВЛ)
электропередач; по оптоволоконной линии; по НЧ каналу; по каналу
расширения (на другой АКА Rx).
Первые три канала являются магистральными. АКА Тх, работающие по каналу
расширения, не имеют в своем составе блоков, обеспечивающих работу по
магистральным каналам.
АКА Тх конструктивно имеет несколько модификаций, различающихся:
а) по количеству контактных входов приема команд;
б) по типу канала передачи;
в)по способу кодирования сигнала;
г) по наличию и типу входов ретрансляции команд; по наличию дополнительных
функций.
Вариант исполнения АКА Тх, указывается в обозначении. Структура
обозначения имеет следующий вид: АКА - N - Х(2) - (Y) - (Z) Тх "Кедр", где
N - 8, 16 или 24 - макс, количество контактных входов приема команд;
X - модификация по типу канала передачи: В-ВЧ канал; Т-НЧ канал; О -
оптоволоконная линия; Р - канал расширения;
2 - (необязательный параметр) - двухчастотный код (до 32 команд);
Y - (необязательный параметр) - наличие и тип входов ретрансляции команд: Р -
вход ретрансляции с АКА; 11 - НЧ вход ретрансляции с другой аппаратуры.
Z - (необязательный параметр) - наличие дополнительных функций: А - наличие
интерфейса, работающего в формате обмена данными переходного процесса в
тнергетических системах; Т - наличие канала телемеханики.
В зависимости от перечисленных модификаций, АКА Тх комплектуется
соответствующим набором блоков и кроссплат.
Кроме того, АКА Тх имеет 6 модификаций по диапазонам рабочих частот. В
зависимости от диапазона, АКА Тх различаются между собой только
исполнением блока ЛФ и нижним (базовым) значением рабочей полосы частот
ВЧ канала блока ГЕН, которая устанавливается программно.
Нижнее (базовое) значение рабочей полосы частот ВЧ канала определяется
потребителем.
Количество команд, передаваемых АКА Тх, может быть изменено на месте
эксплуатации путем введения с клавиатуры блока ПРЦ соответствующих
признаков команд Признаки приема могут быть установлены индивидуально для
каждой команды.
323
13.2. Технические характеристики
13.2.1. Характеристики частотных каналов
Рабочая полоса частот АКА Тх составляет (0,5 - 3,5) кГц (для ВЧ канала
относительно базовой частоты).
АКА Тх, в зависимости от способа кодировки (одночастотный или двух-
частотный), передает следующее количество команд: 16 команд (одночастот-
ный способ кодировки); 32 команды (двухчастотный способ кодировки).
Кроме того, АКА Тх передает 2 контрольные частоты.
Контрольные частоты имеют следующие значения (для ВЧ канала отно-
сительно базовой частоты): контрольная частота 1 (КЧ1) 3060 Гц; контроль-
ная частота 2 (КЧ2) 3180 Гц.
Частоты команд для одночастотного и двухчастотного способов кодиро-
вания приведены в табл.13.1 и 13.2. (для ВЧ канала значения частот приведе-
ны относительно базовой частоты диапазона).
Таблица 13.1. Частоты команд для одночастотного способа кодирования
Частота (Гц) Команда Частота (Гц) Команда
1140(F)) ПА1 2100 (F9) ПА9
1260(F2) ПА2 2220 (F10) ПАЮ
1380 (F3) ПАЗ 2340 (Fll) ПАП
150Q(F4) ПА4 2460 (F12) ПА 12
1620(F5) ПА5 2580 (F13) ПАВ
1740(F6) ПА6 2700(F14) ПА14
1860(F7) ПА7 2820(Fl5) ПА15
1980(F8) ПА8 2940 (Fl 6) ПА16
Таблица 13.2. Вариант двухчастотного способа кодирования команд
Частота Команда Частота Команда
F1+F9 ПА1 F3 + F9 ПА17
Fl +F10 ПА2 F3 + F10 ПА 18
F1 + F11 ПАЗ F3 + F11 ПА19
F1 + F12 ПА4 F3 + F12 ПА20
Fl +F13 ПА5 F3 + FB ПА21
Fl +F14 ПА6 F3 + F14 ПА22
F1+F15 ПА7 F3 + F15 ПА23
Fl +F16 ПА8 F3 + F16 ПА24
F2 + F9 ПА9 F4 + F9 ПА25
F2 + F10 ПАЮ F4 + F10 ПА26
F2 + F11 ПАН F4 + F11 ПА27
F2 + F12 ПА12 F4 + F12 ПА28
F2 + F13 ПА13 F4 + FB ПА29
F2 + F14 ПАИ F4 + F14 ПА30
F2 + F15 ПА15 F4 + F15 ПА31
F2+F16 ПА16 F4 + F16 ПА32
324
13.2.2. Характеристики ВЧ канала
АКА Тх работает в диапазоне частот (24-1000) кГц.
Шаг изменения базовой (начальной) частоты диапазона АКА Тх - 1 кГц.
Уровень передачи ВЧ сигнала команды на линейном выходе, при номи-
нальном напряжении питания и сопротивлении нагрузки 75 Ом (или 150 Ом
для симметрично канала), составляет (45 ± 0,5) дБ.
Уровень передачи ВЧ сигнала контрольной частоты на линейном выходе, при
номинальном напряжении питания и сопротивлении нагрузки 75 Ом (или 150
Ом симметричного канала) составляет (31 ± 0,5) дБ. Диапазон плавной регулиров-
ки уровня ВЧ сигнала не менее 6 дБ
Затухание, вносимое АКА Тх в 75-омный ВЧ тракт, при параллельном соеди-
нении на частотах, отстоящих от краев номинальной полосы частот приема более,
чем на 10%, не менее 12 кГц и не более 1дБ.
Максимально допустимый уровень внеполосных излучений на линейном вы-
ходе АКА Тх при сопротивлении нагрузки 75 Ом и приведенном уровне вы-
ходного сигнала составляет: на частотах, отстоящих от края номинальной по-
лосы, более, чем на 4 кГц, не более, чем минус 24 дБ; - отстоящих более, чем на 8
кГц, уровень паразитных гармоник не более, чем минус 34 дБ.
Время задержки на передачу команды от момента поступления сигнала на
контактный вход АКА Тх до появления выходной частоты, при отключенном
устройстве задержки на срабатывание, не более 4 мс.
13.2.3. Характеристики НЧ-канала
Уровень передачи сигнала НЧ составляет: (0 ± 1) дБ во всём диапазоне частот
и при нормальных климатических условиях; (0 ± 2) дБ прн напряжения элек-
тропитания от +10 % до -20 % номинального значения.
Есть возможность снижения уровня передачи на 15 дБ ступенями по ЗдБ.
Есть также возможность передачи сигнала КЧ с уровнем на 13-16 дБ ниже
приведенного уровня и автоматической форсировкой до максимально уровня
при передаче команд.
Номинальное значение выходного сопротивления АКА Тх (600 ± 30) Ом
Затухание несогласованности в номинальной полосе канала не < 14 дБ.
Цепи выхода АКА Тх уравновешены относительно земли.
Время задержки на передачу команды с момента поступления сигнала на
контактный вход АКА Тх до появления выходной частоты, при отключенном
устройстве задержки на срабатывание, не более 4 мс.
13.2.4. Характеристики оптоволоконной линии
АКА Тх предназначен для работы в канале типа точка-точка по выделен-
ной волоконно-оптической линии (ВОЛС). Тип оптического волокна - одномо-
довое 9/125 мкм, с окном прозрачности и длиной волны 1310 нм.
Передающий оптический модуль АКА Тх, построенный на основе лазерно-
го диода, имеет следующие параметры: длина волны излучения 1310 нм; сред-
няя мощность на выходе 1,5 дБм; ширина спектра излучения 5 нм; время на-
растания/спада оптического импульса 1,5 нсек; тип оптического разъема FC.
325
Время задержки на передачу команды с момента поступления сигнала на
контактный вход АКА Тх до появления сигнала, команде на линии ВОЛС при
отключении задержки на срабатывание, не более 4 мс.
13.2.5. Характеристики канала расширения ретрансляции
команд
Скоростной канал расширения/ретрансляции предназначен для: передачи
команд на основной АКА Тх для организации передачи 32 команд (канал рас-
ширения не является магистральным каналом); стыковки с АКА Rx для орга-
низации ретрансляции команд на промежуточном пункте канала.
Физические параметры канала расширения/ретрансляции соответствуют
стандарту интерфейса RS-485. Длина канала до 1 км. Рекомендуемый провод -
витая пара. Задержка передачи информации по каналу не > 1 мс.
13.2.6. Характеристики НЧ канала ретрансляции команд
НЧ канал ретрансляции предназначен для ретрансляции команд с приемни-
ков аппаратуры каналов автоматики на промежуточном пункте.
Контрольные частоты (соответствуют значениям КЧ для НЧ канала) имеют
следующие значения: контрольная частота 1 (КЧ1) 3060 Гц; контрольная час-
тота 2 (КЧ2) 3180 Гц.
Частоты команд соответствуют приведенным в табл. 13.1.
Чувствительность АКА Тх (номинальный уровень входного сигнала, при ко-
тором гарантируется надежный прием команд) равна (26 ±1) дБ. Можно допол-
нительно снизить чувствительность на 20 дБ ступенями по 5 дБ.
Номинальное значение входного сопротивления АКА Тх (600 ± 30) Ом.
Затухание несогласованности в номинальной полосе канала не < 14 дБ.
Цепи входа уравновешены относительно земли.
Время задержки на передачу команды с момента поступления сигнала на
НЧ вход АКА Тх до момента появления выходной частоты, при отключенном
устройстве задержки на срабатывание, не более 15 мс.
13.2.7. Характеристики канала телемеханики
АКА Тх передает сигналы телемеханики со скоростью до 100 Бод.
Номинальное значение выходного сопротивления АКА Тх (1,0±0,1) кОм.
Управление передачей производится одно- или двухполярным напряжени-
ем прямоугольной формы амплитудой от 3 до 6 В.
Цепи входа изолированы и уравновешены относительно земли.
13.2.8. Характеристики контактных входов команд
Управление передачей каждой команды производится подачей иа индиви-
дуальный вход одного из приведенных ниже напряжений постоянного тока
(величина напряжения может быть установлена индивидуально для каждой
команды): +220 В от внешнего источника; +110 В от внешнего источника; +24
В от внешнего источника, +24 В от внутреннего источника.
Ток потребления каждой цепью управления составляет (20 ± 5) мА. Порог
срабатывания - (60 ± 10)% от номинального уровня входного напряжения.
326
Максимальный ток через выходные контакты реле в цепи активно-
индуктивной нагрузки (cos ф = 0,4) составляет: при напряжении = 220 В - 0,15
А; при напряжении = 110 В - 0,3 А; при напряжении = 24 В - 1,25 А.
13.2.9. Цепи сигнализации
АКА Тх обеспечивает следующие виды сигнализации.
Аварийная сигнализация, которая срабатывает: при снятии напряжения пи-
тания с АКА Тх; при неисправности любого из вторичных источников пита-
ния; при переводе АКА Тх в состояние Выведен-, при неисправности блока
ПРЦ; при определении блоком 1ТРЦ неисправностей, влияющих на правиль-
ную работу АКА Тх (в режиме Введен). Предупредительная сигнализация, ко-
торая срабатывает: при снижении уровня выходного ВЧ сигнала на (6 ± 0,5)
дБ; при повышении уровня выходного ВЧ сигнала на (2 + 0,5) дБ; при сбое ча-
сов.
Сигнализация передачи команды работает при передаче хотя бы одной ко-
манды. При этом предупредительная сигнализация и сигнализация передачи
команды работают только, если АКА Тх находится в режиме Введен.
АКА Тх включает сигнализацию замыканием контактов реле. Для каждого
вида сигнализации предусмотрена одна группа замыкающих контактов.
13.2.10. Системные параметры
В АКА Тх можно установить с клавиатуры блока ПРЦ параметры команд:
задержка на включение команд в диапазоне (2 - 10) мс с шагом 1 мс; длитель-
ность передачи команды в диапазоне (20 - 512) мс с шагом 1 мс; задержка по-
вторной передачи команды в диапазоне (20 - 512) мс с шагом 1 мс; установка
признака блокировки команды (раздельно по каждой команде); отключение
контроля длительности команды на приеме (раздельно по каждой команде);
установка признака ретрансляции команды (раздельно по каждой команде).
В случае отключения контроля длительности время передачи команды сов-
падает со временем воздействия команды на входе, при условии отсутствия
более приоритетных команд.
В АКА Тх можно параметры аппарата - включение/выключение синхрониза-
ции часов установить с клавиатуры блока ПРЦ. При этом астрономические часы
АКА Тх синхронизируются с часами АКА Rx. Включение данного параметра
действительно только при включении соответствующего параметра в AKA Rx.
АКА Тх обеспечивает запись, энергонезависимое хранение и просмотр событий,
происходящих во время работы (изменение режима работы, прием команды, обна-
ружение неисправности и т.д.).
13.3. Устройство и работа АКА-16-В-АТ Тх
13.3.1. Функциональная схема
Передатчик состоит из следующих функциональных узлов:
А1 - кроссплата (КП4); А2 - блок питания (БП-TR); АЗ - блок контактных вхо-
дов управляющих сигналов (Вх); А4 - блок центрального процессора (ПРЦ);
А5 - блок контроля и сигнализации (КС); А6 - кроссплата (КП2); А7 - блок
преобразователя напряжения (ПН); А8 - блок синтезаторов частот (ГЕН);
А9 - блок усилителя мощности (УМ); А10 - линейный фильтр (ЛФ).
327
Управляющее напряжение команд 220/110/24 В подается на зажимы кросс-
платы КП4 (А1). На КП4 находятся резистивные делители и переключатели
схемы деления, дающие ток по каждому входу (20-25) мА.
С выходов делителей сигналы управления команд поступают в блок Вх
(АЗ) на компараторы, где сравниваются с опорным напряжением (6,8 В, посту-
пающим из КС). Выходные сигналы компараторов через элементы гальваниче-
ской развязки поступают на системную шину и обрабатываются центральным
процессором. Управляющее воздействие будет воспринято как команда только
при условиях: если его длительность превысила 2 мс (есть возможность пере-
стройки до 10 мс с шагом 1); если его уровень не менее 60% номинального на-
пряжения.
Исправность компараторов и оптронов блока Вх контролирует централь-
ный процессор. Периодически (в каждом тестовом цикле) ПРЦ подаёт команду
на кратковременное снижение уровня опорного напряжения компараторов до
их срабатывания и контролирует состояние регистра системной шины блока
ПРПА.
Блок контроля и сигнализации КС (А5) имеет в своём составе: гальвани-
чески развязанный источник питания +24 В для питания компараторов блока
Вх; источник опорного напряжения (6,8 В); ключи управления сигнальными
реле Неисправность, Предупреждение, Команда, расположенными на кросс-
плате КП2 (управляются центральным процессором через регистр записи сис-
темной шины); схему согласования с системной шиной.
Блок ГЕН (А8) формирует частоты сигналов - команд ПА с помощью син-
тезатора, тактируемого генератором 24 МГц. Синусоидальный сигнал с выхода
синтезатора делителем (К = 2) преобразуется в меандр и поступает на выход
блока ГЕН. В отсутствие команд на выходе блока ГЕН устанавливается сигнал
контрольной частоты. При подаче управляющих воздействий на входы пере-
датчика центральный процессор (блок ПРЦ) устанавливает в регистре записи
блока ГЕН код, соответствующий номеру команды. Микроконтроллер блока
ГЕН формирует и загружает в синтезатор код частоты данной команды (время
установки частоты - ЮОмкс).
Блок ГЕН содержит опорный термокомпенсированный тактовый генератор
(стабильность в диапазоне температур от 0 до 45°С). Реализованный про-
граммно компаратор частот сигнала опорного генератора и сигнала синтезато-
ра позволяет определить величину отклонения частоты синтезированного сиг-
нала, вычислить и загрузить в синтезатор скорректированный код частоты.
Длительность рабочего цикла частотного компаратора 1 с.
Регистры чтения и записи системной шины в блоке ГЕН служат также для
проведения операций тестового контроля блока ГЕН под управлением цен-
трального процессора.
Необходимый уровень передачи сигналов команд и контрольной частоты
обеспечивают: блок усилителя мощности УМ (А9) и блок преобразования на-
пряжения ПН (А7), питающий оконечный каскад усилителя.
При включении передачи сигнала контрольной частоты блок ПРЦ через
выход U/2 регистра записи блока КС подаёт команду в ПН для работы с пони-
женным напряжением выхода. При передаче сигнала команды на выходе ПН
328
устанавливается напряжение, соответствующее режиму форсированной мощ-
ности.
Блок УМ включает в свой состав микроконтроллер, который осуществляет:
измерение тока и напряжения на выходе линейного фильтра передатчика; из-
мерение тока нагрузки и температуры транзисторных ключей оконечного кас-
када блока УМ; блокировку цепи управления ПУСК усилителя при отказе бло-
ка ГЕН; передачу данных, полученных при измерениях, по последовательному
каналу (с гальванической развязкой) в блок ПРЦ для отображения на табло
ЖКИ и оценки состояния передатчика по результатам тестирования.
Блок линейного фильтра - ЛФ (А 10) построен по дифференциально-
мостовой схеме и обеспечивает: выделение первой гармонической составляю-
щей выходного сигнала УМ; согласование с ВЧ каналом сопротивлением 75
или 150 Ом (назначается при заказе); вносимое затухание не более 1 дБ на час-
тотах, отстоящих от границ номинальной полосы частот передачи более, чем
на 10 % (но не менее 12 кГц); защиту передатчика от воздействия импульсов
помехи высокой энергии со стороны ВЧ кабеля.
В состав блока ЛФ входят датчики тока и напряжения для измерения уров-
ня выходного ВЧ сигнала.
Блок центрального процессора (ПРЦ) имеет функциональные узлы:
внешний сторожевой таймер для контроля работоспособности и инициализа-
ции сигнала перезапуска системы; центральный процессор; ПЗУ для хранения
кода рабочих программ; энергонезависимую (flash) память для хранения файла
конфигурации системы (например, временные задержки на фиксацию команды
по цепи управления передатчиком, длительность команды на передачу, при-
знаки блокировки команд на передачи и т.д.); фиксации времени поступления
и номера передаваемой команды, а так же времени и признака возникшей не-
исправности; часы реального времени; панель управления и индикации (кла-
виатура и символьный индикатор); формирователь системной шины, посредст-
вом которой блок ПРЦ имеет возможность управлять работой и контролиро-
вать состояние всех функциональных узлов передатчика.
Блок источников вторичного питания БП (А2) преобразует напряжение
источника постоянного оперативного тока 220/110 В. Вторичные источники +5
В, +12 В, - 12 В объединены общим проводом и присоединены к корпусу аппа-
рата. Источник +24 В изолирован от корпуса.
13.3.2. Режимы работы
АКА Тх имеет следующие режимы работы: Введен; Выведен.
Перевод в режим Введен осуществляется по включению питания. Режим
Введен - это рабочий режим работы АКА Тх, при котором осуществляется пе-
редача команд, управление элементами индикации и реле сигнализации.
Переход в режим Выведен осуществляется с клавиатуры блока ПРЦ через
пароль из режима Введен. Этот режим отличается от режима Введен тем, что
формирование частот команд и управление реле сигнализации заблокировано
(в режиме Выведен реле Неиспр всегда включено). В то же время управление
элементами индикации АКА Тх аналогично режиму Введен, с тем отличием,
что состояние светодиодов блока Вх не запоминается. Кроме того, в режиме
329
Выведен доступна коррекция параметров. Также из режима Выведен возможен
переход в тестовые режимы.
В режиме Введен существует подрежим НЕИСПР, в который АКА Тх пере-
ходит при обнаружении неисправности. При этом включаются реле и светоди-
од Неиспр-, во Flash-память записывается событие об обнаруженной неисправ-
ности; на индикаторе блока ПРЦ выводится информация о неисправности; ес-
ли неисправность устранилась, то АКА Тх переключается снова в режим Вве-
ден.
В состоянии неисправности в режиме Введен: при переключении тумблера
питания АКА Тх вновь переключается в режим Введен. В этом случае опреде-
ление неисправностей начинается сначала; переход в режим Выведен с клавиа-
туры блока ПРЦ через пароль разрешен.
В режиме Введен возможен просмотр значений параметров, просмотр со-
держимого памяти, коррекция системных часов. Причем, если АКА Тх нахо-
дится в состоянии передачи команды, перечисленные функции не отключают-
ся, но опрос кнопок блока ПРЦ производится с периодом 0,5 сек. Коррекция
значений параметров возможна только в режиме Выведен.
13.3.3. Функциональная схема приема команд
Входное напряжение команды поступает на клеммы кроссплаты КП4 и да-
лее на входной резистивный делитель (1R1-1R5). Переключатели НОВ и 24В
изменяют коэффициент передачи резистивного делителя для различных значе-
ний входного напряжения. В табл. 13.3 приведены входные и выходные напря-
жения, входной ток и значения входного сопротивления резистивного делителя
для различных входных напряжений.
С выхода резистивного делителя напряжение поступает на вход компарато-
ра DA1.1, где сравнивается с опорным напряжением. Опорное напряжение на
компаратор поступает из блока КС. Значение опорного напряжения равняется
6,8 В. Как видно из табл. 13.3, компаратор срабатывает при (60-67)% от значе-
ния входного напряжения. С выхода компаратора через оптопару AV1.1 сигнал
поступает на системную шину.
Таблица 13.3. Работа компаратора
и„,В R„, кОм U мА LU. В ^опорное»
220 10,5 21 10,8 6,8
148 (67%) 14 6,82
0 0 1,09
110 5,5 20 10,3 6,8
77(70%) 14 6,8
0 0 1,09
24 1,2 20 Ю,1 6,8
16 (67%) 14 6,8
0 0 1,09
Напряжение +24 В для питания компараторов, входных цепей оптронов, ре-
зистивных делителей и источника опорного напряжения берется с гальваниче-
ски развязанного источника, построенного на микросхеме DA4.
330
Под управлением процессора блока ПРЦ напряжение источника опорного
напряжения может снижаться до 0,6 В, что используется в тестовом режиме
для проверки схемы приема команд.
Компаратор DA2 служит для контроля опорного напряжения. Сигнал с вы-
хода компаратора через оптопару AV7.1 поступает на системную шину.
13.3.4. Работа с меню блока ПРЦ
Работа с меню блока ПРЦ осуществляется с помощью кнопок и индикато-
ра, расположенных на лицевой панели блока ПРЦ.
С помощью меню блока ПРЦ осуществляются следующие функции: про-
смотр текущего состояния АКА Тх; просмотр и коррекция значения парамет-
ров; просмотр и коррекция текущей даты/времени; просмотр содержимого па-
мяти событий; переход в тестовые режимы и управление работой в них.
13.4. Блоки АКА Тх
Функционально и конструктивно АКА-16-В-АТ Тх состоит из следующих
основных блоков: каркас с кроссплатами, блок ЛФ, блок УМ, блок ПН, блок
БП-ТР, блок Вх, блок КС, блок ГЕН, блок БИ, блок РПЦ.
13.4.1. БлокЛФ
Блок ЛФ предназначен для выделения первой гармоники из сигнала, посту-
пающего на линейный ВЧ вход и защиты цепей, подключенных к ЛФ от пере-
напряжений, возникающих на линии.
Блок ЛФ состоит из следующих функциональных узлов: - линейный
фильтр; узел контроля тока линии; узел контроля выходного напряжения.
Линейный фильтр построен по дифференциально-мостовой схеме и состоит
из конденсаторов CI, С2, катушек индуктивности LI, L2 и трансформаторов Т1,
Т2. Настройка линейного фильтра на конкретную частоту осуществляется ус-
тановкой соответствующей комбинации из числа конденсаторов Cl, С2.
Трансформаторы Tl, Т2 на входе и выходе фильтра обеспечивают входное и
выходное сопротивление фильтра 75 Ом.
В состав узла контроля тока линии входят: измерительный трансформатор
тока (ТЗ); выпрямитель (V7, V8, R2-R5, С5, С6).
В состав узла контроля выходного напряжения входят: обмотки Т2.8, Т2.9;
выпрямитель (V5, V6, R32-R34, СЗ, С4).
13.4.2. Блок УМ
Блок УМ предназначен для усиления по мощности высокочастотно го сиг-
нала, поступающего с блока ГЕН.
Блок УМ состоит из следующих основных функциональных узлов: схема
управления выходным каскадом; выходной каскад; микроконтроллер; источник пи-
тания +5 В; источник питания +12 В.
Схема управления выходным каскадом состоит из микросхем AVI, AV2.1,
DA4, DD1.1, DD2.2, DD2.2
Выходной каскад состоит из ключей на транзисторах VT1, VT2 и транс-
форматора Т1, включенных по двухтактной схеме. Сигнал с контактов
Х1:АВ14 и XLAB18 подается на вход блока ЛФ. Защита транзисторов VT1,
331
VT2 от пробоя основана на ограничении напряжения на их стоках и осущест-
вляется TVS-диодами VD6, VD7. Уровень ограничения составляет около 100 В.
Микроконтроллер DD3 выполняет следующие функции: защита выходного
каскада блока УМ при пропадании частоты на входе; контроль амплитуд ана-
логовых сигналов Ц„рт /прд; индикация присутствия сигнала посредством
управления светодиодом VD1; передача данных о состоянии блока УМ в блок
1ТРЦ по последовательному каналу.
Защита выходного каскада блока УМ от пропадания частоты на входе ос-
нована на запрете прохождения сигнала Пуск. При пропадании несущей на
время более, чем 2 мс микроконтроллер блокирует сигнал Пуск.
Амплитуды сигналов 1/прд, 2„рд оцифровываются в АЦП микроконтроллера и
передаются в блок ПРЦ.
Состояние светодиода VD1 зависит от уровня 1/,ч: при соответствии до-
пустимому уровню передачи КЧ светодиод светится равномерно; при уровне,
соответствующем допустимому уровню передачи команды, светодиод мерцает
с преобладанием включенного состояния; при уровне ниже минимально допус-
тимого уровня передачи контрольной частоты светодиод выключен; при уровне
выше максимально допустимого уровня передачи команды светодиод мерцает с
преобладанием выключенного состояния; при уровне выше максимально до-
пустимого уровня передачи контрольной частоты и ниже минимально допус-
тимого уровня передачи команды светодиод мерцает с преобладанием выклю-
ченного состояния.
Калибровка уровней производится подстройкой резисторов RJ, R2: резисто-
ром R2 настраивается уровень КЧ аппарата, нагруженного на внутреннюю на-
грузку и передающего КЧ, при этом уровень сигнала на выводе DD3:24 дол-
жен быть равен уровню на DD3:26; резистором R1 настраивается уровень ПА
аппарата, нагруженного на внутреннюю нагрузку и длительно передающего на-
значенную команду ПА, при этом уровень сигнала на выводе DD3:24 должен
быть равен уровню на DD3:27.
Передача данных в блок ПРЦ производится через последовательный канал,
данные цепи оптически развязаны через элементы AV1.1 и АVI.2.
Источник питания +5 В построен по схеме понижающего преобразователя с
широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) на микросхеме DA1.
Источник питания +12 В построен по схеме параметрического стабилизато-
ра на микросхеме DA2.
13.4.3. Блок ПН
Блок ПИ питает выходной каскад блока УМ и представляет собой специа-
лизированный импульсный источник с током нагрузки до 3 А. Выходное на-
пряжение блока ПН может регулироваться в пределах: от 5 до 10 В в режиме пере-
дачи КЧ; от 20 до 27 В в режиме передачи команды.
ПН выполнен по схеме однотактного ШИМ - преобразователя, с накопи-
тельным дросселем и прямым включением выпрямительного диода.
Блок ПН состоит из следующих основных функциональных узлов: диод 2VD1
для защиты от подключения первичного источника обратной полярностью; сете-
вой фильтр (2С1, 2СЗ, 2С4, 2L1); ключевой каскад (VT2, Т1); схема управления
332
ключевым каскадом (DAI, Т1); схема защиты от короткого замыкания и перегруз-
ки по току (Т2, С8, VD3, R9, R15, R16).
С помощью перемычек (на плате ПН2) П5, П6, П7, П8 части первичной обмот-
ки трансформатора включаются последовательно при напряжении батареи
220 В и параллельно при напряжении 110 В.
С помощью переменного резистора R21 ре1улируется выходное напряжение
ПН в пределах от 5 до 10 В в режиме передачи КЧ. С помощью переменного рези-
стора R14 регулируется выходное напряжение ПН в пределах от 20 до 27 В в
режиме передачи команды.
Входной сигнал ПН С7/2 может переключать пределы регулирования вы-
ходного напряжения блока ПН. При низком уровне входного сигнала блок ПН
переключается в режим КЧ, при высоком - в режим команды.
13.4.4. Блок БП-TR
Блок БП-TR преобразовывает постоянное напряжение первичной сети
220 В в постоянные стабилизированные напряжения +5 В (1,6 А), ±12 В (0,15
А), +24 В (0,42 А), используемые для питания узлов и блоков АКА Тх.
Блок БП состоит из основных функциональных узлов: входной фильтр помех;
узел защиты БП; трехканальный источник питания +5 В, ±12 В; одноканальный ис-
точник питания +24 В; формирователь сигнала Неисправность.
Входной фильтр помех (С1, С2, L3, L6, RU1, Z1) подавляет импульсные, ра-
диочастотные помехи, присутствующие в первичной сети, а также предотвра-
щает прохождение в первичную сеть импульсных помех, вызванных работой
источника питания.
Узел защиты БП - на элементах VD2, R9, VD3, где: VD2 - зашита от подклю-
чения блока к питающей сети с обратной полярностью; R9 - ограничитель тока
заряда конденсаторов С7-С8; VD3 - диодный ключ в цепи разряда С7-С8.
Трехканальный источник питания +5 В, ±12 В обеспечивает в нагрузках
суммарную мощность 15 Вт. Он представляет собой модуль ТРМ15512 фирмы
TRACO с выносными элементами, работающий на частоте 100 кГц. Конденса-
торы С9-С16 и индуктивности LI, L2 и L5 представляют собой фильтр высо-
кочастотных помех, СЗ-С5 являются накопительными емкостями, a R3 - на-
грузочным резистором, обеспечивающим запуск источника без внешней нагруз-
ки.
Одноканальный источник питания +24 В обеспечивает выходную мощность
10 Вт. Он представляет собой модуль ТРМ10124 фирмы TRACO с выносными
элементами, работающий на частоте 100 кГц. Конденсаторы С13, С14 и индук-
тивность L4 представляют собой фильтр высокочастотных помех, С8 является
накопительной емкостью, a R2 - нагрузочным резистором, обеспечивающим
запуск источника без внешней нагрузки.
