Диагностика современного ВЧ-оборудования в условиях повышенной уплотненности частот

Надежность работы высокочастотного оборудования во многом определяется качеством проверки его характеристик, как при наладке, так и при эксплуатации на энергообъектах.

Измерения параметров ВЧ-трактов и составляющих его элементов производят при наладочных работах во время первоначального ввода канала в эксплуатацию, профилактических работах, проводимых в процессе эксплуатации, и определении причин несоответствия параметров тракта нормам.

Целью измерений является оценка качества ВЧ-тракта и его составляющих элементов на основании анализа полученных значений, которые сопоставляются с расчетными значениями и нормами или паспортными данными.

Иногда достаточно точный расчет параметров ВЧ-тракта затруднен ввиду отсутствия достоверных исходных данных. В этом случае только результаты измерений позволяют определить его параметры и оценить возможность организации канала связи.

Как правило, измерение параметров ВЧ-трактов производят не на одной частоте, а в некотором диапазоне частот. При этом выбор полосы частот, в которой необходимо провести измерения, и выбор интервала между смежными частотами измерений производится с учетом особенностей измеряемого элемента. В большинстве случаев только наличие частотных зависимостей измеряемых параметров позволяет сделать вывод о качестве тракта.

Отличие ВЧ-трактов по воздушным линия электропередачи (ВЛ) от трактов по обычным проводным линиям связи заключается в том, что сама ВЛ является источником электрических помех. Эти помехи появляются из-за наличия на проводах ВЛ высокого напряжения промышленной частоты и воздействуют на приемники каналов связи наряду с обычными видами.

Помехи, обусловленные самой ЛЭП можно разделить на помехи, генерируемые ЛЭП при нормальном режиме, и дополнительные виды помех, возникающие при коммутационных операциях и аварийных ситуациях.

При нормальном режиме помехи с относительно высоким уровнем вызываются коронированием проводов и частичными электрическими разрядами в изоляции линии. При авариях и коммутационных операциях появляются кратковременные помехи, обусловленные горением электрической дуги, возникающей в месте КЗ или между ножами разъединителей и контактами выключателей при включении или отключении этих аппаратов.

Как правило, необходимо измерение трех видов помех, существующих постоянно или кратковременно на выходе ВЧ-тракта:

• сосредоточенные (узкополосные) помехи от соседних ВЧ каналов и радиостанций;
• помехи от короны на проводах высоковольтных линий электропередачи;
• помехи от перекрытия высоковольтной изоляции.

Сосредоточенные помехи обычно измеряются при определении уровней мешающих сигналов на узловых подстанциях, используя полученные результаты при назначении частот новых ВЧ каналов в данном регионе. Кроме того, эти измерения необходимы для определения источника мешающего сигнала, влияющего на работу какого-либо ВЧ канала. Измерения производят на выходе ВЧ кабеля, нагруженного на номинальное сопротивление (75 Ом) в интересующей оператора полосе частот (обычно в полосе частот аппаратуры обработки и присоединения) избирательным измерителем уровня с использованием полосы избирательности 1 - 3 кГц, а при необходимости для уточнения значения мешающей частоты – в более узкой полосе. При измерениях определяют частоту мешающего сигнала, его уровень и, по возможности, источник сигнала.

Помехи от короны измеряются для определения минимально необходимого уровня приема сигналов данного канала. Измерения производят на выходе ВЧ кабеля, нагруженного на номинальное сопротивление (75 Ом) с помощью измерителя уровня, имеющего среднеквадратичный детектор, в противном случае применение приборов с другими типами детекторов может привести к значительной погрешности измерения. Как правило, измерения производят с использованием полосы избирательности 1 - 3 кГц в нескольких точках (начало, середина и конец) диапазона частот, в котором требуется определить уровень помех (обычно в полосе частот аппаратуры обработки и присоединения). Точки измерений выбирают таким образом, чтобы на частотах измерения отсутствовали сосредоточенные помехи.

Помехи от перекрытия высоковольтной изоляции обычно возникают при перекрытии искровых промежутков на подвесной изоляции грозозащитных тросов, а также при частичных пробоях основной изоляции высоковольтного оборудования. Целью измерений является точное установление того, что наблюдаемые помехи обусловлены перекрытием изоляции. Для этого необходимо просмотреть осциллограмму помех и сопоставить периодичность появления всплесков напряжения помех с периодом промышленной частоты 50 Гц. Помехи от перекрытия высоковольтной изоляции имеют два всплеска, сдвинутые на 10 мс и располагающиеся вблизи моментов времени, когда напряжение на фазе с поврежденной изоляцией или на тросе проходит около положительного или отрицательного максимумов.

