eng
Выпуск #1/2008
П.Видгольц, Р.Лебеденко.
Аппаратура ВЧ-связи по воздушным высоковольтным ЛЭП 35–1115 кВ
Аппаратура ВЧ-связи по воздушным высоковольтным ЛЭП 35–1115 кВ
Просмотры: 4362
Завод "Нептун" организован в Одессе в историческое время – в 1944 году – для производства аппаратуры ВЧ-связи, релейной защиты и противоаварийной автоматики. И уже более 60 лет на предприятии разрабатывается и производится аппаратура для отраслей электроэнергетики, железнодорожного транспорта и машиностроения.
С 2005 года завод "Нептун" вошел в состав Корпорации "СОЮЗ", что позволило заводу обрести былую мощь, наращивать производственные обороты и расширять номенклатуру выпускаемой продукции.
На сегодняшний день завод выпускает следующее оборудование:
* АВС-ЦМ – аппаратура ВЧ-связи, цифровая, модернизированная;
* АВС-1, АВС-3 – аппаратура ВЧ-связи, аналоговая;
* АВС-Ц-ПД – аппаратура ВЧ-связи для передачи данных, сигналов контроля и управления, аналоговая аппаратура с вторичной оцифровкой;
* АВС-РС – аппаратура ВЧ-связи для распределительных сетей;
* АНС – аппаратура НЧ-связи;
* ПВЗ – пост ВЧ-защиты;
* АКПА-В – аппаратура каналов противоаварийной автоматики;
* ДК-2,3 – фильтр разделительный;
* ФПМ – фильтр присоединения;
* ЭНУ-0,5-40 – элемент настройки;
* шкафы РЗА – шкафы релейной защиты и автоматики;
* электрошкафы.
Завод "Нептун" также выполняет комплекс услуг, включая проектирование каналов связи, комплексные поставки оборудования и пусконаладочные работы по его вводу в эксплуатацию, и заказы на изготовление ремонтных комплектов и запчастей для ранее выпущенных изделий. Совместно с НПФ "Модем" (Санкт-Петербург) на заводе разработана цифровая аппаратура нового поколения для ВЧ-связи по воздушным высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) – АВС-ЦМ.
Аппаратура АВС-ЦМ – новый этап в развитии оборудования передачи информации по воздушным высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП 35–1150 кВ) в диапазоне частот 24–1000 кГц. Благодаря применению сигнальных процессоров, цифровых микросхем на основе ПЛИС и современной элементной базы приемо-передающий тракт и цифровая обработка сигналов реализованы программно-аппаратным путем.
Аппаратура предназначена для организации в электроэнергетике следующих внутриведомственных дуплексных каналов:
* телефонной связи,
* телемеханики для передачи сигналов контроля и управления энергетическими объектами,
* передачи данных в режиме межмашинного обмена (ММО).
Аппаратура обеспечивает режимы работы по международному стандарту МЭК 60495:
* цифровой – с временным разделением каналов (ВРК) на основе временного уплотнения – технология TDM (Time Division Multiplexing – мультиплексирование с ВРК),
* аналоговый (используется в случае некондиции ВЧ-тракта) – с частотным разделением каналов (ЧРК) на основе частотного уплотнения – технология FDM (Frequency Division Multiplexing – мультиплексирование с ЧРК).
Аппаратура выпускается в однополосном варианте (АВС1-ЦМ), но может быть поставлена с дополнительными блоками, увеличивающими количество каналов в два (АВС2-ЦМ) и три (АВС3-ЦМ) раза. Варианты исполнения аппаратуры, полосы рабочих частот и виды каналов приведены в табл.1. На рис.1 представлен одноканальный вариант – АВС1-ЦМ, которая в полосе 4 кГц в цифровом режиме работы (ВРК) обеспечивает два канала телефонной связи, два канала телемеханики и один канал для передачи данных со скоростью от 6,4 до 19,2 Кбит/с, при этом обеспечивается адаптация по скорости передачи цифрового потока в зависимости от соотношения сигнал/помеха в ВЧ-тракте с реализацией приоритетов по каналам телефон (ТЛФ), телемеханика (ТМ), межмашинный обмен (ММО, АПД).