Схема формирования сигнала Неисправность (Rl, R4-R8, R10, ВАЗ, VTI,
VT2) контролирует наличие всех выходных напряжений. При нормальной ра-
боте БП транзистор VT1 открыт и на контакт разъема Неиспр БП поступает
напряжение 4...4,5 В. В случае пропадания какого-либо выходного напряжения
БП транзистор VT1 закроется и напряжение на контакте Неиспр БП будет
333
близко к 0. Состояние сигнала Неиспр БП индицируется светодиодом VD1,
расположенным на лицевой панели БП.
13.4.5. Блок Вх
Блок Вх преобразует сигналы команд с кроссплаты КП4 и транслирует их на
системную шину.
Блок Вх состоит нз основных функциональных узлов: устройство согласова-
ния с системной шиной (DD1, DD2, DD4); формирователи сигналов (А 1...А8);
схема индикации (DD3, VD1-VD8).
Устройство согласования с системной шиной предназначено для: трансляции
сигналов с выхода формирователей сигналов на системную шину; управления
схемой индикации.
Сигналы на системную шину считываются с выхода регистра DD4 и записы-
ваются в регистр DD2.
Формирователи сигналов предназначены для гальванической развязки вход-
ных сигналов и преобразования их в ТТЛ уровень.
Схема индикации отображает информацию о поступивших и переданных ко-
мандах. В состав схемы индикации входят буферный элемент DD3 и непосред-
ственно элементы индикации AV1-AV8.
13.4.6. Блок КС
Блок КС формирует напряжения, необходимые для работы блока Вх и вход-
ных каскадов кроссплаты КП4, формирует сигналы управления блоком УМ,
управляет реле сигнализации на кроссплате КП2.
Блок КС состоит из следующих основных функциональных узлов: устройство
согласования с системной шиной (DD1-DD4); источник опорного напряжения
UREF со схемой контроля (AV6, AV7.1, DA2.1); источник напряжения +24РА
(DA4); формирователи сигналов управления блоком УМ (AV3); формирователи
сигналов управления реле сигнализации (AVI, AV2, DD7); схема индикации
(DD5.2, DD6.2, VD4-VD6).
Устройство согласования с системной шиной предназначено для: управле-
ния источником опорного напряжения UREF; управления формирователями
сигналов управления блоком УМ; управления формирователями сигналов
включения реле сигнализации; согласования сигналов контроля с системной
шиной; управления схемой индикации.
Сигналы управления с системной шины записываются в регистр DD1 и через
буфер DD2 поступают на формирователь опорного напряжения UREF, формирова-
тели сигналов управления блоком УМ, формирователи сигналов включения ре-
ле и схему индикации.
Сигналы контроля считываются на системную шину через элемент DD3.
Формирователь опорного напряжения UREF, в зависимости от уровня сигнала
1UREF, вырабатывает либо напряжение +6,8В, либо пониженное напряжение +1В,
при котором гарантированно срабатывают входные компараторы блока Вх. Кон-
троль уровня напряжения UREF осуществляет компаратор DA2. Сигнал с выхода
компаратора через оптопару A V7 поступает на вход D4 элемента DD3.
Источник напряжения +24РА вырабатывает гальванически развязанное напря-
жение +24 В для питания входных цепей кроссплаты КП4.
334
Формирователи сигналов управления блоком УМ служат для гальванической
развязки и преобразования сигналов ТТЛ уровня с выхода элемента DD2 в токовые
сигналы, обеспечивающие управление оптронами блока УМ.
Формирователи сигналов управления реле сигнализации предназначены для
преобразования сигналов ТТЛ-уровня с выхода элемента DD2 в токовые сигналы,
обеспечивающие управление обмотками реле.
Схема индикации отображает информацию о состоянии АКА Тх: передачи КЧ;
предупреждение; неисправность.
В состав схемы индикации входят буферные элементы DD5.2, DD6.2,
DD6.3 и непосредственно элементы индикации VD4-VD6.
13.4.7. Блок ГЕН
Блок ГЕН предназначен для программно-аппаратной реализации генерато-
ров частот, необходимых для работы блока ВЧ.
Блок ГЕН состоит из основных функциональных узлов: - устройство управ-
ления и контроля синтезаторов частот; блок синтезаторов частот; формирова-
тель несущей частоты; формирователь системной шины.
В состав устройства управления и контроля синтезаторов частот входят:
управляющий контроллер (D1), построенный на микросхеме AT90S4433, с за-
дающим кварцевым резонатором 8 МГц (СЗ, С4, BQ1) и цепью сброса (С5,
R1); генератор стабильной частоты 32768 Гц (D14) со стабильностью ±2х10'6 в
диапазоне температур от минус 40°С до +70°С; триггер Шмидта (D12); муль-
типлексор контроля каналов (DI3); развязывающие резисторы (R15, R16).
В состав блока синтезаторов частот входят: синтезатор удвоенной несущей
частоты (48 - 2000) кГц на микросхеме AD9835BRU (D2); синтезатор частоты
первого гетеродина (5024 - 6000) кГц на микросхеме AD9835BRU (D3); синте-
затор частоты второго гетеродина 5000 кГц на микросхеме AD9835BRU
(134); задающий кварцевый генератор 48 МГц на микросхеме SG531PH (D10);
дешифратор адреса (D9).
В состав формирователя несущей частоты входят: триггер Шмидта (D12.1);
делительна2 (DI 1); эмиттерный повторитель (VT1).
В состав формирователя системной шины входят: буферные регистры (D5,
1)6); дешифратор управляющих сигналов (D8).
Для данного исполнения сигналы синтезаторов частот первого и второго ге-
теродинов не используется.
13.4.8. Блок БИ
Блок БИ принимает и передает информацию в последовательном коде со
скоростью до 1 Мбод.
Блок БИ состоит из основных функциональных узлов: - микроконтроллер
(DD1); универсальный асинхронный приемопередатчик (UART) (DD2); гене-
ратор (DD5, DD8:1); устройство перезапуска (DD4, DD3:1); программируемая
логическая интегральная микросхема (ПЛИС) (DD7); двухпортовое ОЗУ
(DD9); схема развязки (AVI, AV2, С12, DD3:3, DD3:4, R2, R3, R4).
Микроконтроллер DD1 - исполнительное устройство управления блока.
Универсальный асинхронный приемопередатчик (UART) служит для фор-
мирования последовательного кода. В зависимости от состояния регистра
335
управления (RGU), UART | DD2 настраивается микроконтроллером на требуе-
мый режим работы.
Генератор на микросхеме DD5 вырабатывает тактовую частоту 16 МГц для
микросхем DD2 (UART) и DD7 (ПЛИС). Делитель DD6.1 формирует тактовую
частоту 8 МГц для микроконтроллера DD1.
Устройство перезапуска предназначено для контроля работоспособности
микроконтроллера DD1 и формирования сигнала сброса (RES) для микрокон-
троллера и ПЛИС.
Блок БИ управляется блоком ПРЦ через системную шину, посредством ре-
гистров, реализованных в ПЛИС DD7 (RGU - регистр управления, RGS - ре-
гистр состояния, RGA - регистр адреса) и ОЗУ DD9.
Обмен информацией с блоком ПРЦ происходит по специальному протоко-
лу посредством перечисленных регистров.
Двухпортовое ОЗУ предназначено для временного хранения пакетов ин-
формации, передаваемых и принимаемых АКА Тх. Схема развязки - гальвани-
ческая развязка между блоком БИ и кроссплатой КП6, на которой размещают-
ся интерфейсы RS-232 и RS-485.
13.4.9. Блок ПРЦ
Блок ПРЦ реализует алгоритм работы АКА Тх.
В состав блока ПРЦ входят плата ПРЦ и Панель индикации.
Плата ПРЦ состоит из следующих основных функциональных узлов: цен-
тральный процессор (DD1); формирователь системной шины (DD2, DD5-DD9,
DD10.1, DD10.2, RA1-RA3); постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
(DD3); flash-память (DD4); устройство перезапуска (AVI, DDU), интерфейс
RS-232 (DD15, DD16).
Центральный процессор блока ПРЦ реализован на микропроцессоре
N80C196KR. Формирователь системной шины включает в себя: буферные эле-
менты (DD2, DD5, DD6, DD8); дешифратор адреса (DD7); формирователь сиг-
налов выборки (DD9, DD10.1, DD10.2).
ПЗУ на микросхеме АТ27С512 хранит код рабочей программы.
Flash-память предназначена для хранения текущих параметров и протокола
событий. Общий объем flash-памяти 8 кбайт.
Устройство перезапуска контролирует работоспособность центрального
процессора. Интерфейс RS-232 связывает центральный процессор с ПК.
13.5. Наладка АКА Тх
13.5.1. Подключение цепей питания, сигнализации и
канала передачи
Подключение цепей питания и сигнализации к АКА Тх и подключение ка-
нала передачи производится в соответствии с табл. 13.4. Подключение произ-
водится к разъемам кроссплаты КП2.
336
Таблица 13.4. Подк-почение цепей питания, сигнализации и ВЧ каната передачи
Кросс- плата Обозначение разъема Номер контакта Маркировка контакта Подключаемая цепь
КП2 Х2 1,2; 3,4 +Бат, -Бат Подключение аккумуляторной
КП2 XI 1,2 Ненспр, Неиспр Контактный выход сигнализации не- исправности АКА Тх
КП2 Х4 1,2 Предупр, Пре- дупр Контактный выход сигнализации не- исправности АКА Тх
КП2 Х4 3,4 ПА, ПА Контактный выход сигнализации приема команды АКА Тх
КП2 ХЗ 2 Линия! Подключение ВЧ кабеля
КП2 ХЗ 3 Корпус Подключение экрана ВЧ кабеля
13.5.2. Подключение контактных входов команд
Подключение контактных входов команд к АКА Тх к разъемам кроссплат
КП4-1 и КП4-2 производится в соответствии с табл. 13.5.
Кроссплаты КП4-1 и КП4-2 идентичны. В зависимости от количества за-
действованных контактных входов в АКА Тх устанавливается соответствую-
щее количество кроссплат КП4.
В таблице 13.5 показано подключение только для команд с 1 по 8. Команды
с 9 по 16 подключаются аналогичным образом с той разницей, что цепи команд с
9 по 16 подключаются к кроссплате КП4-2.
Для подключения дополнительных цепей (расширения, ретрансляции, вход
с оптоволоконного канала и т.д), в зависимости от исполнения, в АКА Тх уста-
навливается набор дополнительных кроссплат (КП6, КП7 и т.д.).
Дополнительные кроссплаты устанавливаются между кроссплатами КП2 и
КП4-3, или, в случае отсутствия кроссплаты КП4-3, на ее место.
В зависимости от конкретного исполнения количество и место установки
дополнительных кроссплат может быть изменено.
В данном исполнении (АКА-16-В-АТ Тх) в качестве дополнительных кросс-
плат используются кроссплаты КП6 и КП8.
Контакты разъемов кроссплаты КП6 имеют следующее назначение:
XI - разъем интерфейса RS-232: 2 - TxD (передача данных); 3 - RxD (прием дан-
ных); 5 - Общий.
Х2 - разъем интерфейса RS-485: 1 - RxD+ (прием данных); 2 - RxD- (прием дан-
ных); 3 - Общий; 4 - TxD+ (передача данных); 5 - TxD- (передача данных).
Контакты разъема кроссплаты КП8 имеют следующее назначение:
XI - разъем канала телемеханики: 1-вход 1;2-вход 2; 3-выход 1; 4-выход 2.
13.5.3. Опробование
Подключить к линейному ВЧ выходу АКА Тх нагрузку 75 Ом, осцилло-
граф, частотомер и вольтметр (напр., B3-38).
Включить тумблер Вкл блока питания АКА Тх. При этом: на блоке питания
включатся индикаторы Вкч и Контроль', начнется отсчет времени на часах ин-
дикатора блока ПРЦ.
337
Проконтролировать показания индикатора. Показания должны соответст-
вовать состоянию передачи КЧ1 (п.13.2.2).
Проконтролировать частоту, форму и напряжение сигнала на линейном ВЧ
выходе.
Частота сигнала должна быть:/„ = (f„ + 3,06) кГц,
где/„ - левая граница рабочего диапазона частот. Напряжение должно соответ-
ствовать п. 13.1.2.
Форма сигнала должна быть синусоидальной без видимых искажений. Вы-
ключить тумблер Вкл блока питания.
13.5.4. Настройка
Настройка АКА Тх сводится к установке положений переключателей
кроссплаты КПД и настройке уровня выходного ВЧ сигнала:
а) установить переключатели на кроссплате КПД в положение, соответствую-
щее уровню напряжений команд на входах кроссплаты. Установка произво-
дится индивидуально по каждому входу;
б) установить уровень выходного ВЧ сигнала: включить АКА Тх в режим Вве-
ден; перевести АКА Тх в тестовый режим; включить на выходе АКА Тх в час-
тоту КЧ1;
в) установить уровень выходного сигнала в соответствии с п. 13.1.2.; вращая
шлиц резистора R21 блока ПН, добиться равномерного свечения светодиода на
лицевой панели блока УЛ/;
г) включить на выходе АКА Тх частоту первой команды; установить уровень
выходного сигнала в соответствии с п. 13.1.2;
вращая шлиц резистора R14 блока ПН добиться равномерного свечения или
мерцания светодиода иа лицевой панели блока УЛ/;
выключить тумблер Вкл блока питания.
13.5.5. Установка параметров
При заводской настройке в АКА Тх установлены следующие значения па-
раметров: задержка на включение команды - 4 мс; длительность команды - 50
мс; задержка повторной передачи команды - 50 мс; заблокированные команды
- нет; назначенные команды - нет.
Установку требуемых значений параметров следует производить при выве-
денном АКА Тх.
13.6. Заключительные проверки
Перед включением проводится:
- проверка частот команд и контрольных частот;
- проверка уровня передачи ВЧ сигнала контрольной частоты на линей-
ном выходе;
- проверка уровня передачи ВЧ сигнала команды на линейном выходе;
проверка затухания, вносимого АКА-16 Тх в 75-омный ВЧ тракт при па-
раллельном соединении;
- проверка максимально допустимого уровня паразитных гармоник вне
рабочей полосы частот на линейном выходе;
- проверка срабатывания предупредительной и аварийной сигнализации;
- проверка функций меню
338
Таблица 13.5. Подключение контактных входов команд
Кросс- плата Обозначение разъема Номер контакта Маркировка разъема/ кон- такта Подключаемая цепь
КП4-1 Х2 1 ПА1 Контактный вход 1 команды (+220В+110В+24В)
XI 1 Общ ПА Контактный вход 1 команды (общий)
ХЗ 1 +24ПА Контактный вход 1 команды (+24 В)
КП4-1 Х2 2 ПА2 Контактный вход 2 команды (+220В+110В.+24В)
XI 2 Общ ПА Контактный вход 2 команды (общий)
ХЗ 2 +24ПА Контактный вход 2 команды (+24В)
КП4-1 Х2 3 ПАЗ Контактный вход 3 команды (+220В.+1 10В+24В)
XI 3 Общ ПА Контактный вход 3 команды (общий)
ХЗ 3 +24ПА Контактный вход 3 команды (+ 24 В)
КП4-1 Х2 4 ПА4 Контактный вход 4 команды (+220В+110В+24В)
XI 4 Общ ПА Контактный вход 4 команды (общий)
ХЗ 4 +24ПА Контактный вход 4 команды (+24В)
КП4-1 Х5 1 ПА5 Контактный вход 5 команды (+220В,+110В,+24В)
Х4 1 Общ ПА Контактный вход 5 команды (общий)
Х63 1 +24ПА Контактный вход 5 команды (+ 24 В)
КП4-1 Х5 2 ПА6 Контактный вход 6 команды (+220В+110В,+24В)
Х4 2 "Общ ПА" Контактный вход 6 команды (общий)
Х6 2 +24ПА Контактный вход 6 команды (+24В)
КП4-1 Х5 3 ПА7 Контактный вход 7 команды (+220В+110В,+24В)
Х4 3 Общ ПА Контактный вход 7 команды (общий)
Х6 3 +24ПА Контактный вход 71 команды (+ 24 В)
КП4-1 Х5 4 ПА8 Контактный вход 8 команды (+220В,+И0В,+24В)
Х4 4 "Общ ПА Контактный вход 8 команды (общий)
Х6 4 +24ПА Контактный вход 8 команды (+24В)
339
13.6.1. Проверка частот команд и контрольных частот
Проверка частот команд и контрольных частот:
- подключить к линейному ВЧ выходу АКА Тх частотомер;
- включить АКА Тх в режиме Выведен-,
- .измерить на линейном выходе частоту сигнала контрольной частоты; с
помощью меню установки параметров установить всем командам тип
"длительные";
- установить АКА Тх в режим Введен', подать на вход АКА Тх сигнал
первой команды;
- измерить на линейном выходе частоту сигнала команды;
- последовательно подавая на входы АКА Тх сигналы команд, произвести
измерения частот команд.
13.6.2. Проверка уровня передачи ВЧ сигнала
иа линейном выходе
1. Подключить к линейному ВЧ выходу АКА Тх милливольтметр.
2. Подключить внутреннюю нагрузку 75 Ом блока ЛФ.
3. Включить АКА Тх в режиме Выведен', измерить на линейном выходе
уровень сигнала контрольной частоты.
4. С помощью меню установки параметров установить всем командам тип
длительные
5. .Установить АКА-16 Тх в режим Введен
6. Подать на вход АКА Тх сигнал первой команды.
7. Измерить на линейном выходе уровень сигнала команды.
8. Последовательно подавая на входы АКА Тх сигналы команд, произвести
измерения уровней сигналов команд.
13.6.3. Проверка диапазона плавной регулировки уровня
ВЧ сигнала
1. Подключить к линейному ВЧ выходу АКА Тх милливольтметр.
2. Подключить внутреннюю нагрузку 75 Ом блока ЛФ.
3. Включить АКА Тх в режиме Выведен.
4. С помощью меню установки параметров установить всем командам тип
"длительные".
5. Установить АКА Тх в режим Введен.
6. Подать на вход АКА Тх сигнал первой команды.
7. Измерить на линейном выходе уровень сигнала команды.
8. Устанавливая шлиц резистора С’вых на лицевой панели блока ПН в
крайние положения, произвести измерения уровня сигнала.
13.6.4. Проверка вносимого затухания
Проверка затухания, вносимого АКА Тх в 75-омный ВЧ тракт при парал-
лельном соединении.
Определить исходные данные для измерений: / - верхняя граница полосы
пропускания блока ЛФ;/, - нижняя граница полосы пропускания блока ЛФ; де-
сятипроцентная расстройка
А=/в + 0,1/в; /^=/„-0,1/,.
340
Подключить к линейному ВЧ выходу АКА Тх через резистор сопротивле-
нием 75 Ом генератор ГСВЧ. Внутреннее сопротивление генератора должно
быть 50 Ом.
Подключить клиненному ВЧ выходу АКА Тх милливольтметр; установить
на выходе генератора сигнал частотой, равной Д, и напряжением 100мВ; изме-
рить милливольтметром напряжение на ВЧ входе АКА Тх.
Определить входное сопротивление по формуле
^хир =75 l/BX / (О„„ - 17вк ),
где 17вх - напряжение на ВЧ-выходе АКА Тх (В); t/„„ - напряжение на выходе
генератора (0,1 В).
Аналогично определить входное сопротивление для частоты fe,P(RK.r;i).
Определить затухание, вносимое АКА Тх в параллельно работающий канал
по формулам:
С4=Ю lg[(2 Л„ ДЛП„ + 75)]; сг. = 10 1g [(2 «„./(/?„, + 75)],
где: Лп „ = (75 Явх11р) / (75 + Явхнр); Лп, = (75 Явхвр) / (75 + R„ вр).
13.6.5. Проверка максимального уровня паразитных гармоник
Проверка максимально допустимого уровня паразитных гармоник вне
рабочей полосы частот на линейном выходе проводится в следующей после-
довательности: подключить к линейному ВЧ выходу АКА Тх анализатор спек-
тра; подключить внутреннюю нагрузку 75 Ом блока ЛФ; с помощью меню ус-
тановки параметров установить всем командам тип "длительные"; перевести
АКА Тх в режим Введен; подать на вход АКА Тх сигнал первой команды; из-
мерить на линейном выходе спектр сигнала.
13.6.6. Проверка срабатывания сигнализации
Проверка срабатывания предупредительной сигнализации проводится в
следующей последовательности: включить АКА Тх в режим Введен; убедится,
что на индикаторе блока ПРЦ появилась надпись ПРД КЧ1; вращая шлиц ре-
зистора на лицевой панели блока ПН. добиться включения реле Предупр; пе-
ревести АКА Тх в режим Выведен. Реле Предупр должно выключиться; при-
вести шлиц резистора в исходное состояние.
Проверка срабатывания аварийной сигнализации проводится в следующей
последовательности: установить АКА Тх в состояние Введен; убедится, что на
индикаторе блока ПРЦ появилась надпись ПРД КЧ1; извлечь блок ГЕН. При
этом должно включиться реле Неиспр.
13.6.7. Проверка функций меню
Проверка функций меню производится при выведенном АКА-16 Тх.
Требуется проверить: исправность всех кнопок на лицевой панели блока
ПРЦ; функции установки даты времени; функции установки - просмотра пара-
метров; функции просмотра памяти событий.
13.6.8. Индикация, сигнализация и режимы работы
После включения выключателя ВКЛ блока питания (БП-TR), надо убедится,
что включились все индикаторы на лицевой панели блока БП-TR, индикатор
НЕИСПР2 на лицевой панели блока КС выключен, а показания индикатора
341
блока ПРЦ соответствуют п.13.2.2. Переключение режимов работы АКА Тх
осуществляется с помощью кнопок меню, расположенных на лицевой панели
блока ПРЦ и тумблера питания блока БП-TR. Переключение режимов работы
производится в соответствии с п. 13.2.2.
13.6.9. Изменение параметров
Изменение требуемых значений параметров производится только при вы-
веденном АКА Тх. Каждое событие вывода АКА Тх из работы и ввода в рабо-
ту автоматически фиксируется в памяти АКА Тх.
13.6.10. Просмотр памяти
Просмотр содержимого памяти событий и значений установленных пара-
метров АКА Тх возможен в любом режиме работы, кроме случаев, когда АКА
Тх находится в состоянии передачи команды.
13.6.11.Возможные неисправности
В случае исправности блоков БП-TR и ПРЦ информация, достаточная для по-
иска и определения характера неисправности, отображается на индикаторе
блока ПРЦ.
Дополнительную информацию о неисправности можно получить, используя
тестовые режимы.
Возможные неисправности блоков БП-TR и ПРЦ приведены в табл.13.6
Таблица 13.6. Возможные неисправностей блоков БП-TR и ПРЦ
Проявление Вероятная причина Метод устранения
1. Не светится индикатор "Вкл" блока БП-TR 1. Перепугана полярность питающего напряжения 1. Проверить полярность на- пряжения питания в соответст- вии с п.3.5.1
2. Неисправен блок БП-TR 2. Проверить блок БП-TR
2. Не светится индикатор "Кон- троль" блока БП-TR. При кон- троле отсутствуют одно или несколько выходных напряже- ний 1. Возможная перегрузка по току у измеряемого источ- ника 1 Проверить соответствую- щую цепь на отсутствие за- мыканий
2. Неисправен блок БП-TR 2. Проверить блок БП-TR
3 Светится индикатор "НеиспрЗ" на блоке КС, на табло индика- тора блока ПРЦ не отобража- ется информация Неисправен блок ПРЦ Проверить блок ПРЦ
4 На табло индикатора блока ПРЦ информация не отобра- жается или представляет собой беспорядочный набор символов 1 Отсутствие контакта с индикатором блока ПРЦ 1. Проверить целостность про- водов между платами блока ПРЦ
2. Неисправен индикатор блока.ПРЦ 2. Проверить блок ПРЦ
Тестовые режимы, техническое описание назначения, структуры и правила
работы с меню блока ПРЦ приведены в заводской документации.
342
13.6.12. Содержание протокола проверки передатчика АКА Rx "Кедр"
(Компания "Электроцентроналадка")
1. Технические данные (Версия исполнения, заводской №, дата изготовления,
иптни„ F кГц, RBX Ом).
2. Заданные параметры. (Задержка на включение команды, длительность ко-
манды, задержка повторной передачи команды, № принимаемых команд,
запас по затуханию).
3. Проверка сопротивления изоляции (Цепи питания, цепи сигнализации, це-
пи управления). Норма>20 МОм, мегомметр 500 В.
4. Проверка блока питания (U, В +5 В, +12 В, -12 В, =24 В).
5. Проверка частот, уровней команд и контрольных частот.
(F, кГц; и.ьк, В; РВЬ1Х, дБ; ПА1-...-ПА16; КЧ1, КЧ2)
6. Диапазон плавной регулировки уровня команд от ... до дБ, не менее 6 дБ.
7. Проверка затухания, вносимого при параллельном соединении
FBp = FB+0,l (>12 кГц) = ...; F„o = F„+0,l F„ (>12кГц) = ...
(F„p, F„p; UBX, мВ; RBX, Ом; R„, Ом; а, дБ)
8. Проверка сигнализации: сигнализация передачи команд, аварийная сигна-
лизация (при снятии напряжения питания, при переводе передатчика в ре-
жим "Выведен”, при отключении блока "ГЕН"), предупредительная сигна-
лизация (при уменьшении уровня выходного сигнала, при повышении
уровня выходного сигнала).
9 Проверка функций меню: установка даты и времени, функции
установки-просмотра параметров, функции просмотра памяти событий.
10. Измерение затухания в линии (уровень КЧ1 на "ЛИН” ЛФ передатчика, дБ,
уровень КЧ1 на "ЛИН" ЛФ приемника ПС, дБ, затухание в канале до ПС,
дБ)
11. Проверка передачи команд в канале: ПА1-..-ПА 16; U, дБ.
12. Проверка сигнализации: предупредительная, аварийная, сигнализация пе-
редачи команд.
13. Примечания; заключение, подписи.
343
ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ КАНАЛЫ
ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ,
ПРИЕМНИК АКА "КЕДР"
14.1. Назначение приемник аппаратуры АКА Rx "Кедр"
АКА Rx, в зависимости от исполнения, предназначен для приема сигналов
автоматики, передачи данных: по ВЧ каналу высоковольтных линий (ВЛ) элек-
тропередач; по оптоволоконной линии; по НЧ каналу; по каналу расширения (с
другого АКА Rx).
Первые три канала являются магистральными. АКА Rx, работающие по каналу
расширения, не имеют в своем составе блоков, обеспечивающих работу по магист-
ральным каналам.
АКА Rx конструктивно имеет несколько модификаций, различающихся: по
количеству контактных выходов исполнения команд; по типу канала приема,
по способу кодирования сигнала; по наличию и типу выходов ретрансляции
команд; по наличию дополнительных функций.
Вариант исполнения АКА Rx указывается в обозначении. Структура
обозначения имеет следующий вид: АКА - N - Х(2) - (Y)-(Z) Rx "Кедр", где:
N - 8, 16 или 24 - максимальное количество контактных выходов исполне-
ния команд;
X - модификация по типу канала приема: В - ВЧ канал; Т - НЧ канал; О -
оптоволоконная линия; Р- канал расширения;
2 - (необязательный параметр) - прием двухчастотным кодом (до 32 команд);
Y (необязательный параметр) Наличие и тип выходов ретрансляции команд:
Р - выход ретрансляции на АКА; Н - НЧ выход ретрансляции на другую ап-
паратуру;
Z (необязательный параметр) наличие дополнительных функций: А - нали-
чие интерфейса, работающего в стандарте общего формата обмена данными
переходного процесса в энергетических системах; Т - наличие канала теле-
механики.
В зависимости от перечисленных модификаций, АКА Rx комплектуется со-
ответствующим набором блоков и кроссплат.
Кроме того, АКА Rx имеет 6 модификаций по диапазонам рабочих частот.
В зависимости от диапазона, АКА Rx различаются между собой только испол-
нением блока ЛФ и значением частоты первого гетеродина блока ГЕН, кото-
рая устанавливается программно.
Нижнее (базовое) значение рабочей полосы частот ВЧ канала определяет-
ся потребителем.
Количество команд, принимаемых и ретранслируемых АКА Rx, может
быть изменено на месте эксплуатации путем введения с клавиатуры блока ПРЦ
соответствующих признаков команд. Признаки приема и ретрансляции могут
быть установлены индивидуально для каждой команды.
344
AKA Rx предназначен для круглосуточной эксплуатации в закрытых про-
изводственных помещениях при номинальных значениях климатических фак-
торов.
14.2. Технические характеристики
14.2.1. Характеристики частотных каналов
Рабочая полоса частот АКА Rx составляет (0,5...3,5) кГц (для ВЧ канала от-
носительно базовой частоты).
АКА Rx, в зависимости от способа кодировки (одночастотный или двухчастот-
ный), принимает следующее количество команд: 16 команд (одночастотный спо-
соб кодировки); 32 команды (двухчастотный способ кодировки).
Кроме того, АКА Rx принимает? контрольные частоты. Контрольные часто-
ты имеют следующие значения (для ВЧ канала относительно базовой частоты):
контрольные частоты: 1 (КЧ1) 3060 Гц; 2 (КЧ2) 3180 Гц.
Частоты команд для одночастотного способа кодирования соответствуют
приведенным в табл. 14 1 (для ВЧ канала значения частот приведены относи-
тельно базовой частоты диапазона). Базовый вариант двухчастотного способа
кодирования команд приведен в табл. 14.2.
Таблица 14.1. Частоты команд для одночастотного способа кодирования
Частота, Гц Команда Частота, Гц Команда
114O(F1) ПА1 2100(F9) ПА9
1260(F2) ПА2 2220 (F10) ПАЮ
1380 (И) ПАЗ 2340 (Fl 1) ПАП
150Q(F4) ПА4 2460 (F12) ПА 12
1620(F5) ПА5 2580 (F13) ПА 13
1740(F6) ПА6 2700 (F14) ПА 14
1860(F7) ПА7 2820 (F15) ПА15
1980(F8) ПА8 2940 (F16) ПА16
14.2.2. Характеристики ВЧ канала
АКА Rx работает в диапазоне частот (24-1000) кГц.
Шаг изменения начальной частоты диапазона АКА Rx составляет 1 кГц.
