Файл: Быховский Я.Л. Высокочастотная связь в энергосистемах.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.07.2024
Просмотров: 140
Скачиваний: 1
•На приведенных в [Л. 5] числовых примерах показано, что для
частот менее 160 кгц |
и |
при удельном |
сопротивлении грунта |
более |
100 ом • м влиянием |
поперечных токов |
в земле a-ia параметры |
всех |
|
волновых каналов можно |
пренебречь. |
|
|
Возможно упрощение решения рассматриваемой задачи путем совместного использования телеграфных уравнении и уравнений не
прерывности |
токов в проводах В Л [Л. 19] |
|
|
|
||
где Uu, |
Ih, |
Qk — комплексы |
напряжения, |
тока и заряда на |
единицу |
|
длины |
/г-го |
провода в точке |
х линии; 6\л — активная |
проводимость |
||
изоляции /г-го провода на землю на единицу длины. |
|
|
||||
При этом возможно удовлетворение |
граничных |
условий |
в на |
чале и конце канала и в точках транспозиций, позволяющее пре небречь влиянием отраженных воли на прямые.
Структура полученных в работе характеристических определи телей позволяет достаточно просто рассчитывать лишь поправки, учитывающие влияние потерь на постоянные распространения (а не сами постоянные распространения). В свою очередь также упрощает ся вычисление волновых сопротивлений каналов. Конкретные при меры расчета параметров волновых каналов для типовых ВЛ пока зывают, что тросы снижают затухание канала все фазы — земля примерно на 20%, а затухание междуфазных каналов — на величи
ну до 6%, почти не влияя на волновые сопротивления и соотноше ния между токами.
В последнее время исследовалось влияние проводимости грунта на характеристики распространения высокочастотных сигналов по неоднородным ВЛ [Л. 20, 21] путем применения метода интеграль ных преобразований для определения влияния токов смещения в зем ле, а также учета многослойной структуры грунта. При этом исхо дят из того, -что имеется однородный пласт грунта определенной глубины с одной величиной погонного сопротивления, расположен ный над вторым однородным пластом с другой величиной сопротив ления. .Получено общее решение для волнового сопротивления систе мы (в виде интеграла с пределами интегрирования от 0 до оо) для двухслойного грунта при различии величин относительной магнит ной .проницаемости каждого слоя [Л. 23, 24]. При равенстве этих величин интеграл сводится к выведенному ранее выражению для однородного грунта, а при их равенстве проницаемости свободного
пространства он становится эквивалентным интегралу Карсона. Применяется также числовой расчет указанных интегралов на
ЭВМ. Расчет производится для случаев многослойного и однород
ного грунта. |
Установлено, |
что на |
низших |
частотах диапазона |
(до |
50 кгц) в. ч. |
связи по ВЛ |
токи |
земляного |
возврата глубоко |
про |
никают во второй слой грунта, что делает сопротивление последнего доминирующим фактором. Однако с ростом частоты токи возврата начинают все более и более заметно ограничиваться первым слоем грунта, что приближает задачу к случаю однородного грунта. Для определения влияния токов смещения как для однородного, так и
многослойного грунта |
(при расчете |
на ЭВМ) величина |
относитель |
ной диэлектрической |
проницаемости |
принимается равной |
10; глуби |
на первого слоя для случая многослойного грунта принимается рав ной 15 м. Расчет, выполненный для отношений погонных сопротив
лений слоев, равных 0,1; |
1 и 10, позволил установить зависимости |
3* |
35 |
мнимых и действительных составляющих собственных П взаимных полных сопротивлений системы от частоты передаваемого сигнала, показавшие, что па-иболыпее отличие от случая однородного грунта имеет место при отношении сопротивлений первого и второго слоев, равном 10. При отношении 0,1 влияние токов смещения ощущается весьма слабо.
Вобщем решении вопросов передачи сигналов по 'неоднородным
в.ч. трактам учитывается влияние стоячих волн на частотные ха рактеристики в. ч. трактов, а также вводится понятие о теоретиче
ском минимуме затухания при согласовании волновых сопротивле ний неоднородных участков тракта.
Расчет затухания и входного сопротивления однородных не симметричных липни электропередачи с учетом всех падающих и отраженных волн программируется для ЭВМ. Развернутое выраже ние для затухания передачи электрически длинной линии состоит в общем виде из трех членов [Л. 23]
Опер = Иэф/-|- (OAI + 0/i2) + О о т р -
Первый из них учитывает затухание, обусловленное потерями энергии в междуфазных каналах и взаимным положением токов обоих междуфазных каналов в конце линии. В этом члене при не обходимости может учитываться также и то, что генератор и при емник подключены к разным проводам. Здесь аЭ ф—«илометрнче- ское затухание эквивалентного междуфазного канала; / — длина линии, км. Второй член (концевое затухание) учитывает потери энергии в начале и конце липни в сопротивлении нагрузки двух не рабочих проводов, образование 0-волны и потери на отражение междуфазных волн от конца линии при сопротивлении нагрузки, равном характеристическому сопротивлению. Третий член учитывает потери на отражение за счет рассогласования сопротивления нагруз ки с характеристическим сопротивлением.
