все известные мне за 12 лет случаи непрохождения команд (3-4) имели нечто общее, что я описывал как "близкое однофазное КЗ", прекрасно понимая, что вряд ли когда-нибудь получу реальное подтверждение тому, что это не было, например, дальнее трехфазное КЗ.
Любопытство, наконец, пересилило лень...
... тогда я и понятия не имел во что ввязываюсь, и что в данном случае это будет то самое любопытство, которое реально вредит здоровью... Сразу скажу, что до конца я работу не довел, и вряд ли когда-нибудь доведу (семья дороже), а то, что накопилось к данному моменту постепенно выложу...
За предмет рассмотрения я принял ВЛ - треугольную одноцепку 110 кВ - как одну из самых распространенных конструкций ВЛ в стране, хотя попутно смотрел и горизонтальные ВЛ 110 и 500 кВ.
И так, трех проводная треугольная ВЛ:
| Провод / фаза | Координаты подвеса провода по горизонтали, м | Координаты подвеса провода по вертикали, м |
| А | -3.5 | 9.0 |
| В | -2.5 | 12.6 |
| С | 2.5 | 9.0 |
провод АС-240/39, провис - 2 м, сопротивление земли - 100 Ом, базовая длина ВЛ - 50 км, но так же будут рассматриваться длины ВЛ 2 ... 100 км.
Исходные затухания основных присоединений
По оси Х - частота в кГц, по оси Y - затухание в дБ, параметр - схема ВЧ присоединения
Методика дальнейших расчетов проста:
берем ВЛ, и последовательно слева - направо (от передатчика к приемнику) на разных расстояниях от начала ВЛ устраиваем однофазное дуговое КЗ ( я принял сопротивление дуги активным и равным 1 Ом, просто потому что надо было выбрать какое-то его значение из множества возможных, иначе задача оказалась бы неподъемной. См.http://rza.communityhost.ru/thread/?thread__mid=806910068&thread__start=1#last), и вычисляем собственное затухание ВЛ в диапазоне частот 16-1000 кГц.
Рассматриваемые схемы КЗ: А0, В0 и С0
Неравномерности, обусловленные отражениями и межмодовым взаимодействием, я специально не принимаю во внимание, ибо они только запутывают ситуацию "крутясь" вокруг среднего значения затуханий.
Любимая релейная фаза В (лучшая):
По оси Х - частота в кГц, по оси Y - затухание в дБ, параметр - удаление места КЗ от начала ВЛ, км
Различные кривые соответствуют различным удалениям места КЗ В0 от начала ВЛ.
Сразу бросается в глаза неравномерность вносимого затухания по частоте: чем выше частота канала, тем меньше прирост затухания. На любимых релейных частотах приросты затуханий самые большие.
Почему так происходит поможет понять второй график: зависимость прироста затухания (а не затухания как такового!) от частоты канала и места КЗ:
По оси Х - удаление места КЗ от начала ВЛ в км, по оси Y - прирост затухания в дБ, параметр - частота в кГц. Длина ВЛ - 50 км
Собственно, величина прироста затухания определяется тем, какая часть энергии возбуждения "ушла" с фазы В на фазы А и С к месту КЗ, а потом "возвратилась" с фаз А и С на фазу В к месту приема. Переходы определяются электромагнитной связью между проводами ВЛ и/или межмодовым взаимодействием.
Чем выше частота, тем связь больше, тем раньше наступает стационарное распределение мод - большая часть энергии "уходит" на фазы А и С, а потом "быстро" возвращается.
Собственно на высоких частотах уже начиная с расстояний до мест КЗ 2-3 км величина прироста затухания перестает зависеть от места КЗ. На релейных (низких) частотах все намного хуже: и сама величина прироста затухания много больше, и величина его зависит от места КЗ.
Кстати, на втором графике видно, что при расстояниях до КЗ меньше 2 км на низких частотах (до 200 кГц) величина прироста затухания намного превышает нормируемый запас 22 дБ, и не прохождение команд весьма вероятно.
Любопытно, что график симметричен относительно центра ВЛ. Это объясняется просто: прирост затухания определяется двумя механизмами - "уходом" и "возвращением" энергии на фазный провод. С левой стороны - у передатчика - основные потери происходят на этапе "ухода", с правой стороны - на этапе "возвращения", а величины их одинаковы.
"Не идеальность " кривых определяется межмодовым взаимодействием.
Интересно, что при этом происходит с шумами ВЛ, действующими на входе приемника?
По оси Х - частота в кГц, по оси Y - уровень шумов "короны" в дБ, параметр - удаление места КЗ от начала ВЛ в км. Длина ВЛ - 50 км
График построен по той же методике, что и первый, разные кривые соответствуют разным местам возникновения КЗ.
Здесь опять более интересен график зависимости приращения уровня помех от частоты и расстояния до места КЗ
По оси Х - удаление места КЗ от начала ВЛ в км, по оси Y - "прирост" уровня шумов "короны" в дБ, параметр - частота в кГц. Длина ВЛ - 50 км
Подобный ход кривых объясняется следующим:
шумы ВЛ делятся на слабо частотно-зависимые и частотно-зависимые.
К первым можно отнести тепловые шумы проводов, помехи от пробоя изоляторов (?), другие электронные шумы.
К частотно-зависимым: прежде всего шумы короны, которые "накапливаются" на "последних" 20-40 км ВЛ.
