Способ связи по линиям электропитания
Изобретение относится к способу связи по линиям электропитания для сетей передачи электрической энергии. Достигаемый технический результат - повышение эффективности использования частотных диапазонов. Устройство связи подстанции осуществляет связь по линии электропередачи с устройством связи соседней подстанции с помощью командных сигналов (А, В, С, D) в частотном диапазоне (F) и защитного сигнала (G), расположенного в первой половине (F2) частотного диапазона (F). Для следующих друг за другом линий используется повторяющаяся последовательность различных схем (a1, b1) командных сигналов (А, В, С, D), причем каждая из этих схем (a1, b1) содержит только командные сигналы (А, В, С, D) с частотами, расположенными во второй половине частотного диапазона (F1). 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу связи по линиям электропитания для сетей передачи электрической энергии. Конкретно, изобретение относится к способу связи по линиям электропитания для сетей передачи электрической энергии, содержащих несколько подстанций, соединенных между собой линиями передачи электроэнергии.
Уровень техники
Связь по линиям электропередачи (СЛЭП) (PLC), осуществляемая по линиям электропередачи высокого или среднего напряжения, может использоваться для передачи специфических команд (теле-)защиты по каналам с малой полосой пропускания, например с полосой пропускания 2 кГц, расположенной на нижнем краю частотного диапазона, доступного для услуг связи по линиям электропередачи. Как правило, более старое оборудование СЛЭП имеет ограниченную полосу пропускания 2 кГц для передачи командных сигналов, используемых для кодирования команд (теле-)защиты, а также защитную частоту. Современное оборудование СЛЭП, с другой стороны, предлагает, как правило, полосу пропускания 4 кГц с защитной частотой, предпочтительно расположенной в верхней половине этого доступного частотного диапазона. Защитная частота может сдвигаться в этой верхней половине; однако перемещение защитной частоты в нижнюю половину потребует изменения аппаратных фильтров, чего следует избегать. В существующих сетях частоты, смежные с ранее использованной полосой 2 кГц, часто заняты другими услугами. Следовательно, в этом случае современное оборудование СЛЭП нельзя использовать, как если бы сеть была спроектирована с нуля. Тем не менее, даже в новых проектах сетей СЛЭП без исторических ограничений и с полосой пропускания 40-500 кГц, зарезервированной для защиты, в основном выгодно не тратить напрасно полосу пропускания, а использовать оборудование СЛЭП с 4 кГц и сохранять остальную полосу пропускания для иных целей.
Раскрытие изобретения
Поэтому цель настоящего изобретения состоит в обеспечении способа связи по линиям электропередачи и системы связи по линиям электропередачи, которые сделают возможным эффективное использование частотных диапазонов для выделенных приложений телезащиты плюс, если необходимо, обслуживающего речевого канала. В частности, цель настоящего изобретения состоит в обеспечении способа связи по линиям электропередачи и системы связи по линиям электропередачи, которые сделают возможным снизить число различных частотных диапазонов, требуемых в сетях передачи электрической энергии.
Эта цель достигается за счет способа связи по линиям электропередачи по п.1 и системы связи по линиям электропередачи по п.10 формулы изобретения. Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления очевидны из зависимых пунктов.
Согласно настоящему изобретению вышеупомянутые цели достигаются тем, что в сети передачи электрической энергии, содержащей несколько подстанций, соединенных между собой линиями электропередачи, устройство связи подстанции осуществляет связь по линии электропередачи устройством связи соседней подстанции с помощью командных сигналов в частотном диапазоне и защитного сигнала, расположенного в первой половине этого частотного диапазона. Устройства связи используют повторяющуюся последовательность различных схем сигналов для следующих друг за другом линий, при этом каждая из этих схем содержит только командные сигналы с частотами, расположенными во второй половине частотного диапазона. Например, различные схемы «а» и «b» повторяются как последовательность «ab» после двух следующих друг за другом линий. За счет повторяющейся последовательности различных схем командных сигналов для следующих друг за другом линий и за счет использования в каждой из этих схем только командных сигналов с частотами, расположенными в одной половине защитного частотного диапазона, возможно снизить число различных частотных диапазонов, требуемых в сетях передачи электрической энергии для передачи командных сигналов, используемых для кодирования (теле-)защитных команд. Конкретно, предложенные способ и система связи по линиям электропередачи могут обеспечить конкурентную альтернативу оборудованию СЛЭП с 2 кГц, т.е. более старое оборудование СЛЭП с 2 кГц можно заменить более современными широкополосными системами СЛЭП с 4 кГц.