Чувствительность АКА Rx (номинальный уровень входного сигнала, при
котором гарантируется надежный прием команд) равна (22 ± 2) дБ. Обеспе-
чиваться возможность дополнительного снижения чувствительности на (10+2)
дБ, (20±2) дБ и (30±2) дБ и плавная регулировка в диапазоне 15 дБ.
Номинальное значение входного сопротивления АКА Rx - (75 ±15) Ом.
Затухание несогласованности в номинальной полосе канала не < 10 дБ.
Затухание, вносимое АКА Rx в 75-омный ВЧ тракт при параллельном со-
единении на частотах, отстоящих от краев номинальной полосы частот приема
более, чем на 10%, но не менее 12 кГц, не более 1дБ.
Избирательность АКА Rx не менее 80 дБ при отстройке от ближнего
края номинальной полосы частот на 6 кГц и более.
Избирательность по зеркальному каналу не менее 80 дБ.
345
Время задержки на передачу команды с момента поступления сигнала на
ВЧ вход АКА Rx до момента замыкания соответствующего выходного контак-
та, при отключенном устройстве задержки на срабатывание, не более 18 мс.
Таблица 142. Частоты команд для двухчастотного способа кодирования
Частота, Гц Команда Частота, Гц Команда
F1 + F9 ПА1 F3 + F9 ПА17
Fl +FI0 ПА2 F3 + F10 ПАЮ
F1 + F1I ПАЗ F3 + F11 ПА19
F1 + F12 ПА4 F3 + FI2 ПА20
F1+FI3 ПАЗ F3 + F13 ПА21
Fl +F14 ПА6 F3 + F14 ПА22
F1+F15 ПА7 F3 + FI5 ПА23
Fl +F16 ПАК F3 + F16 ПА24
F2 + F9 ПА9 F4 + F9 ПА25
F2 + F10 ПАЮ F4 + F10 ПА26
F2 + FI! ПАП F4 + F11 ПА27
F2 + F12 ПА12 F4 + F12 ПА28
F2 + F13 ПА13 F4 + F13 ПА29
F2 + F14 ПА14 F4 + F14 ПАЗО
F2 + F15 ПА15 F4 + F15 ПА31
F2+F16 ПАЮ F4 + F16 ПА32
Ширина полосы фильтров команд составляет (75 +5) Гц, контрольных час-
тот- (90 ±5) Гц.
14.2.3. Характеристики НЧ канала
Чувствительность АКА Rx (номинальный уровень входного сигнала, при
котором гарантируется надежный прием команд) равна (26 ± 1) дБ.
Обеспечиваться возможность дополнительного снижения чувствительно-
сти на 20 дБ ступенями по 5 дБ.
Номинальное значение входного сопротивления АКА Rx (600 ± 30) Ом.
Затухание несогласованности в номинальной полосе канала не < 14 дБ.
Цепи входа уравновешены относительно земли.
Время задержки на передачу команды с момента поступления сигнала иа
НЧ вход АКА Rx до момента замыкания соответствующего выходного контак-
та, при отключенном устройстве задержки на срабатывание, ие более 17 мс.
14.2.4. Характеристики оптоволоконной линии
АКА Rx предназначен для работы в канале типа точка-точка по выделен-
ной волоконно-оптической линии (ВОЛС). Тип оптического волокна - одномо-
довое 9/125 мкм, с окном прозрачности, включающим длину волны 1310 нм.
Приемный оптический модуль АКА Rx, построенный на основе PIN фото-
диода, имеет следующие параметры:
максимальная детектируемая мощность (при А = 1310 нм) + 3 дБм;
чувствительность при вероятности ошибки 10-9 (в условиях 2 Мбод, 1310 нм)
41 дБм; тип оптического разъема FC.
Время задержки на передачу команды с момента поступления сигнала на
вход приемника до момента замыкания соответств. выходного контакта, при
отключенном устройстве задержки на срабатывание, не более 2 мс.
346
14.2.5. Характеристики канала расширения/ретраисляции команд
Скоростной канал расширения/ретраисляции предназначен для:
приема команд от основного АКА Rx;
организации приема 32 команд (канал расширения не является магистраль-
ным каналом);
стыковки с АКА Тх;
организации ретрансляции команд на промежуточном пункте канала.
Физические параметры канала расширения/ретраисляции соответствуют
стандарту интерфейса RS-485. Длина канала до I км. Рекомендуемый тип про-
вода - витая пара. Задержка передачи информации по каналу не > 1 мс.
14.2.6. Характеристики НЧ канала ретрансляции команд
НЧ канал ретрансляции предназначен для ретрансляции команд на передат-
чики аппаратуры каналов автоматики на промежуточном пункте.
Контрольные частоты (соответствуют значениям КЧ для НЧ канала) имеют
следующие значения: контрольная частота 1 (КЧ1) 3060 Гц; контрольная час-
тота 2 (КЧ2) 3180 Гц.
Частоты команд соответствуют приведенным в табл. 14.1 передатчика АКА.
Уровень передачи НЧ сигнала составляет:
(0 + 1,0) дБ во всем диапазоне частот и при нормальных климатических усло-
виях;
(0 + 2,0) дБ при воздействии предельных температур окружающей среды от
1°С до 45°С и изменении напряжения электропитания от +10 % до -20 % но-
минального значения.
Есть возможность снижения уровня передачи на 15 дБ ступенями по 3 дБ.
Номинальное значение выходного сопротивления приёмника 600 Ом.
Затухание несогласованности в номинальной полосе частот канала должно
быть не менее 14 дБ.
Цепи выхода уравновешены относительно земли.
Задержка установления частоты в канале не более 0,3 мс.
14.2.7. Характеристики канала телемеханики
АКА Rx обеспечивает прием сигналов ТМ со скоростью до 100 Бод.
Напряжение сигнала телемеханики на выходе АКА Rx - двухполярное, с
амплитудой от 4,5 до 7,5 В на нагрузке 600 Ом.
Величина краевых искажений при отсутствии линейных помех и при номи-
нальном уровне приема, не более: 6 % в диапазоне температур от 10°С до
35°С; 12 % в диапазоне температур от 1°С до 10°С; 12 % в диапазоне темпера-
тур от 35°С до 45°С.
14.2.8. Характеристики контактных выходов команд
АКА Rx обеспечивает исполнение команд замыканием контактов реле. Для
каждой команды предусмотрены две независимые группы замыкающих кон-
тактов.
Максимальный ток через выходные контакты реле в цепи активно-
индуктивной нагрузки (cos ср = 0,4) составляет: при напряжении = 220 В - 0,15
А; при напряжении =110 В - 0,3 А; при напряжении = 24 В - 1,25 А.
147
14.2.9. Характеристики цепей сигнализации
Аварийная сигнализация срабатывает:
- при снятии напряжения питания с АКА Rx;
- при неисправности любого из вторичных источников питания;
- при переводе АКА Rx в состояние Выведен или Готов;
- при неисправности блока ПРЦ; при пропадании сигнала контрольной
частоты (КЧ) на время более 5 сек (в режиме Введен);
- при определении блоком ПРЦ неисправностей, влияющих на правиль-
ную работу АКА Rx (в режиме Введен).
Предупредительная сигнализация срабатывает при пропадании сигнала
КЧ на время менее 5 с; при снижении уровня входного сигнала ниже установ-
ленного; при сбое часов.
Сигнализация приема команды срабатывает при приеме хотя бы одной
команды.
Предупредительная сигнализация и сигнализация приема команды работа-
ют, только если АКА Рх находится в режиме Введен.
При включении сигнализации замыкаются контакты реле. Для каждого ви-
да сигнализации предусмотрена одна группа замыкающих контактов.
14.2.10. Системиые параметры
С клавиатуры блока ПРЦ можно установить параметры команд:
- задержка на включение команд в диапазоне (2 - 10) мс с шагом 1 мс;
- задержка на выключение команд в диапазоне (0 - 510) мс с шагом 1 мс;
- контроль длительности команд на приеме в диапазоне (10 - 510) мс с
шагом I мс;
- установка признака блокировки команды (раздельно по каждой коман-
де);
- отключение контроля длительности команды на приеме (раздельно по
каждой команде);
- установка признака ретрансляции команды (раздельно по каждой ко-
манде).
С клавиатуры блока ПРЦ можно установить такие параметры аппарата:
- время допустимого провала в питающем напряжении, при котором АКА
Rx сохраняет состояние "Введен" в диапазоне (2 ... 5) сек с шагом 1 с;
- включение/выключение синхронизации часов. При этом астрономиче-
ские часы АКА Rx синхронизируются с часами АКА Тх. Включение
данного параметра действительно только при включении соответст-
вующего параметра в АКА Тх.
Возможна запись, энергонезависимое хранение и просмотр событий, про-
исходящих во время работы (изменение режима работы, прием команды, обна-
ружение неисправности и т.д.).
348
14.3. Устройство и работа АКА-16-В-АТ Rx
14.3. 1. Функциональная схема
Схема включает в себя следующие функциональные узлы:
А1 - блок входного фильтра (ЛФ);
А2 - блок питания (БП-TR);
АЗ - блок высокочастотного приемника (ВЧ);
А4 - блок синтезаторов частот (ГЕН);
А5 - блок центрального процессора (ПРЦ);
А6 - блок приемника тональных частот (ТЧ);
А7 - блок управления выходными реле (Вых);
А8 - блок контроля и сигнализации (КС);
А9 - кроссплата КТО;
А10 - кроссплата КП2.
АКА Rx подключается к ВЧ каналу с характеристическим сопротивлением
75 или 150 Ом (назначается при заказе). Фильтр входной (блок ЛФ) приёмника
обеспечивает: согласование с каналом на частоте приёма, высокое входное
сопротивление вне полосы приёма, защиту входных цепей приёмника от воз-
действия импульсов помехи высокой энергии, частичное (30 дБ) подавление
помехи в полосе зеркальных частот.
Блок аналоговой обработки ВЧ сигнала (ВЧ) представляет собой супер-
гетеродин с двойным преобразованием частоты. На входе блока включены:
цепь защиты входа от импульсной помехи и фильтр нижних частот (1,1 МГц),
обеспечивающий подавление помех в полосе зеркальных частот (не менее 60
дБ). Полоса первой ПЧ находится в диапазоне частот (4996,5 - 4999,7) кГц.
Основная фильтрация осуществляется кварцевым фильтром 16-го порядка ФП
204 с полосой пропускания 3,2 кГц. Во втором смесителе осуществляется пре-
образование в полосу частот (0 - 4) кГц. Схемы преобразования частот управ-
ляются сигналами гетеродинов 5024-6000 кГц (Гет1) и 5000 кГц (Гет2). Атте-
нюаторы блока ПРВЧ позволяют снизить чувствительность приемника ступе-
нями в 10, 20, 30 дБ и, дополнительно, плавной регулировкой на 15 дБ. На вы-
ход блока ВЧ сигнал поступает через усилитель - ограничитель. Уровень сиг-
нала, соответствующий началу работы ограничителя, считается уровнем чув-
ствительности приёмника.
Для контроля наличия запаса по перекрываемому затуханию служит детек-
тор второй ПЧ. Детектор уровня сигнала на входе блока позволяет устройству
контроля точнее определить неисправный узел или блок.
Дальнейшая обработка сигнала осуществляется в цифровом виде в блоке
ТЧ, где аналоговый сигнал диапазона частот (0 - 4) кГц преобразуется с помо-
щью АЦП в цифровой (с частотой дискретизации 14 кГц) и обрабатывается
DSP по программе, реализующей восемнадцать узкополосных (75 Гц) фильт-
ров с пороговыми устройствами на выходе. Уровень компарации для каждого
порогового устройства определяется индивидуально для каждого фильтра (что
позволяет выровнять АЧХ тракта в полосе приёма) и устанавливается на 3 дБ
ниже уровня чувствительности. Номинальные значения частот настройки уз-
349
кополосных фильтров приведены в таблице 1 при описании характеристик пе-
редатчика. Результаты анализа сигнала (номер принимаемой команды или кон-
трольной частоты, сообщение о низком уровне сигнала на входе), а также со-
общения о текущем состоянии функциональных узлов блока (например, о сра-
батывании сторожевого таймера) загружаются в регистр системной шины, ко-
торый является выходом блока ТЧ и средством контроля его исправности цен-
тральным процессором (блок ПРЦ).
Генераторная система приёмника (блок ГЕН) формирует сигналы гете-
родинов с помощью синтезаторов частоты, тактируемых генератором 24 МГц.
Загрузка кодов частот в синтезаторы выполняется при помощи микроконтрол-
лера. Кроме того, блок ГЕН содержит опорный термокомпенсированный так-
товый генератор (стабильность в диапазоне температур от 0 до 45°С). Реализо-
ванный программно компаратор частот сигнала опорного генератора и сигнала
синтезатора (гетеродина) позволяет определить величину отклонения частоты
гетеродина, вычислить и загрузить в синтезатор скорректированный код часто-
ты. Длительность рабочего цикла частотного компаратора 1 с. Блок содержит
регистры чтения и записи системной шины, которые служат для проведения
операций тестового контроля блока ГЕИ под управлением центрального про-
цессора. Настройку приемника на любую рабочую частоту осуществляет син-
тезатор частоты первого гетеродина, перестраиваемый в диапазоне 5024 - 6000
кГц с шагом 1 кГц.
Блок управления и контроля выходных реле (Вых) приёмника имеет в
своём составе: восемь ключей управления выходными реле команд; восемь
ключей контроля исправности цепей управления и обмоток реле команд; реги-
стры чтения и записи системной шины, с помощью которых, центральный
процессор коммутирует ключи управления и контроля, как в процессе тестиро-
вания блока, так и при приёме команд.
Блок контроля и сигнализации (КС) содержит схему управления реле
внешней сигнализации (Неисправность, Предупреждение, Команда), стабили-
зированный источник контрольного питания (6 В) обмоток выходных реле (для
непрерывного контроля целостности элементов выходных цепей приёмника) и
коммутатор источников питания рабочего и контрольного режимов, управляе-
мый центральным процессором через регистр записи системной шины. Через
регистр чтения системной шины ПРЦ получает информацию об уровне напря-
жения питания выходных реле приёмника от устройства контроля этого уров-
ня, расположенного в КС.
Блок центрального процессора (ПРЦ) имеет функциональные узлы:
внешний сторожевой таймер для контроля работоспособности и инициализа-
ции сигнала перезапуска системы; центральный процессор; ПЗУ для хранения
кода рабочих программ; энергонезависимую (flash) память для хранения файла
конфигурации системы (например: временные задержки на включение и вы-
ключение выходных реле, признаки блокировки команд на приеме и т.д.), фик-
сации времени поступления и номера принятой команды, а также времени и
признака возникшей неисправности, часы реального времени; панель управле-
ния и индикации (клавиатура из семи кнопок и табло ЖКИ); формирователь
системной шины, посредством которой блок ПРЦ имеет возможность подавать
350
тестовые управляющие воздействия и по сигналам отклика контролировать
состояние всех функциональных узлов приёмника, а так же, при появлении на
выходе блока ТЧ сигнала-команды ПА, включать соответствующее выходное
реле.
Параметры настройки приемника: количество принимаемых команд, за-
держка на возврат, задержка на срабатывание, номера блокированных команд,
номера команд без ограничения длительности замкнутого состояния контактов
выходного реле задаются с пульта управления и заносятся в энергонезависи-
мую память в режиме настройки приёмника.
Сигналы-команды принимаются частотным кодом. В режиме ожидания
сигнала-команды на вход приёмника должен непрерывно воздействовать сиг-
нал контрольной частоты, пропадание которого (без замены сигналом коман-
ды) на 0,3 секунды блокирует работу выходных реле команд.
При пропадании сигнала контрольной частоты и возникновении сигнала
команды происходит: включение выходного реле и замыкание двух пар кон-
тактов соответствующей команды; запись в энергонезависимую память номера
принятой команды, времени поступления; включение реле сигнализации Ко-
манда.
Неисправность выходных цепей приемника, пропадание любого из вторич-
ных источников питания, отсутствие сигнала контрольной частоты на время
более 5 с или уменьшение напряжения питания процессора более чем на 10 %
(ниже уставки сторожевого таймера), переводит приемник в режим Неисправ-
ность.
При этом: блокируется срабатывание выходных реле; загорается индикатор
Неиспр 2 на лицевой панели ПРЦ-, информация о неисправности индицируется
на табло ЖКИ; включается реле внешней сигнализации Неисправность.
При кратковременном (менее 5 с) пропадании сигнала КЧ или снижении
его уровня включается реле сигнализации Предупреждение и на табло ЖКИ
выводится соответствующая информация. Работа приёмника при этом не бло-
кируется.
Включение приемника в работу (режим приёма команд) осуществляется
кнопкой Пуск. При нажатии кнопки Пуск происходит сброс внешней сигнали-
зации, тестирование всех функциональных узлов приёмника и проверка нали-
чия сигнала КЧ. В случае полной готовности системы приёмник включается в
работу (о чём появляется сообщение на табло ЖКИ), в противном случае при-
ёмник блокируеться (что сопровождается появлением сигнализации Неисправ-
ность).
Высокая помехозащищенность приемника при действии помех на линии
является одной из важнейших характеристик и определяется построением схе-
мы и программными алгоритмами. В приемном тракте реализована система
ШОУ; в каждой выходной цепи, фиксирующей прием соответствующей ко-
манды, возможно введение задержки на срабатывание (до 10 мс), и это время
дополнительно используется для анализа частоты команды; блокировка вы-
ходных реле в случае задержки появления команды после пропадания сигнала
контрольной частоты на время более, чем 250 мс.
351
Всё это снижает вероятность приёма ложных команд при воздействии по-
мехи высокого уровня.
1.0.0. Режимы работы
АКА-16 Rx имеет режимы работы: Введен', Готов', Выведен.
Перевод в режим Введен осуществляется из режима Готов нажатием кнопки
Пуск на лицевой панели блока ПРЦ. Режим Введен это рабочий режим работы
AKA-16 Rx, при котором осуществляется прием команд, управление элементами
индикации, выходными реле команд и реле сигнализации.
В режим Готов AKA-16 Rx переходит по включению питания. Этот ре-
жим отличается от режима Введен тем, что управление выходными реле ко-
манд и реле сигнализации заблокировано. В то же время управление элемента-
ми индикации АКА-16 Rx аналогично режиму Введен.
Переход в режим Выведен осуществляется с клавиатуры блока ПРЦ через
пароль из режима Готов. Режим Выведен в части управления элементами и
реле аналогичен режиму Готов. Отличительной особенностью режима Выве-
ден является то, что в этом режиме доступна коррекция параметров, также из
режима Выведен возможен переход в тестовые режимы. В первых двух режи-
мах работы существует подрежим Неисправность, в который AKA-16 Rx пе-
реходит при обнаружении неисправности. При этом в зависимости от теку-
щего режима производятся следующие действия.
Режим Введен', включаются реле и светодиод Неиспр-, во Flash-память запи-
сывается событие об обнаруженной неисправности; на индикаторе блока ПРЦ
выводится информация о неисправности; если неисправность в течение 5 сек.
устранилась, то AKA-16 Rx переключается снова в режим Введен; если состоя-
ние неисправности длилось более 5 сек., то AKA-16 Rx блокируется в этом со-
стоянии.
В состоянии заблокированной неисправности; при нажатии кнопки Пуск, в
случае если неисправность устранилась, АКА-16 Rx переключается в режим
Введен. Если неисправность не устранилась, то переключения в режим Введен
не происходит; прн переключении тумблера питания А КА-16 Rx переключается в
режим Готов. В том и в другом случае процедура определения неисправностей
начинается сначала.
Режим Готов: светодиод НЕИСПР остается во включенном состоянии; на
индикатор блока ПРЦ с периодом 0,5 с попеременно с текущим состоянием
индикатора выводится информация о неисправности; если неисправность уст-
ранилась, то АКА-16 Rx переключается снова в режим Готов.
В состоянии неисправности в режиме Готов: при переключении тумблера
питания АКА-16 Rx вновь переключается в режим Гэтов. В этом случае про-
цедура определения неисправностей начинается сначала. На нажатие кнопки Пуск
AKA-16 Rx не реагирует; переход в режим Выведен с клавиатуры блока ПРЦ че-
рез пароль разрешен.
Режим Выведен подрежима Неисправность не существует.
В режимах Введен и Готов возможен просмотр значений параметров, про-
смотр содержимого памяти, коррекция системных часов. Причем перечисленные
функции отключаются на время, когда AKA-16 Rx находится в состоянии
352
приема команды. Коррекция значений параметров возможна только в режиме
Выведен.
2.0.0. Линейный тракт приемника
Сигнал, с линейного ВЧ входа поступает в блок ЛФ, имеющий полосу про-
пускания 7 % от частоты настройки, но не менее 5,5 кГц, где происходит: подав-
ление зеркального канала до уровня минус 36 дБ; подавление канала прямого
прохождения до уровня минус 35 дБ; отстройка от параллельно работающего
устройства.
С выхода блока ЛФ сигнал поступает на блок ВЧ. Для установки необхо-
димого запаса по уровню входного сигнала служит аттенюатор. Аттенюатор име-
ет 3 ступенчатые (10, 20 и 30 дБ) и одну плавную (15 дБ) регулировку. Плавная
регулировка не зависит от состояния ступенчатой регулировки. Далее сигнал
дополнительно фильтруется ФНЧ с частотой среза 1,1 МГц, что позволяет
дополнительно снизить уровень частот зеркального канала и канала прямого про-
хождения на 60 дБ.
Суммарное подавление зеркального канала получается 80 дБ (< 95 дБ) в
связи с прохождением зеркальной частоты через другие цепи приемника.
Далее происходит усиление и преобразование частоты сигнала в частоту по-
лосового фильтра. Преобразование происходит по формуле fn4 = fr - fc,
где частоты:/,, - полосового фильтра; fr - гетеродина;/. - сигнала.
Ограничение сигнала в УВЧ происходит на уровне около 4,5 В дейст-
вующего значения, что определяет верхний предел сигнала, прошедшего без
искажений через входные цепи ВЧ. Используя прямой и инверсный сигнал с
УВЧ, преобразование происходит на удвоенной частоте сигнала, что дает
коэффициент передачи преобразователя примерно = 1. Для контроля уровня
приходящего сигнала служит детектор ВЧ.
Сигнал первой промежуточной частоты проходит через фильтр с поло-
сой пропускания 3,2 кГц и значениями граничных частот 4996,5 кГц и 4999,7
кГц. Затухание фильтра при расстройке от края полосы на 6 кГц составляет 85 дБ.
Преобразование частоты сигнала в тональную происходит на втором смесите-
ле. Преобразование происходит по формуле/ =/г -/пс,
где частоты: f - тональная; /. - гетеродина (5000 кГц);/,с - сигнала полосового
фильтра.
Далее сигнал усиливается и ограничивается по амплитуде двухкас-
кадным усилителем. С первого каскада усилителя сигнал, кроме того, подается
на детектор, формирующий сигнал для контроля уровня НЧ сигнала.
Коэффициенты усилителей равны соответственно 18 и 3. Уровень на-
чала ограничения равен 3,9 В действующего значения.
14.3.3.1. Управление реле приема команд
На транзисторе VT1 блока КС построен параметрический стабилизатор на-
пряжения. В исходном состоянии значение напряжения +UK на выходе источ-
ника (эмиттер транзистора VT1) равняется 6 В, что недостаточно для срабаты-
вания реле, расположенных на кроссплате КП5. Таким образом, даже при по-
явлении ложной (помехи) команды на включение реле от блока ПРЦ, реле
включено не будет.
353
Для включения реле выполняется следующее:
От блока ПРЦ в блок КС поступает сигнал на включение ключа AV5. Ключ
включается и шунтирует параметрический стабилизатор. Напряжение Цк под-
нимается до +24В. Значение напряжения +UK постоянно контролируется с по-
мощью компаратора DA1, сигнал с которого через оптопару AV4.1 поступает
на блок ПРЦ.
От блока ПРЦ иа вход оптопары АVI .1 уровнем логического нуля поступа-
ет сигнал на включение реле. С выхода оптопары, через один из ключей эле-
мента DD6, сигнал включения, уровнем (0,5-1,0) В, поступает на обмотку реле.
Реле включается. Во включенном состоянии, через обмотку реле протекает
ток, который открывает соответствующий ключ элемента DD7. Сигнал с выхо-
да ключа через оптопару AV5.1 поступает в блок ПРЦ для контроля включения
реле.
Выключение реле происходит в обратном порядке.
Номинал резистора R1 подобран таким образом, что ключи элемента DD7
открываются даже при пониженном напряжении + UK (6 В). Таким образом,
можно в тестовом режиме проверять целостность обмоток реле путем имита-
ции включения реле на пониженном напряжении.
Значение пониженного напряжения (+6 В), выбрано исходя из напряжений
срабатывания (18 В) и отпускания (12 В) реле.
14.3.3.2. Работа с меню блока ПРЦ
Работу с меню блока ПРЦ проводят с помощью кнопок и индикатора, рас-
положенных на лицевой панели блока ПРЦ.
С помощью меню блока ПРЦ осуществляются следующие функции:
просмотр текущего состояния АКА Rx;
просмотр и коррекция значения параметров;
просмотр и коррекция текущей даты/времени; просмотр содержимого па-
мяти событий;
переход в тестовые режимы и управление работой в них.
14.4. Блоки
АКА-16-В-АТ Rx состоит из следующих основных блоков: каркас с кросс-
платами; блок входного фильтра (ЛФ); блок питания (БП-TR)-, блок управления
выходными реле (Вых); блок контроля и сигнализации (КС); блок ТМ; блок
приемника тональных частот (ТЧ); блок высокочастотного приемника (ВЧ);
блок синтезаторов частот (ГЕН); блок БИ; блок центрального процессора
(ПРЦ).
14.4.1. Блок ЛФ
Блок ЛФ предназначен для выделения первой гармоники из сигнала, посту-
пающего на линейный ВЧ вход, и защиты цепей, подключенных к ЛФ от
перенапряжений, возникающих на линии.
Блок ЛФ имеет функциональные узлы: линейный фильтр; узел контроля тока
линии; узел контроля выходного напряжения.
Линейный фильтр построен по дифференциально-мостовой схеме и состоит
из конденсаторов Cl, С2, катушек индуктивности LI, L2 и трансформаторов
354
Tl, T2. Настройка линейного фильтра на конкретную частоту осуществляется
установкой соответствующей комбинации из числа конденсаторов Cl, С2.
Трансформаторы Tl, Т2 на входе и выходе фильтра обеспечивают входное и вы-
ходное сопротивление фильтра 75 Ом.
В состав узла контроля тока линии входят: измерительный трансформатор то-
ка (ТЗ); выпрямитель (V7, V8, R2-R5, С5, С6).
В состав узла контроля выходного напряжения входят: обмотки Т2.8, Т2.9;
выпрямитель (V5, V6, R32-R34, СЗ, С4).
14.4.2. Блок БП-TR
Блок БП-TR предназначен для преобразования постоянного напряжение
первичной сети 220 В в постоянные стабилизированные напряжения +5 В (1,6
А), ±12 В (ОД5А), +24 В (0,42 А), используемые для питания узлов и блоков
AKARx.
Блок БП имеет функциональные узлы: входной фильтр помех; узел защиты
БП; трехканальный источник питания+5 В, ±12 В; одноканальный источник пи-
тания +24 В; формирователь сигнала НЕИСПРАВНОСТЬ.
Входной фильтр помех (С1, С2, L3, L6, RU1, Z1) предназначен для подавле-
ния импульсных, радиочастотных помех, присутствующих в первичной сети, а
также для предотвращения прохождения в первичную сеть импульсных помех,
вызванных работой источника питания.
Узел защиты БП выполнен на элементах VD2, R9, VD3 где: - VD2 - защита от
подключения блока к питающей сети обратной полярностью; - R9 - ограничитель
тока заряда конденсаторов С7-С8; - VD3 - диодный ключ в цепи разряда С7-С8.
Трехканальный источник питания +5 В, ±12 В обеспечивает в нагрузках сум-
марную мощность 15 Вт. Он представляет собой модуль ТРМ15512 фирмы
TRACOc выносными элементами, работающий на частоте 100 кГц. Конденсато-
ры С9-С16 и индуктивности LI, L2 и L5 представляют собой фильтр высоко-
частотных помех, СЗ-С5 являются накопительными емкостями, a R3 - нагру-
зочным резистором обеспечивающим запуск источника без внешней нагрузки.
Одноканальный источник питания +24 В обеспечивает выходную мощ-
ность 10 Вт. Он представляет собой модуль ТРМ10124 фирмы TRACO с
выносными элементами, работающий на частоте 100 кГц. Конденсаторы
С13, С14 и индуктивность L4 представляют собой фильтр высокочастот-
ных помех, С8 является накопительной емкостью, a R2 - нагрузочным ре-
зистором, обеспечивающим запуск источника без внешней нагрузки.
Схема формирования сигнала Неисправность (RI, R4-R8, R10, DA3,
VT1, VT2) контролирует наличие всех выходных напряжений. При нор-
мальной работе БП транзистор VT1 открыт и на контакт разъема "Неиспр.
БП" поступает напряжение 4...4,5 В. В случае пропадания какого-либо вы-
ходного напряжения БП транзистор VT1 закроется и напряжение на кон-
такте Неиспр БП будет близко к 0. Состояние сигнала Неиспр БП инди-
цируется светодиодом VD1, расположенным на лицевой панели БП.
355
14.4.3. Блок Вых.
Блок Вых. предназначен для включения и контроля включения выходных
реле команд, расположенных на кроссплате КП5.
Блок Вых имеет функциональные узлы: устройство согласования с систем-
ной шиной (DD1-DD3, DD6, DD7, RA1); формирователи сигналов включения
реле (AV1-AV4, DD5, DD8); схема контроля (AV5-AV8, DD9, RA2); схема инди-
кации (DD4, VD1-VD8).
Устройство согласования с системной шиной предназначено для: управле-
ния формирователями сигналов включения реле; согласования сигналов схемы
контроля с системной шиной; управления схемой индикации.
Сигналы управления формирователями с системной шины записываются в
регистр DD3 и через буфер DD5 поступают на входы управления оптопар AV1-
AV4.
Сигналь: схемы контроля считываются на системную шину через элемент.
DD6. Формирователи сигналов включения реле предназначены для гальвани-
ческой развязки и преобразования сигналов ТТЛ-уровня с выхода элемента
DD5 в токовые сигналы, управляющие обмотками реле.
Схема контроля предназначена для проверки правильности включения реле
команд, а также для контроля исправности обмоток реле команд.
В режиме контроля исправности обмоток вся схема работает на понижен-
ном напряжении +UK, поступающим с блока КС. Пониженный уровень напря-
жения выбран таким, при котором входные ключи (элемент DD9) схемы кон-
троля срабатывают, а выходные реле не включаются.
