Проводные линии связи. Основные параметры воздушных и кабельных ЛС

Каналы связи телемеханики. Классификация каналов связи. Структура линий связи.

Информация, используемая в системах управления устройствами электроснабжения, передается от источника i до ее приемника по каналам связи. Каналом связи или каналом передачи информации называется совокупность тех­нических средств и тракта (аппаратуры и линии связи), предназначенных для незави­симой передачи сигналов на расстояние от источника информации до ее приемника. Для организации каналов связи используются линии связи.

Линия связи — это физическая среда, например, провода линии, по которым осу­ществляется передача сигналов. Одна линия связи может быть использована для образо­вания многих каналов связи с независимой передачей сигналов.

Классификация каналов связи осуществляется по различным признакам и пара­метрам.

По видам линий и способам образования в них каналов можно классифицировать каналы следующим образом:

*физические, образуемые на проводных линиях связи;

*искусственные — дополнительные каналы на занятых проводных линиях;

*частотные — на выделенных или занятых проводных цепях;

*высокочастотные, передаваемые по проводным линиям;

*высокочастотные, передаваемые по проводам линий электропередачи и сило­вым разветвленным сетям;

*радиорелейные, выделенные для телемеханики в радиорелейных линиях;

*радиоканалы.

По характеру эксплуатации каналы связи можно разделить на:

*выделенные, постоянно включенные между двумя пунктами;

*коммутируемые, создаваемые по вызову на основе разных каналов и распадаю­щиеся автоматически после окончания передачи.

По физической природе колебаний, используемых для передачи сообщений кана­лы делятся на электрические, электромагнитные, оптические, акустические и т. д.

Линии связи могут быть радиальными (см. рис. 6.3, а), когда каждый контролируемый пункт соединяется с диспетчерским отдельной линией; цепочечными или лучевыми (см. рис. 6.3, б), у которых рассредоточенные контролируемые пункты КП последовательно присоединяются к общей ЛС без каких-либо пересечений и ответвлений; древовидные одноствольные (см. рис. 6.3, в) и многоствольные (см. рис. 6.3, г), когда к обшей линии связи в различных точках подключают рассредоточенные КП с ответвлениями от основных направлений.

На транспорте и промышленных предприятиях в системах управления, как правило, используются электрические каналы связи, образуемые по кабельным и воздушным проводным линиям.

ВЛ — наиболее старый вид проводной связи. Они очень подвержены
влиянию внешних условий и помех. Для линий используют стальные и биметаллические (стальные, покрытые слоем меди) провода. Медные провода практически не применяют вследствие высокой стоимости. Для магистральных линий используют биметаллические провода, в которых на высоких частотах затухание сигнала вследствие поверхностного эффекта почти такое же, как и в медных. Линии со стальными проводами имеют худшие характеристики: больше затухание сигнала, меньше ширина спектра рабочих частот. Однако их стоимость значительно ниже, поэтому они широко применяются для телефонии и телемеханики на железнодорожном транспорте.

КЛ, несмотря на их высокую стоимость (в 8—10 раз выше воздушных) получили наибольшее распространение. Это объясняется рядом существенных преимуществ кабельных линий, которые заключаются в их высокой механической прочности, помехозащищенности, значительно меньшей зависимости от метеорологических условий и т. д. Кроме того, следует учитывать, что во многих случаях вообще не представляется возможным прокладывать ВЛ (например, вдоль железнодорожных линий, электрифицированных на переменном токе). Кабельная канализация в этом случае является единственным способом создания физической проводной линии связи.

Параметры и характеристики проводных ЛС определяются их свойствами, зависящими от материала, площади поперечного сечения проводов, расстояния между ними, изоляции и т.д. Эти свойства определяются первичными и вторичными параметрами.

К первичным параметрам относятся активное сопротивление R, индуктивность L, емкость С и проводимость изоляции (утечка) G, приходящиеся на единицу длины. Активное сопротивление R, Ом/км зависит от материала и площади поперечного сечения провода.

Индуктивность L, мГн/км учитывает индуктивность каждого провода и взаимную индуктивность между ними. Индуктивность L зависит от расстояния между проводами, их диаметра, материала и частоты (в основном для стальных проводов). Для ВЛ с медными проводами индуктивность примерно 2 мГн/км, а при стальных проводах — 15 мГн/км. L кабельных линий составляет десятые доли мГн на 1 км длины.

Емкость С, мкФ/км зависит от диаметра проводов и расстояния между ними, а также от диэлектрической проницаемости изолирующей среды. Для воздушных двухпроводных линий емкость составляет около 0,006 мкФ/км, емкость кабельной линии значительно больше — около 0,03—0,04 мкФ/км. Активная проводимость G, —определяется качеством и состоянием изоляции, а у воздушных линий зависит от атмосферных условий. Проводимость изоляции кабеля при постоянном токе и заметно растет с частотой.

К вторичным параметрам ЛС относятся волновое сопротивление z_c и постоянная распространения γ, которые являются производными от первичных параметров.

Волновое сопротивление Z_c определяется как отношение напряжения в любой точке линии к току, представляет собой комплексную величину и является производной от первичных параметров:

Постоянная распространения γ также является производной от первичных параметров:

Она представляет собой комплексную величину: где  — коэффициент затухания напряжения и тока вдоль линии на единицу ее длины, являющийся действительной частью комплексной величины; β — угловой или фазовый коэффициент, представляющий изменение фазы колебания на единицу длины линии.