При расчетах на ЭВМ использовалось аппроксимированное вы ражение для постоянных распространения волновых каналов
|
|
т( s) = |
*i ы V( + |
1ч и)! + i |
1777' |
|
|
|
|
1 |
Ksi |
где £|(S ), £2(») |
и |
—-постоянные |
коэффициенты, не зависящие от |
||
частоты /. |
|
|
|
|
|
Сравнение результатов расчета п измерений показывает доволь |
|||||
но близкое их |
совпадение. |
|
|
||
Расчет параметров |
в. ч. тракта по многопроводным несиммет |
ричным линиям электропередачи с |
иеоднородностями |
с учетом всех |
||
падающих |
-и отраженных волн и |
неограниченным |
числом |
неодно- |
родностей, |
выполненный с применением матричного |
метода, |
позво |
ляет определить параметры реальных сложных в. ч. трактов со стро гим учетом концевых условий в начале и конце тракта и в точках яеоднородностей [Л. 24]. При этом весь тракт представляется в виде
участков однородных ВЛ, разделенных точками |
неоднородности. |
Для цепочечного включения таких участков и |
многополюсников, |
представляющих неоднородности, связь напряжений и токов в на
чале в. ч. тракта Vr, |
/ г и в конце его Un, /„ |
может быть представ |
|
лена как |
|
|
и.71 |
и. |
= |
A,;]2...Ai...4k-lAh |
|
|
|
|
I. |
36
где Ль / Ь , . . . , /l/i — квадратные матрицы коэффициентов, связы
вающих напряжения л токи в каждом элементе высокочастотного тракта. Эта методика может быть применена при расчетах на ЭВМ высокочастотных трактов с учетом ответвлений, обходов и других неодиородностей, а также использована при решении задачи выбора частот связи в энергосистемах.
Развитие методов исследования важнейшего элемента связи по многопроводиым ВЛ — высокочастотного тракта — далеко не завер шено. В последние годы появился ряд -работ, в которых уделено
внимание таким |
важным факторам, влияющим на характеристики |
в. ч. трактов н |
распространение волн, как гололедные образования |
на проводах, провисание проводов :и т. д. [Л. 25, 26]. В настоящее время расчеты в. ч. трактов на ЭВМ широко применяются проект ными организациями. Эти расчеты дают достаточно точные резуль таты для трехпровоД'Иых линий в диапазоне частот от 30 кгц до
800—1 ООО кгц. Однако при расчете пятипроводиых ВЛ (с проводя щими тросами) получаются значительные расхождения для «тросо
вых» каналов |
(трос — трос, |
тросы—провода) |
между измеренными |
п расчетными |
значениями |
затуханий, особенно |
на частотах выше |
300 кгц, где расчет дает завышенные значения. Причины этого пока не установлены, л в этом направлении ведутся интенсивные исследо вания. Для расчета каналов по тросам пока еще приходится поль зоваться эмпирическими формулами.
Г Л А В А Ч Е Т В Е Р Т А Я
В Ы С О К О Ч А С Т О Т Н Ы Е П О М Е Х И Н А П Р О В О Д А Х ВЛ
ИР А Д И О П О М Е Х И
П р и р о д а в. ч. п о м е х и о с н о в н ы е р а с ч е т н ы е ф о р м у л ы . Высокочастотные помехи на линиях высокого напряжения обусловлены главным образом ко- р онипован ием п роводов.
Помехи от короннрования имеют характер белого шума, так как они являются результатом наложения
множества |
импульсов тока короны. На линиях перемен |
ного тока напряжение по |
|
мех прсмодулировано ча |
|
стотами 50 |
и 150 гц, так |
как интенсивность помех |
|
меняется в |
соответствии |
с мгновенными значения |
ми напряжения промыш ленной частоты.
Максимальные напря жения помехи имеют вблизи максимумов поло жительной полярности
Рис. 4-1. Высокочастотные помехи на коронирующих проводах ВЛ.
/ — напряжение промышленной часто ты 50 гц; 2 — н а п р я ж е н и е в. ч. помех.