Эти два обстоятельства и определяют:
- слабую частотную зависимость изменения уровня шумов от частоты
- слабую зависимость изменения уровня шумов от расстояния до места КЗ
- резкое изменение (уменьшение) уровня шумов при дальних КЗ (близких к приемнику)
- имеющуюся зависимость изменения уровня помех от частоты при дальних КЗ
(напоминаю, что речь идет о фазе В, и уровень помех здесь определяется суммой собственных помех короны и "наведенных" помех с соседних фаз А и С. А эффект "наведения" пропорционален частоте (см. выше): чем выше частота, тем больше доля наведенных шумов).
Здесь уже можно было бы сделать кое-какие выводы, но все-таки приведу еще два графика: суммарных.
На первом графике просто сведены воедино зависимости прироста затухания и изменения уровня шумов от частоты и расстояния до места КЗ.
По оси Х - удаление места КЗ от начала ВЛ в км, по оси Y - "прирост" затухания и уровня шумов "короны" в дБ, параметр - частота в кГц. Длина ВЛ - 50 км
Второй график более интересен: на нем показано, как влияет на изменение отношения сигнал-шум (ОСШ) на входе приемника расстояние до места КЗ
По оси Х - удаление места КЗ от начала ВЛ в км, по оси Y - изменение ОСШ в ВЧ канале в дБ (минус значит ухудшение ОСШ), параметр - частота в кГц. Длина ВЛ - 50 км
И вот тут уже есть о чем подумать:
- при близких к передатчику КЗ изменение ОСШ на входе приемника превышает нормируемый запас по перекрываемому затуханию 22 дБ на релейных частотах при расстояниях до места КЗ 2-4 км
- при расстояниях до места КЗ от передатчика более 10 км величина изменения ОСШ практически постоянна и не превышает минус 10 дБ
- при расстояниях до места КЗ от приемника менее 10 км величина изменения ОСШ не постоянна и зависит от частоты канала. При очень близких к приемнику КЗ ОСШ вообще может не измениться.
Таким образом:
для каналов РЗА (УПАСК) более опасны относительно близкие к передатчику КЗ, чем КЗ близкие к приемнику. Однако в большинстве случаев они выводятся из работы из-за преднамеренного ограничения чувствительности приемника (загрубления порога чувствительности)
каналы связи, чье функционирование в основном определяется требованиями по ОСШ, и которые вполне могли бы функционировать во многих случаях КЗ, выводятся из работы по уровням входных сигналов из-за ограниченного быстродействия АРУ
Естественно, влияние на применик коммутационных помех здесь не рассматривается.
Вероятно, можно сделать еще ряд выводов:
- при близких к передатчику КЗ, когда основным дестабилизирующим фактором является прирост затухания из-за КЗ, безразлично по какой схеме постороен приемник УПАСК: с фиксированной чувствительностью или работе по ОСШ
- при близких к приемнику КЗ приемник УПАСК с фиксированной чувствительностью может пропустить команды по уровню сигнала. Приемник УПАСК, работающий по ОСШ, если и пропустит команду в момент возникновения КЗ (хоть это и менее вероятно по сравнению с примеником с фиксированной чувствительностью), то следующие команды наверняка примет (м.б. поэтому мне так мало известно о пропусках команд?)
- существующая норма на быстродействие системы АРУ 0,5 дБ/с затрудняет прием команд при близких к приемнику КЗ, и делает невозможной работу систем связи
Присоединение к фазе А
график: затухание (Y) - частота (X) = Ф(расстояние до места КЗ А0) (параметр)
график: прирост затухания (Y) - расстояние до места КЗ А0 (параметр) = Ф(частота) (Х)
график: уровень шумов (Y) - частота (Ч) = Ф(расстояние до места КЗ А0) (параметр)
график: прирост уровня шумов (Y) - расстояние до места КЗ А0 (X) = Ф(частота) (параметр)
и последний график: изменение ОСШ (Y) - расстояние до места КЗ (X) = Ф(частота) (параметр)
Как видно все основные соотношения сохраняются.
Имеющиеся отличия данных зависимостей от соответствующих зависимостей для фазы В - КЗ В0:
- бОльшая неравномерность, обусловленная бОльшим влиянием межмодовых взаимодействий
- положительные значения изменения ОСШ при близких к приемнику КЗ, обусловленные тем, что собственный шум короны при таких КЗ не успевает "набрать силу", а "наведенные" шумы на крайних фазах меньше, чем на средней фазе
- меньшее значение прироста затухания из-за КЗ (5 дБ против 8 дБ), обусловленное тем, что бОльшая часть энергии присоединения распространяется по фазе В
Присоединение к фазе С
график: затухание - частота = Ф(расстояние до места КЗ С0)
график: прирост затухания - расстояние до места КЗ С0 = Ф(частота)
график: изменение уровня шумов - частота = Ф(расстояние до места КЗ С0)
график: прирост уровня шумов - расстояние до места КЗ С0 = Ф(частота)
и последний график: изменение ОСШ - расстояние до места КЗ С0 = Ф(частота)
Здесь так же все основные соотношения сохраняются.
Если сравнить все три присоедиения, то получится, что лучшим с точки зрения устойчивости к КЗ является присоединение к фазе А, особенно с точки зрения приемников УПАСК, работающих по ОСШ.
- Слева - фаза В, в середине - фаза А, справа - фаза С
- (графики приведены к одному масштабу по Y)
Продолжение для себя о КЗ II
PS.
Если кого-то смущает сопротивление дуги 1 Ом, то при сопротивлении дуги 5 Ом уменьшение прироста затухания из-за КЗ на расстоянии 100 метров на частоте 40 кГц не превышает 3 дБ, а в остальных случаях и того меньше.
Сообщения
