Лэп виды: Линии электропередач: виды, напряжение линии

Содержание

Вред от ЛЭП для здоровья человека, окружающей среде и технике

Постоянное наращивание мощностей электрооборудования приводит к повышению напряжения передачи и увеличению количества линий. Из-за чего возрастает воздействие электрического и магнитного поля на все окружающие объекты и человека в том числе. Именно поэтому многих жителей близлежащих домов, сотрудников специализированных предприятий интересует вопрос, какой вред от ЛЭП может им угрожать.

Виды ЛЭП по напряжению

Все электроустановки и линии электропередач оказывают электромагнитное воздействие на окружающую среду. Основным параметром воздействия считается напряженность электрического поля, показывающая уровень силового воздействия вокруг проводов в зоне ЛЭП.  За счет электромагнитных излучений в пространстве вокруг ЛЭП возникают силовые линии, которые при пересечении любой проводящей среды могут индуцировать в ней ЭДС. В результате чего на любом объекте возникает несвойственный ему потенциал, а при наличии замкнутого контура, будет протекать электрический ток.

Однако напряженность электромагнитного поля неоднородна в пространстве – при удалении от ЛЭП происходит угасание интенсивности. Помимо этого градация вредного воздействия во многом зависит от номинала передающей линии.

Поэтому все ЛЭП подразделяются на такие категории:

  • Низковольтные – напряжение питания, в которых составляет до 1 кВ;
  • Среднего уровня – для линий от 1 до 35 кВ;
  • Высокого напряжения – номиналы на 110, 154, 220 кВ;
  • Сверхвысокого – для номиналов от 330 до 500 кВ;
  • Ультравысокого – ЛЭП с напряжением 750 и 1150 кВ.

Следует отметить, что воздействие электромагнитных волн зависит не только от уровня напряжения, но и от силы электрического тока, протекающего по проводам. Поэтому общепринятым нормативом устанавливается оптимальное расстояние до токоведущих частей, которое будет безопасным [ 1 ].

Безопасное расстояние от ЛЭП до жилого дома

В виду того, что уменьшать передаваемое напряжение нецелесообразно, вокруг линий устанавливается, так называемая, санитарная зона, устанавливающая минимальное расстояние от участка расположения высоковольтной линии.

Так, согласно п.4.1 СанПиН 2971-84 можно выделить следующие параметры:

  • Для линий 330 кВ – расстояние должно быть не менее 20 м до ближайших построек;
  • Для ЛЭП номиналом 500 кВ – необходимо выдерживать дистанцию до 30 м;
  • Для ВЛ с напряжением в 750 кВ – не менее 40 м;
  • От опор воздушных линий 1150 кВ отступается расстояние более 55 м.

Рисунок 1: безопасное расстояние от ЛЭП

Остальные электроустановки являются относительно  безопасными, так как конструктивного расстояния, установленного строительными нормативами и размерами охранной зоны должно быть вполне достаточно. Несмотря на эти нормы, в некоторых городах опасное излучение охватывает и другие высоковольтные номиналы, к примеру, в Москве запрещено приближение построек, садовых и огородных участков к ВЛ 110 кВ ближе 20 м.

Однако научные исследования за рубежом приводят ученых к мнению о том, что вышеприведенные величины являются недостаточными для безопасности человека, поэтому в ряде стран руководствуются мощностью ЛЭП, которая учитывает не только электрическую, но и магнитную составляющую. В европейских государствах к расстояниям до проводов ЛЭП применяют расширенную опасную зону в 4 – 10 раз большую, чем на постсоветском пространстве. Такая разница происходит за счет разграничения  интенсивности воздействия магнитных и электрических составляющих на человеческий организм.

Вред для здоровья человека

Следует отметить, что все электрические приборы способны оказывать вредное магнитное и электрическое воздействие на организм человека, которое может привести как к ухудшению самочувствия, так и к обострению хронических заболеваний. Одни из недавних исследований Косов А.А. и Барабанов А.А., о роли электромагнитных полей и излучений в системе обеспечения безопасности человека подтвердили прямую зависимость большинства биохимических реакций с уровнем наведенного из вне напряжения. В свою очередь мощные ЛЭП оказывают куда большее воздействие, поэтому установлен норматив приближения к источнику.

Рисунок 2: различия напряженности электрического поля от расстояния

Так, в зависимости от места расположения допускается:

  • На территории населенных пунктов напряженность не более 5 кВ/м;
  • В местах пересечения автомобильных и пешеходных дорог до 10 кВ/м;
  • За пределами населенных пунктов не более 15 кВ/м;
  • В труднодоступных для перемещения местах (горах, лесополосе и т. д.) до 20 кВ/м.