Так как на выходе ВЧ кабеля могут существовать сигналы работающих ВЧ каналов по ЛЭП, которые будут маскировать помехи от пробоя изоляции. Просмотр помех производят осциллографом, включенным на выходе полосового фильтра с шириной полосы пропускания 1,5 — 4 кГц. Средняя частота полосового фильтра должна выбираться такой, чтобы напряжение сосредоточенных помех на его выходе было бы намного меньше напряжения во всплесках помех. В качестве такого фильтра можно использовать фильтр приема аппаратуры уплотнения при условии выключения передатчика на противоположном конце канала. Пиковое значение напряжения помех измеряют с помощью осциллографа.

Проверка ВЧ оборудования – трудоемкая работа, требующая применения специализированных устройств, а в условиях повышенной уплотненности частот и присутствия мешающих сигналов диагностика оборудования затрудняется. В связи с этим к диагностическому оборудованию предъявляются требования по наличию минимального спектрального разрешения, возможности осциллографирования сигналов, большего динамического диапазона.

До появления испытательного комплекса для проверки высокочастотной аппаратуры производства НПП «Динамика» (РЕЛЕ-ТОМОГРАФ-ВЧ – в 2003 г., РЕТОМ-ВЧм – в 2006 г.) полноценно проверять ВЧ посты в автоматическом режиме не представлялось возможным, поскольку в основном использовалось оборудование, предназначенное для ручной проверки. В связи с большими трудозатратами многие проверки проводились только по необходимости.

Использование комплекса подняло на совершенно новый уровень качество выполнения испытательных работ. Заменив собой от 10 до 15 приборов и вспомогательных блоков, обычно применяемых при проверке ВЧ оборудования РЗА, комплекс позволил в автоматическом режиме проверять ВЧ посты, такие как ПВЗУ-Е(М), ПВЗ-90(М), ПВЗЛ, и аппаратуру каналов автоматики – АНКА-АВПА, АКА-16/32 «Кедр» и УПК-Ц. Благодаря этому специалистам удалось многократно сократить время проведения испытаний, исключить возможность ошибки персонала и получить 100 % достоверный результат.

В 2012 году НПП «Динамика» приступило к серийному выпуску нового комплекса РЕТОМ-ВЧ, в состав которого теперь входит меньшее количество блоков, что позволило значительно снизить его весогабаритные показатели.

Благодаря внедрению новейших технологий новый комплекс позволяет в разы сократить время проведения автоматических проверок ВЧ постов и ВЧ тракта, тестирование которых всегда было трудоемким процессом. В его состав помимо основного блока РЕТОМ-ВЧ/64 входят магазин затуханий ВЧА-75М и высокочастотный тестер ВЧТ-25М.

Несомненным достоинством нового устройства РЕТОМ-ВЧ/64 является возможность анализа сигналов с помощью встроенного осциллографа, что позволяет максимально точно оценить исправность приемо-передающей аппаратуры.

Технические возможности комплекса РЕТОМ-ВЧ/64 также позволяют пользователю в автоматическом режиме за рекордно короткое время проводить панорамное наблюдение сигналов в заданной полосе частот с высоким разрешением вплоть до 0,1 Гц.

В устройстве РЕТОМ-ВЧ/64 улучшена помехоустойчивость и скорость передачи данных между прибором и ПК благодаря тому, что связь с ПК теперь осуществляется по Ethernet. Кроме этого, в корпус прибора РЕТОМ-ВЧ/64 встроен трансформаторный блок ВЧП-10, а также наиболее часто используемые элементы резисторов, конденсаторов и индуктивностей.

Магазин затуханий ВЧА-75М предназначен для определения запаса по перекрываемому затуханию в канале связи для проверки приемника и передатчика в лаборатории. Мощность нового магазина увеличена до 75 Вт, в нем появился двустрочный дисплей с возможностью сохранения и отображения предыдущего измеренного уровня запаса по перекрываемому затуханию. Управление магазином затуханий ВЧА-75М теперь стало кнопочным.

ВЧ-тестер является многопредельным карманным прибором для измерений сигналов с частотой от 24 до 2500 кГц в полевых условиях. Прибор позволяет измерять ток, полное сопротивление и полную мощность. Появилась возможность фиксации текущих показаний измерителя, а также увеличена помехозащищенность прибора. Новый тестер стал удобнее в эксплуатации, поскольку время непрерывной работы увеличилось за счет встроенного Li-ion аккумулятора до 24 часов.

Многочисленные полевые испытания на энергопредприятиях с использованием РЕТОМ-ВЧ показали его безусловное преимущество по сравнению с комплексом обычных приборов, а его функциональность и надежность по достоинству оценили специалисты служб РЗ и ПА.

Литература

1. Руководство по эксплуатации на комплекс программно-технический измерительный параметров высокочастотного оборудования в электроэнергетике РЕТОМ-ВЧ БРГА.441322.022 РЭ.

2. Шкарин Ю.П., Высокочастотные тракты каналов связи по линиям электропередачи (часть2). Москва: Энергопрогресс, 2001. 72с.