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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

•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(/) 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

"

 

 

 

 

 

 

 

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