В режиме ЧРК (аналоговый режим) обеспечивается один канал передачи и приема сигнала в полосе 0,3–3,7 кГц и два канала ТМ. В аппаратуре имеется устройство автоматической связи абонентов. В полосе 8 кГц (АВС2-ЦМ) и 12 кГц (АВС3-ЦМ) количество каналов увеличивается в два и три раза соответственно. При дуплексной связи с ЧРК (FDD – Frequency Division Duplex) передача и прием осуществляются на разных полосах частот. Возможна работа как на сближенных (сомкнутых), так и на разнесенных номинальных полосах частот передачи (Тх) и приема (Rх).
Задание режима работы аппаратуры и конфигурирование выполняются программно или джамперами. Имеется энергонезависимая память для хранения конфигурации и списка до 10000 событий, связанных с ее эксплуатацией.
От организации "Ростест-Москва" аппаратура имеет сертификат соответствия требованиям по ЭМС и ТБ. На аппаратуру выданы экспертные заключения ОАО "ФСК ЕЭС", Минтопэнерго Украины и концерна Белэнерго (Беларусь) о возможности ее использования для организации каналов в сетях 35–750 кВ.
Основные технические характеристики ВЧ-тракта
Параметры и характеристики соответствуют или превосходят требования международного стандарта МЭК 60495:
* программируемый диапазон рабочих частот ВЧ-канала: 24–1000 кГц;
* ширина полосы частот ВЧ-канала: 4, 8 и 12 кГц;
* тип модуляции в канале: АМОБП (прямой цифровой синтез) и КАМ (квадратурная амплитудная модуляция);
* максимальная мощность: АВС1-ЦМ – 46 дБм (40 Вт), АВС2-ЦМ – 40 дБм и АВС3-ЦМ – 37 дБм;
* входное и выходное сопротивление: 75 Ом (несимметричное) и 150 Ом (симметричное);
* допустимое затухание ВЧ-канала: теоретическое – 56 дБ, практический предел (с учетом помех и искажений ВЧ-канала) – 40 дБ;
* чувствительность приемника (минимальный уровень пилот-сигнала на ВЧ-входе) – минус 26 дБм;
* разнесенный и совмещенный разнос частот: по МЭК 60495;
* избирательность: ≥0,3 кГц от границ канала – 80 дБ и ≥4 кГц от границ канала – 90 дБ;
* автоматическая регулировка коэффициента усиления: 40 дБ;
* пилот-сигнал в полосе 4 кГц: в аналоговом режиме – 3900 Гц, в цифровом режиме – 100 и 3900 Гц со служебным КАМ-сигналом;
* отношение сигнал/шум в режиме мультиплексирования с ВРК (ТDM) при вероятности ошибки 10–6: в соответствии с табл.2.
Основные технические характеристики НЧ-тракта
1. Цифровой режим с ВРК для полосы частот 4 кГц:
* общее число мультиплексируемых абонентских каналов: 5 (см. табл.1);
* скорости передачи интегрального потока данных: 19,2; 16,0; 12,8; 9,6; 6,4 Кбит/с;
* адаптация в канале по скорости передачи: в зависимости от уровня помех (см. табл.2);
* цифровые телефонные каналы поддерживаются вокодером G.729D ITU-T;
* общее время до готовности цифрового канала после включения полукомплекта аппаратуры: ≤60 с;
* время задержки (Тх – Rх) не более 140 мс;
* время восстановления цифрового канала после скачка коэффициента передачи линии на 6 дБ: ≤20 с.