При несоблюдении вышеперечисленных величин на этапе строительства или эксплуатации может производиться перенос ЛЭП. В остальных случаях допускается длительное воздействие от магнитных излучений 0,5 кВ/м.

Однако существует ряд ситуаций, когда при выполнении технологических процессов или операций человек может приближаться или непосредственно находиться в мощных электромагнитных полях. При этом вводится ограничение по времени нахождения возле проводов или опор ВЛ для разного уровня напряженности:

  • При 5 кВ/м – длительность нахождения в течении смены не регламентируется;
  • При 10 кВ/м – время пребывания должно составлять не более 3 часов;
  • При 15 кВ/м – не дольше 1,5 часа;
  • При 20 кВ/м – не более 10 минут;
  • При 25 кВ/м – не дольше 5 минут.

В случае соблюдения таких норм нахождения возле ЛЭП организм человека восстанавливается естественным образом в течении суток, химический состав крови и состояние внутренних органов приходит в норму. Если длительность воздействия магнитных линий оказывается продолжительнее, то применяют экранирование и специальные средства защиты.

Влияние на окружающею среду и экологию

Помимо воздействия на человека вред от ЛЭП проявляется и на других живых организмах. Так, произрастающие вблизи опоры ЛЭП и на всей  протяженности высоковольтных проводов растения начинают видоизменяться. В одних случаях явно проявляются отклонение побегов и ветвей в сторону удаления от линии, в других, возникают нетипичные для конкретного вида ответвления, изменения в структуре растения и т.д. Однако в то же время, некоторые сельскохозяйственные культуры и плодоносящие деревья под воздействием ЛЭП дают лучший урожай и увеличивают образование семян.

Представители животного мира ощущают воздействие и вред от проходящих ЛЭП и стараются не приближаться к ним на недопустимое расстояние, придерживаясь пастбищ в стороне от линий. Особо существенную опасность оказывают электромагнитные излучения на парнокопытных представителей фауны, так как копыта представляют собой слой изоляции, предотвращающий стекание заряда на землю. Из-за чего в теле животного может наводиться существенный потенциал, который разрядится при первом же касании к траве или листьям деревьев.

Рис. 4. Воздействие ЛЭП на парнокопытных животных

По отношению к насекомым, особо яркая реакция наблюдается ЛЭП на пчел. Так как в случае расположения ульев непосредственно под линией, существенно снижается активность особей, сбор меда и приплод. В некоторых случаях наблюдается гибель маток, не покидающих место обитания.

Вред технике и средствам коммуникации

Также вред от ЛЭП наблюдается на близлежащих электроустановках, особенно подвержены влиянию проводов ВЛ устройства и линии связи. Явный вред для них выражается в наведении лишнего потенциала на частотах близких или равных частоте передачи сигнала. Из-за чего происходят помехи или искажение передаваемых данных. Для приборов в заземленном металлическом корпусе вред ЛЭП будет незначительным, так как наружный кожух выступает в роли естественного экрана.

Отдельным вопросом является вред, наносимый подземным коммуникациям, в частности, трубопроводам. В случае близкого расположения ЛЭП, на проводящей поверхности трубопровода возникает ЭДС, обуславливающая вынос металла и преждевременное коррозионное разрушение.  Помимо этого от подземной электрической трубы может произойти поражение человека током. Поэтому их также пытаются обезопасить при помощи УЗТ, обеспечивающих безопасные подземные пересечения или параллельные прокладки вдоль ЛЭП.

Итог

Изучив вышеприведенный материал, можно подытожить, что нахождение человека вблизи линий напряжением выше 1кВ не только оказывает влияние на самочувствие человека, но и может нанести существенный вред его здоровью. Поэтому в случае вынужденного нахождения возле высоковольтных ЛЭП человек должен минимизировать свое время пребывания в опасных зонах.

Если линия находится в непосредственной близи от вашего жилища и вы не уверенны в безопасности соседства с ЛЭП, то следует произвести специализированные замеры. Которые могут выполнять организации с соответствующим уровнем квалификации и оборудования. Они проверят соответствие электромагнитного фона в вашем жилище санитарным нормам.