Схема индикации предназначена для отображения информации о посту-
пивших и принятых командах. В состав схемы индикации входят буферный
элемент DD4 и непосредственно элементы индикации AV1-AV8.
14.4.4. Блок КС
Блок КС формирует напряжения (+UK) выходных реле команд, расположен-
ных на кроссплате КПЗ, и управления реле сигнализации на кроссплате КП2.
Блок КС состоит из основных функциональных узлов: устройство согласо-
вания с системной шиной (DD1-DD6, RA1); формирователь напряжения +UK
со схемой контроля (AV4, AV5, DAI, VD1-VD3, VTI); формирователи сигналов
управления реле сигнализации (AVI, AV2, DD7); схема индикации (DD5.2,
DD6.2, DD6.3, VD4-VD6).
Устройство согласования с системной шииой управляет формирователем на-
пряжения +UK; управляет формирователями сигналов включения реле; управ-
ляет схемой индикации; согласовывает сигналы контроля с системной шиной.
Сигналы управления с системной шины записываются в регистр DD1 и через
буфер DD2 поступают на формирователь напряжения +UK, формирователи
сигналов включения реле и схему индикации.
Сигналы контроля считываются на системную шину через элемент DD3.
Формирователь напряжения +UK, в зависимости от уровня сигнала 1UK,
вырабатывает либо напряжение +24 В, либо пониженное напряжение (+6В), при
котором реле команд гарантированно не срабатывают. Контроль уровня на-
356
пряжения +Uk существляет компаратор DA1. Сигнал с выхода компаратора,
через оптопару AV4, поступает на вход D5 элемента DD3.
Формирователи сигналов управления реле сигнализации предназначены
для гальванической развязки и преобразования сигналов ТТЛ уровня с выхода
элемента DD2 в токовые сигналы, управляющие обмотками реле.
Схема индикации отображает информацию состояния КА Rx: прием КЧ; пре-
дупреждение; неисправность.
В схему индикации входят буферные элементы DD5.2, DD6.2, DD6.3 и непо-
средственно элементы индикации VD4-VD6.
14.4.5. Блок ТМ
Блок ТМ формирует сигналы, используемые в режиме работы АКА Rx с
сигналами телемеханики.
Блок ТМ имеет функциональные узлы: НЧ-фильтр (DA5, DA6); выпрямители
(DA4.1, DA4.2, VD1, VD2); компараторы уровня (DA8.1, DA8.2, R19, R20); од-
новибраторы (DD 1.1, DD1.2); генератор (DD5, DD7 - DD9); схема развязки (AV3);
источник питания (DAI, DA2).
Входной сигнал через буферный усилитель, входящий в состав микросхемы
DA5, поступает на НЧ фильтр. НЧ фильтр состоит из двух последовательно
включенных аналоговых эллиптических НЧ фильтров (DA5, DA6) 8-го порядка.
Частота среза фильтров - 3 кГц.
В блоке ТМ реализованы два параллельных канала обработки: I-й канал
(DA4.2, DA8.1, DD1.1) предназначен для распознавания, в какой полосе нахо-
дится входной сигнал (команды или КЧ); 2-й канал (DA4.2, DA8.1, DDL1) пред-
назначен для распознавания наличия сигнала в рабочей полосе частот.
Выпрямители, компараторы уровня и одновибраторы обоих каналов по-
строены по идентичным схемам.
На вход выпрямителя первого канала сигнал поступает с выхода НЧ фильтра.
На вход выпрямителя второго канала - непосредственно с входного буферного
усилителя. С выхода выпрямителя каждого канала сигнал поступает на компа-
ратор уровня. Уровень компарации выставляется переменными резисторами
R19 и R20, соответственно. Одновибратор в данной реализации блока выступа-
ет в роли решающего устройства (наличие сигнала в заданной полосе частот).
С выхода одновибратора первого канала сигнал поступает на элемент И
(DD5.1). На второй вход элемента поступает сигнал смены контрольных частот
КЧ1-КЧ2 с блока ТЧ. С выхода элемента И сигнал поступает на схему развязки
и далее на кроссплату КП8.
Схема генератора формирует сигнал частотой 144 кГц, задающий частоту
среза аналоговых фильтров 3 кГц. Задающий генератор DD8 формирует опор-
ную частоту 4032 кГц. Счетчик DD7 делит частоту задающего генератора 4032
кГц на 14, а триггер DD8 делит эту частоту еще на 2.
Источник питания формирует напряжение питания ±5 В.
357
14.4.6. Блок ТЧ
Блок ТЧ предназначен для программно-аппаратной реализации НЧ фильт-
ров и определения уровня входного НЧ сигнала.
Блок ТЧ имеет функциональные узлы: аналого-цифровой преобразователь
(AD1); сигнальный процессор (DD1); flash-память (DD2); формирователь сис-
темной шины (DD4-DD13); устройство перезапуска (DA2); компараторы уровня
(DA1).
Аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования анало-
гового НЧ сигнала в последовательный цифровой код, для последующей его
обработки сигнальным процессором.
Сигнальный процессор осуществляет все необходимые вычисления для
реализации алгоритма фильтрации входного сигнала.
Flash-память хранит коды рабочей программы.
Формирователь системной шины предназначен для стыковки сигнального
процессора с блоком ПРЦ.
Компараторы уровня контролируют уровень входного сигнала. Посредством
подстроечных резисторов R9 и R15 устанавливаются пороги срабатывания ком-
параторов. Сигналы с выходов компараторов транслируются сигнальным процес-
сором на системную шину.
Компараторы LOW (R9) и HIGH (R15) служат для установки порога вклю-
чения предупредительной сигнализации.
14.4.7. Блок ВЧ
Блок ВЧ выделяет сигнал передатчика из спектра сигналов и помех, прини-
маемых по проводам воздушных линий электропередачи и преобразовывает
его в частоты команд противоаварийиой автоматики, а также формирует кон-
трольные уровни принимаемых сигналов.
Приемник блока ВЧ построен по схеме супергетеродина с двойным преоб-
разованием частоты.
Блок ВЧсостоит из функциональных узлов: аттенюатор, имеющий ступени
10, 20, 30 дБ; узел защиты (VD1-VD4); LC фильтр нижних частот с частотой
среза 1.1 МГц; усилитель ВЧ и инвертор (DA5); детектор сигнала ВЧ (DA8);
формирователь сигнала первого гетеродина (DA2); первый смеситель (DA7);
кварцевый фильтр с частотами среза 4996.5,4999.7 кГц (Z1); второй смеситель
(DA1); плавный аттенюатор 15 дБ (R40); усилитель - ограничитель (DA6); де-
тектор сигнала НЧ (VD7); усилитель сигнала контроля ВЧ (DA4).
В блоке ВЧ имеются регулировки: R25 Баланс - симметрирование сигнала
на выходе усилителя-ограничителя; R60 "О" - установка нуля измерителя ам-
плитуды ВЧ сигнала.
14.4.8. Блок ГЕН
Блок ГЕН предназначен для программно-аппаратной реализации генерато-
ров частот, необходимых для работы блока ВЧ.
Блок ГЕН состоит из основных функциональных узлов: устройство управ-
ления и контроля синтезаторов частот; блок синтезаторов частот; формирова-
тель несущей частоты; формирователь системной шины.
358
В состав устройства управления и контроля синтезаторов частот входят:
управляющий контроллер (D1), построенный на микросхеме AT90S4433, с за-
дающим кварцевым резонатором 8 МГц (СЗ, С4, BQ1) и цепью сброса (С5,
R1); генератор стабильной частоты 32768 Гц (D14) со стабильностью ±2хЮ'6
в диапазоне температур от минус 40°С до +70°С; триггер Шмидта (D12); муль-
типлексор контроля каналов (D13); развязывающие резисторы (R15, R16).
В состав блока синтезаторов частот входят: синтезатор удвоенной несущей
частоты (48-2000) кГц на микросхеме AD9835BRU (D2); синтезатор частоты
первого гетеродина (5024-6000) кГц на микросхеме AD9835BRU (D3); синтеза-
тор частоты второго гетеродина 5000 кГц на микросхеме AD9835BRU (D4);
задающий кварцевый генератор 48 МГц на микросхеме SG531PH (D10); де-
шифратор адреса (D9).
В состав формирователя несущей частоты входят: триггер Шмидта (D12.1);
делитель на 2 (Di 1); эмитерный повторитель (VT1).
В состав формирователя системной шины входят: буферные регистры (D5,
D6); дешифратор управляющих сигналов (D8).
14.4.9. Блок БИ
Блок БИ принимает и передает информацию в последовательном коде со
скоростью до I Мбод.
Блок БИ состоит из основных функциональных узлов: микроконтроллер
(DD1); универсальный асинхронный приемопередатчик (UART) (DD2); гене-
ратор (DD5, DD8:1); устройство перезапуска (DD4, DD3:1); программируемая
логическая интегральная микросхема (ПЛИС) (DD7); двухпортовое ОЗУ
(DD9); схема развязки (AVI, AV2, С12, DD3:3, DD3:4, R2, R3, R4).
Микроконтроллер DD1 служит исполнительным устройством управления
блока.
Универсальный асинхронный приемопередатчик (UART) служит для фор-
мирования последовательного кода. В зависимости от состояния регистра
управления (RGU), UART DD2 настраивается микроконтроллером на требуе-
мый режим работы.
Генератор на микросхеме DD5 вырабатывает тактовую частоту 16 МГц для
микросхем DD2 (UART) и DD7 (ПЛИС). Делитель DD6.1 формирует тактовую
частоту 8 МГц для микроконтроллера DDL.
Устройство перезапуска предназначено для контроля работоспособности
микроконтроллера DD1 и формирования сигнала сброса (RES) для микрокон-
троллера и ПЛИС.
Блок БИ управляется блоком ПРЦ через системную шину, посредством ре-
гистров, реализованных в ПЛИС DD7 (RGU - регистр управления, RGS - ре-
гистр состояния, RGA -регистр адреса) и ОЗУ DD9. Обмен информацией с
блоком ПРЦ происходит по специальному протоколу посредством перечис-
ленных выше регистров.
Двухпортовое ОЗУ предназначено для временного хранения пакетов ин-
формации передаваемых и принимаемых АКА Rx.
Схема развязки осуществляет гальваническую развязку между блоком БИ и
кроссплатой КП6, на которой размещаются интерфейсы RS-232 и RS-485.
359
14.4.10. Блок ПРЦ
Блок ПРЦ реализует алгоритм работы АКА Rx.
В состав блока ПРЦ входят плата ПРЦ и Панель индикации.
Плата ПРЦ имеет функциональные узлы: центральный процессор (DD1);
формирователь системной шины (DD2, DD5-DD9, DD10.1, DD10.2, RA1-RA3);
постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (DD3); flash - память (DD4); уст-
ройство перезапуска (AVI, DD11); интерфейс RS-232 (DD15.DD16).
Центральный процессор блока ПРЦ реализован на микропроцессоре
N80C196KR. Формирователь системной шины включает в себя: буферные эле-
менты (DD2, DD5, DD6, DD8); дешифратор адреса (DD7); формирователь сиг-
налов выборки (DD9, DD 10.1, DD10.2).
ПЗУ на микросхеме АТ27С512 хранит код рабочей программы.
Flash-память хранит текущие параметры и протокол событий.
Общий объем flash-памяти 8 кбайт.
Устройство перезапуска контролирует работоспособность центрального
процессора.
Интерфейс RS-232 предназначен для связи центрального процессора с пер-
сональным компьютером.
14.5. Наладка АКА Rx
14.5.1. Подключение цепей
Подключение цепей питания и сигнализации, подключение канала приема,
подключение контактных выходов команд к АКА Rx производится в соответст-
вии с табл. 14.3. Подключение производится к разъемам кроссплаты КП2 и
КП5-1.
Кроссплаты КП5-1 и КП5-2 идентичны. В зависимости от количества за-
действованных контактных выходов в АКА Rx устанавливается соответст-
вующее количество кроссплат КП5.
Для подключения дополнительных цепей (расширения, ретрансляции, вход
с оптоволоконного канала и т.д), в зависимости от исполнения, в АКА Rx ус-
танавливается соответствующий набор дополнительных кроссплат (КП6, КП7
и т.д.).
Дополнительные кроссплаты устанавливаются между кроссплатами КП2 и
КП5-3, или, в случае отсутствия кроссплаты КП5-3, на ее место.
В зависимости от конкретного исполнения, количество и место установки
дополнительных кроссплат может быть изменено.
В данном исполнении (АКА-16-В-АТ Rx) в качестве дополнительных
кроссплат используются кроссплаты КП6 и КП8.
Контакты разъемов кроссплаты КП6 имеют следующее назначение:
XI - разъем интерфейса RS-232: 2-TxD (передача данных), З-RxD (прием дан-
ных), 5-Общий;
Х2 - разъем интерфейса RS-485: l-RxD+ (прием данных), 2-RxD- (прием дан-
ных), З-Общий;
TxD+ (передача данных), 4,5-TxD- (передача данных).
Контакты разъема кроссплаты КП8 имеют следующее назначение:
360
XI - разъем канала телемеханики: -1 вход 1; 2 - вход 2; 3 - выход 1; 4 - выход 2.
В таблице показано подключение только для команд с 1 по 8. Команды с 9
но 16 подключаются аналогичным образом с той разницей, что цепи команд с
9 по 16 подключаются к кроссплате КПЗ-2.
Таблица 14.3. Подключение цепей питания, сигнализации и ВЧ канала приема.
Косс- плата Обозначение разъема Номер контакта Маркировка контакта Подключаемая цепь
КП2 Х2 1ЛЛЛ +БАТ;-БАТ Подключение аккумуляторной батареи
КП2 XI 1 2 Неиспр.; Неиспр. Контактный выход сигнализации о неис- правности ЛК A Rx
КП2 Х4 1 2 Предупр., Предупр. Контактный выход предупредительной сигнализации о AKARx
КП2 Х4 3 4 ПА ПА Контактный выход сигнализации о приеме команды АКА Rx
КП2 ХЗ 2 Линия 1 Подключение ВЧ-кабеля
КП2 ХЗ 3 Корпус Подключение экрана ВЧ-кабеля
Таблица 14.4 . Подключение контактных выходов команд.
Косс- плата Обозначение разъема Номер контакта Маркировка контакта Подключаемая цепь
КП5-1 XI 3,4 ПА] ПА1 К! К2 Контактный выход 1 команды (2 пары контактов)
КП5-1 Х2 1,2 3,4 ПА2 ПА2 К1 К2 Контактный выход 2 команды (2 пары контактов)
КП5-1 ХЗ 12 3,4 ПАЗ ПАЗ К1 К2 Контактный выход Зкоманды (2 пары контактов)
КП5-1 Х4 U 3,4 ПА4 ПА4 К1 К2 Контактный выход 4команды (2 пары контактов)
КП5-1 Х5 12 3,4 ПА5 ПА5 К1 К2 Контактный выход 5команды (2 пары контактов)
КЛ5-1 Х6 12 3,4 ПА6 ПА6 KI К2 Контактный выход 6 команды (2 пары контактов)
КП5-1 Х7 12 3,4 ПА7 ПА7 К1 К2 Контактный выход 7 команды (2 пары контактов)
КП5-1 Х8 12 3,4 ПА8 ПА8 К1 К2 Контактный выход 8 команды (2 пары контактов)
14.5.2. Опробование
Включить тумблер Вкл блока питания АКА Rx. При этом: на блоке питания
включатся индикаторы Вкл и Контроль', на индикаторе блока ПРЦ отобразят-
ся сообщения соответствующие режиму Готов и состоянию отсутствия КЧ на
приеме; начнется отсчет времени на часах индикатора блока ПРЦ.
Подать на линейный ВЧ-вход AKA-16 Rx сигнал первой контрольной час-
тоты (КЧ1) уровнем (100-200) мВ. Частота сигнала рассчитывается по форму-
ле:/СЧ| (Л + 3,06) кГц, где/, - левая граница рабочего диапазона.
Перевести АКА Rx в режим Введен.
Проконтролировать показания индикатора блока ПРЦ. Показания должны
соответствовать режиму Введен и состоянию приема КЧ1.
361
Проконтролировать состояние выходных реле (реле команд, сигнализации)
AKA-16 Rx. Контакты всех реле должны быть разомкнуты состоянии.
Снять с входа АКА Rx контрольную частоту. При этом на индикаторе бло-
ка ПРЦ должна появиться надпись, соответствующая отсутствию КЧ на прие-
ме; сработает (замкнуться контакты) реле предупредительной сигнализации;
через 5 с. на нижней строке индикатора должна появиться надпись, соответст-
вующая состоянию Неисправность по отсутствию КЧ и должно сработать реле
аварийной сигнализации.
Выключить тумблер Вкл блока питания.
14.5.3. Настройка
Настройка АКА Rx сводится к установке необходимого запаса по напряже-
нию принимаемого сигнала. Настройка производится с помощью регулировок
блока ВЧ в последовательности, указанной ниже. Исходными данными для уста-
новки являются: паспортное значение чувствительности U4 (например, 25 мВ); тре-
буемый запас по напряжению Z1 (например, 20 дБ); уровень входного сигнала
контрольной частоты UBX (например, 1 В).
Определить требуемую чувствительность АКА Rx U4l = П,УКР, где Кр вы-
числяется из формулы: 201g(Kp) - Zb откуда Кр= 10, а (7ч1=100 мВ.
Убедиться, что 17ч1 > U4.
Подать на линейный ВЧ вход АКА Rx сигнал первой контрольной часто-
ты (КЧ1) уровнем Пч|.
Частота сигнала рассчитывается по формуле: = (4, + 3,06) кГц, где/, - левая
граница рабочего диапазона частот.
Подключить к измерительным зажимам ВЫХ блока ВЧ осциллограф.
С помощью дискретного (10-20-30 дБ) и плавного (15 дБ) аттенюаторов
добиться такого уровня сигнала на зажимах ВЫХ, при котором наступает нача-
ло ограничения. Переключатели дискретного аттенюатора находятся на печат-
ной плате блока ВЧ, шлиц плавного аттенюатора (КОРР) выведен на лицевую
панель блока ВЧ.
14.5.4. Установка параметров
Прн заводской настройке в АКА Rx установлены следующие значения па-
раметров: задержка на включение команды - 4 мс; длительность команды - 50
мс; задержка на выключение команды - 50 мс; заблокированные команды -
нет; назначенные команды - нет.
Установку требуемых значений параметров следует производить при вы-
веденном АКА Rx.
14.6. Заключительные проверки
Перед включением проводится общая проверка:
- проверка чувствительности; проверка входного сопротивления;
- проверка рабочей полосы частот;
- проверка ширины полос НЧ фильтров;
- проверка затухания, вносимого AKA-16 Rx в 75 Ом ВЧ тракт при парал-
лельном соединении;
362
проверка избирательности; проверка избирательности по зеркальному
каналу;
- проверка срабатывания предупредительной и аварийной сигнализации;
проверка функций меню.
14.6.1. Проверка чувствительности
1. Подключить к линейному ВЧ входу АКА Rx генератор ГСВЧ и милли-
вольтметр (для точного измерения напряжения генератора).
2. Подключить к контрольным гнездам ВЫХ, расположенным на лицевой
панели блока ВЧ осциллограф.
3. Установить частоту генератора равной (f„ + 2) кГц, где f„ - левая граница
рабочего диапазона частот.
4. Включить АКА Rx в режиме Готов.
5. Изменяя напряжение сигнала на выходе генератора, добиться начала ог-
раничения сигнала на выходе ВЧ (гнездо ВЫХ на лицевой панели блока ВЧ);
измеренное милливольтметром напряжение соответствует чувствительности
АКА Rx. Чувствительность должна соответствовать установленной в п. 14.5.3.
14.6.2. Проверка входного сопротивления
1. Подключить к линейному ВЧ входу АКА Rx через резистор сопротив-
лением 25 Ом генератор ГСВЧ. Внутреннее сопротивление генератора должно
быть 50 Ом.
2. Подключить к линейному ВЧ входу АКА Rx милливольтметр.
3. Установить на выходе генератора сигнал частотой равной (f„ + 2) кГц
(где f„ - левая граница рабочего диапазона частот) и напряжением 100 мВ.
4. Включить АКА Rx в режиме "Готов".
5. Измерить милливольтметром напряжение на ВЧ входе АКА Rx.
6. Определить входное сопротивление по формуле:
Лвх = 75Пвх/(П„н-ииЭ,
где U„K - напряжение на ВЧ входе АКА Rx (В); <7ге„ - напряжение на выходе
генератора (0,1 В) в режиме холостого хода. Значение входного сопротивления
должно составлять (75 ± 25) Ом.
14.6.3. Проверка рабочей полосы частот
1. Подключить к линейному ВЧ-входу АКА Rx ВЧ генератор.
2. Подключить к линейному ВЧ-входу АКА Rx ВЧ генератор.
3. Подключить к контрольным гнездам ВЫХ, расположенным на лицевой
панели блока ПРВЧ милливольтметр.
4. Установить на выходе ГСВЧ напряжение ниже уровня чувствительности
на 3 дБ.
5. Включить АКА Rx в режиме Готов.
6. Изменяя частоту сигнала генератора, измерить рабочую полосу частот.
Рабочая полоса частот АКА должна составлять (О...З,2) кГц.
14.6.4. Проверка ширины полос НЧ фильтров
1. Подключить к линейному ВЧ входу АКА Rx генератор ГСВЧ и осцил-
лограф.
363
2. Установить на выходе генератора сигнал соответствующий контрольной
частоте 1 и амплитуду, соответствующую чувствительности АКА Rx.
3. Включить АКА Rx в режиме Готов.
4. Измерить ширину полосы пропускания фильтра контрольной частоты.
Измерения проводить путем замеров частот включения фильтра при изменении
частоты генератора. Включение и выключение фильтра составляет 0,7 от уровня
чувствительности)
5. По описанному выше алгоритму контролировать по состоянию свето-
диодов на лицевых панелях блоков Вых и КС (порог включения фильтров КЧ
составляет 0,35, порог.включения фильтров команд измерить частотные харак-
теристики фильтра контрольной частоты 2 и фильтров команд. Ширина поло-
сы фильтров должна быть (75 ±5) Гц и (90 ±5) Гц для команд и КЧ соответст-
венно.
14.6.5. Проверка затухания, вносимого при параллельном
соединении
Проверка затухания, вносимого АКА Rx в 75-омный ВЧ тракт, при парал-
лельном соединении:
1. Определить исходные данные для измерений: fB - верхняя граница рабо-
чей полосы, f„ - нижняя граница рабочей полосы; десятипроцентная расстройка
ftp ~f + о, 1/bJ ftp ~ ft ’ 0, (Л-
2. Подключить к линейному ВЧ входу АКА Rx через резистор сопротивле-
нием 25 Ом генератор ГСВЧ. Внутреннее сопротивление генератора должно быть
50 Ом.
3. Подключить к линейному ВЧ входу АКА Rx милливольтметр.
4. По методике, описанной выше, определить входное сопротивление R,XHp
и R.x вр соответственно для частот fr и fv.
5. Определить затухание, вносимое АКА Rx в параллельно работающий
канал по формулам:
ан = 20 1g [2 R,XHp/(2 RBXHp + 75)];
14.6.6. Проверка избирательности
1. Подключить к контрольным гнездам "ВЫХ", расположенным на лице-
вой панели блока ВЧ милливольтметр.
2. Включить АКА Rx в режиме "Готов".
3. Измерить собственные шумы приемного тракта.
4. Подключить к линейному ВЧ-входу АКА Rx генератор ГСВЧ.
5. Установить напряжение сигнала на выходе генератора равным
(4±1)В.
6. Постепенно приближать частоту генератора к частоте канала до появле-
ния сигнала на выходе ВЧ с уровнем, превышающим шумы на
(4±1)дБ.
7. Снять характеристику канала приема, поддерживая постоянным на-
пряжение на выходе ВЧ с помощью аттенюатора генератора.
8. По снятой характеристике определить ослабление сигнала при от-
стройке от ближнего края номинальной полосы частот на 6 кГц.
364
Избирательность АКА Rx должна быть не менее 80 дБ при отстройке от
ближнего края номинальной полосы частот на 6 кГц и более.
14.6.7. Проверка избирательности по зеркальному каналу
1. Подключить к контрольным гнездам "ВЫХ", расположенным на лице-
вой панели блока ВЧ милливольтметр.
2. Включить АКА Rx в режиме "Готов".
3. Измерить собственные шумы приемного тракта.
4. Подключить к линейному ВЧ входу АКА Rx генератор ГСВЧ.
5. Определить полосу зеркального канала по формулам:
А.=/«+2/т; /,и=/..+ЗД
где/ - левая граница рабочего диапазона частот;/ч = 4998 кГц.
6. Установить частоту генератора в пределах полосы зеркального канала (от
f Н ДО/ в)-
7. Увеличивать напряжение на выходе генератора до появления на выходе
блока ВЧ сигнала с уровнем, превышающим шумы на (4+1) дБ.
8. Перестроить частоту генератора в полосу основного канала и аттенюатором
генератора установить напряжение на выходе блока ВЧ такое же, как на частоте
зеркального канала.
9. по разности показаний аттенюатора определить уровень ослабления зер-
кального канала.
Избирательность по зеркальному каналу должна быть не менее 80 дБ.
14.6.8. Проверка срабатывания сигнализации
1. Подключить к линейному ВЧ входу АКА Rx генератор ГСВЧ.
2. Установить на выходе генератора сигнал соответствующий контрольной
частоте 1.
3. Включить АКА Rx в режиме Готов. Убедиться, что при этом:
на индикаторе блока ПРЦ появилась надпись КЧ1;
на кроссплате КП2 включилось реле НЕИСПР;
на блоке КС включился светодиод Неиспр 2.
4. Перевести АКА Rx в режим Введен. При этом:
на кроссплате КП2 выключается реле НЕИСПР;
на блоке КС выключается светодиод Неиспр 2.
5. Отключить от линейного ВЧ входа АКА Rx генератор ГСВЧ. На индикаторе
блока ПРЦ появляется надпись Нет КЧ; на кроссплазе КП2 включается реле Пре-
дупр; на блоке КС включается светодиод Предупр. Через 5 с должно включится
реле Неиспр и выключится реле Предупр. Переключение реле должно сопровож-
даться индикацией на блоке КС.
6. Выключить AKA-Rx.
14.6.9. Проверка функций меню
Проверка функций меню производится при выведенном AKA-Rx.
При проверке требуется проконтролировать: исправность всех кнопок на лице-
вой панели блока ПРЦ; функции установки даты времени; функции установки -
просмотра параметров; функции просмотра памяти событий.
365
14.6.10. Индикация и сигнализация после включения
После включения выключателя ВКЛ блока питания (БП-TR), необходимо убе-
дится, что включились все индикаторы на лицевой панели блока БП-TR, инди-
катор Неиспр 2 на лицевой панели блока КС выключен, а показания индикато-
ра блока ПРЦ соответствуют режимам работы.
14.6.11. Переключение режимов работы АКА
Переключение режимов работы производится с помощью кнопок меню и
кнопки "Ввод", расположенных на лицевой панели блока ПРЦ и тумблера питания
блока БП-TR.
14.6.12. Изменение параметров
Изменение требуемых значений параметров производится только при вы-
веденном АКА Rx. Каждое событие вывода АКА Rx из работы и ввода в рабо-
ту автоматически фиксируется в памяти АКА Rx.
14.6.13. Просмотр памяти
Просмотр содержимого памяти событий и значений, установленных пара-
метров АКА Рх возможен в любом режиме работы, кроме случаев, когда АКА
Rx находится в состоянии приема команды.
14.6.14. Возможные неисправности
Возможные неисправности блоков БП-TR и ПРЦ и способы их устранения
приведены в таблице 14.5.
Таблица 14.5. Возможные неисправности
Внешнее проявление и дополнительные признаки Вероятная причина Метод устранения
1 Не светится индикатор ”Вкл" блока БП-TR 1. Перепугана полярность питающего напряжения 1. Проверить полярность напряжения питания
2. Неисправен блок БП-TR 2. Проверить блок БП-TR
2 Не светится индикатор "Контроль блока" БП-TR. При контроле отсутствуют одно или несколько выход- ных напряжений 1. Возможная перегрузка по току у измеряемого источника 1. Проверить соответст- вующую цепь на отсут- ствие замыканий
2. Неисправен блок БП-TR 2. Проверил, блок БП-TR
3 Светится индикатор "Не- испр2" на блоке КС, на табло индикатора блока ПРЦ не отображается ин- формация Неисправен блок ПРЦ Проверить блок ПРЦ
4 На табло индикатора блока ПРЦ информация не ото- бражается или представляет собой беспорядочный набор символов 1. Отсутствие контакта с индикатором блока ПРЦ 1. Проверить целостность проводов между платами блока ПРЦ
2. Неисправен индикатор блока ПИД 2. Проверить блок ПРЦ
В случае исправности блоков БП-TR и ПРЦ информация, достаточная для
поиска и определения характера неисправности отображается на индикаторе
366
блока ПРЦ. Дополнительную информацию о неисправности можно получить,
используя тестовые режимы.
Тестовые режимы и техническое описание назначения, структуры и прави-
лах работы с меню блока ПРЦ приведены в заводской документации.
14.6. Содержание протокола проверки приемника АКА
(ОАО "Электроцентроналадка")
1. Технические данные (Версия исполнения, заводской №, дата изготовления,
1:питания, F, кГц, RBX, Ом).
2. Заданные параметры. (Задержка на включение команды, длительность ко-
манды на приеме, задержка на отключение команды, № принимаемых ко-
манд, запас по затуханию).
3. Проверка сопротивления изоляции (Цепи питания, цепи сигнализации,
цепи управления). Норма > 20 МОм, мегомметр 500 В
4. Проверка блока питания (U, В: +5 В,+ 12 В, -12 В, =24 В).
5. Проверка входного сопротивления (Иген, мВ; Цвх, мВ; Rbx:
Rbx = 75Цвх/(Цгеи - Ubx), Ом.
6. Проверка рабочей полосы частот(Fh =..., Fb =..., кГц.
7. Проверка ширины полосы НЧ фильтров (Fl, F2, F2 - F1; ПА1-...-ПА16;
КЧ1.КЧ2).
8. Проверка затухания, вносимого при параллельном соединении,
Fep = Fb+0,1Fb = ...; Рнр = Fh+0,1Fh = ...;
(Рнр, Рвр: Иген, Ubx, Rbx, a).
9. Проверка избирательности.
Fhh = Fh — 6 кГц = ...; Fbh = Fh+6 кГц = ...;
F, кГц: Fhh, Fbh; Цген, В; избирательность... дБ.