2. Аналоговый режим с ЧРК:
* общее число каналов для полосы 4 кГц: 3 (1 ТЛФ и 2 ТМ);
* полоса пропускания (программируемая) фильтра речи: 1,8–3,4 кГц с шагом 0,2 кГц;
* уровень собственного шума на выходе телефонного окончания: минус 55 дБм0п.
Телефонные абонентские окончания в режимах ВРК и ЧРК:
* четырехпроводное (номинальный уровень передачи: минус 13 дБн, номинальный уровень приема: +4,3 дБн) или соответственно (–3,5 дБн, –3,5 дБн) с сигнализацией вызова от внешней АДАСЭ (аппаратуры дальней автоматической связи энергосистем);
* двухпроводное с режимами: "точка-точка", "удаленный абонент" (ТА, АТС, ПС*, ПС АТС), ДК** ПС (ДК), ДК ПС (ПС ТА, ПС АТС), встроенное АДАСЭ (по заказу).
3. Автоматический эквалайзер – в цифровом режиме передачи компенсирует неравномерности АЧХ до 6 дБ с ГВЗ*** до 1 мс.
4. Переговорно-вызывной интерфейс (служебный канал):
* подключает стандартный двухпроводный телефонный аппарат;
* обеспечивает связь в направлениях "ближний полукомплект – дальний полукомплект", "абонент – ближний полукомплект" и "абонент – дальний полукомплект";
* содержит встроенный генератор контрольных частот 1200 и 1600 Гц с сигнализацией.
Характеристики встроенных модемов телемеханики и межмашинного обмена
Цифровой режим (ВРК):
* количество модемов ТМ – 1 или 2;
* скорость передачи – 100, 200, 300, 600, 1200 бод (в асинхронном режиме до 9600 бод);
* уровень характеристических искажений – 3%;
* интерфейс физического уровня – RS232C, удлинитель (конвектор) RS232C-RS485/RS422;
* скорость межмашинного обмена – 19,2–1,2 Кбит/с (в зависимости от использования речевых каналов и канала ТМ);
* способ обмена с компьютером – асинхронный, стык RS232, удлинитель RS232C-RS485/RS422 – конвектор.
Аналоговый режим (ЧРК):
* количество модемов ТМ – 1 или 2;
* скорости передачи данных ТМ с сохранением речевого канала: 100, 200, 300, 600, 1200, 2400 бод;
* характеристики модуляции на скоростях 100, 200 бод –
в соответствии с Рекомендациями R37, R38 ITU-T;
* уровень характеристических искажений на скоростях передачи: 100 бод – 0,15%, 200 бод – 0,25%, 300 бод – 0,3%, 600 бод – 0,4%, 1200 бод – 0,6%.
Программа человеко-машинного интерфейса
Компьютер должен иметь операционную систему Windows 98, 2000 или XP. Интерфейс физического уровня – RS232C. Интерфейс должен обеспечить выполнение следующих основных функций:
* программное конфигурирование аппаратуры с выбором аналогового или цифрового режима передачи;
* вывод, отображение и документирование событий из энергонезависимой памяти аппаратуры;
* ведение файла конфигурации и событий;
* измерение характеристик канала связи на ближнем и удаленном полукомплекте (функция удаленного доступа);
* тестирование канала для измерения коэффициента ошибок;
* контроль и диагностика работоспособности аппаратуры;
* использование пароля для доступа к аппаратуре и каналу.
Схема типового применения аппаратуры ВЧ-связи АВС-ЦМ по ЛЭП показана на рис.2.
Аппаратуру АВС-ЦМ можно применять при работе как с кабельными и радиорелейными системами, так и с оптическими системами благодаря возможности переприема по НЧ.
На рис.3 показано возможное (один из вариантов) применение аппаратуры АВС1-ЦМ. Данная конфигурация для полосы 4 кГц и в режиме ВРК (цифровой режим) обеспечивает одновременно:
* 2 телефонных канала, как в 2-проводном, так и в 4-проводном варианте,
* 2 канала телемеханики со скоростью передачи данных до 1200 бод*,
* 1 канал для передачи данных со скоростью до 19,2 Кбит/с.