37
50 гц. При отрицательной полярности напряжение помех значительно нпж-: (рис. 4-1). Длительность отдельных импульсо!'. тока короны составляет около Ю - 7 сек. Если допустить, что импульсы имеют прямоугольную форму, причем
и (/) =_«, |
0 < * < * ; |
и (t) = 0 |
/ < 0 ; t>x, |
то в соответствии с формулой Фурье спектральная плот
ность напряжения будет иметь вид: |
|
|
и (л) == y=r | в'"1"и (/) dt = |
sin -Г' |
(4-1) |
о
При т=10~ 7 сек отношение спектральных плотностей при |=3 0 и 500 кгц равно 1,016, т. е. в диапазоне связи по ВЛ спектральная плотность напряжения импульсов помех практически не меняется. Опыт, однако, показыва
ет, что 'напряжение помех |
существенно |
уменьшается |
с частотой. Эта зависимость |
обусловлена |
особенностями |
затухания помех при распространении по линии электро передачи.
Если обозначить через а0 напряжение помех в неко
торой полосе |
А/, |
генерируемое единицей |
длины линии, |
то к началу линии |
от единичного отрезка, |
находящегося |
|
на расстоянии |
х, |
поступит напряжение и0е а х , где а — |
километрпческое затухание. Суммируя напряжения по мех по квадратичному закону, получим следующую фор мулу:
2 |
|
*> |
• в - а - ^ = 4 ( 1 - в - 2 " / ) , |
(4-2) |
||
и-= |
и- |
|||||
|
О |
-0 |
" |
— 2а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где щ — напряжение |
|
помех в начале линии длиной / км. |
||||
Для 1=ао |
напряжение помех Ыоо = «о/|/"2а; |
|
||||
|
|
|
= |
-\Г1 |
|
(4-3) |
При длине линии больше нескольких десятков кило |
||||||
метров а/> 1 неп |
и, следовательно, ui~Uoo=a~0'5. |
|
||||
Частотная |
характеристика |
напряжения помех |
опреде |
ляется, таким образом, частотной характеристикой километрического затухания линии электропередачи. Для ли
ний 35—220 /се а = 1 / 7 и Ыпом=/-°'2 5 . На В Л |
330—750 кв |
для одних волновых каналов также u== Vf, |
а для дру |
гих а— = /, ПОЭТОМУ Ыпом = /""0'33- |
|
38
Зависимость напряжения помех от ширины полосы пропускания фильтра Af та же, что и для других типов
гладких |
помех, |
т. е. иПои^У |
Af. Таким образом, если |
||
известен |
уровень помех pi в полосе |
шириной I кгц, то |
|||
уровень помех |
p&f |
из полосе, |
шириной |
Af, кгц, в той же |
|
области |
диапазона |
частот определяется по формуле |
|||
|
|
|
Р Д Р = Р, + 4 1 п Л / ' |
( 4 " 4 ) |
Как видно из рис. 4-1, ширина всплесков помех и промежутков между ними составляет 3—4 шеек, т. е. около 50% времени уровень помех примерно на 2 неп ниже, чем во время всплесков. Кроме того, всплески по мех от исследуемой фазы (к которой подключен осцилло граф) в 1,7—2 раза, т. е. на 0,5—0,7 неп выше, чем от двух соседних фаз. Такой характер помех может быть использован для повышения помехозащищенности кана лов связи по коронирующим линиям 'переменного тока (см. гл. 9).
Напряжение или уровень в. ч. помех определяют до пустимое затухание каналов связи ад с ш - Как известно, С д 0 П выражается формулой
й доп= Рпер—Рпом—Рс'п, |
(4"5) |
|
|
где рпер — уровень передачи; ра0н— |
уровень помех; |
рс/и— |
нормированная величина превышения уровня сигнала над уровнем помех в пункте приема;
Риом = ^ 1 п ^ 2 . |
(4-6) |
Возникает вопрос, что считать 'напряжением помех — |
|
"эфф. «ср или «ти< (вернее, квазипиковое) |
значение? |
Измерители радиопомех показывают |
квазипиковое |
напряжение |
благодаря |
наличию в детекторной цепи при |
||
бора сопротивлений и |
емкостей, |
подобранных |
так, что |
|
постоянная |
времени |
заряда т3 ар |
невелика |
(несколько |
миллисекунд), а разряда Тразр во много раз больше |
(сот |
ни миллисекунд). В Советском Союзе несколько |
лет |
применялся измеритель радиопомех |
типа |
ИП-12М, у ко |
|||||
торого тз а р=10 мсек, |
а тр а зр = 600 |
мсек. |
|
||||
Большинство |
измерителей радиопомех иностранных |
||||||
фирм |
выпускались |
в соответствии |
с рекомендациями |
||||
CISPR |
(Международного комитета |
по |
радиопомехам). |
||||
Согласно |
этим |
рекомендациям |
т 3 ар=1 |
мсек; т р а з р = |
|||
= 160 мсек. |
В результате таких |
расхождений в лостоян- |
39