Используемые источники:

  1. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35368561
  2. https://www.niehs.nih.gov/health/topics/agents/emf/
  3. https://publications.iarc.fr/98

Электрические изоляторы: назначение, виды, конструкция, классификация

Обязательным условием для передачи электрической энергии является проводниковый материал, необходимый для протекания тока. Но для исключения возможности попадания потенциала на несущие конструкции и другие элементы устанавливаются электрические изоляторы. В современной электротехнике невозможно представить себе работу каких-либо силовых устройств без изоляторов.

Что из себя представляют электрические изоляторы?

Электрические изоляторы представляют собой диэлектрический элемент электроустановки, конструктивно выполняемый из изоляционного материала и армирующих деталей. Диэлектрик предназначен для электрического отделения, а металлические конструкции позволяют зафиксировать как сам изолятор, так и проводники на нем. В качестве диэлектрического материала используется стекло, полимер или керамика.

Назначение

Электрические изоляторы предназначены для крепления шин, проводов, тралеи и прочих токоведущих элементов к корпусу электроустановки, консолям опор и прочим конструкциям. Помимо этого они изолируют проводники при прохождении через стены, позволяют отделить электроустановки друг от друга и прочие несущие функции.

В зависимости от места установки их подразделяют на внутренней и наружной. Также немаловажное значение играет класс напряжения, на который рассчитан тот или иной изолятор. Из-за чего будет отличаться его конструктивное исполнение и определенные технические характеристики, определяющие возможность их применения в тех или иных электроустановках [ 1 ].

Основные технические характеристики

В соответствии с требованиями нормативных документов, для электрических изоляторов регламентируются такие характеристики:

  • Сухоразрядное напряжение — это  такая величина, при которой произойдет электрический разряд в условиях сухого состояния поверхности.
    Перекрытие изолятора
  • Мокроразрядное напряжение – определяет такую же величину, как и предыдущий параметр, но при условии попадания дождя на поверхность. При этом рассматривается такой вариант, когда направление струй располагается под углом 45°.

Рис. 2. Изолятор под дождем

При таком потоке струй под углом 45°, которые обозначены на рисунке 2 буквой А, обеспечивается максимальное обтекание поверхности Б, и, как следствие, обеспечивается минимальное сопротивление электрическому току – от 9,5 до 10,5 кОм*см. Этот параметр всегда ниже сухоразрядного.

  • Напряжение пробоя – представляет собой такую величину, при которой произойдет пробой между двумя полюсами. В зависимости от конструкции, полюса могут быть представлены стержнем и шапкой либо шиной и фланцем.
  • Механическая прочность – проверяется нагрузкой на изгиб, разрыв или срез головки. При этом конструкцию жестко закрепляют и прикладывают к ней усилие, плавно повышаемое до такого уровня высочайшего напряжения в материале, которое приводит к разрушению.
  • Термическая устойчивость – испытывается посредством попеременного нагревания и резкого охлаждения. Состоит из двух-трех циклов, в зависимости от материала и конструкции. После чего прикладывается электрический потенциал, создающий множественные разряды.

Проверка технических характеристик.

Следует отметить, что испытательные процедуры не являются обязательными для всех изоляторов, выпускаемых на заводе. Электрическим, термическим и механическим воздействиям подвергаются только 0,5% от партии. Обязательной для всех изоляторов  является проверка напряжением перекрытия в течении трех минут, при котором на изоляторе возникают искровые разряды.

У подвесных изоляторов обязательно проверяется механическая характеристика. Для этого в течении минуты к нему прикладывается механическая нагрузка, которую регламентируют заводские или государственные нормы.

Такие испытания обеспечивают нормальную работу электрических изоляторов при номинальных токах и номинальных напряжениях в сети. А также, достаточный уровень надежности. Кроме этого, некоторые модели подвергаются периодической проверке в ходе эксплуатации. По результатам периодических осмотров и испытаний они могут проходить очистку, выбраковку и замену.

Типовая конструкция

Для начала разберем пример типовой конструкции на эскизе штыревого изолятора.

Рис. 3. Изолятор в разрезе

Как видите на рисунке 3, в конструкции предусмотрены ребра А и Б. Которые позволяют увеличить электрическую прочность за счет удлинения пути для тока утечки по поверхности. В связи с различными углами уклона ребер обеспечивается возможность защиты от выпадающих осадков. Так ребра А имеют меньший уклон, поэтому они наиболее актуальны для твердых осадков – снега, грязи и т.д. Потому что влага может подлизываться под низ и значительно сокращать величину разрядного напряжения.

В отличии от них, юбки Б позволяют полностью исключить возможность попадания влаги при дождливой погоде. Это обеспечивает постоянный запас сопротивления, которое и гарантирует величину напряжения пробоя. Помимо этого, юбки Б не боятся намерзания гололеда и могут обеспечивать нормальную работу высоковольтных линий в случае сложной метеорологической ситуации.