Кроме того, имеется отдельный служебный телефон и отдельный разъем для управления и контроля системы с компьютера.
Конфигурации систем ВЧ-связи очень разнообразны и, естественно, они зависят от конкретной решаемой задачи. Отметим, что уже известно более 190 вариантов конфигураций.
На сегодняшний день завод выпускает следующее оборудование:
* АВС-ЦМ – аппаратура ВЧ-связи, цифровая, модернизированная;
* АВС-1, АВС-3 – аппаратура ВЧ-связи, аналоговая;
* АВС-Ц-ПД – аппаратура ВЧ-связи для передачи данных, сигналов контроля и управления, аналоговая аппаратура с вторичной оцифровкой;
* АВС-РС – аппаратура ВЧ-связи для распределительных сетей;
* АНС – аппаратура НЧ-связи;
* ПВЗ – пост ВЧ-защиты;
* АКПА-В – аппаратура каналов противоаварийной автоматики;
* ДК-2,3 – фильтр разделительный;
* ФПМ – фильтр присоединения;
* ЭНУ-0,5-40 – элемент настройки;
* шкафы РЗА – шкафы релейной защиты и автоматики;
* электрошкафы.
Завод "Нептун" также выполняет комплекс услуг, включая проектирование каналов связи, комплексные поставки оборудования и пусконаладочные работы по его вводу в эксплуатацию, и заказы на изготовление ремонтных комплектов и запчастей для ранее выпущенных изделий. Совместно с НПФ "Модем" (Санкт-Петербург) на заводе разработана цифровая аппаратура нового поколения для ВЧ-связи по воздушным высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) – АВС-ЦМ.
Аппаратура АВС-ЦМ – новый этап в развитии оборудования передачи информации по воздушным высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП 35–1150 кВ) в диапазоне частот 24–1000 кГц. Благодаря применению сигнальных процессоров, цифровых микросхем на основе ПЛИС и современной элементной базы приемо-передающий тракт и цифровая обработка сигналов реализованы программно-аппаратным путем.
Аппаратура предназначена для организации в электроэнергетике следующих внутриведомственных дуплексных каналов:
* телефонной связи,
* телемеханики для передачи сигналов контроля и управления энергетическими объектами,
* передачи данных в режиме межмашинного обмена (ММО).
Аппаратура обеспечивает режимы работы по международному стандарту МЭК 60495:
* цифровой – с временным разделением каналов (ВРК) на основе временного уплотнения – технология TDM (Time Division Multiplexing – мультиплексирование с ВРК),
* аналоговый (используется в случае некондиции ВЧ-тракта) – с частотным разделением каналов (ЧРК) на основе частотного уплотнения – технология FDM (Frequency Division Multiplexing – мультиплексирование с ЧРК).
Аппаратура выпускается в однополосном варианте (АВС1-ЦМ), но может быть поставлена с дополнительными блоками, увеличивающими количество каналов в два (АВС2-ЦМ) и три (АВС3-ЦМ) раза. Варианты исполнения аппаратуры, полосы рабочих частот и виды каналов приведены в табл.1. На рис.1 представлен одноканальный вариант – АВС1-ЦМ, которая в полосе 4 кГц в цифровом режиме работы (ВРК) обеспечивает два канала телефонной связи, два канала телемеханики и один канал для передачи данных со скоростью от 6,4 до 19,2 Кбит/с, при этом обеспечивается адаптация по скорости передачи цифрового потока в зависимости от соотношения сигнал/помеха в ВЧ-тракте с реализацией приоритетов по каналам телефон (ТЛФ), телемеханика (ТМ), межмашинный обмен (ММО, АПД).