10. Проверка избирательности по зеркальному каналу.
Рзв = Fh + 2 Рпч = . .; Рзн = Рзв + 3,2 кГц = . .;
Рзк; Fh+2 кГц; UreH дБ, избирательность ... дБ.
11. Проверка сигнализации: аварийная сигнализация (при снятии напряжения
питания, при переводе передатчика в режим "Выведен", или "Готов", при
пропадании КЧ на t > 5 сек); предупредительная сигнализация (при пропа-
дании КЧ, при уменьшении уровня входного сигнала); сигнализация при-
нимаемых команд.
12. Проверка функций меню: исправность кнопок блока ПРЦ, установка даты
и времени, установка просмотр параметров, просмотр памяти событий.
13. Измерение затухания в канале (уровень КЧ1 передаваемый с ПС, уровень
КЧ1 на "ЛИН" ЛФ, затухание в канале ... дБ)
14. Проверка чувствительности в канале: F = Fh + 2 кГц= ... кГц;
Цчувств. = ...В.
15. Проверка приема команд в канале: ПА1-...-ПА6. срабатывание выходного
реле, U дБ.
16. Проверка сигнализации: предупредительная, аварийная, сигнализация
приема команд.
17- Примечания, заключение, подписи.
367
ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ
АППАРАТУРА ПЕРЕДАЧИ КОМАНД
РЗ и ПА ПО ЛЭП
15.1. Микропроцессорная система контроля и управления пе-
редачей команд РЗ и ПА. Панель управления СР24
(Разработка компании АВВ Энергосвязь)
15.1.1. Основные функции
Управление приемом/передачей команд; регистратор событий; счетчик команд;
индикация команд; интеграция в системы АСУ ТП; мониторинг состояния; само-
диагностика и тестирование; задержка команд; сдвиг команд; преобразование ко-
манд; организация логики команд; установка длительности команд на выходе мо-
дуля: ("Как есть”, фиксированная длительность, с задержкой на выключение, с
ограничением минимальной длительности); обработка сигналов сигнализаций и
аварий.
Объединение команд; размножение, коммутация, отслеживание и запись в реги-
стратор всех состояний и сигналов; светодиодная индикация прохождения команд
с памятью (аналог блинкера); возможность работы в системе АСУ ТП; включение
в АСУ ТП старой аппаратуры (АНКА-АВПА, ВЧТО и другой).
Устройство предназначено для фиксации, управления, мониторинга и отобра-
жения команд и сигналов, поступающих от устройств РЗ и ПА и выдаваемых в
каналообразующую аппаратуру.
15.1.2. Краткие характеристики
Количество передаваемых (ПРД) команд до 24.
Количество принимаемых (ПРМ) команд до 24.
Количество входов сигнализаций до 8.
Количество выходов сигнализаций и аварий до 6.
Три режима передачи (ПРД) команд: "Как есть", Труппа А", Труппа В"
Объединение передаваемых (ПРД) команд в логику И/ИЛИ.
Объединение принимаемых (ПРМ) команд в логику И/ИЛИ/НЕ/Задержка
Размножение принимаемых (ПРМ) команд до 4.
Ключи в цепях передачи/приема команд.
Энергонезависимое отображение состояния на светодиодных индикаторах.
Передача состояния по последовательным каналам связи.
Минимальные собственные задержки.
Встроенный регистратор событий.
15.1.3. Панель управления СР24
Панель управления СР24 - система управления передачей сигналов ко-
манд РЗ и ПА, работает с любыми устройствами передачи сигналов команд
РЗ и ПА.
В настоящее время в энергетике для передачи сигналов команд РЗ и ПА ис-
пользуется различное оборудование. Панель управления является универсальным
368
устройством, которое поможет объединить, упорядочить и стандартизовать меха-
низмы передачи сигналов команд РЗ и ПА в энергосистемах России, независимо от
особенностей используемой каналообразующей аппаратуры.
Панель управления СР24 является буфером между устройствами РЗ и ПА с од-
ной стороны и каналообразующей аппаратурой с другой, и служит аналогом ис-
пользуемых в настоящее время панелей релейной защиты и автоматики.
СР24 может одновременно обрабатывать до 24 сигналов команд релейной за-
щиты и автоматики в каждом из направлений передачи и приема. Причем, она мо-
жет работать как с одним, так и с несколькими каналами передачи и приема ко-
манд одновременно.
Направления передачи и приема могут быть независимы по функциональности
и по числу используемых команд или связаны логически, например, в схеме с об-
работкой аварийной сигнализации и переходом на запасной/резервный канал.
В соответствие с требуемой конфигурацией системы, на ПУ СР24 для каждой
команды и направления передачи могут быть установлены задержка, длитель-
ность, удлинение команд, приоритеты, логика и режимы работы.
15.1.4. Основные возможности СР24
Удаленное считывание состояния и управление Панелью Управления.
Встроенная программируемая логика связи сигнализаций, команд и каналов
передачи, а также внешняя сигнализация, выводимая на диспетчерский пульт,
интеграция в системы АСУ ТП увеличивают функциональность устройства,
сокращает объем аппаратуры и дают возможность объединения нескольких
систем РЗ и ПА.
Цифровая обработка, простота подключения, отсутствие длинных меж-
блочных соединений уменьшают влияния помех и шумов ПС, вследствие чего
уменьшается вероятность ложного срабатывания и повышается надежность.
Встроенная система самодиагностики выполняет непрерывный контроль
всех модулей и в случае определения неисправности выдает сигнал Аварии на
выход Панели Управления. Использование модулей и корпуса стандарта "Ев-
ромеханика" позволяет монтировать устройство в любой стандартный 19"
шкаф и подключать сигналы команд непосредственно к зажимам Панели
Управления, что сокращает промежуточные соединения и уменьшает ошибки
монтажа.
15.2. ETL500. Оборудование ВЧ связи по ВЛ 35 - 1150 кВ
(Разработка компании АВВ Энергосвязь)
Эта аппаратура предназначена для передачи сигналов релейной защиты и
команд противоаварийной автоматики, речи, данных телемеханики, АСУ ТП,
цифровых данных по ЛЭП 35 - 1150 кВ
Устройство выполнено на современной элементной базе с использованием
сигнальных процессоров. Цифровая обработка сигналов приводит к повыше-
нию надежности и скорости передачи информации. Самодиагностика в режиме
реального времени. Возможность удаленной конфигурации и диагностики по-
зволяет увеличить число необслуживаемых и малообслуживаемых подстанций.
На обслуживаемых подстанция - обширная конфигурируемая система сигна-
лизации. Сама аппаратура ведет журнал состояния, который дает возможность
369
в любое время прочитать всю историю его жизни с момента его первого вклю-
чения. Развитая система сообщений о состоянии канала и аппаратуры , с точ-
ной локализацией места или причины неисправности, служит основой для соз-
дания централизованных "сетевых" пунктов наблюдения и восстановления
работы сети связи. Аппаратура обладает совместимостью и преемственностью
с эксплуатируемыми и вновь создаваемыми каналами связи, легко доступной и
оперативной поддержкой эксплуатации.
Возможности аппаратуры:
1. Передача сигналов команд релейной защиты и противоаварийиой авто-
матики, телефонии (диспетчерской и общего пользования), телемеханики
(технологической и телеуправления), АСКУЭ, факса, цифровых данных от
микропроцессорных устройств, компьютерный межмашинный обмен.
2. Постоянная готовность к работе, полный самоконтроль и удаленная ди-
агностика, подключение к системе управления сетью, простота адаптации к
условиям функционирования и быстрая переконфигурация.
3. Термостабильность параметров и устойчивость к старению.
4. Легкие способы подключения и монтажа интерфейсных окончаний.
5. Произвольное расположение частот; диапазон перекрываемого затуха-
ния 15-63 дБ; внеполосные излучения и селективность = или > 70 дБ; ампли-
тудные искажения 1 дБ, фазовые - 2 мс.
6 Возможность создания сложных сетевых топологий каналов ВЧ связи,
гибкая маршрутизация информации.
7. Защищенность от всех видов электромагнитных помех и электробезо-
пасность по требованиям ГОСТ.
8. Команды РЗ и ПА NSD550 и AES550.
Оборудование эксплуатируется в энергосистемах России с 1997 г. (к 2006 г.
около 500 устройств). Наработка на отказ ETL-500 в среднем -13-20 лет.
15.3. ETL600. Оборудование ВЧ связи по ВЛ 35 - 1150 кВ
(Разработка компании АВВ Энергосвязь)
ETL600 - преемник терминалов ETL500, сохраняет ее функциональность и
предлагает новые технические характеристики.
В современной энергетике трудна реализация перехода аналоговых ВЧ ка-
налов к цифровым. Часто это требует полной замены существующего, вполне
работоспособного оборудования. ETL600 значительно облегчает этот переход,
сохраняя существующие каналы независимо от того, аналоговые или цифро-
вые каналы требуются сейчас или будут необходимы в будущем. Существую-
щее оборудование ETL500 можно преобразовать в ETL600 заменой одного
модуля. Схемы присоединения, логика и принципы работы большинства сер-
висов ETL600 аналогичны соответствующим функциям ETL500. Методики
управления и обслуживания подобны. Удаленное наблюдение этих терминалов
возможно в их смешанных сетях.
Имеющаяся универсальная аппаратно-программная архитектура ETL600
дает возможность перехода с АВЧ на АЦВЧ или ЦВЧ и обратно с помощью
программы HMI. Наращивание функциональных возможностей не снижает
безопасности, надежности работы, а также устойчивости к дестабилизации.
Все интерфейсные окончания, включая порты данных, электрически изолиро-
370
ваны и обеспечивают защиту от электромагнитных воздействий, перенапряже-
ний и импульсных помех, превышающих требования стандартов.
15.3.2. Технические данные
Одноступенчатый прямой цифровой синтез одной боковой полосы в диапа-
зоне несущих частот 24 - 1000 кГц.
1 - 3 АВЧ канала в полосе модуляции 4- 12 кГц + ЦВЧ канал в полосе 4-32
BWa кГц, где BWa - полоса аналоговых каналов.
Специальный режим 3 АВЧ канала в полосе 8 кГц.
1 - 2 встроенных системы параллельной передачи 4 команд РЗ каждая.
Система передачи команд ПА.
Адаптивная обработка сигналов команд, обеспечивающая наименьшее вре-
мя передачи.
До 4-х интегрированных модема с малым временем передачи и скоростью
100-9600 бит/с, в надтональном спектре 100-4800 бит/с.
Интегрированный высокоскоростной модем с OFDM-TCM модуляцией и
прямой коррекцией ошибок (FEC).
Максимальная пользовательская скорость передачи больше 256 кбит/с.
Динамическая адаптация скорости передачи под характеристики канала
(DSA) OoS. Система подавления селективных помех и неоднородностей (AJS).
Ситема удержания соединения при прерываниях и передаче команд.
Интегрированный 8-канальный мультиплексор.
Система управления и мониторинга на базе Windows.
Element Management System (EMS) через служебный канал (EOC).
15.3 3. При ограничении пропускной способности каналов расширение по-
лосы модуляции в ВЧ связи неприменимо, поскольку разрешенный диапазон
частот в ВЧ связи 24 - 1000 кГц бывает заполнен полностью.
ETL600 дает возможность получить нужные для эксплуатации каналы, а не те,
которые имеются. Как известно, имеются различные типы каналов связи:
управления технологией производства электроэнергии и систем РЗ и ПА, сис-
тем АСУ ТП и АРМ, передачи данных финансового и администритивно-
хозяйственного управления. Эти каналы легко реализуются с ETL600.
Для новых каналов есть возможность создания цифровых потоков со скоро-
стью 256 — 320 кбит/с, которая при использовании мультиплексора и других
сетевых устройств позволяет создание цифровых сетей связи.
Возможна передача стандартных ТФ, АДАСЭ, ТЧ, в том числе, уплотнен-
ных ТМ сигналов, синхронная передача данных со скоростью 9,6 - 256/320
кБит/с, параллельная передача до 8 независимых команд, совместимость ГЕС и
ITU интерфейсных окончаний и другие взможности.
15.3.4 . Одной из самых важных задач ВЧ технологии является передача
сигналов команд РЗА. Интегрированная в ETL600 система NSD600 позволяет
передавать до 4 независимых индивидуально програмируемых команд одно-
временно: ВЧ блокировки, разрешающих и прямого отключения в любых ком-
бинациях. Команды всегда передаются в речевом спектре. На время передачи
371
команд другие сервисы могут отключаться, освобождая мощность для сигна-
лов команд (коэффициент форсирования 0-18 дБ). В любых условиях эксплуа-
тации - минимально возможное время передачи команд без снижения их на-
дежности и безопасности.
В ETL600 могут одновременно работать две интегрированные системы
NSD600. Если восьми передаваемых команд РЗА недостаточно, можно исполь-
зовать до трех внешних устройств NSD600. Общая емкость системы при этом
составит 20 команд РЗА, разбитых на 5 групп по приоритету, времени переда-
чи, надежности и безопасности.
Наилучшие применения NSD600: пофазная защита одноцепных ВЛ; защита
двухцепных ВЛ; резервирование защит ВЛ в параллельном прохождении; за-
щита ВЛ с отпайками; защита последовательно расположенных ВЛ. Для со-
вместимости с существующими каналами РЗА ETL600 имеет специальный
режим работы - 2 кГц в каждом направлении, дуплекс РЗА - 4 кГц.
15.3.5 . Передача данных
Четыре интегрированных модема NSK600 поддерживают передачу данных
со скоростью 100 - 1200 Бод в надтональной части спектра, или CART, со-
вместимую со скоростью до 9600 бит/с, причем до 4800 бит/с в надтональной
части спектра. Емкость каждого модемного канала с помощью встроеннго
мультиплексора может разделяться между различными источниками информа-
ции на уровне портов или времени занятия канала.
15.3.6 . ЦВЧ канал
Интегрированный широкополосный модем MOD600 поддерживает переда-
чу данных со скоростями 9,6-256/320кбит/с. Полоса модуляции устанавливает-
ся программным способом в программе HMI. Аппаратных изменений ETL600
не требуется. Во время передачи команд РЗА ЦВЧ канал прерывается, однако,
после их окончания специальный механизм немедленно восстанавливает пере-
дачу данных без выдержки времени на переустановление соединения или син-
хронизации.
15.3.7 . Подавление помех и неоднородностей
В ВЧ каналах имеются различные, сосредоточенные по спектру, неодно-
родности передаточных функций и помех, затрудняющих или исключающих
высокоскоростную передачу данных. В MOD специальный механизм повыша-
ет на порядок устойчивость и скорость передачи ЦВЧ каналов при таких слу-
чаях.
15.3.8 . Скорость передачи
Адаптивная подстройка скорости передачи (DSA) позволяет сохранить
ЦВЧ канал, если другое оборудование уже не работает. Пять задаваемых поль-
зователем ступеней адаптации позволяют строить ЦВЧ каналы с коэффициен-
том готовности не ниже 0,95. Для приоритетных сервисов DSA выделяет ЦВЧ
каналы, прерываемые только человеком. В общем случае DSA повышает сред-
нюю скорость ЦВЧ канала передачи в 2-3 раза.
372
15.3.9 . Управление сетью
С помощью встроенного сервисного канала (ЕОС) и программы HMI600,
ETL600 может выполнять мониторинг и управление всем терминалам в сети.
Программа дает возможность автоматического выравнивания характеристик
каналов, вычислять запасы по перекрываемому затуханию, строить графики
приема/передачи команд, измерять уровни, осциллографировать и др.
15.4. УПК-Ц. Цифровое устройство передачи команд РЗ и ПА
по ВЧ каналу
(Разработка Прософт-Системы, Екатеринбург)
15.4.1. Основные технические характеристики
Количество передаваемых команд от 8 до 32.
Диапазон рабочих частот при выходной мощности передатчика от 15 до 30
Вт - от 24 до ЮООкГц.
Минимальное рабочее отношение сигнал/помеха 2дБ.
Время передачи команды 25 мс.
Порог чувствительности приемника 25 дБм.
Динамический диапазон изменения входного сигнала 50 дБ.
Питающее напряжение: переменное или постоянное 90-270 В.
Потребляемая мощность передатчика / приемника 60/20 Вт.
Масса передатчика / приемника 9/7 кг.
15.4.2. Особенности
Приемо-передающий тракт и обработка команд реализуются, преимущест-
венно, программным путем.
Команды формируются в групповом сигнале в полосе 4 кГц параллельным
двухчастотным кодом, что повышает помехозащищенность тракта передачи и
достоверность передаваемой информации.
Сигналы телемеханики можно передавать со скоростью 200 Бод.
В аппарате постоянно контролируется ВЧ канал посылкой периодически
затухающего тестового сигнала в передатчике. В приемнике оценивается от-
ношение сигнал/помеха с шагом 2 дБ.
Предупредительная сигнализация работает при снижении уровня входного
сигнала и при увеличении уровня помехи в канале.
Постоянно контролируются все узлы и блоки от входных цепей команд в
передатчике до контактов выходных реле команд в приемнике.
Алгоритм обработки команд (длительность команд, приоритеты, разбивка
на группы), временные характеристики сигналов команд и команд сигнализа-
ции можно настроить программным образом.
Информация о времени начала и окончания поступивших команд и воз-
никших аварийных ситуациях, текущие значения отношений сигнал/помеха в
канале, уровень контрольного сигнала относительно установленной чувстви-
тельности (запас по перекрываемому затуханию в приемнике) выводятся на
четырехстрочный ЖК дисплей.
Часы передатчика и часы приемника согласованы с точностью до 1 мс.
373
15.4.3. Исполнение
Передатчик и приемник УПК-Ц смонтированы в шкафу, куда заведены це-
пи от релейных панелей, сигнализации и электропитания.
Команды могут выводится из работы без отключения аппаратуры.
Входная цепь каждой команды в передатчике может одновременно управ-
ляться двумя внешними цепями.
Выходные цепи команд приемника могут коммутировать до пяти независи-
мых цепей, замыкая "сухие” контакты реле.
В шкафу - встроенные цепи сигнализации со светодиодной индикацией.
15.5. Аппаратный комплекс ТриТОН
(Разработка УралЭНЕРГОСЕРВИС)
ТриТОН совмещает передачу сигналов команд ПА и РЗ, телефонной ин-
формации диспетчерского контроля и управления (передачи данных).
Передачу группового сигнала можно осуществить по ВЧ каналам ЛЭП по
выделенной волоконно-оптической линии связи, в НЧ канале - через аппарату-
ру уплотнения или по двухпроводной линии связи. Возможна передача груп-
пового сигнала синхронными цифровыми потоками - 64 кбит/с или 2048
кбит/с.
Аппаратный комплекс состоит из каналообразующей секции БМК и секции
интерфейсов БУК. Эти секции могут быть разнесены на расстояние до 1км.
Набор интерфейсных блоков секции БУК определяет функциональную нагруз-
ку комплекса и возможность независимого оперативного обслуживания шка-
фов РЗ, ПА, стойки связи.
По ВЧ каналу можно передавать два сигнала ДФЗ защиты (негативного и
позитивного). Производится автоматический контроль параметров канала свя-
зи защиты и состояния интерфейса сопряжения с терминалом защиты. Ком-
плекс может работать со всеми видами ВЧ зашит, выполненных на электроме-
ханических реле, полупроводниковой элементной базе, а также с микропроцес-
сорными терминалами ВЧ защит последних разработок (L60, GE,
ШЭ260703/081, НЛП ЭКРА, Р567, ALSTOM).
Варианты частотного кодирования для передачи сигналов-команд аварий-
ной автоматики в ВЧ/НЧ канале: параллельно-частотным кодом; одночастот-
ным кодом; двухчастотным последовательным кодом.
Аппаратура поддерживает в ВЧ/НЧ канале: полудуплексный режим пере-
дачи команд ПА, прием и передачу до 32 команд в одной секции БУК и воз-
можность увеличения числа команд при подключении дополнительных сек-
ций.
Панель управления и ПК обеспечивают: настройку полосы рабочих частот
на передачу/прием, установку частоты контрольного сигнала; расстановку в
полосе рабочих частот каналов ВЧЗ, ПА, подканалов данных; дозировку уров-
ней в групповом сигнале
Возможность настройки: режимов работы ВЧЗ (времени задержки сигнала
ПРМ, типа ВЧ защиты, установку автоконтроля); режимов работы ПА (за-
держки по входам и выходам управления, выбор вариантов по времени пере-
374
1
дачи команд, выбор способов трансляции); приоритетов передачи речи и дан-
ных.
Возможности передачи данных: прозрачный канал передачи данных
50/100/600 бод для подключения внешнего модема; передача данных встроен-
ным модемом 500/2400/960 бит/с; речевой канал связи с интерфейсами удален-
ного абонента АТС; НЧ окончания обеспечивают подключение соединитель-
ных комплексов АТС любого типа.
Осуществляется непрерывный контроль состояния аппаратуры и канала
связи с измерением запасов и отношения сигнал/помеха. Регистрируются воз-
никающие сообщения о состоянии аппаратуры и канала связи и передаются в
локальную сеть энергообъекта с меткой времени дискретностью 1мс. Осуще-
ствляется внешняя сигнализация прохождения команд и состояний неисправ-
ности. Регистрируются процессы в цепях контроля приема и передачи сигнала
при пусках ВЧ зашиты. Обеспечивается синхронизация встроенных часов по
сигналам GPS.
15.5.1. Технические характеристики
Диапазон рабочих частот, 24 - 1000 кГц.
Номинальные полосы рабочих частот 4/8/12/16 кГц.
Метод модуляции AM ОБП, ЧМ, АФМ.
Уровни передачи не менее, дБм: в диапазоне частот 24 - 400 кГц - 46(50);
400 - 600 кГц - 43; 600 - 1000 кГц - 42.
Номинальное сопротивление для схемы подключения к ВЧ каналу, Ом: не-
симметричной - 75, симметричной - 150.
Вносимое затухание в ВЧ канал меньше 1 дБ.
Уровень чувствительности приемника, дБм: РЗ - (-12); ПА - (-22).
Минимальный уровень приема контрольного ВЧ сигнала 32 дБм.
Избирательность приемника при отстройке от границы полосы на 4 кГц - не
менее 75 дБ.
Диапазон АРУ в тракте приема речевого сигнала - не менее 30 дБ
Время передачи команды ПА от поступления сигнала на вход передатчика
до замыкания выходной цепи приемника - не более 25 мс.
Потребляемая мощность - не более 95 Вт.
Масса БМК/БУК - не более 9/7 кг.
15.6. АВАНТ
Приемопередатчик сигналов ВЧ защит и команд РЗ и ПА
(Разработка компании Прософт-Системы, Екатеринбург)
15.6.1. Основные технические характеристики
Диапазон рабочих частот: 24 - 400 кГц при входной мощности передатчика
45 дБм; 600 - 1000 кГц при входной мощности передатчика 42 дБм.
Ширина полосы дуплексного группового канала 4 кГц.
Шаг выбираемых частот 1 кГц.
Время передачи команд при отношении с/п больше +6 дБ 15-20 мс.
Краевые искажения формы импульса, идущего по сквозному каналу, ±2°.
Компенсации задержки распространения сигнала по линии от 0 до 30°.
375
Питающее напряжение: переменное или постоянное 90-270 В.
Потребляемая мощность не более 100 Вт. Масса 12 кг.
15.6.2. Особенности
Приемо-передающий тракт выполнен, преимущественно, программным пу-
тем с использованием алгоритмов цифровой обработки сигналов.
Реализуется дуплексный канал связи в полосе 4 кГц.
Формирование сигналов ВЧ защит использует двухчастотный способ с ак-
тивной паузой.
По каждой команде РЗ и ПА измеряется текущее отношение сиг-
нал/помеха, что дает максимальное быстродействие при передаче команд в
обычных условиях и высокие параметры безопасности и надежности передачи
при КЗ на линии или при воздействии помех высокого уровня.
Во всех режимах работы осуществляется непрерывный контроль текущего
затухания ВЧ канала и измерение вероятности правильного приема команд.
Передача команд РЗ может осуществляться в режиме взаимно независимой
и приоритетной передачи, в зависимости от величины затухания ВЧ тракта.
Возможность периодического контроля исправности всех функциона-
льных узлов.
Для проверки и настройки параметров ВЧ защит и канала передачи команд
используются тестовые режимы.
Настройка режимов работы и параметров приемопередатчика возможна с
клавиатуры на лицевой панели, с ПК или через локальную сеть.
Приемопередатчик "АВАНТ" может работать по оптоволоконным линиям
связи.
15.6.3. Исполнение
"АВАНТ Р400" - пост ВЧ защит обеспечивает в полосе 4 кГц: передачу и
прием сигналов ВЧ защит по двух - и трехкоицевым линиям; передачу и прием
до четырех команд РЗ мультичастотным параллельным кодом; дуплексную
телефонную связь между концами защищаемой линии в режиме опробования
ВЧ канала.
Приемопередатчик "АВАНТ Р400" может работать в комплекте со всеми
видами существующих ВЧ защит.
"АВАНТ К400" - приемопередатчик команд РЗ и ПА обеспечивает в поло-
се 4 кГц: передачу и прием команд РЗ мультичастотным параллельным кодом;
последовательную передачу и прием 32 команд ПА двухчастотным параллель-
ным кодом; передачу сигналов телемеханики со скоростью до 200 Бод; воз-
можность работы по выделенному НЧ каналу (0-4 кГц); трансляцию команд
ПА на промежуточном пункте в НЧ спектре, а также по цифровому каналу с
возможностью выбора и переназначения номеров транзитных команд.
15.7. АКАП-В
Аппаратура каналов автоматики процессорная
(Разработка УралЭНЕРГОСЕРВИС)
АКАП-В предназначена для передачи 8/16/24/32 команд автоматики и ре-
лейной защиты по проводным линиям в полосе частот стандартного телефон-
376
него канала 0,3 - 3,4 кГц и по высокочастотному каналу по ЛЭП, со смещени-
ем полосы рабочих частот в диапазоне 36-600 кГц. Комплекс аппаратуры
АКАП-В состоит из трех блоков: передатчик тональных частот (ПТЧ); пере-
датчик ВЧ сигналов (ПВЧ) для работы в канале по ЛЭП; приемник тональных
частот (ПРМ), комплектуемый, при необходимости, дополнительным модулем
для работы с ВЧ каналом.
В аппаратуре АКАП-В: осуществляется непрерывный автоматический кон-
троль исправности ВЧ тракта приемника; на контрольной частоте канала воз-
можна передача данных телемеханики со скоростью 100 Бод; возможна одно-
направленная телефонная связь (в том числе, по ВЧ каналу); предусмотрена
запись в энергонезависимую память протокола передачи и приема команд (да-
та, время, номер принятой и передаваемой команды).
АКАП-В выполнена на современной элементной базе и оснащена аппарат-
но-программными средствами самоконтроля и диагностики, имеет гальваниче-
скую развязку по цепям управления и сигнализации, позволяет произвести на-
стройку основных электрических, временных, частотных характеристик каж-
дого блока с пульта управления на месте установки.
АКАП-В заменяет эксплуатируемую сейчас аппаратуру передачи команд и
выполняет ее функции на качественно новом уровне.
15.7.2 Технические характеристики АКАП-В
Диапазон частот 36-600 кГц; рабочая полоса частот 0,3 - 3,4 кГц; количест-
во команд 8/16/24/32; уровень передачи ВЧ сигнала на нагрузке 75 Ом не ниже
45+0,5 дБ; чувствительность приемника -20+1 дБ; избирательность приемника
отстоящей от края полосы приема на 8 кГц не ниже 75 дБ.
Время передачи команды с момента поступления управляющего сигнала до
замыкания выходной цепи приемника не превышает, мс: для одночастотной
команды - 25, для двухчастотной команды - 50.
Потребляемая мощность одного блока не более, Вт: при питающем напря-
жении 220 В - 150, при 110 В - 180.
Вес одного блока не превышает 20 кг.
15.8. Аппаратура каналов автоматики процессорная
малокомандная АКАП-М "Защита ВМ"
(Разработка УралЭНЕРГОСЕРВИС)
АКАП-М "Защита ВМ" предназначена для передачи 8/16 команд аппарату-
ры ВЧ каналов противоаварийной автоматики, заменяет морально устаревшую
аппаратуру ВЧТО.
Комплекс аппаратуры АКАП-М состоит из двух блоков: ВЧ передатчик
(формирователь сигналов команд); приемник (идентификатор сигналов ко-
манд).
В аппаратуре АКАП-М: осуществляется непрерывный автоматический кон-
троль исправности ВЧ тракта приемника; на контрольной частоте канала воз-
можна передача данных телемеханики со скоростью 100 Бод; предусмотрена
запись в энергонезависимую память протокола передачи и приема команд (да-
377
та, время, номер принятой и передаваемой команды); возможно подключение
персонального компьютера.
АКАП-М выполнена на современной элементной базе и оснащена аппарат-
но-программными средствами самоконтроля и диагностики, имеет гальваниче-
скую развязку по цепям управления и сигнализации, позволяет произвести на-
стройку режимов работы аппаратуры с клавиатуры блока ПРЦ через много-
уровневое меню с индикацией через дисплей на ЖКИ.
15.8.2. Технические характеристики АКАП-М "Защита ВМ"
Диапазон частот 36 - 600 кГц; рабочая полоса частот 0,3 - 3,4 кГц; количе-
ство команд 8/16; уровень передачи ВЧ сигнала на нагрузке 75 Ом не ниже
45+0,5 дБ; чувствительность приемника - 20+1 дБ; избирательность приемника
отстоящей от края полосы приема иа 8 кГц не ниже 75 дБ.
Время передачи команды с момента поступления управляющего сигнала до
замыкания выходной цепи приемника не превышает 25 мс.
Потребляемая мощность одного блока не более, Вт: при питающем напря-
жении 220 В - 150, при 110 В- 180.
Вес одного блока не превышает- 20 кг.
15.9. N S D 570.
Аппаратура передачи сигналов команд
релейной защиты и противоаварийной автоматики
(Разработка компании АВВ Энергосвязь)
15.9.1. Краткие технические характеристики
Передача сигналов РЗ и ПА возможна по аналоговому каналу по ВЛ; анало-
говому цифровому оптическому каналу; аналоговому проводному каналу.
Число команд - до 4 независимых команд по аналоговым каналам; до 8 не-
зависимых команд по цифровым каналам.
Входы команд: контакт + внешняя батарея 24 - 250 В; контакт + внутрен-
ний источник 24 В (дополнительно). Все входы / выходы гальванически развя-
заны.
Время передачи адаптивное, всегда наименее возможное, 4мс минимум.