В первом варианте осуществления различные схемы в повторяющейся последовательности содержат командные сигналы с частотами, расположенными в одной и той же половине частотного диапазона, а защитные сигналы, связанные с различными схемами в повторяющейся последовательности, имеют частоты, которые отличаются на определенный сдвиг по частоте. Содержание частот командных сигналов в одной и той же половине частотного диапазона делает возможным экономить полосу пропускания. Далее путем разделения частот защитных сигналов на сдвиг по частоте по меньшей мере 480 Гц, к примеру, можно избежать интерференции и защитный сигнал можно вполне отфильтровать. Предпочтительно в этом первом варианте осуществления различные наборы командных сигналов с различными частотами используются для различных схем командных сигналов.
Во втором варианте осуществления различные схемы в повторяющейся последовательности содержат командные сигналы с частотами, расположенными в чередующихся половинах частотного диапазона, а защитные сигналы, связанные с этими различными схемами в повторяющейся последовательности, имеют чередующиеся частоты, расположенные в соответствующей половине частотного диапазона, не содержащей частот командных сигналов. Предпочтительно во втором варианте осуществления защитные сигналы имеют значения частот между значениями частот, используемыми для командных сигналов.
В дальнейшем варианте осуществления для подстанций, соединенных с более чем двумя линиями передачи электроэнергии, дополнительный альтернативный частотный диапазон используется для передачи команд и защитных сигналов к одной из соседних подстанций.
В системе связи по линиям электропередачи для сетей передачи электрической энергии, содержащих несколько подстанций, соединенных между собой линиями передачи электроэнергии, система содержит устройства связи, выполненные с возможностью осуществлять связь по одной из этих линий к устройству связи соседней подстанции с помощью командных сигналов в частотном диапазоне и защитного сигнала, расположенного в первой половине этого частотного диапазона, причем устройства связи выполнены с возможностью использования различных схем командных сигналов для следующих друг за другом линий, при этом каждая из этих схем содержит только командные сигналы с частотами, расположенными во второй половине частотного диапазона.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет поясняться более подробно с помощью примера и со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг.1 показывает сегмент сети передачи электрической энергии, содержащей несколько подстанций, соединенных между собой линиями передачи электроэнергии;
Фиг.2 показывает пример двух различных схем командных сигналов с частотами, расположенными в одной общей половине зарезервированного частотного диапазона;
Фиг.3 показывает другой пример различных схем, причем каждая схема имеет командные сигналы с частотами, расположенными в другой половине зарезервированного частотного диапазона.
Осуществление изобретения
Фиг.1 показывает блок-схему, условно иллюстрирующую сегмент сети 10 передачи или распределения электрической энергии, содержащей несколько подстанций SS1, SS2, SS3, SS4 и SS5, соединенных между собой линиями L1, L12, L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5 и L6 передачи электроэнергии, например линиями электропередачи высокого напряжения, работающими при 70 кВ или более. Как показано на фиг.1, подстанции SS1, SS2, SS3, SS4, SS5 содержат каждая устройство 1, 2, 3, 4, 5 связи. Эти устройства 1, 2, 3, 4, 5 связи содержат модем СЛЭП для связи по линиям электропередачи и модуль телезащиты. Например, модем СЛЭП представляет собой ETL540 или иной элемент семейства ETL500 ABB программируемых систем с несущей для связи по ЛЭП с программным обеспечением для передачи речи, данных и сигналов защиты по высоковольтным линиям. Например, модуль телезащиты представляет собой вставную карту NSD550 от ABB для ETL540 или для иного элемента семейства ETL500. Вставная карта NSD550 выполнена с возможностью передавать до четырех команд (телезащиты) с двумя различными режимами работы, т.е. либо две допустимые и две непосредственно команды срабатывания, либо три допустимые и одну непосредственно команду срабатывания.
Как указано на фиг.1, различные схемы а, b, с линейных команд защиты передаются по линиям L1, L12, L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5 и L6 передачи электроэнергии между соответствующими ограниченными подстанциями SS1, SS2, SS3, SS4, SS5. Ссылочные позиции а, b, с относятся к схемам командных сигналов, показанных, например, на фиг.2 и 3. Схемы а, b, с командных сигналов указывают на то, какие командные сигналы (тип и частота) подлежат применению. Как показано на фиг.1, устройства 1, 2, 3, 4, 5 связи выполнены с возможностью использовать различные схемы командных сигналов а, b, с для следующих друг за другом линий; конкретно, устройства 1, 2, 3, 4, 5 связи выполнены с возможностью использовать повторяющуюся последовательность («ab») различных схем а, b командных сигналов для следующих друг за другом линий. Например, по линиям L1, L14, L45, L6 схемы а, b командных сигналов повторяются на каждой второй линии.