В режиме ЧРК (аналоговый режим) обеспечивается один канал передачи и приема сигнала в полосе 0,3–3,7 кГц и два канала ТМ. В аппаратуре имеется устройство автоматической связи абонентов. В полосе 8 кГц (АВС2-ЦМ) и 12 кГц (АВС3-ЦМ) количество каналов увеличивается в два и три раза соответственно. При дуплексной связи с ЧРК (FDD – Frequency Division Duplex) передача и прием осуществляются на разных полосах частот. Возможна работа как на сближенных (сомкнутых), так и на разнесенных номинальных полосах частот передачи (Тх) и приема (Rх).
Задание режима работы аппаратуры и конфигурирование выполняются программно или джамперами. Имеется энергонезависимая память для хранения конфигурации и списка до 10000 событий, связанных с ее эксплуатацией.
От организации "Ростест-Москва" аппаратура имеет сертификат соответствия требованиям по ЭМС и ТБ. На аппаратуру выданы экспертные заключения ОАО "ФСК ЕЭС", Минтопэнерго Украины и концерна Белэнерго (Беларусь) о возможности ее использования для организации каналов в сетях 35–750 кВ.
Основные технические характеристики ВЧ-тракта
Параметры и характеристики соответствуют или превосходят требования международного стандарта МЭК 60495:
* программируемый диапазон рабочих частот ВЧ-канала: 24–1000 кГц;
* ширина полосы частот ВЧ-канала: 4, 8 и 12 кГц;
* тип модуляции в канале: АМОБП (прямой цифровой синтез) и КАМ (квадратурная амплитудная модуляция);
* максимальная мощность: АВС1-ЦМ – 46 дБм (40 Вт), АВС2-ЦМ – 40 дБм и АВС3-ЦМ – 37 дБм;
* входное и выходное сопротивление: 75 Ом (несимметричное) и 150 Ом (симметричное);
* допустимое затухание ВЧ-канала: теоретическое – 56 дБ, практический предел (с учетом помех и искажений ВЧ-канала) – 40 дБ;
* чувствительность приемника (минимальный уровень пилот-сигнала на ВЧ-входе) – минус 26 дБм;
* разнесенный и совмещенный разнос частот: по МЭК 60495;
* избирательность: ≥0,3 кГц от границ канала – 80 дБ и ≥4 кГц от границ канала – 90 дБ;
* автоматическая регулировка коэффициента усиления: 40 дБ;
* пилот-сигнал в полосе 4 кГц: в аналоговом режиме – 3900 Гц, в цифровом режиме – 100 и 3900 Гц со служебным КАМ-сигналом;
* отношение сигнал/шум в режиме мультиплексирования с ВРК (ТDM) при вероятности ошибки 10–6: в соответствии с табл.2.
Основные технические характеристики НЧ-тракта
1. Цифровой режим с ВРК для полосы частот 4 кГц:
* общее число мультиплексируемых абонентских каналов: 5 (см. табл.1);
* скорости передачи интегрального потока данных: 19,2; 16,0; 12,8; 9,6; 6,4 Кбит/с;
* адаптация в канале по скорости передачи: в зависимости от уровня помех (см. табл.2);
* цифровые телефонные каналы поддерживаются вокодером G.729D ITU-T;
* общее время до готовности цифрового канала после включения полукомплекта аппаратуры: ≤60 с;
* время задержки (Тх – Rх) не более 140 мс;
* время восстановления цифрового канала после скачка коэффициента передачи линии на 6 дБ: ≤20 с.
2. Аналоговый режим с ЧРК:
* общее число каналов для полосы 4 кГц: 3 (1 ТЛФ и 2 ТМ);
* полоса пропускания (программируемая) фильтра речи: 1,8–3,4 кГц с шагом 0,2 кГц;
* уровень собственного шума на выходе телефонного окончания: минус 55 дБм0п.