Для крепления головки стержня предусмотрена резьба В, которая позволяет закрепить конструкцию на консоли или армирующих крюках. В верхней части находится желоб Г для фиксации провода. Дополнительно провод увязывается проволокой для более надежного крепления воздушных ЛЭП.

Рис. 4. Конструкция проходного изолятора

Проходной изолятор имеет немного иную конструкцию, так как его задача не только изолировать токоведущую шину от стены, но и обеспечить нормальное протекание тока внутри самого изолятора. Посмотрите, шина обжимается с обеих сторон алюминиевой крышкой для ее надежного закрепления снаружи. Внутри механическое крепление осуществляется за счет герметика, который помимо этого предотвращает попадание загрязнителей и агрессивных веществ. Также для удобства крепления проводов или шин может устанавливаться дополнительный лепесток на самой крышке, как показано на рисунке 4.

Защитная оболочка из кремнийорганической резины препятствует электрическому пробою по поверхности от шины до фланца. Изоляция от пробоя внутренних элементов выполняется посредством стеклопластиковой трубы, которая помещается внутрь ребристой рубашки. Более детальную информацию о параметрах можно почерпнуть из обозначения модели.

Обозначения изоляторов

В маркировке каждого изделия содержится информация о его типе, материале и прочих характеристиках. Посмотрите пример маркировки для изолятора НСПКр 120 – 3/0,6 – Б.

  • Первая буква Н указывает на назначение модели, в данном случае Н — натяжной. Также может быть К – консольный, Ф – фиксаторный, П – подвесной.
  • С – обозначает, что это стержневой изолятор.
  • П – изоляционный материал, в данном случае П – полимер.
  • К – наружное покрытие, в данном случае кремнийорганическая резина.
  • р – индекс, обозначающий, что защитная оболочка ребристая цельнолитая.
  • 120 – показатель нормированного разрушающего усилия в кН.
  • 3 – класс напряжения проводов ВЛ, для которого применяется.
  • 0,6 – обозначает длину пути тока утечки, измеряемую в метрах.
  • Б — обозначает вид зацепления.

Классификация

Для обеспечения надежного электроснабжения и соблюдения максимального уровня безопасности в каждом конкретном случае в электроустановках должны применяться изоляторы соответствующего типа и конструкции. В зависимости от критерия выделяют несколько параметров их классификации.

По назначению

В зависимости от назначения выделяют такие виды изоляторов:

  • Стационарные – применяют для механического крепления токоведущих стержней или ошиновки в распределительных устройствах. В зависимости от назначения стационарные изоляторы дополнительно подразделяются на опорные и проходные. Так опорные изоляторы выступают в роли основания, на которое крепятся шины в ячейках или несущих конструкциях. Проходные изоляторы позволяют провести токоведущий элемент сквозь стену или перекрытие помещения.
  • Аппаратные – имеют схожее назначение со стационарными, но применительно к каким-либо аппаратам. К примеру, аппаратные изоляторы нашли широкое применение в выпрямительных установках, силовых приборах, комплектных подстанциях, установках аппаратов высокого напряжения и прочих агрегатах. Посмотрите на рисунок 5, здесь представлен пример его использования, где он имеет обозначение АИ.
    Рис. 5. Пример аппаратных изоляторов
  • Линейные – используются для наружной установки под высоковольтные линии или ошиновку открытых распредустройств. Отличительной чертой линейных изоляторов является наличие широких ребер или юбок, предназначенных для увеличения пути поверхностного пробоя в случае выпадения осадков.

По материалу исполнения

В зависимости от применяемого диэлектрика выделяют такие виды изоляторов:

  • С фарфоровым корпусом – отличаются высокой механической прочностью на сжатие, но боятся динамических воздействий. Для предотвращения появления проводящих каналов, из-за оседания пыли и грязи на поверхности, керамический материал покрывается глазурью.
  • Полимерные изоляторы – подразделяются на модели, которые имеют упругую деформацию и монолитные. Отличаются куда большим удельным сопротивлением материала, чем фарфоровые. Но мягкая поверхность в большей мере подвержена загрязнению, чем покрытый глазурью фарфор. Помимо этого из-за воздействия ультрафиолета полимер разрушается и утрачивает свойства, поэтому их применяют для внутренней установки.
  • Стеклянные электрические изоляторы – отличаются не такой высокой прочностью, подвержены сколам при динамических воздействиях. Но в отличии от других материалов не подвержены воздействию агрессивных реагентов. Обладают меньшим весом и более просты в обслуживании, чем фарфоровые.