Линейный интерфейс аналоговый: 2-х или 4-х проводный, 600 Ом или вы-
сокоомный; уровень передачи: -24 + 11 дБм; уровень приема: номинал 30 +2
дБм; динамический диапазон 30 дБ.
Линейный интерфейс. Цифровой: G.703.1 (64 кбит/с, со-направленный;
Е1/Т1 для прямого подключения к SDH / SONET мултиплексорам; другие.
Линейный интерфейс - оптический LED 1300 нм, 50 км.
Управление - стандартный компьютер РС и Интернет-браузер.
Регистратор событий - встроенный, энергонезависимый.
Сухие контакты с назначаемыми функциями при авариях.
Потребление: не более 40 Вт; рабочий диапазон температур: - 5 +55°С
15.9.2. Особенности
Аналоговые и цифровые каналы связи; 4 или 8 аналоговых команд в уст-
ройстве; 8 или 16 команд в шасси; каждая команда может использоваться, как
блокирующая, разрешающая или отключающая; встроенный регистратор со-
378
бытий; возможность удаленной конфигурации; браузер-основанный интер-
фейс; при подключении к LAN Ethernet поддерживается Интернет/Интернет-
управление; адаптивная обработка сигналов - минимальное время передачи; 1
+ 1 резервирование пути; основной и резервный источники питания.
15.10. Комбинированная аппаратура для передачи
сигналов ВЧ защит и команд типа РЗ-СК
(Разработка к.т.н. В. С. Скитальцева, "ВНИИЭ")
15.10.1. Область применения аппаратуры
Основным видом релейной защиты линий электропередачи (ЛЭП) напря-
жением 220 кВ и выше (а также многих линий 110 кВ), применяемой в России
и странах бывшего СССР, являются высокочастотные (ВЧ) защиты. Наиболее
распространенной из таких защит является дифференциально-фазная защита,
основанная на сравнении фаз токов по концам линии. Второй по распростра-
нению является направленная защита, реагирующая на направление тока на
концах линии. Обе эти защиты при коротком замыкании (КЗ) вне защищаемой
линии передают по ВЧ каналу сигнал, запрещающий (блокирующий) отключе-
ние выключателей на защищаемой линии. Еще одним видом ВЧ защиты явля-
ется дистанционная защита, которая при КЗ на защищаемой линии передает по
ВЧ каналу сигнал, разрешающий или ускоряющий отключение выключателя
на противоположном конце защищаемой линии Иногда производится непо-
средственное (прямое) отключение этого выключателя. Разрешающие, уско-
ряющие, отключающие сигналы принято называть командами.
Условия передачи по ЛЭП блокирующих сигналов и сигналов команд (СК)
существенно различаются, поэтому в настоящее время для их передачи ис-
пользуется различная аппаратура. Для блокирующих сигналов используются
специализированные приемопередатчики зашиты, образующие выделенные
каналы связи. Передача команд релейной защиты (РЗ) производится обычно с
помощью аппаратуры каналов противоаварийной автоматики (ПА). Эта аппа-
ратура выполняется либо специализированной, тогда она образует симплекс-
ные каналы в отдельных полосах частот; либо комбинированной с аппаратурой
телефонной связи.
При организации схем релейной защиты ЛЭП имеется ряд случаев, когда
при использовании защиты с блокирующими сигналами требуется посылать и
сигналы команд. В этих случаях необходимо создавать комплекс из несколь-
ких каналов с соответствующей аппаратурой, но часто (особенно на линиях
11 ОкВ) из-за дефицита частот ВЧ каналов и недостатка средств приходится
отказываться от полноценных решений и идти на упрощения. Новая аппарату-
ра дает возможность успешно решать такие проблемы.
15.10.2. Характеристика новой аппаратуры
Аппаратура предназначена для передачи по ВЧ каналу по ЛЭП блокирую-
щих сигналов и сигналов команд релейной защиты. Передача обоих видов сиг-
налов в обе стороны производится независимо (в том числе - одновременно) в
полосе частот 4 кГц. Возможно использование аппаратуры для передачи толь-
ко одного вида сигналов и в одном направлении. Аппаратура используется
379
на ЛЭП напряжением ПО - 500 кВ для работы с дифференциально-фазными
защитами (ДФЗ) всех типов, направленными защитами с ВЧ блокировкой
(ВЧБ), дистанционными и токовыми защитами с телеускорением, защита-
ми, использующими прямое отключение, выполненными на микропроцессор-
ной, микроэлектронной базе, и на электромеханических реле. Интерфейс рас-
считан на взаимодействие со всеми типами ВЧ защит, эксплуатирующихся в
России. Все параметры канала защиты не хуже, чем у существующих приемо-
передатчиков, а чувствительность - выше.
Аппаратура обеспечивает передачу до 4 команд в каждом направле-
нии. В каждую сторону в каждый момент времени может передаваться одна
команда, при одновременном возникновении, команды передаются поочередно
в порядке приоритета. Более приоритетная команда прерывает передачу менее
приоритетной. Перекрываемое затухание, быстродействие и помехозащищен-
ность при передаче команд - не хуже, чем у существующей аппаратуры кана-
лов ПА.
Аппаратура предназначена для работы на двухконцевых линиях. На трех-
концевых линиях с трансформатором, установленным на ответвлении, требу-
ется организация двух отдельных каналов: одного - для защиты основной
линии и второго - между ответвлением и одним нз концов линии. При работе
защиты трансформатора команда телеотключения передается сначала на один
конец линии, а затем по основному каналу - на второй ее конец.
Применение новой аппаратуры для передачи сигналов, вместо существую-
щей, обеспечивает следующие основные преимущества: существенное сокра-
щение полосы частот, занимаемой каналами защиты; повышение чувствитель-
ности канала передачи блокирующих сигналов; уменьшение количества ис-
пользуемой аппаратуры; снижение затрат на оборудование н эксплуатацию.
Кроме того, новая аппаратура будет выполнена на современном уровне с ис-
пользованием микропроцессоров и должна иметь систему диагностики, реги-
страции и сигнализации.
Опрос, проведенный среди специалистов по РЗ ряда энергосистем н про-
ектных организаций, показал, что существует достаточно широкая область
применения такой аппаратуры.
Способ передачи и приема сигналов и команд РЗ и построенная на его ос-
новании аппаратура оригинальны. Новая аппаратура проработана в части
принципиальных решений, которые испытаны на математической модели.
Испытания подтвердили возможность их реализации.
В настоящее время ведется патентование. Предполагается патентование в
странах СНГ.
15.10.3. Возможност и практического использования новой аппа-
ратуры в электроэнергетике России и странах СНГ.
В электросетях России эксплуатируется более 20000 комплектов высоко-
частотных защит. Ориентировочно столько же - в других странах быв-
шего СССР. Опыт использования этих защит на протяжении многих лет
вполне положителен. В России выпускаются новые типы микропроцессорной
высокочастотной релейной защиты. Концепция развития ВЧ связи в России
380
предусматривает дальнейшее сохранение и развитие ВЧ каналов РЗ на обо-
зримый период времени, несмотря на распространение волоконно - оптиче-
ских каналов связи.
Современная ситуация с каналами связи для РЗ характерна тем, что в экс-
плуатации находится, преимущественно, оборудование, устаревшее мо-
рально и физически. Используются аналоговые приемопередатчики защиты,
разработанные в 1980 - 90 г., выполненные на транзисторах и интегральных
микросхемах (АВЗК-80, ПВЗ, ПВЗ-90М). В России сейчас выпускается пре-
мопередатчнк - ПВЗУ-Е, разработанный в 1990 г. и частично модернизирован-
ный.
Аппаратура для передачи команд, находящаяся в эксплуатации, так-
же в значительной степени старая (ВЧТО-М, АНКА-АВПА, АКПА-В). Но
выпускается и новая: два типа специализированной - АКА-16 "Кедр" и "УПК-
LI,'' и комбинированная аппаратура связи и передачи команд ETL 500, ETL 600
фирмы АВВ Энергосвязь и аналогичная - фирмы "Искра Системы". Следует,
однако, отметить, что подобная аппаратура применяется, в основном, для соз-
дания каналов противоаварийной автоматики, которые образуются, как пра-
вило, по линиям 500 кВ. На пиниях 110 - 220 кВ каналы ПА не создаются, а
создавать их только для целей РЗ слишком дорого. Новая же аппаратура наи-
более пригодна именно для этих линий, которые составляют большинство.
Как указывалось выше, она совмещает функции передачи сигналов ВЧ за-
щит н команд, занимая для дуплексной передачи полосу частот одного канала
4 кГц.
В процессе реконструкции новая аппаратура может найти применение
как для замены устаревшего существующего оборудования, так и для усо-
вершенствования систем РЗ.
Но в "железе” ее, к сожалению, пока нет.
15.11. AES Testbox.
Устройство тестирования передачи
сигналов команд РЗ и ПА
(Разработка компании АВВ Энергосвязь)
15.11.1. Назначение
Устройство AES Testbox предназначено для тестирования каналов н систем пе-
редачи и приема команд во время приемо-сдаточных испытаний, опытной эксплуа-
тации, промышленной эксплуатации при периодических поверках и во время пла-
нового обслуживания.
При проведении тестирования AES Testbox выполняет функции устройств РЗ н
ПА (подменяет их), н в соотаетствии с заданной методикой проверок посылает и
принимает сигналы команд через испытуемый канал связи.
Системы релейной защиты в сочетании с линиями связи обеспечивают наи-
лучшую селективность определения и изоляции неисправностей на ВЛ, трансфор-
маторах, генераторах и других элементах электростанций.
Основными требованиями для всех систем РЗ и ПА являются надежность н ми-
нимальное время передачи сигнала команды. В случае аварии на защищаемом уст-
381
ройстве, сигнал команды должен бьпъ передай на исполнительный механизм за
минимально возможное время, даже если канал находится в аварийном состоянии
(надежность).
С другой стороны, канал связи ни в коем случае не должен вызывать неправиль-
ного срабатывания системы защиты, вырабатывая ложные команды управления в
отсутствие аварий энергосистемы (безопасность).
Таким образом, наиболее важными параметрами системы передачи сигналов
команд являются: минимальное время передачи, надежность и безопасность.
Современное оборудование передачи сигналов команд должно разрабатываться
как с учетом требований к системам РЗ и ПА, так и с учетом требований современ-
ных систем связи, и должно обеспечивать наилучшее комплексное решение обоих
этих вопросов.
Устройства проверки правильности функционирования каждой из составных частей
канала передачи сигналов команд в том или ином виде существуют. Эти или какие-
либо внешние устройства диагностики и тестирования или встроенные в каждый из
компонентов канала системы самодиагностики.
AES Testbox - это специализированные устройство оценки правильности
работы всего тракта передачи сигналов команд РЗ н ПА в целом и работает с
любыми системами передачи сигналов команд РЗ и ПА.
Традиционный канал передачи сигналов команд РЗ и ПА в энергетике состо-
ит из непосредственно самих устройств РЗ и ПА, систем передачи и приема сигна-
лов команд и среды передачи, по которой эти сигналы передаются.
15.11.2. Характеристика устройства
Устройство работаете аналоговыми н цифровыми каналами связи. Имеет восемь
независимых передаваемых и столько же входных сигналов.
Каждый передаваемый сигнал может независимо тестировать каналы РЗ в схе-
мах блокировки, разрешающих, прямого отключения, а так же каналы ПА.
Есть дополнительный выход для управления источником шумов или аттенюа-
тором. Собственные задержки минимальны. ЭМС свойства не хуже тестируемого
оборудования
Аппаратура имеет независимые источники питания устройства AES Testbox, пе-
редаваемых и принимаемых сигналов, встроенный регистратор измерений, встро-
енный архив конфигураций устройства.
Прибор работает независимо и под управлением ПК.
Оцениваемыми у входных сигналов характеристиками являются: текущая дли-
тельность, период повторения, текущее запаздывание (время передачи), средняя
длительность, среднее время запаздывания, распределение (гистограмма) времени
запаздывания, передачи входных сигналов.
15.11.3. Работа с AES Testbox
AES Testbox сконструирован с учетом удобства работы как с местным, так и
удаленным терминалом передачи сигналов команд.
При тестировании симплексного канала, удаленный AES Testbox работает в ре-
жиме приема сигналов, без их генерации.
При тестировании дуплексного канала два AES Testbox могут работать в неза-
висимом режиме генерации н приема сигналов команд.
382
В то же время, удаленный AES Testbox может быть использован, как транзит-
ный терминал, при этом все поступающие на входы устройства сигналы трансли-
руются на его выходы.
Транзисторный режим режим работы удаленного устройства AES Testbox по-
зволяет тестировать работу системы передачи сигналов команд вне зависимости от
того, где вы находитесь.
Прн автономном использовании AES Testbox управление процессом тестиро-
вания осуществляется со встроенной клавиатуры, а наблюдение за ходом измерений
на встроенном графическом дисплее.
Каждое из окон служит для установки определенной группы параметров режи-
ма измерений, или для отображения хода одного из выбранных режимов тестиро-
вания.
Программа ПК управления AES Testbox делает работу с устройством более
легкой.
Подключение компьютера к AES Testbox для выполнения конфигурации и мо-
ниторинга процесса тестирования выполняется через последовательный Р8232 порт.
При этом анализу подвергаются не только временные параметры передаваемых
сигналов команд но и логика передачи сигналов через систему илн канат (приори-
теты).
Кроме того, анализируются статистические характеристики и свойства переда-
ваемых сигналов, каналов и систем передачи.
Устройство AES Testbox позволяет оценивать вероятность правильной переда-
чи (надежность) и число ложных срабатываний (безопасность) в тестируемом ка-
нале, средние за период наблюдений временные характеристики канала и поведе-
ние команд в условиях шумов илн скачкообразных изменений затухания.
Тестирование реализуется за счет генерации на выходном разъеме устройства
сигналов команд с заданными временными параметрами, н оценки характеристик,
поступающих на входной разъем устройства, сигналов, с возможностью их после-
дующей обработки и анализа.
15.11.4. Конструкция
Малогабаритное легкое устройство AES Testbox конструктивно выполнено с
учетом всех требований по электробезопасности и ЭМС, принятых в Российской
электроэнергетике.
383
ГЛАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ
ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ,
ПРОВЕРОК, ИЗМЕРЕНИЙ ВЧ АППАРАТУРЫ И КА-
НАЛОВ РЗ И ПА
16.1. Традиционные приборы для измерений, проверок,
испытаний и наладки ВЧ аппаратуры и каналов РЗ и ПА
Генераторы высокочастотные ГИВЧ, ИГ-300, ВТ-41 Т/А, ГЗ-111, ГЗ-112, ГСЭ, Г4-158 (ГСВЧ)
Генераторы звуковой частоты ГЗ-106, ГЗ-109
Вольтметры электронные B3-38A, ВЗ-38Б, ВЗ-48А, ВЗ-55А, ВЗ- 56, ВЗ-57, B3-36
Вольтметры электронные, селективные В6-9, В6-10
Вольтметры электронные, универсальные В7-36
Вольтметры электронные, цифровые ВЗ-52/1, ВЗ-62, В7-22А, В7-27А, В7- 22А, В7-28, В7-37, В7-38, В7-40, В7- 40/1, В7-41, ВЗ-59, ВЗ-60, ВЗ-61
Частотомеры электронно-счетные 43-44, 43-62,43-63
Осциллографы Cl-55, С1-65А, Cl-69, Cl-76, С1-94, Cl-96. CI-112, C1-I18
Измерители параметров цепей со средоточенными постоянными Е-41 (добротность), Е6-13А, Е6-16, Е6-17 (сопротивление постоянному току), Е7-8, Е7-10, Е7-11 (универсаль- ный)
Избирательные показатели уровня ИИУ-2, ET-41T/V
Амперметр термоэлектрический Т-15, до 1 А и 1000 кГц
ВЧ магазины затуханий ВЧИ, M3-73, до 70дБ, 75 ОМ, до ЮООкГц
Мегаомметры Ф4101, М4100/4, М4100/3, М4100/1, (100-1000В)
Приборы комбинированные Ц4315 и аналогичные
Перечисленные приборы могут быть заменены другими с аналогичными параметрами.
16.2. Испытатель параметров ВЧ каналов ВЧИ-7
(Разработка завода ОЗАП)
Прибор включает в себя: несимметричный магазин затуханий 0 - 47 дБ с
шагом 1 дБ, Zx-75 Ом, мощность рассеяния 10 Вт; ВЧ шунт для измерения -10
Ом; эквиваленты емкостей конденсаторов связи; эквиваленты индуктивностей
ВЧ заградителей; мостовую схему для контроля частотных характеристик ак-
тивного и полного сопротивлений ВЧ заградителей. Эквивалентное волновое
сопротивление воздушных н кабельных ЛЭП 25, 75, 100, 300,400 Ом; Р - 10
(30) Вт. Диапазоны частот 30 - 1000 кГц.
384
16.3. Прибор высокочастотный ПВЧЛ
(Разработка завода ОЗАП )
Прибор включает в себя: генератор сигналов 30 - 600 кГц с усилителем
мощности, цифровым индикатором частоты. Имеет 4 поддиапазона, точность
установки частоты 0,05 кГц, выходное напряжение при нагрузке 75 Ом - 0-17
В, выходная мощность при той же нагрузке - не менее 3,8 Вт, время непрерыв-
ной работы не больше 8 ч. Блок питания 220 В, 50 Гц.
16.4. Анализатор AnCom А-7 и ВЧ связь по ВЛЭП
(Фирма Аналитик- ТС)
Решение задачи измерения трактов и оборудования ВЧ связи. Обеспечивает
работу в автономном режиме и под управлением персонального компьютера.
Состав анализатора:
Блок анализатора: генератор измерительных сигналов, измеритель уровня.
Блок коммутации AnCom А-7-БК: магазин эквивалентов конденсатороа связи.
Магазин эквивалентов волнового сопротивления; переключатели рода ра-
бот; соединители; синхронизация с промышленной частотой; нагрузочные ре-
зисторы; специальное программное обеспечение для персонального компьюте-
ра.
Возможности: измерения с внесением в ВЧ тракт измерительных сигналов
и частичным или полным выводом элементов тракта из эксплуатации прн ор-
ганизации ВЧ тракта по схеме фаза-земля, фаза-фаза, по грозозащитным тро-
сам и по расщепленной фазе, (рабочее затухание, частотная характеристика
затухания - АЧХ, частотные характеристики согласования - активная, реак-
тивная составляющие и модуль полного сопротивления, затухания несогласо-
ванности).
Измерения оборудования присоединения и ВЧ кабелей: ВЧ заградитель
(ВЧЗ), фильтр присоединения; ВЧ кабель.
Измерение характеристик оборудования ВЧ связи, включая ВЧ приемопе-
редатчики РЗ и ПА.
Измерения аналоговых каналов, образованных оборудованием ВЧ связи.
16.5. РЕЛЕ-ТОМОГРАФ-ВЧ
Испытательный комплекс для проверки ВЧ аппаратуры
Фирма НПП “Динамика”, г.Чебоксары.
Состав: Испытательное устройство РЕТОМ-ВЧ; программное обеспе-
чение.
"Виртуальная ВЧ лаборатория" реализует функции следующих прибо-
ров:
Измеритель АЧХ, Панорамный индикатор,
Генератор высокой частоты, 24 - 630 кГц; 0, 75, 150 Ом, 5 Вт.
Генератор низкой частоты, 20 Гц - 24 кГц, 5 В, 10 Вт.
Селективный вольтметр, 24 - 630 кГц; 10 мВ, ЮОмВ, IB, 10В, 100 В
ВЧ мультиметр, 24 - 630 кГц; 100 мА, 1 А, 100 мВ, 1 В, 10 В, 100 В; часто-
томер в ВЧ мультиметре, 24кГц - 2,5мГц.
385
НЧ мультиметр, 45 Гц - 5 кГц - 24 кГц, пост, ток; ЮОмА, 1А, ЗООмВ, 3 В,
30 В, 300 В; Входное сопротивление по напряжению 100 кОм, по току 2,5 Ом;
НЧ частотомер в мультиметре 45 Гц - 24 кГц.
Источник постоянного напряжения, 15 В, 300 мА.
Устройство ввода и регистрации дискретных сигналов (16 входов).
Миллисекундомер, 99 с
Контактные выходы управляемые (2 выхода).
Дискретные входы-16. Масса и габариты, не более 6 кг и 256x324x103 мм.
Магазин резисторов, конденсаторов н индуктивностей ВЧР-50:
24 - 1000 кГц; Ялосл = 10, 15, 30, 50,75, 100, 150, 200, 300, 600, 2к, 2 Вт.
Rh = 50,75, 100, 125, 150, 175, 200, 300,400,600,2к, 50 Вт
Сев = (2,2; 3,2; 4,4; 4,7; 6,4; 7; 15; 18; 35; 107) н.
Магазин затуханий ВЧА-75 с блоком балластного сопротивления ВЧЗ-З; 0
- МГц, 75 Ом, 50 (75) В, 0 - 45 дБ; масса не более 6 кг; 259x225x175 мм.
Высокочастотный тестер ВЧТ-630 с устройством заряда аккумуляторов;
24 - 630 кГц, входное сопротивление.: по напряжению. 100 кОм/25 пФ. по току
-не более 1,5 Ом; измерение: 200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В; 2 А; масса 420 г,
200x105x60 мм.
С помощью РЕЛЕ-ТОМОГРАФА-ВЧ можно: измерить основные парамет-
ры и снять характеристики ВЧ приемопередатчиков аппаратуры релейной за-
щиты, в том числе типов УПЗ-70, АВЗК-80, ПВЗ, ПВЗ-90М, ПВЗУ-Е, ПВЗУ-М;
измерить основные параметры и снять характеристики ВЧ устройств ПА, в том
числе, типов АНКА-АВПА, АКПА, АКПА-В; измерить основные параметры и
снять характеристики элементов ВЧ тракта: разделительных фильтров; ВЧ ка-
беля; фильтра присоединения; конденсатора связи; ВЧ заградителя.
16.6. РЕТОМЕТР
Карманный вольтамперфазометр
(Фирма НЛП “Динамика”, г.Чебоксары)
Ретометр - многофункциональный автоматизированный прибор нового по-
коления.
Прибор может длительное время работать в автономном режиме от встро-
енных аккумуляторов, позволяет производить измерения в лабораторных н
полевых условиях в широком температурном диапазоне и в условиях слабой
освещенности.
Технические данные
Измерение напряжения:
Диапазоны измерения переменного и постоянного тока. В: 0,01 - 0,2; 0,2 -
2; 2-40; 40 -600.
Измерение переменного тока:
Диапазоны измерения силы переменного тока (с помощью токовых кле-
щей), А: 0,01 - 0,2; 0,2 - 2; 2 - 20
Измерение угла сдвига фаз:
Диапазон нзмерения угла сдвига фаз между напряжением и напряжением,
током и током, напряжением н током: от 180° на 360"
Минимальные напряжение /ток при измерении угла сдвига фаз, В, А 0,05.
386
Измерение частоты:
Диапазон измерения частоты напряжения н тока, Гц: 20-250.
Минимальные напряжение / ток при измерении частоты, В, А 0,05.
Измерение сопротивлений
Диапазоны измерения переменного сопротивления: в режиме "прозвонка"
до 10 Ом, в режиме измерения сопротивления 10 - 100 Ом; 100 - 1000 Ом; 1 -
10 кОм.
Общие параметры
Напряжение питания прибора. В: от аккумулятора формата АА 1300 мА 2
шт х 1,2; от сетевого адаптера 5.
Потребляемый ток (прн полном заряде аккумулятора) не более 200 мА.
Раскрытие магнитопровода токоизмерительных клещей, мм, 9±5.
Габариты, мм, 110x195x25; вес 0,3 кг.
Диапазон рабочих температур, от -20 до +40 °C.
Дополнительные функции
Автоматический выбор предела измерений; определение правильности че-
редования фаз при напряжении от 5 до 600 В; вычисление активной / реактив-
ной мощности в диапазоне до 12 кВт/12кВАр; индикация минимального, мак-
симального и текущего действующего значения напряжения и силы тока изме-
рительного канала; индикация параметров импульса длительностью до 0,2 с
напряжения/тока измерительного канала: длительность импульса, среднее зна-
чение импульса напряжения (тока); индикация порогового значения напряже-
ния/тока срабатывания при запуске оборудования; возможность задания уста-
новок в режиме настройки.
16.7. ПАРМА ВАФ-А
Вольта мперфазометр
(Компания "ПАРМА", Санкт-Петербург)
Вольтамперфазометр "ПАРМА ВАФ-А" - многофункциональный измери-
тельный прибор - предназначен для измерения напряжения постоянного тока,
напряжения и силы переменного тока промышленной частоты, угла сдвига
фаз, полной мощности, частоты, определения последовательности чередования
фаз в трехфазных системах.
Технические данные
Измерение напряжения:
Диапазоны измерения переменного и постоянного тока, 0 - 460 В. Предель-
ное напряжение на дисплее, не менее 600 В.
Прибор выдерживает перегрузку в течение 1 мнн 920 В.
Входное сопротивление каналов напряжения, не менее 1 МОм.
Измерение переменного тока:
Диапазоны измерения силы переменного тока (с помощью токовых кле-
шей), 0-10А. Прибор выдерживает перегрузку в течение 1 мин 20А.
Диапазон измерения угла сдвига фаз между напряжением и напряжением,
током и током, напряжением и током: от 180° на 360°
Измерение частоты
Диапазон измерения частоты напряжения и тока, Гц: 45 - 65
387
Диапазон измерения активной (реактивной) мощности, 0 - 4600 Вт (ВАр).
Прибор определяет порядок чередования фаз в трехфазной системе.
Раскрытие магнитопровода токоизмерительных клещей 9±0,5 мм.
Общие параметры
Напряжение питания прибора от сети 220 ± 44 В; от постоянного тока от 4
гальванических элементов АА - RI4 Р (1,5 В). Батарейное питание включается
автоматически при отключении сетевого питания; от 4 аккумуляторов формата
АА 1300 мА 2 шт х 1,2; от сетевого адаптера - 5 В.
Максимальная потребляемая мощность, не более 3 Вт.
Вес измерительного блока, и габариты не более 1 кг и 190x70x160 мм.
Диапазон рабочих температур, от -20 до +55 °C.
16.8. РЕЛЕ-ТОМОГРАФ-ВЧм
(Фирма КПП “Динамика”, г. Чебоксары)
16.8.1. Комплекс РЕТОМ-ВЧм (РЕЛЕ-ТОМОГРАФ-ВЧм) является совре-
менной мобильной ВЧ лабораторией (модернизированный комплекс РЕТОМ-
ВЧ) н предназначен для:
проверки ВЧ постов устройств релейной защиты;
проверки ВЧ аппаратуры приема-передачи телекоманд релейной защиты и
противоаварийиой автоматики;
снятия характеристик различных элементов ВЧ тракта.
16.8.2. Испытательный комплекс РЕТОМ-ВЧм работает под управлением
компьютера н включает в себя: испытательное устройство РЕТОМ-ВЧ/25; -
стандартное программное ся обеспечение "Виртуальная ВЧ лаборатория",
реализующая функции следующих приборов: измеритель АЧХ; панорамный
индикатор; генератор высокой частоты; генератор низкой частоты; селектив-
ный вольтметр; ВЧ мультиметр; ИЧ мультиметр; источник опертока; устрой-
ство ввода и регистрации дискретных сигналов (16 входов); частотомер; мил-
лисекундомер; контактные выходы управляемые (2 выхода); - аксессуары:
сумка для транспортирования прибора, кабель для подключения к компьюте-
ру, кабель для подключения к сети 220 В, блок проводов, коаксиальных кабе-
лей и переходников, блок внешней нагрузки БВН-75, преобразователь ВЧП-
10; магазин резисторов и конденсаторов ВЧР-50М с балансировочной схемой;
магазин затуханий ВЧА-75 с блоком балластным ВЧЗ-З; высокочастотный
тестер ВЧТ-25 с устройством заряда аккумуляторов;
В дополнение к стандартному пакету программ "Виртуальная ВЧ лабора-
тория" разработаны и могут быть поставлены следующие специальные про-
граммы: проверка ВЧ поста ПВЗ-90М; проверка ВЧ постов ПВЗУ-Е и ГТВЗУ-
М; проверка устройства противоаварийиой автоматики АНКА-АВПА и АКА-
16 "КЕДР".
16.8.3. Структура испытательного комплекса РЕТОМ ВЧм
Основой комплекса является испытательный прибор РЕТОМ-ВЧ/25. При-
бор под управлением компьютера генерирует тестовые ВЧ сигналы напряже-
ний, аналогичные тем, которые поступают на вход ВЧ защиты н ВЧ автомати-
ки. В обратном направлении через РЕТОМ-ВЧ/ 25 в компьютер поступает ин-
формация о реакции ВЧ устройств на эти тестовые воздействия.
388
Комплекс позволяет автоматически снимать характеристики, оформлять
протоколы испытаний, архивировать их и т.п. В современной технике подоб-
ные приборы принято еще называть виртуальными приборами. При этом спец-
программа формирует на дисплее компьютера виртуальную лицевую панель
прибора РЕТОМ-ВЧ/25 н "рабочий стол", приспособленный для решения задач
многофункциональной ВЧ лаборатории.
Прибор РЕТОМ-ВЧ/25 в испытательном комплексе РЕТОМ-ВЧм выполня-
ет только генераторные и сенсорные функции для взаимодействия с проверяе-
мым ВЧ оборудованием и является, по сути, "руками" компьютера. Их совме-
стная работа и создает виртуальную ВЧлабораторию, в которой имеются:
ВЧ генератор (частота 24 - 2500 кГц), Ивых = 0; 75; 150 Ом; НЧ генератор
(частота 20 Гц - 24 кГц); источник опертока (0 - 250 В = 10 Вт);
ВЧ и НЧ генераторы изменяют частоту (относительно установленной) как
вручную (при помощи виртуальных приборов с необходимым шагом), так н
автоматически.
В автоматическом режиме это изменение производится по следующим ал-
горитмам: квази-непрерывные изменения: между заданной начальной и конеч-
ной частотами, изменение в заданной полосе частот относительно центральной
частоты; изменение между заданными начальной и конечной частотами с за-
данным шагом; манипуляция сигнала; старт н останов генерации по таймеру;
далее имеются: тселективный вольтметр; ВЧ мультиметр; ПЧ мультиметр;
миллисекундомер; частотомер; контактные выходы (2 шт.); дискретные входы
(16 шт).
Результаты измерений оформляются в виде графиков н таблиц в форме
стандартных протоколов н могут быть распечатаны на любом принтере. Про-
граммное обеспечение Виртуальная ВЧ лаборатория функционирует в среде
WINDOWS.