Телефонные абонентские окончания в режимах ВРК и ЧРК:
* четырехпроводное (номинальный уровень передачи: минус 13 дБн, номинальный уровень приема: +4,3 дБн) или соответственно (–3,5 дБн, –3,5 дБн) с сигнализацией вызова от внешней АДАСЭ (аппаратуры дальней автоматической связи энергосистем);
* двухпроводное с режимами: "точка-точка", "удаленный абонент" (ТА, АТС, ПС*, ПС АТС), ДК** ПС (ДК), ДК ПС (ПС ТА, ПС АТС), встроенное АДАСЭ (по заказу).
3. Автоматический эквалайзер – в цифровом режиме передачи компенсирует неравномерности АЧХ до 6 дБ с ГВЗ*** до 1 мс.
4. Переговорно-вызывной интерфейс (служебный канал):
* подключает стандартный двухпроводный телефонный аппарат;
* обеспечивает связь в направлениях "ближний полукомплект – дальний полукомплект", "абонент – ближний полукомплект" и "абонент – дальний полукомплект";
* содержит встроенный генератор контрольных частот 1200 и 1600 Гц с сигнализацией.
Характеристики встроенных модемов телемеханики и межмашинного обмена
Цифровой режим (ВРК):
* количество модемов ТМ – 1 или 2;
* скорость передачи – 100, 200, 300, 600, 1200 бод (в асинхронном режиме до 9600 бод);
* уровень характеристических искажений – 3%;
* интерфейс физического уровня – RS232C, удлинитель (конвектор) RS232C-RS485/RS422;
* скорость межмашинного обмена – 19,2–1,2 Кбит/с (в зависимости от использования речевых каналов и канала ТМ);
* способ обмена с компьютером – асинхронный, стык RS232, удлинитель RS232C-RS485/RS422 – конвектор.
Аналоговый режим (ЧРК):
* количество модемов ТМ – 1 или 2;
* скорости передачи данных ТМ с сохранением речевого канала: 100, 200, 300, 600, 1200, 2400 бод;
* характеристики модуляции на скоростях 100, 200 бод –
в соответствии с Рекомендациями R37, R38 ITU-T;
* уровень характеристических искажений на скоростях передачи: 100 бод – 0,15%, 200 бод – 0,25%, 300 бод – 0,3%, 600 бод – 0,4%, 1200 бод – 0,6%.
Программа человеко-машинного интерфейса
Компьютер должен иметь операционную систему Windows 98, 2000 или XP. Интерфейс физического уровня – RS232C. Интерфейс должен обеспечить выполнение следующих основных функций:
* программное конфигурирование аппаратуры с выбором аналогового или цифрового режима передачи;
* вывод, отображение и документирование событий из энергонезависимой памяти аппаратуры;
* ведение файла конфигурации и событий;
* измерение характеристик канала связи на ближнем и удаленном полукомплекте (функция удаленного доступа);
* тестирование канала для измерения коэффициента ошибок;
* контроль и диагностика работоспособности аппаратуры;
* использование пароля для доступа к аппаратуре и каналу.
Схема типового применения аппаратуры ВЧ-связи АВС-ЦМ по ЛЭП показана на рис.2.
Аппаратуру АВС-ЦМ можно применять при работе как с кабельными и радиорелейными системами, так и с оптическими системами благодаря возможности переприема по НЧ.
На рис.3 показано возможное (один из вариантов) применение аппаратуры АВС1-ЦМ. Данная конфигурация для полосы 4 кГц и в режиме ВРК (цифровой режим) обеспечивает одновременно:
* 2 телефонных канала, как в 2-проводном, так и в 4-проводном варианте,
* 2 канала телемеханики со скоростью передачи данных до 1200 бод*,
* 1 канал для передачи данных со скоростью до 19,2 Кбит/с.
Кроме того, имеется отдельный служебный телефон и отдельный разъем для управления и контроля системы с компьютера.
Конфигурации систем ВЧ-связи очень разнообразны и, естественно, они зависят от конкретной решаемой задачи. Отметим, что уже известно более 190 вариантов конфигураций.
Отзывы читателей