Фиг.2 и 3 показывают примеры различных схем a1, b1, а2 и b2 командных сигналов. Стрелки А, В, С, D символически представляют командные сигналы (однотональные сигналы или попеременно кодированные тональные сигналы) для команд A-D вставной карты NSD550. Для облегчения ссылки только однотональные сигналы (одна частота на командный сигнал) показаны на фиг.2 и 3; тем не менее, иные типы командных сигналов, к примеру двухтональные или тому подобные, также возможны. Стрелка G представляет защитный сигнал, например пилотный сигнал модема PLC, к примеру, пилотный сигнал систем с несущей для связи по ЛЭП ETL500 или выделенный защитный сигнал, предназначенный для модуля телезащиты. Схемы а и b (или a1, b1, а2, b2 соответственно) командных сигналов совместно используют одну и ту же PLC частотную полосу F, к примеру 100-104 кГц; схема с командных сигналов использует отличный частотный диапазон. Следует отметить, что показан только диапазон передачи (Тх); диапазон приема (Rx) для связи в обратном направлении отличается и либо примыкает, либо не примыкает к частотному диапазону F.
Фиг.2 показывает пример двух различных схем a1, b1 командных сигналов для двух команд. Для воплощения этих схем на фиг.1 устройства 1, 2, 3,4, 5 связи выполнены с возможностью использовать схемы a1, b1 командных сигналов для схем а или b соответственно. Следовательно, на линиях L14, L2, L4, L45, L6 электропередачи, связанных со схемой а (т.е. a1) командных сигналов, используются команды А и D (или, в другом варианте осуществления, А и С); тогда как на линиях L1, L23, L45 электропередачи, связанных со схемой b (т.е. b1) командных сигналов, используются команды В и С (или, в другом варианте осуществления, В и D). Как иллюстрируется на фиг.2, защитная частота G, связанная со схемой a1 командных сигналов, отличается от защитной частоты G, связанной со схемой b1 командных сигналов на сдвиг F0 частоты. Предпочтительно, чтобы избежать интерференции, защитные частоты G, связанные со схемами a1 и b1 командных сигналов, сдвинуты, например, на 480 Гц. Далее на линиях L12, L3, L5 электропередачи, связанных со схемой с командных сигналов, должен использоваться отличный PLC частотный диапазон, чтобы предотвратить интерференцию. Хотя это и не обязательно, для более экономного планирования повторяющаяся последовательность может содержать три или более различных схем, что приводит к тому, что частная схема (а) повторяется на менее чем каждой второй следующей друг за другом линии, но все же предлагает экономию полосы частот в сетке по сравнению с традиционным планированием.
Фиг.3 показывает пример двух различных схем а2, b2 командных сигналов для четырех команд. Опять-таки, схемы а2 и b2 командных сигналов совместно используют один и тот же PLC частотный диапазон F, к примеру 100-104 кГц, тогда как для схемы с командных сигналов используется отличный частотный диапазон. Для воплощения этих схем на фиг.1 устройства 1, 2, 3, 4, 5 связи выполнены с возможностью использовать схемы а2, b2 командных сигналов для схем а или b соответственно. Следовательно, на линиях L14, L2, L4, L45, L6 электропередачи, связанных со схемой а (т.е. а2) командных сигналов, команды А, В, С, D располагаются в нижней половине F1, а защитный сигнал G располагается в верхней половине F2 частотного диапазона F. С другой стороны, на линиях L12, L3, L5 электропередачи, связанных со схемой b (т.е. в2) командных сигналов, команды А, В, С, D располагаются в верхней половине F2 частотного диапазона F, а защитный сигнал G, связанный со схемой b2 командных сигналов, располагается в нижней половине F1 частотного диапазона F. Для целей преобразования схемы а2 в b2 и наоборот предпочтительно, чтобы частотный диапазон F инвертировался или перебрасывался из нормального (прямого) в инвертированное положение, как символически показано на фиг.3 переброшенным треугольником схемы b2 командных сигналов. В однополосных системах ETL500 с несущей на ЛЭП, например, специальный признак обеспечивает такой зеркальный переворот нормального и инвертированного положений. Таким образом, на линиях L14, L2, L4, L45, L6 электропередачи, связанных со схемой а (т.е. а2) командных сигналов, частотный диапазон F устанавливается в нормальное положение, тогда как на линиях L12, L3, L5 электропередачи, связанных со схемой b (т.е. b2) командных сигналов, частотный диапазон F устанавливается в инвертированное положение. Как указано на фиг.3, частоты защитных сигналов G выбираются так, чтобы располагаться между значениями частот, используемых для командных сигналов А, В, С, D. В принципе, чтобы избежать интерференции, частоты защитных сигналов G устанавливаются посередине между двумя командными сигналами А, В, С, D, имеющими соседние значения частоты. Опять-таки, и хотя это не обязательно, для более экономного планирования одна дополнительная линия перебрасывается перед тем, как частоты повторяются, все же предлагая экономию частотной полосы по сравнению с традиционным планированием.