16.8.4. Возможности РЕТОМ-ВЧм по сравнению с РЕТОМ-ВЧ
В четыре раза, с 630 до 2500 кГц, увеличен верхний предел диапазона рабо-
чих частот всех высокочастотных приборов: ВЧ генератора, ВЧ мультиметра и
селективного вольтметра. Измерительные генераторы с такими параметрами в
наших энергосистемах - впервые. (Это максимальная частота 2,5 МГц, наи-
большее выходное напряжение 20 Urms на нагрузке 50 Ом, типовая приведен-
ная погрешность воспроизведения- 1 %).
Существенно - до 60 дБ - расширен динамический диапазон селективного
вольтметра, измерителя АЧХ и панорамного индикатора. Можно проводить
достоверную оценку спектральных составляющих в присутствии очень мощ-
ных "мешающих" сигналов, уровень которых на 60 дБ больше, чем сам иссле-
дуемый сигнал. Это позволяет, в частности, повысить точность измерения сиг-
налов меньше 10% диапазона.
Значительно расширена нижняя граница частотного диапазона селективно-
го вольтметра - до 200 Гц.
В составе селективного вольтметра есть высокоточный широкополосный
измеритель входного сигнала TRUE RMS с классом точности 2,5 %. Это как бы
еще один широкополосный ВЧ мультиметр, н его наличие повышает эффек-
тивность выполнения проверочных работ.
389
Широкополосный ВЧ мультиметр комплекса РЕТОМ-ВЧм измеряет истин-
ное среднеквадратическое значение TRUE RMS, что незаменимо прн оценке
шумов в трактах, отношения сигнал/шум и т.п.
Связь нового прибора с компьютером полностью модернизирована и реали-
зована теперь через USB (USB 1.1 илн USB 2.0), что значительно удобнее по
сравнению со старым прибором.
Практически в 6 раз ускорена возможность снятия АЧХ или Панорамы сиг-
налов, а это существенно сокращает время проверок.
В магазин резисторов, конденсаторов и индуктивностей ВЧР-50М включе-
на специальная мостовая балансировочная схема для проверки ВЧ заградите-
лей и другого ВЧ оборудования.
Значительно удобнее стало программное обеспечение "Виртуальная ВЧла-
боратория" в части уточнения отснятой Панорамы сигналов илн АЧХ: ранее в
РЕТОМ-ВЧ уточнялась только прорисовка графика, теперь при запуске режи-
ма "уточнение" оператором с помощью "мыши" инициируются новые локаль-
ные измерения, при этом по умолчанию график дополняется новыми точными
данными.
Появились более информативные шкалы измерительных приборов в "Вир-
туальной ВЧ лаборатории", данные можно прочитать не только в цифровом
виде, но и на "крупном стрелочном приборе".
В комплекте нового испытательного комплекса наряду со спецпрограммамн
проверки ВЧ постов ПВЗ-90М, ПВЗУ-Е, ГТВЗУ-М могут быть включены и но-
вые спецпрограммы проверки устройств противоаварийной автоматики АН-
КА-АВПА и АКА-16 "КЕДР".
16.8.5. Применение мобильной ВЧ лаборатории
С помощью РЕТОМ-ВЧм выполняются следующие работы:
Измерение основных параметров и снятие характеристик ВЧ приемопере-
датчиков аппаратуры релейной защиты типов УПЗ-70, АВЗК-80, ПВЗЛ, ПВЗ,
ПВЗ-90М, ПВЗУ, ПВЗУ-М, ПВЗУ-Е и др.
Измерение уровня передачи; проверка чувствительности приемника; изме-
рение уровней в контрольных точках; проверка перегрузочной способности
траста приема; проверка характеристик манипуляции; измерение времен (за-
держка БИ пуска, задержка ЗАПРЕТ АПК и т.д.) проверка избирательности
приемника по соседнему и зеркальному каналу; возможность имитации сигна-
лов, приходящих с релейно-контактных и полупроводниковых устройств РЗА;
совместная проверка с помощью РЕТОМ-51 и РЕТОМ-ВЧм (РЕТОМ-ВЧ) ор-
гана сравнения фаз и определения угла блокировки дифференциально-фазной
защиты (без комплекта ДФЗ, установленного на противоположном конце ли-
нии).
Проверка правильной работы автоконтроля, ручное н автоматическое сня-
тие АЧХ; наладка постов в канале (измерение затухания канала, измерение
запаса по перекрываемому затуханию, измерение уровня помех).
Проверка характеристик линейного фильтра; измерение выходной мощно-
сти передатчика путем измерения ВЧ тока и ВЧ напряжения; измерение вход-
ного сопротивления приемника.
390
Измерение основных параметров и снятие характеристик ВЧ устройств
противоаварийной автоматики: АНКА-АВПА, АКПА, АКАП-В и др.: провер-
ка напряжений питания плат; проверка АЧХ фильтров (Фвх, Фвч, Фнч, Фвых1,
Фвых14(24), ПФВЧ, др.) определение частоты и напряжения несущих; измере-
ние частот и напряжений сигналов команд; проверка напряжений срабатыва-
ния и возврата реле управления передачей команд; проверка приоритета при
передаче команд; проверка длительности посылки команд; проверка частотной
характеристики тракта приема; проверка избирательности приемника по со-
седнему и зеркальному каналу; балансировка модуляторов; проверка ампли-
тудной характеристики передатчика; снятие характеристик усилителя-
ограничителя; определение значения коэффициентов запаса по напряжению
срабатывания порогового устройства фильтров приемника; проверка работы
выходных узлов и выходных реле приемника; проверка работы дискриминато-
ра; проверка действия сигнализации о неисправности; проверка частот в кана-
ле; проверка манипуляции; измерение основных параметров и снятие характе-
ристик элементов ВЧ тракта: разделительного фильтра; ВЧ кабеля; фильтра
присоединения; конденсатора связи; ВЧ заградителя; воздушной ЛЭП.
16.8.6. Технические данные приборов РЕТОМ-ВЧм
ВЧ Генератор
Диапазон частот, кГц: 24 2500
Наибольшее выходное напряжение: 20 В, 28 дБ.
Внутреннее согласующее сопротивление Rbh (переключаемое), Ом: 0;75; 150
Максимальная выходная мощность (Rh = 75 Ом, переключатель выходного сопро-
тивления Rbh - в положении 0): 5 Вт, 37,3 дБм
Возможные типы выхода: симметричный/несимметричный
НЧ Генератор
Диапазон част, кГц: 20 Гц-24 кГц
Наибольшее выходное U, В: 5 (120 при подключении блока ВЧП-10); дБн, 16.
Максимальная выходная мощность, Вт: 10 (R„=600 Ом); дБн 16
Возможные типы выходов: симметричный, несимметричный.
Миллнсукундомер
Предел измерения, с: 99.
Абсолютная погрешность измерения интервала времени между событиями (перепа-
дами) на дискретных входах, мс: ±0,2
Контактные и дискретные выходы
Количество^ и 16
Селективный вольтметр
Пределы измерения, В: 0,01; 0,1; 1; 10; 100; дБ -38; -18:2; 22; 42.
Диапазон частот, кГц: 0,3 - 2500.
Ширина полосы селективного приема А. Гц: 25, 400, 1740, 3100.
Избирательность (при отстройке от края полосы на Д 1,5 кГц), дБ: не менее 60.
Импеданс входа, не менее: 20 кОм//15 пФ.
НЧ мультиметр (45 Гц - 5 кГц - 24 кГц, постоянный ток)
Пределы измерения: 100 мА, 1 А, 300 мВ, 3 В, 30 В, 300 В; 8, 12, 32, 52 дБ.
Длительность цикла измерения (обновление показаний), с: не более 0,5
Входное сопротивление входа напряжения , кОм: не менее 100
Внутреннее сопротивление входа тока Ом: не более 2,5
391
НЧ частотомер (в НЧ мультиметре)
Диапазон частот, кГц: 45 Гц - 24 кГц.
ВЧ мультиметр (24 - 2500 кГц)
Пределы измерения: 100 мА, 1 А, 100 мВ, 1 В, 10 В, 100 В; 18,2,22, 42 дБ
Длительность цикла измерения (обновление показаний), с: не более 0,5
Импеданс входа напряжения: Ю0кОм//25пФ
Внутреннее сопротивление входа тока, Ом: не более 1,5.
ВЧ частотомер (в ВЧ мультиметре):
Диапазон частот: 24 кГц - 2,5 МГц.
Источник постоянного тока
Наибольшее постоянное напряжение (вся шкала), В: 15 (250, с блоком ВЧП-10).
Наибольший допустимый выходной ток, мА: 300.
Масса, кг: не более 6; габариты, мм: не более 256 х 354 х 103
Магазин затуханий (аттенюатор) ВЧА-75.
Предназначен для определения запаса по затуханию канала связи, для совместной
проверки приемника и передатчика в лаборатории.
Диапазон частот, МГц: 0 - 1.
Характеристическое сопротивление, Ом: 75.
Максимальное входное напряжение, В: 50 (70 при подключении затухания ВЧЗ-З).
Пределы установки затухания: (0 - 40 дБ через 10 дБ + (0 - 10 дБ через 1 дБ).
Точность установки затухания, дБ: ±0,25
Неравномерность частотной f характеристики, относительно 200 кГц, не > ±0,2.
Масса, кг: не более 6; габариты мм: не более 250x225x175
Магазин резисторов и конденсаторов ВЧР-50М.
Предназначен для настройки фильтров, для согласования РЕТОМ-ВЧ/25 с на<руз-
кой и в качестве эквивалента линии и конденсатора связи.
Диапазон рабочих частот, кГц: 24 1000.
Максиматьн. неравномерность АЧХ, в диапазоне частот от 0 до 1 МГц, дБ: не >0,1.
Погрешность номинального значения R резисторов и С конденсаторов, %: ±1.
Коэффициенты трансформации дифференциального трансформатора: 2/1/1.
Пределы относительной погрешности коэффициента, трансформации, %: ±5.
Масса, кг: не более 4, габариты, мм: 230 х 290 х 165
В магазине содержатся следующие наборы компонентов:
R1 = 10, 15, 30, 50,75, 100, 150, 200, 300, 600, 2к; 2 Вт.
R2 = 50, 75,100, 125, 150, 175,200,300,400, 600, 2к; 50 Вт.
С1 = 2н2, Зн2, 4н4, 4н7, 6н4, 7н, 15и, 18н, 35н, 107н.
С2 = 0,022 - 69 нФ с шагом 0,022 нФ; R3, = 0-2 кОм с шагом 1 Ом.
Высокочастотный тестер ВЧТ-25
Предназначен для измерений ВЧ токов и ВЧ напряжений, как отдельно, так и со-
вместно с магазином резисторов, конденсаторов и индуктивностей.
Диапазон частот измеряемых сигналов, кГц: 24 - 2500.
Входное сопротивление входа напряжения: 100 кОм//25 пФ.
Внутреннее сопротивление входов тока. Ом: не более 1,5.
Максимально-допустимое входное напряжение, В: 200.
Пределы измерения напряжения и тока: 200мВ, 2 В, 20 В, 200 В; 2А.
Ослабление сигнала с частотой 50 Гц, дБ: не менее 40
Время непрерывной работы от заряженных 1300 мАч аккумуляторов в усредненных
(по яркости индикаторов) условиях работы, ч: не менее 24
Пороговый ток срабатывания термопрерывателя. А: 1.
392
Масса с аккумуляторами: 420г; габаритные размеры, мм: 200x105x60.
Диапазон температур окружающей среды, °C: 0 - 45.
16.8.6.1. Программное обеспечение
Полнофункциональная "Виртуальная ВЧ лаборатория”
Программное обеспечение "Виртуальная ВЧлаборатория" комплекса РЕТОМ-ВЧм
обеспечивает возможности полнофункциональной мобильной ВЧ лаборатории, а авто-
матизация проверок уменьшает трудозатраты.
Наличие дружественного интерфейса при работе с прибором РЕТОМ-ВЧ/25 не тре-
бует специальных знаний в программировании.
Стандартное ПО состоит из 4 больших ветвей: ручная работа с виртуальными при-
борами; автоматизированные проверки; тесты РЕТОМ-ВЧ/25; калибровки РЕТОМ-
ВЧ/25.
Ручная работа с виртуальными приборами
С потребительской точки зрения виртуальный прибор - это два взаимодей-
ствующих объекта - Виртуальная лицевая панель на экране компьютера плюс
соответствующие реальные зажимы на передней панели прибора РЕТОМ-
ВЧ/25. В отличие от обычных приборов, в виртуальном приборе все органы
управления перенесены на экран компьютера, и он управляется с помощью
простой мыши. Работа с виртуальными приборами подразумевает ручное
управление с помощью мыши виртуальными генераторами и измерителями, а
также в значительной степени ручные измерения, очень похожие на лабора-
торные измерения в окружении комплекта обычных приборов.
Все эти приборы в программе “Виртуальная ВЧ лаборатория" организо-
ваны на базе хорошо знакомых окон в среде Windows, поэтому специального
обучения для управления ими не требуется, и вполне достаточно тех первона-
чальных навыков, которые имеет человек, немного знакомый с лю-бой Win-
dows-программой, например, с редактором Mikrosoft Word.
Всего на Рабочий стол может быть извлечено до 15 подобных окон-
приборов, причем все они способны работать одновременно. В этих Windows-
окнах есть, как правило, "субокна" - цифровые табло с фактической информа-
цией из внешнего мира (напряжения на выходах генераторов н входах измери-
телей прибора РЕТОМ-ВЧ/25, состояние дискретных входов н т.д.). Каждый
виртуальный прибор можно "включить” или "выключить" - то и другое делает-
ся так же с помощью простого щелчка мышью по цифровому табло.
ВЧ генератор
На виртуальной лицевой панели ВЧ генератора есть все необходимые средства
управления выходным напряжением и частотой ВЧ генератора. Значения выходного
напряжения и частоты, установленные оператором, отображаются на двух цифровых
табло и одновременно реально присутствуют на соответствующих гнездах прибора
РЕТОМ-ВЧ/25.
Требуемые значения напряжения и частоты можно набрать с клавиатуры либо уста-
новить с помощью виртуального ползункового регулятора, расположенного под цифро-
вым табло.
Манипуляция. В дополнение к передаче непрерывного синусоидального сигнала,
имеется возможность передавать манипулированный синусоидальный сигнал с часто-
той манипуляции 600 и 50 Гц.
393
Параметры ВЧ генератора
Диапазон частот, кГц: 24-2500.
Наибольшее выходное напряжение. 20 В; 28 дБ.
Внутреннее согласующее сопротивление Rbh (переключаемое), Ом: 0,75,150.
Максимальная выходная мощность (Rn = 75 Ом, переключатель выходного сопро-
тивления Rbhx- в положении 0): 5 Вт; 37,3 дБм.
Возможные типы выхода: симметричный/несимметричный.
НЧ генератор
На виртуальной лицевой панели НЧ генератора - все необходимые средства
управления выходным напряжением н частотой НЧ генератора.
Особенностями НЧ генератора являются малая погрешность воспроизведе-
ния частоты, а также повышенные выходное напряжение и мощность, что по-
зволяет использовать его, как своеобразный электронный ЛАТР в ряде прове-
рок. Требуемые значения напряжения и частоты можно набрать с клавиатуры,
если требуется высокая точность установки, либо (если устанавливаются при-
мерные значения) с помощью виртуального ползункового регулятора, который
расположен под цифровым табло.
Параметры НЧ генератора:
Диапазон частот: 20 Гц-24 кГц.
Наибольшее выходное напряжение: 5 В (120 с блоком ВЧП-10); 16 дБ.
Максимальная выходная мощность: 10 Вт (Rh= 600 Ом); 16 дБн.
Возможные типы входов: симметричный / несимметричный.
Селективный вольтметр
Этот виртуальный прибор входит в комплекс РЕТОМ-ВЧм, и вполне дос-
тупен эксплуатационникам. На его верхнем цифровом табло отображается час-
тота настройки селективного вольтметра, на нижнем цифровом табло - уровень
реального сигнала, которые присутствуют на соответствующих гнездах. На
виртуальной панели селективного вольтметра присутствуют три основных пе-
реключателя: "ширина полосы селективного приема"; единица измерения-В,
дБн, дБм; предел измерения - Auto, 10 мВ - 100 В.
Параметры селективного вольтметра
Пределы измерения, В: 0,01; 0,1; 1; 10; 100; дБ -38; -18; 2; 22; 42.
Диапазон частот, кГц: 0,3 - 2500.
Ширина полосы селективного приема Д, Гц: 25, 400, 1750,3100.
Избирательность (при отстройке от края полосы на А 1,5- кГц): не меиее 60 дБ.
Импеданс выхода: не менее 20 кОм//15 пФ.
Миллисекундомер
Миллисекундомер не имеет "своих" зажимов, и все присоединения к сиг-
налам, осуществляющим пуск (старт) н останов (стоп), производятся внутри
прибора РЕТОМ-ВЧ/25. Для запуска и останова миллисекундомера надо лишь
выбрать соответствующие сигналы, полный список которых предоставляется
оператору в субокнах.
Миллисекундомер в комплексе РЕТОМ-ВЧм позволяет проводить мно-
гократные испытания с измерением времени. Для этой цели на лицевой панели
предусмотрены соответствующие окна.
Кроме "системных" запусков н остановов миллисекундомер допускает и
394
ручной Старт/Стоп. Для этого на лицевой панели предусмотрены клавиши
Старт и Стоп.
ВЧ мультиметр
Для проведения многих проверок достаточно наличия трех базовых прибо-
ров: ВЧ вольтметра, ВЧ амперметра н ВЧ частотомера, именно эти измери-
тельные приборы присутствуют на виртуальной лицевой панели ВЧ мульти-
метра. Для удобства оператора, кроме цифровой индикации, под каждой циф-
ровой шкалой присутствует аналоговый индикатор уровня, который повторяет
показания цифровой шкалы в виде стрелочного измерительного прибора.
ВЧ амперметр снабжен виртуальным переключателем предела измерения
"Авто-100мА-1А". Кнопка "Авто” означает режим автоматического выбора
предела. ВЧ вольтметр, в дополнение к переключателю предела измерения,
имеет еще и переключатель единиц измерения, т.е. он может отображать зна-
чение входного напряжения, как в вольтах, так н в децибелах.
Параметры ВЧ мультиметра:
Пределы измерения: 100 мА, 1 А, 100 мВ, 1 В, 10 В, 100 В; -18; 2; 22; 42 дБ.
Длительность цикла измерения (обновление показаний), с: не более 0,5.
Импеданс входа напряжения: 100 кОм/25пФ
Внутреннее сопротивление входа тока, Ом: не более 1,5.
НЧ мультиметр
НЧ мультиметр имеет те же функции, что и ВЧ мультиметр, но работает в
низкочастотной области 0 - 24 кГц. Он предназначен для весьма многочислен-
ных проверок НЧ трактов аппаратуры передачи команд и для вспомогательных
проверок (блоков питания, реле и т.п.). Кроме того, он часто более удобен при
измерениях в условиях ВЧ помех.
НЧ мультиметр содержит три виртуальных измерительных прибора: НЧ
амперметр, НЧ вольтметр и НЧ частотомер. Все приборы НЧ мультиметра
снабжены виртуальными кнопками управления. Это, во-первых, кнопки пере-
ключения пределов измерения НЧ амперметра и НЧ вольтметра; во-вторых,
кнопки выбора единиц измерения для НЧ вольтметра; н, в третьих, кнопки вы-
бора режима работы (на переменном или на постоянном токе).
Для удобства оператора, кроме цифровой индикации, на каждом цифровом
табло, внизу, присутствует аналоговый индикатор уровня, который полностью
повторяет показания цифровой шкалы в виде стрелочного измерительного
прибора.
НЧ амперметр н НЧ частотомер снабжены только обычными кнопками пе-
реключения пределов. НЧ вольтметр, в дополнение к переключателю преде-
лов, имеет еще и переключатель единиц измерения и может отображать значе-
ние входного напряжения как в вольтах, так и в децибелах.
Параметры НЧ мультиметра
Пределы измерения: 100 мА, 1 А; 300 мВ, 30 В, 3 В, 300 В; дБ -8; 12; 32; 52.
Длительность цикла измерения (обновление показаний), с: не более 0,5.
Импеданс входа напряжения: не менее Ю0кОм//25 нФ.
Внутреннее сопротивление входа тока, Ом: не более 2,5.
395
Источник постоянного напряжении
Для вспомогательных нужд в ходе практически всех проверок необходим
источник постоянного напряжения, чтобы запитывать им реле и разные блоки,
проверять их поведеине при отклонении питающего напряжения от номиналь-
ного, формировать логические сигналы разных уровней и т.п. Для этих целей в
испытательный комплекс РЕТОМ-ВЧм введен источник оперативного тока.
Параметры источника постоянного напряжения:
Наибольшее постоянное напряжение (полная шкала), В: 15.
Наибольший допустимый выходной ток, мА 300.
16.8.6.2. Панель отображения входных сигналов и управления вы-
ходными контактами
Виртуальная панель служит для мониторинга состояния дискретных входов
и контактных выходов. Цветные прямоугольники-субокна на виртуальной ли-
цевой панели отображают состояние реальных контактных выходов KI, К2 и
реальных сигналов на дискретных входах D1-D16 прибора РЕТОМ-ВЧ/25.
Состояние контактных выходов прибора РЕТОМ-ВЧ/25 отображается в
верхних двух субокнах, остальные 16 субокон информируют о логических сиг-
налах, которые присутствуют на дискретных входах РЕТОМ-ВЧ/25.
Параметры испытательного комплекса РЕТОМ-ВЧм по контактным
выходам и дискретным входам следующие:
Количество контактных выходов: 2.
Коммутационная способность выходных реле в режиме 16 А, 30 В постоянного тока
и 220 В переменного тока, циклов: ие менее 5-104.
Количество дискретных входов: 16.
Сигналы на дискретных входах, контакты: сухой и под напряжением (300 В=).
Пороговое напряжение дискретных входов DI, D2 ,/D3, D16, В: 2,5- 3/7-9.
16.8.6.3. Автоматизированные проверки
В отличие от ручной работы с виртуальными приборами, представленные
программы обеспечивают глубоко автоматизированные проверки, когда опера-
тор участвует в проверке, скорее, как руководитель, а не как исполнитель. При
проведении автоматизированных проверок перед оператором стоят следующие
задачи: правильно поставить задачу компьютеру (ввести надлежащие парамет-
ры проверок); правильно собрать схему проверки); запустить процесс проверки
и, по его окончании, оценить ее результаты.
Снятие АЧХ
Программа Снятие АЧХ автоматизирует операции снятия АЧХ - пере-
стройку генератора по некоторому закону, снятие показаний, занесение их в
протокол, оформление графика АЧХ и проведение математической обработки.
Программа позволяет:
- запускать по выбору пользователя наиболее подходящую для него про-
цедуру снятия АЧХ. В диалоге с оператором комплекс РЕТОМ-ВЧм предлага-
ет и реализует несколько различных процедур, потребность в которых возни-
кает на практике. АЧХ может сниматься в обычном порядке, в ходе перестрой-
ки генератора “слева направо" по частоте, а может также снимать АЧХ по
принципу "вправо и влево" от частоты, указанной оператором. Для типовых и
396
отработанных проверок есть еще один, самый быстрый метод - по таблице час-
тот, заданных оператором;
- уточнять участки АЧХ, вызывающие интерес, снимать нх более подроб-
но и с увеличенным разрешением; выводить результаты снятия АЧХ в виде
графика, таблицы или протокола пользователя; представлять графики н данные
АЧХ в разных единицах измерения (дБм, В) и разных шкалах по осям коорди-
нат (логарифмической, равномерной); "бескарандашным", а, значит, безоши-
бочным способом заполнять протоколы пользователя; - использовать инстру-
ментарий обработки данных, полученных в ходе снятия АЧХ; настраивать час-
тотно-зависимые элементы и фильтры в режиме реального времени, когда ма-
нипуляции оператора с элементом настройки немедленно отражаются на виде
АЧХ и значении параметров (например, на полосе пропускания).
Снятие панорамы сигналов
Снятие панорамы сигналов - это автоматизированная процедура измерения
и регистрации уровня сигналов в заданной оператором полосе частот, с задан-
ным шагом по частоте и с выбранной оператором полосой пропускания селек-
тивного вольтметра. Программа позволяет: снимать спектр сигналов на входе
селективного вольтметра с разрешением, начальной и конечной частотами,
указанными оператором предварительно; уточнять участки спектра, снимать
их более подробно, с улучшенным разрешением; выводить результаты снятия
панорамы сигналов в виде графика или таблицы; представлять графики и дан-
ные снятия панорамы в разных единицах измерения (дБм, В) и разных шкалах
по осям координат (логарифмической, равномерной); использовать специаль-
ный инструментарий обработки данных, полученных в ходе снятия панорамы:
например, с помощью указателя-стрелки на экране компьютера можно легко
отображать уровень и частоту отдельных спектральных составляющих, а с по-
мощью специальной виртуальной планки и ее монитора быстро определять,
что спектральные составляющие находятся в заданных пределах; настраивать
элементы тракта передачи и фильтры в режиме реального времени, когда ма-
нипуляции оператора с элементом настройки отражаются на спектральном
составе сигнала, например, на уровне нежелательного состава спектра.
Протокол испытаний
Результаты проверки ВЧ постов ПВЗ-90М, ПВЗУ-Е, ПВЗУ-М и устройств
противоаварийной автоматики серин АНКА-АВПА и АКА-16 "Кедр" оформ-
ляются в виде протоколов и выводятся на любой тип принтера. Помимо ре-
зультатов испытаний протокол отражает и все условия проведения проверки.
Прн необходимости протокол может быть записан на дискету и распечатан в
любое время на любом принтере.
397
16.9. Простые устройства для наладки ВЧ аппаратуры и ВЧ каналов
(разработки компании «Электроцснтроналадка»)
16.9.1. Устройство УНК
Устройство является малогабаритными приборами
для настройки и проверки ВЧ аппаратуры и каналов за-
щиты, связи и телемеханики по ВЛ.
При помощи УНК можно снимать частотные характе-
ристики сопротивления и затухания всех типов загради-
телей, фильтров присоединения,' линейных фильтров ПП,
ВЧ кабелей, частотные характеристики затухания ВЧ
тракта, запасы по затуханию в канале; при помощи уст-
ройства можно измерить величины сигналов в любой
точке схемы. В устройстве смонтированы схемы и прибо-
ры;
а) снятия частотных характеристик, активного
сопротивления и настройки контуров заградителей
Рис.16.1. УНК. Схема настройки и снятия характеристик
двухполюсников, заградителей
Полное сопротивление ,0м: Х-*(72/С7э)2^
Активная составляющая. Ом:
г-[ ( lBr/2 ; при Bi=1000 Ом и
1^-10 Ом ;
ж-СС^-иьЪ/гоО^-БОО ; £-10Di/Di
• б) снятия частотных характеристик входного со-
противления и затухания фильтров присоединения со
стороны кабеля и со стороны линии и других фильтров с
входными и выходными сопротивлениями 75, 100,135,400
и 600 Ом Величины емкостей равны емкости
конденсатора связи :1100, 2140, 3200, 4650, 6400,
7000, 17500 пФ.
Рабочее затухание дБ
a-201gDl/nj+161g(I?t/4K1) ,где J^-75 Ом при 1^-300
Ом : a«201gt4/t£.
Входное сопротивление ,Ом,в случае "а".
398
Рис. 16.2 УНК. Схема проверки характеристик четырехполюсников -
фильтров присоединения, а - со стороны кабеля, б — со стороны линии.
(Ci-Ci) )Д1 ,где Д1“20 кОм.
Входное сопротивление в случае ”6".
£вх“(^/ (С£-С&) )Я« ,где Я-ЮО кОм ! Jfc-20 кОм.
в) измерения характеристик затухания линейного
фильтра и других фильтров, в постах ВЧ защит, телеот-
ключения, телемеханики и связи Рабочее за-
тухание , дБ
*«101g(t^tTs/u/) (Я./Кх) , для J^-H-75 Ом
*»201gCi0i/Di* .
Рис16.3 УНК. Схема проверки характеристик четырехполюсника -
Линейного фильтра.
г) магазин затухания;
д) электронный вольтмиллиамперметр
Рис.16.4 УНК. Электронный вольтмиллиамперметр. 399
Технические данные.
1. Работает с ВЧ генераторами и электронными
вольтметрами любого типа. 2. Магазин затухания дает
возможность регулировать затухание в пределах 0-69 дБ
через 1 дБ. Мощность 30 Вт» частота до 1000 кГц.
Вольтмиллиамперметр - пределы измерения до 300 В и
500 мА, входное сопротивление 300 кОм/B. Измерения
производят при помощи установки переключателя схемы и
измерения положения переключателя измерения. Примене-
ние устройства позволяет совратись время, необходимое'
для настройки, проверки и измерения, избежать ошибок
при сборке схем, уменьшить число приборов, используе-
мое при проверках.
16.9.2 . Высокочастотный магазин затуханий
Высокочастотные магазины затуханий необходимы
для наладки ВЧ каналов передачи информации, как при
лабораторной и автономной настройке, так и при про-
верке собственно ВЧ каналов и комплексном включении
систем в целом. Магазин включают в ВЧ тракт между от-
дельными элементами, вводя в ‘ связз? между ними опреде-
ленные величины затуханий для определения необходимых
уровней диаграммы мощностей (напряжений) и для опре-
деления значений запасов по затуханию ВЧ каналов и
других. Основные технические данные магазина затуха-
ний, разработанного автором в АО
"Электроцентроналадка" для устройства УИК приведены
ниже Этот магазин затуханий может быть
оформлен как отдельное изделие.
Магазин состоит из семи звеньев : основной ма-
газин затуханий (бЗдБ), рассчитан на мощность 7,5 Вт
и состоит из шести звеньев - 1,2,4,8,16,32 дБ на-
бранных из безиндуктивных резисторов типа МЛТ; допол-
нительное звено затухания 6 дБ повышенной мощности
30Вт, применяют для работы совместно с основным мага-
зином, при включении его на стороне передачи с мощ-
ностью до 30 Вт. Входное и выходное сопротивление
устройства - 75 Ом. Размеры устройства, не более
220x90x45мм, наибольшая масса 1,0кг. Устройство под-
ключают к аппаратуре при помощи четырех зажимов. Ве-
личины сопротивлений резисторов каждого из звеньев
магазина затуханий рассчитаны по следующим формулам
Rl«KJ«Zcth4,345< ; Ifc-Zc/Sh8,69* ,
где Zc“Zcl*=rCI“75 Ом, а - затухание в дБ.