1. Способ связи по линиям электропередачи для сетей (10) передачи электрической энергии, содержащих несколько подстанций (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5), соединенных между собой линиями (L1, L12, L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5, L6) передачи электроэнергии, содержащий операцию, на которой:
осуществляют связь с помощью устройства (1, 2, 3, 4, 5) связи подстанции (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5) по линии (L1, L12, L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5, L6) электропередачи с устройством связи соседней подстанции (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5) с помощью командных сигналов (А, В, С, D) в частотном диапазоне (F) и защитного сигнала (G), расположенного в первой половине (F1, F2) частотного диапазона (F), при этом используют повторяющуюся последовательность различных схем (a, b; a1, b1; a2, b2) командных сигналов, которые указывают на то, какие командные сигналы используются для кодирования команд защиты для следующих друг за другом линий, причем каждая из этих схем содержит только командные сигналы (А, В, С, D) с частотами, расположенными во второй половине (F2, F1) частотного диапазона (F).
2. Способ по п.1, в котором различные схемы (a1, b1) в повторяющейся последовательности содержат командные сигналы (А, В, С, D) с частотами, расположенными в одной и той же половине (F1) частотного диапазона (F), и при этом защитные сигналы (G), связанные с различными схемами (a1, b1) в повторяющейся последовательности, имеют частоты, которые отличаются на определенный сдвиг (F0) по частоте.
3. Способ по п.2, в котором определенный сдвиг (F0) по частоте достаточен для предотвращения взаимной интерференции защитных сигналов (G) на следующих друг за другом линиях, использующих различные схемы (a1, b1) в повторяющейся последовательности.
4. Способ по одному из пп.1-3, в котором различные наборы командных сигналов (А, В, С, D) с различными частотами используют для различных схем (a1, b1) командных сигналов (А, В, С, D).
5. Способ по п.1, в котором различные схемы (а2, b2) в повторяющейся последовательности содержат командные сигналы (А, В, С, D) с частотами, расположенными в чередующихся половинах (F1, F2) частотного диапазона (F), и при этом защитные сигналы (G), связанные с различными схемами (а2, b2) в повторяющейся последовательности, имеют чередующиеся частоты, расположенные в половине частотного диапазона (F2, F1), не содержащей частот командных сигналов (А, В, С, D).
6. Способ по п.5, в котором первая схема (а2) из различных схем генерируется путем инвертирования частотного диапазона (F), включающего в себя вторую схему (b2).
7. Способ по п.5, в котором защитные сигналы (G) имеют значения частот между значениями частот, используемыми для командных сигналов (А, В, C, D).
8. Способ по п.1, в котором для подстанций (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5), соединенных с более чем двумя линиями (L1, L12, L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5, L6) электропередачи, используется дополнительный альтернативный частотный диапазон для передачи командных и защитных сигналов (А, В, С, D, G) к одной из соседних подстанций.
9. Способ по п.1, в котором командные сигналы (А, В, С, D) используются для кодирования команд защиты.
10. Система связи по линиям электропередачи для сетей (10) передачи электрической энергии, содержащих несколько подстанций (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5), соединенных между собой линиями (L1, L12, L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5, L6) электропередачи, содержащая:
в подстанциях (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5) устройства (1, 2, 3, 4, 5) связи, выполненные с возможностью осуществлять связь по линии (L1, L12, L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5, L6) электропередачи с устройством (1, 2, 3, 4, 5) связи соседней подстанции (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5) с помощью командных сигналов (А, В, С, D) в частотном диапазоне (F) и защитного сигнала (G), расположенного в первой половине (F1, F2) частотного диапазона (F), отличающаяся тем, что устройства (1, 2, 3, 4, 5) связи выполнены с возможностью использовать повторяющуюся последовательность различных схем (a, b, a1, b1, a2, b2) командных сигналов, которые указывают на то, какие командные сигналы используются для кодирования команд защиты, для следующих друг за другом линий, причем каждая из этих схем содержит только командные сигналы (А, В, С, D) с частотами, расположенными во второй половине (F2, F1) частотного диапазона (F).