400
Результаты расчета сведены в таблицу. Значения -
мощностей резисторов ЯцВл и Жз должны быть не меньше
указанных в табл.
Дякин» расчета резисторов магазина затуханий.
Рис. 16.5 Принципиальная схема магазина затуханий ЭЦН.
Рис. 16.5а Принципиальная схема магазина затухания ЭЮМ.
Магазин также состоит из семи звеньев. Осноаной магазин - шесть звеньев с общим
затуханием 40 дБ намотанных бифилярно проводом ПЭШОМ диаметром 0,3 мм, что
устраняет частотную зависимость в диапазоне 30 - 600 кГц. Дополнительное звено с
затуханием 5 дБ повышенной мощности 50 Вт, выполненным проводом диаметром 6 мм,
применяют для работы с основным магазином, при его включении со стороны передачи
мощностью до 50 Вт. Время непрерывной работы этого магазина 8 часов, в чем он
отличается от предыдущего, не столь термостойкого.
Величины сопротивлений резисторов. Ом:
Rl=R3 = 20,8; R2 = 124.83; R4 = R6 = R10 = R12 = 4,24; R5 = Rl 1 = 662.82; R1=R9 =
38,9; R8 = 51,94;
R13 = R15 = 20.8; R14 = 124,83; R16-R18 = 8,33; R17 = 333.3; R19 = R21 = 61,36; R20 =
15,15
401
16.9.3 . Мостовые схемы для измерения активной составляющей
сопротивления ВЧ заградителей.
Наиболее удобным и точным является измерение
активной составляющей полного сопротивления загради-
теля по мостовой схеме'
Рис. 16.6 Принципиальная схема для измерения и снятия характеристик
активного сопротивления заградителей.
а - безгрансформаторная схема, б - схема рекомендуемая МЭК
1 - ВЧ генератор. 2 - дифференциальный трансформатору* - заградитель,
4 - вольтметр, 5 -магазин емкостей, 6 -магазин активных сопротивлений,
7 - переключатель..
При измерении добиваются минимального показания
эльтметра, изменяя Bq и Ср магазинов активного сопро-
тивления и емкости в обоих положениях выключателя.
Лри частоте ниже резонансной частоты настройки перво-
'О контура заградителя измерения начинают при положе-
нии переключателя "С" при частотах выше этой - в по-
ложении переключателя ”Х". Активная составлявшая из-
меряемого сопротивления равна установленному значе-
нию Bq при минимальном показании вольтметра. Е ка-
честве магазина сопротивлений можно использовать
набор резисторов типа ВС или МЛТ мощностью не менее
0,5 Вт, с изменением ступенями по- 10 Ом от 200 до
1200.0м. В магазине емкостей Со должны быть конденса-
торы с малым tgj - воздушные, керамические или слюдя-
<ые. Резисторы Вз, и Во имеют сопротивления 1000 Ом.
Международная электротехническая комиссия (МЭК)
рекомендует схему, приведенную на рис. П5б, которая
принципиально не отличается от предыдущей. Измерения
производятся так же.
402
На рис. приведена электрическая схема уст-
ройства, выполненного по предыдущей принципиальной
схеме инж. Копылковым Л.С. в Челябэнерго. При изме-
рении активной составляющей заградителя низкопотенци-
альный конец схемы подключают к нижнему концу загра-
дителя. Желательно чтобы при этом заградитель стоял
на изолирующей подставке не менее полуметра от земли.
Рис. 16.7. Схема устройства для измерения и снятия характеристик активного
сопротивления заградителей по трансформаторной схеме по МЭК.
П1 - гал«т»«м типа ПСК-ЭЛбН CZ СХ С4 - конден-
саторы тыла КСО с енкостяым соответственно ст 1000 до Ю000 пФ.'
от Ю000 до 50000 пФ к Ю000 пФ. включммми (С2 и СЗ) галетны-
ми пероклочотопжи тип* ЛГК-IIAt С1 - конденсатор лвромогеюй ем-
кости типа КГЕ-З {три' сектам по 490 пФ параллепннок RI R2 - ре-
зисторы типа МЛТ с солротмалотмыи соатм>тст»«жо от Ю0 до
*300 Ом и ст 1 до Ю кОм. оклочаоньм* гапвтты^и поромпочатолмы
типа ПГК-1АЛ R3 - рвгугырувмый рвэкстор СП.Х Г20 Ок Т - тран-
сформатор. с«рд«**ык типа МН 2000. КЗЭД6х& WMW2-W3 - 20 витков . .
провода ЛЭШ0 32x007. К заменам 1-2 подклочаот иэнеритетъ»*Л ге-
нератор И-, к зажимам 3-4 ку^-мииматорс к зажимам 5-6 мзмвряо-
м«м заградитег*
При положении переключателя, П1 в приведенном
на рис Пб положении емкости и Сэ включены после-
довательно с заградителем и подбором их величины ком-
пенсируется индуктивная составляющая сопротивления
заградителя. При включении переключателя П1 в нижнее
положение емкости соединены последовательно с
Емкость С« и резистор введены в схему для
исключения показаний индикатора от наводок частоты
50Гц. В качестве нуль-индикатор а может быть применен
электронный вольтметр или селективные измеритель
уровня. От измерительного ВЧ генератора, подают на
вход синусоидальный ВЧ сигнал напряжением 1 - 10В.
Поочередным подбором емкости Cj и магазинов Q,CS И
изменением положения потенциометра R3, магазинов Ri,Rt
добиваются минимального показания нуль индикатора.
Суммарная набранная величина сопротивления резисторов
RirRxrRi равна активной составляющей сопротивления за-
градителя для данной частоты генератора. При от-
сутствии балансировки переводят переключатель П1 в
другое положение и повторно измеряют.
403
16.10. Защита аппаратуры от перенапряжений
Для защиты ВЧА от перенапряжений используют
обычно, разрядник Р-350 подсоединенный на вход ВЧ ап-
паратуры. Однако, под воздействием сигнала контроль-
ной частоты с уровнем около 32-35 дБ возможно дли-
тельное горение разрядника. При сигнале с уровнем вы-
пе 35дБ разрядник может иметь малое собственное зату-
хание и вносимое порядка 5-10дБ, что существенно.
Для того чтобы погасить разрядник после исчез-
новения перенапряжения можно последовательно с раз-
рядником включить разделительный фильтр типа РФ, на-
строив его на частоту передачи с затуханием 15-18дБ.
При защите лишь одного приемника разделительный
фильтр не нужен.
Проведенные А.А.Поздняком испытания в
Белглавэнерго показали высокую надежность и стабиль-
ность защиты выполненной на стабилитронах типа Д817Г.
Одна пара встречно включенных стабилитронов Д817Г
защищает аппаратуру также, как и разрядник Р350, ис-
ключая его недостатки. • "*.
Если аппаратуру защитить цепочкой из двух пар
встречно включенных диодов Д817Г, то воздействие ВЧ
(апряжения мэжет достичь по амплитуде до 200В.
Действующими инструкциями такие испытания не
производятся, но они могут быть необходимыми, так как
воздействие на ВЧ аппаратуру напряжения высокой час-
тоты качественно отличается от воздействия промышлен-
ного напряжения и может быть более разрушительным.
Можно принять двухкратную величину испытательного на-
пряжения по отношению к нормальному эксплуатационно-
му, в течении 1 мин.
Если аппарат защищен цепочкой из четырех
встречно-последовательно включенных стабилитронов ти-
па Д817Г, то он подвержен воздействию' ВЧ перенапряже-
ния с амплитудой 200В и должен быть испытан напряже-
нием 400В в том спектре частот, что и рабочее' напря-
жение. На время испытания рабочая защитная цепочка
стабилитронов отключается, а цепочка из восьми стаби-
литронов (рис.П8) обеспечивает стабильное напряжение
двойной величины амплитуды.
Если аппаратура защищается разрядником Р350, то
количество испытательных стабилитронов может быть
уменьшена до четырех. При схеме защиты с разделитель-
ными фильтрами испытательное напряжение устанавли-
ваем
вается с учетом напряжения сглаженного этими фильтра-
ми. Сами фильтры также испытывают удвоенной величиной
максимального напряжения, а защитные стабилитроны ис-
пытывают еще и по величине пропускного тока и времени
воздействия в наиболее тяжелых эксплуатационных режи-
мах.
Рис 8 Схема испытания ВЧА при коммутационных перенапряжениях.
ГП - генератор помех. ВЧА - вмамрчкготнм «таратура
С - ссинллосмол тки С1-6Л. Д1-Д4 омсды тип» ДвП".
А - амперметр терммлеитримескяё: tww Т2К5. R1 - резистор
типа МЛТ-2 800оМ R2 - резистор тич МЛТ-2 ЮОоК
16.11. Испытания на помехоустойчивость
По действующим инструкциям испытания на помехо-
устойчивость проводят создавая коммутационные перена-
пряжения, оперируя разъеденителями. Генератор помех,
схема которого предложена А.А.Поздняком в
Белглавэнерго, позволяет выполнить эти испытания без
операций с разъединителями, оставляя их лишь как кон-
трольные. С накоплением опыта можно и вовсе отказать-
ся от операций с разъединителями. Кроме того, если
испытания с разъединителями дают возможность прове-
рить только отсутствие ложных срабатываний, то гене-
ратор помех позволяет проверить работоспособность ВЧ
аппаратуры при воздействии коммутационных перенапря-
жений, в том числе и длительностью в несколько минут
при отказе привода разъединителя в процессе переклю-
чения.
Генератор помех
Генератор предназначен для испытаний.повышенным
напряжением высокой частоты ВЧА, проверки эффектив-
ности выбранных способов зашиты от перенапряжений,
испытания помехоустойчивости и работоспособности ВЧ
405
аппаратуры при коммутационных перенапряжениях и по-
мех.
Работа генератора (рис.ПЭ) основана на пробое
регулируемого воздушного искрового промежутка - "и" -
напряжением 1-4кВ, 50Гц. Импульсное напряжение искро-
вого •промежутка проходит через конденсатор С&, ем-
гсос^ь которого равна емкости конденсатора связи, и
широкополосный фильтр присоединения ФП .Выходом гене-
ратора является выходная цепь ФП со стороны кабеля.
Элементы Сп и Ра обеспечивает режим спокойного
"горения" искрового промежутка.
ИИ - *стеж« МПМЖ—WI МГц HV-И С - оо>ииЭЬ<ел ТИП, С>--ЬЛ
И - искровой фотмутм, Со - кг»ш*нотср ти» КБУ мм К72П.
ФП - фигьтр Гфисо«»ммм1 тип» ФПУ-700 ОЭ6-350кГц игм ФП 2730
ЮО-еООиГц R1 - резистор пга МЛТ-2 АбОоМ. R2 - резистор гота мЛТ-2 50оК
R3 - резистор ЮОкОм < 20 резисторов МЛТ-2 по ЮмМ.
Повышенное напряжение 50Гц ьюжно получить от
стандартного устройства типа ИУ-65 с пределами регу-
лирования до 2,5кВ.
Импульсное напряжение с выхода генератора полу-
чают от десятков вольт до 1,1 кВ. Амплитуду, частоту,
длительность импульсов регулируют изменяя величины Ра
и зазор искрового промежутка И.
Генератор выдает такие же пакеты импульсов и в
том же частотном спектре внутри пакетов, как и ре-
альные коммутационные перенапряжения.
Генератор легко изготовить в условиях лаборато-
рии ПЭС или РЭУ.
406
16.12. Свойства кварцевых резонаторов
Кристаллический кварц является одним из наиболее
твердых минералов. Он отличается большой химической
стойкостью и выдерживает температуру более 500° С.
Кристаллы кварца имеют шестигранную форму с пира-
мидами по концам- (рис. • -2). Ось z, соединяющая вершины
пирамид, называется оптической осью. Оси х, проходящие
по ребрам шестигранника, являются электрическими осями,
а оси у, проходящие через середины сторон шестигран-
ника,— механическими.
Если из кристалла кварца вырезать пластинку, как
показано на рис.' -3, и приложить к этой пластинке сжимаю-
щую силу в направлении электрической оси (оси х), то на
плоскостях пластины, перпендикулярных этой оси, появятся
электрические заряды. При приложении к пластинке рас-
тягивающих сил на. ее поверхностях появятся заряды про--
тивоположного знака (рис. -3, б). Это явление носит на-
звание прямого пьезоэлектрического эффекта.
Сжатие пластины вдоль -механической оси также солро-"
вождается прямым пьезоэлектрическим эффектом, хотя и в
несколько меньшей степени. Вдоль оптической оси (ось z)
пьезоэлектрический эффект отсутствует.
Если на грани пластины, перпендикулярные электри-
ческой оси, подать напряжение постоянного, тока, то пласти-
на сожмется или растянется в зависимости" от знака при-
ложенного напряжения. Это явление носит название
обратного пьезоэлектрического эффекта. Сжатие или рас-
ширение пластины в результате обратного пьезоэлектри-
ческого эффекта всегда сопровождается прямым пьезоэф-
фекгом, т. е. на граиях пластины появятся заряды, противо-
положные по знаку зарядам приложенного напряжения.
Таким образом, при приложении к кварцевой пластине
напряжения постоянного тока ее грани сожмутся (или рас-
тянутся) и на них выступят заряды противоположного
знака. Для нейтрализации этих зарядов потечет кратко-
временный электрический ток подобно току заряда конден-
сатора.
При подаче на пластину напряжения переменного тока
через нее потечет переменный ток. Этот ток обусловлен,
во-первых, емкостной проводимостью пластины как конден-
сатора и, во-вторых, обратным пьезоэлектрическим эффек-
том. Проводимость пластины, обусловленная обратным
пьезоэффектом, называется пьезоэлектрической проводи-
мостью.
407
В отличие от емкостной (реактивной) проводимости
пьезоэлектрическая проводимость является активной, т. е.
пьезоэлектрический ток совпадает по фазе с приложенным
напряжением.
Пьезоэлектрической проводимостью, помимо кварца,
обладают также некоторые другие кристаллы, например
сегнетовая соль, турмалин и др.
Рис.16.10. Внешний вид
(а) и- поперечное се-
чение (б) кристалла
кварца.
* ^77
lllllllll lllllllll
11 1 1 ^У
’_____.rr*
intuit 6> muni
Рис.16.11. Пьезоэлектрический эф-
фект кварцевой пластины.
а — расположение вырезиивоЯ пластины
по отношению к осям кристалла; о
действие на пластину-сжимающих я рас-
тягивающих сил.
является механически упругим
Кварцевая пластина --------- . ..
телом с собственным механическим резонансом колебаний.
Частота собственного резонанса определяется условием
образования в пластине стоячих воли и
обусловлена размерами пластины вдоль
каждой из осей. При резонансе вдоль
данной оси укладывается половина вол-
ны ультразвуковых колебаний. При этом
на краях пластины имеются пучности, а
в центре пластины — узел колебаний, как
показано на рис.16.12.
Рис. 16.12 Свобод-
ные механические
колебания кварце-
вой пластины
вдоль оси у.
408
Частота собственных колебаний свя-
зана со скоростью распространения ультразвуковых волн
и длиной волны соотношением
• /=т-
Отсюда частота собственного механического резонанса
направлении оси х определяется условием
. ( 1)
где d—толщина пластины рис. 6-3,а. Следовательно, соб-
ственная резонасная частота пластины вдоль оси х будет
= -(2)
где о„.х = 500 м[сек— скорость распространения ультра-
звуковых волн в кварцевой пластине вдоль оси х.
Когда частота внешнего приложенного напряжения
совпадает с частотой механического резонанса кварцевой
пластины, амплитуда механических колебаний резко возра-
стает. В связи с этим резко увеличиваются пьезоэлектриче-
ская проводимость и активная составляющая тока через
кварцевую пластину.
Поверхности кварцевой пластины покрываются тонким
слоем металла, к которому припаиваются выводы, служащие
одновременно держателями пластины. Кварцевая пластина,
закрепленная в кварцедержателе и помещенная в защит-
ный баллон, называется кварцевым резонатором.
Резкое увеличение тока через кварцевую пластину при/
приближении частоты приложенного напряжения к частоте
механического резонанса имеет такой же характер^ как и
возрастание тока в последовательном резонансном контуре
при резонансе напряжения. Исходя из этого, для частот,
близких к резонансной, кварцевую пластину можно заменить
эквивалентной электрической схемой РяеЛб.В.
В схеме Рислбдз. LKt, Скш и гК1 — эквивалентные пара-
метры кварцевого резонатора, характеризующие его как
резонасную систему; Со—статическая емкость кварца и квар-
цедержателя_как плоского конденсатора.
409
Электрические параметры кварцевых резонаторов имеют
необычные значения. Эквивалентная индуктивность £*, для
Рис.16.13. Эквивалентная схема
кварцевого резонатора.
ного контура
длинноволновых кварцев со-
ставляет от единиц до не-
скольких десятков генри, а
эквивалентная емкость Ска—
десятые доли пикофарады.
Сопротивление г,* обычно ле-
жит в пределах 2 000 —
10000 ом.
Добротность эквивалент-
чрезвычайно велика. обычно
составляет несколько-десятков тысяч, т. е. добротность
контура кварцевого резонатора в сотни раз больше доброт-
ности контуров на обычных катушках.
- На рис.,':-6,а показана зависимость реактивного сопро-
тивления от частоты приложенного напряжения, а на
рис. 6-6,6—резонасная кривая, т. е. зависимость от частоты
модуля полного сопротивления эквивалентного контура
рис. 6-5. На частоте f имеет место последовательный ре-
зонанс, на частоте /0— параллельный резонанс. В интер-
вале частот /„— fK кажущееся сопротивление контура ин-
дуктивное, на всех остальных частотах — емкостное. Интер-
вал частот весьма мал и составляет не более 0,2%
от резонансной частоты.
В качестве примера приведем параметры одного экзем-
пляра кварцевого резонатора на частоте /*. = 105 кгц:
£**=141 гн, С„=0,016 пф, г„ = 4100 ом,
С„=12,9 пф, /,= Ю5 кгц, /0= 105,2 кгц.
Эталонные свойства кварцевых резонаторов очень вы-
соки. Кварц обладает большой механической прочностью,
вследствие чего его геометрические размеры не меняются
со временем.
Собственная частота кварцевого резонатора /, мало
зависит от температуры. В диапазоне 50—300 кгц кварцевые
«езоиаторы имеют температурный коэффициент частоты
(ТКЧ) (0,5-т-2) • 10-6 на 1°С.
410
ТКЧ означает относительное изменение собственной
частоты резонатора при изменении окружающей температу-
Рис.16.14. Частотные характеристики кварцевого резона-
тора.
а — зависимость реактивной слагающей полного сопротивления от,
частоты; б — зависимость модуля полного сопротивления от частоты.
ры иа 1°С. Например, кварцевый резонатор иа частоте
100 кгц, имеющий ТКЧ 1 • 10*6, при изменении окружающей
температуры на 25° изменит свою частоту на
bf = 25-100-103-1 • 10"6 = 2,5 гц, т. е. на 0,0025%.
Кварцевый резонатор во время работы не подвергается
износу. Если на пластину не подавать опасных для нее
напряжений, то резонатор может работать неопределенно
долгое время. Опасным напряжением для кварцевой пласти-
ны является напряжение 15—20 в на частоте резонанса.
При-таком напряжении амплитуда механических колебаний
пластины достигает большой величины, и пластина раз-
рушается. На частотах, отличных от резонансной, и на
.достоянном токе прочность пластины определяется диэлек-
трической прочностью кварца как диэлектрика. Напряж,е-
;#йя в. сотни вольт на частотах, отличных от резонансной,
'Являются безопасными даже для самых тонких пластин;
Вывод: применение кварцевых резонаторов обеспечивает точность на-
стройки и стабильность частоты на всех устройствах связи, релейной
защи ты, противоаварийиой автоматики, телемеханики и других.
411
Приложение 16.1.
Формулы расчета уровней напряжения, токов и мощности
Уровень Уровни напряжения, тока к мощности
1 ДБ Hn ДБ Iln
Абсолютный пои нагрузках, Ом 75 Ux 201g^74 201gi ux 2-31та 2-3,e^ 0,00 юНг = 0 « ^x = 10^-f- px M51g/ = ro = 1,15 Igy
100 их 20 lg^ 20 lg^ ux 2-31go"^ 2.3ig rf; o, lb
135 Ux 20 lg 0,367 ux 2-31gj,i-7 2'3,£Й5
500 Ux 201g—— B 0,775 20-lgrl ux 2,31g— 0,775 2’31gTT9
Относительный Ux 20,gS 20 Igy- 2’31g^ 2,3 lg^ «Н Px 101g/- Px 1,151g/ ГЦ
рх’ их’ 1 х ~ М°ЩНОСТЬ' мВ-A, действующие значения напряжения,
Pes= 1 мВ-А — мощность, принятая за условный нуль;
Рн, Ua, /н — мощность, мВ-A, действующие значения напряжения,
В, и тока, мА, в рассматриваемой точке системы;
В, и тока, мА, в начале или конце системы.
ppjo i ii L cL кэ J- ajoo-ww* wonS S о ~
oooooooooo ооооооооООООООО ОЪЪОООЪЪОООООООооо
^“2"*» ®, » 5^. « О“^ ОООООО"-1-*- ^-КЗЬОКЗКЗКЗКЗКЭКЭКЗС*ЗС*ЗС*5С*5С*5С*5СО
OOOOOOOOOO “Г* И“,И-.К5 W Wtn0>sJOOOO оооо оооооооооооо-- — КЗ
obKSKS’sgyasygsgkysfesssssssggsgsssiggsgggabwbo
О G0 О О СП КЗ о о СО О О О со ои- О Оо
2grj'3!S§gS‘iijS§s..K’.M *5" °’<”,<“'o=m5o5!^E~!S®£2^
слюслочлЗчйбё О й g е* )о й k ft м us ns V) сл сл'-j '^иви сл юс Ъ
ШОСОООССООЧ КЗ СЛ О 00
= GX5;®8KS?SS8fiSi2BS8aS8 grг.“Г.*® .к>.м.м “ " *• *-.сл.сл °’г* “ 53 о - £ s 5
4*иЭСПСИСлСОКЗ*-»—•Ч*ЧЮСсОоКЭКЗКЭ‘ЧСА?КЭ*-СеЛОЗООСЭСд)СЛСОКЗСТ)»“'Ч*-ОоСЛСА>КЗСА>СА>ОСА>-^^
OSOrfk01Q.’fO'-'-«40CN>WOO₽ON3K> W '
м»*~^,-~»-«1»**ЬОКЭКЗКЭСаЗ
КЭОКЭСОООО^И-кэо>
8?888§ —
О 00 о сл£3
Н*>>МС1ЛО>Ф*О>СЛК0*Ч КО 00 СО »-* КО Со СЛ ^4 со •- 4* •ч Orffc^QOGj'eo'rfk*ч] о с© to
. «slO'OCO»'! »&• 00 Go 00 4* СО *4 »S(5>W О О
Рекомендуемая и использованная литература
1. Микуцкий Г.В. Высокочастотные каналы релейной защиты М. "Госэнер-
гоиздат", 272 стр.,1959.
2. Быховский Я.Л. Основы теории высокочастотной связи по ЛЭП. М "Гос-
энергоиздат", 183 стр.,1963.
3. Звенигородский И.С. Конденсаторы связи и отбора мощности. М. "Энер-
гия" 81стр. 1966
4. Агафонов С.С., Коган В.Г., Михайлов К.Е., Цитвер И.И. Проектирование
ВЧ каналов по ЛЭП. "Энергия", 400 стр. 1967.
5. Инструкция по приемке в эксплуатацию ВЧ каналов телефонной связи и
телемеханики по ЛЭП. М. "Энергия", 65 стр. 1968
6. Микуцкий Г.В., Скитальцев В.С. ВЧ связь по линиям электропередачи. М.
"Энергия", 447стр., 1969.
7. Быховский Я.Л. Информация по ЛЭП. М. "Знание". 32 стр. 1971.
8. Ефремов В. Е. Наладка ВЧ каналов связи. М. "Энергия", 1971.
9. Кузнецов Ф.Д. ВЧ часть диффазных защит.М. "Энергия", 79 стр.1971.
10. Справочник по наладке ВЧ устройств управления энергосистемами М.
"Энергия", 255стр., 1972
11. Костенко Л.С., Перельман, Шкарин Ю.П. Волновые процессы и электри-
ческие помехи в многопроводных линиях высокого напряжения. М. "Энергия",
1973.
12. Быховский Я.Л., К.Я. Кафиева Высокочастотная связь в энергосистемах.
М "Энергия", 1974.
13. Микуцкий Г.В. Устройства обработки и присоединения ВЧ каналов М.
"Энергия", 200 стр.,1974; издание 2-е.
14. Рыжавский Г.Я. Наладка ВЧ каналов релейной защиты. Библиотека элек-
тромонтера. М. "Энергия", 121 стр. 1974.
15. Руководящие указания по расчету параметров и выбору схем ВЧ трактов
по линиям электропередачи. М. "Энергия", 311 стр.,1975.
16. Справочник по проектированию систем передачи информации в энерге-
тике. М "Энергия”, 383стр.1977
17. Микуцкий Г.В. Каналы ВЧ связи для релейной защиты и автоматики. М.
"Энергия", 311 стр.,1977.
18. Микуцкий Г.В., Скитальцев В.С. ВЧ связь по ЛЭП. М. "Энергия",
447стр.,1977; издание 2-е
19. Рыжавский Г.Я. Присоединение ВЧ каналов к линиям высокого напряже-
ния. М. "Энергия", 89стр.,1978
2О. Ишкин В.Х., Цитвер Н.И. ВЧ связь по линиям электропередачи. 330-
750кВ. М. "Энергоиздат", 207 стр.1981.
21. Микуцкий Г.В. ВЧ заградители и устройства присоединения каналов ВЧ
связи, М. "Энероатоиздат", 191стр.,1984; издание 3-е.
22. Справочник по наладке ВЧ связи по ЛЭП. М. "Энергоатомиздат", 336стр.,
издание 2-е. Под редакцией Э.С.Мусаэляна. 1984.
23. Рыжавский Г.Я. Скитальцев В.С. Наладка ВЧ каналов автоматики на ап-
паратуре АНКА-АВПА. М."Энергоатомиздат", 104стр.,1986.
414
24. Микуцкий Г.В., Шкарин Ю.П. Линейные тракты каналов ВЧ связи по ли-
ниям электропередачи. М. "Энергоатомиздат”, 1986.
25. Штемпель Е.П. Полупроводниковый приемопередатчик высокочастотной
защиты АВЗК-80. М. "Энергоатомиздат", 1987.
26. Микуцкий Г.В., Скитальцев В.С. ВЧ связь по ЛЭП. М. "Энергия", 447стр.,
изд. 3-е, 1987.
27. Рыжавский Г.Я. Штемпель Е.П. Наладка ВЧ каналов релейной защиты.
М. "Энергоатомиздат", 114стр.,1988
28. Шкарин Ю.П (Составитель). Методические указанззя по расчету парамет-
ров и выбору схем высокочастотных трактов по ЛЭП 35-750 кВ перемеменного
тока. СПО Союзтехэнерго. Москва, 1989.
29. Рыжавский Г.Я. Измерения прн наладке ВЧ каналов связи по линиям ВН.
"Энергоатомиздат", 113 стр.,1989.
30. Рыжавский Г.Я. Системы ВЧ связи по линиям высокого напряжения.
"Информэнерго. М. 1989
31. Малышев А.И., Шкарин Ю.П. Специальные измерения ВЧ каналов по
ЛЭП М. "Энероатоиздат", 337стр., 1990.
32. Ишкин В.Х., Книжник, Шкарин Ю.П. Справочник по расчету высокочас-
тотных параметров ВЛ 330-1150 кВ. "Энергоатомиздат", М., 1990.
33. Рыжавский Г.Я. Измеренззя ВЧ трактов по ЛЭП."Информэнерго",1991
34. Рыжавский Г.Я. Аппаратура обработки и присоединения для каналов ВЧ
связи по ЛЭП. М. "Информэнерго", 71 стр. 1992
35. Рыжавский Г.Я. Присоединение ВЧ каналов к линиям высокого напряже-
ния. М. "Электроцентроналадка", 154 стр.,1995/ )
36. Рыжавский Г.Я. Скитальцев В.С. ВЧ каззалы релейной защиты с приемо-
передатчиками ПВЗ-90М. М."Энергопрогресс", 79 стр.,1999.
37. Скитальцев В. С., Сонис Л.Г. Методические указания по техническому
обслуживанию аппаратуры каналов противоаварийной автоматики
38. АКПА-В. М. ВНИИЭ, 120стр.1990.
39. Шкарин Ю.П. Высокочастотные тракты каналов связи по линиям элек-
тропередачи. М. НТФ "Энергопрогресс", 72 стр., 2001.
40. Аристов Е.М. Физические величины и единицы их измерения. Судпром-
издат93 стр. 1963.
41. Справочник по наладке вторичных цепей электростанций и подстанций.
М. "Энергия", 337 стр. 1979.
42. Скитальцев В.С. Сравнительные характеристики приемопередатчиков для
ВЧ защит линий электропередачи. "Электрические станции", 1996,9
43. Руководящие указания по выбору частот ВЧ каналов по линиям электро-
передач 35, 110, 220, 330, 500 и 750 кВ. М. "Энергосетьпроект", 1990.
44. 3ельдин Е. А. Децибелы Энергия”.М. 64 стр.1977.
415
Автор - высококвалифицированный специалист с 50-
летним стажем по ВЧ каналам связи по ЛЭП с аппарату-
рой релейной защиты, противоаварийиой автоматики и
телемеханики. Является автором и соавтором 13 книг по
этой тематике.
Учебное издание
Генрих Яковлевич Рыжавский
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ КАНАЛЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И
ПРОТИВОАВАРИЙИОЙ АВТОМАТИКИ
Рецензент А.А.Клочков
Редактор и технический редактор И.П.Авласович
Художественный редактор и корректор И.Э. Шмидт
Набор и подготовка макета - Издательский отдел
компании «Электроцентроналадка».
Москва, Бережковская набережная 16, корп. 2
Издательская лицензия ЛР № 020938
Подписано к печати 14.02.2007 г. Формат 60x90x16
Гарнитура «Таймс»
Печать офсетная. Уч.изд. л 26. Тираж 1000 экз.
© «Электроцентроналадка», 2007.
Отпечатано в типографии ФКП «НИИ «Геодезия»
141292, Московская область, г. Красноармейск, пр-т Испытателей, 14
Заказ 116т