По способу крепления на опоре

В зависимости от способа крепления бывают:

Классификация по способу крепления

  • Штыревого типа (а) – крепятся посредством металлической арматуры и выступают в роли опоры воздушных ЛЭП, откуда и возникло название опорно-штыревые изоляторы.
  • Подвесные (б) – выполняются тарельчатыми изоляторами, которые собираются в гирлянды, в зависимости от класса напряжения присоединенных к ним электрических аппаратов.
  • Стержневые (в) – имеют форму сплошного стержня, который устанавливается в качестве опорного или подвешивается за элементы арматуры в качестве натяжного. Опорно-стержневые изоляторы устанавливается в распредустройствах для изоляции шин. На их краях посредством чугунных крыльев крепятся токоведущие части.

Видео в дополнение темы

Обзор электрических изоляторов типа «ПС»:

Список литературы

  • Костюков Н.С., Минаков Н.В., Князев В.А. «Электрические изоляторы» 1984
  • С. Трубачев, В. Пак «Новые материалы и системы изоляции высоковольтных электрических машин» 2007
  • И. Н. Орлов  «Электротехнические изделия и устройства») 1986

Как узнать напряжение ЛЭП по её внешнему виду: ammo1 — LiveJournal

Полезно знать, какое напряжение передаётся по линии электропередач (ЛЭП), так как для каждого напряжения существует своя безопасная зона от проводов.

Минимальное напряжение ЛЭП — 0.4 кВ (напряжение между каждым фазным проводом и нолём — 220 вольт). Такие линии обычно используются в дачных посёлках, они выглядят так.

Характерный признак — маленькие белые или прозрачные изоляторы и пять проводов (три фазы, ноль, фаза к фонарям освещения).

Для подвода напряжения к трансформаторам тех же дачных посёлков используются линии 6 и 10 кВ. 6-киловольтные линии используются всё реже.

Отличие от низковольтной линии в размере изоляторов. Здесь они гораздо больше. Для каждого провода используется один или два изолятора. Проводов всегда три.

Очень важно не путать эти линии. Я читал грустную историю про горе-строителей, которые хотели подключить бетономешалку напрямую к проводам ЛЭП и сдуру накинули крючки на 10-киловольтные провода вместо 220-вольтных.

Следующий стандартный номинал напряжения ЛЭП — 35 кВ.

Такую ЛЭП легко распознать по трём изоляторам, на которых закрепляется каждый провод.

У линии 110 кВ (110 тысяч вольт) изоляторов на каждом проводе шесть.

У линии 150 кВ изоляторов на каждом проводе 8-9.

Линии 220 кВ чаще всего используются для подвода электричества к подстанциям. В гирлянде от 10 изоляторов. ЛЭП 220 кВ могут значительно отличаться друг от друга, количество изоляторов может доходить до 40 (две группы по 20), но одна фаза у них всегда передаётся по одному проводу.

Недавно в Москве на пересечении Калужского шоссе и МКАД поставили две опоры ЛЭП 220 кВ необычного вида. О них подробно рассказала neferjournal: http://neferjournal.livejournal.com/4207780.html. Это фото из её поста.

ЛЭП 330 кВ, 500 кВ и 750 кВ можно распознать по количеству проводов каждой фазы.
330 кВ — по два провода в каждой фазе и от 14 изоляторов.

ЛЭП 500 кВ — по три провода, расположенных треугольником, на фазу и от 20 изоляторов в гирлянде.

ЛЭП 750 кВ — 4 или 5 проводов, расположенных квадратом или кольцом, на каждую фазу и от 20 изоляторов в гирлянде.

Убедиться в точности определения напряжения можно, посмотрев, что написано на опоре ЛЭП. Во второй строке указан номер опоры ЛЭП, а в первой строке указана буква и цифра через тире. Цифра — это номер высоковольтной линии, а буква — напряжение. Буква Т означает 35 кВ, С — 110 кВ, Д — 220 кВ.

Допустимые расстояния до токоведущих частей для разных типов ЛЭП.

Информация и часть фотографий для этого поста во многом почёрпнута из статьи Как по изоляторам определить напряжение ВЛ.

© 2016, Алексей Надёжин

P.S. Впервые этот пост был опубликован в моём блоге в 2016 году: https://ammo1.livejournal.com/755462. html


Основная тема моего блога — техника в жизни человека. Я пишу обзоры, делюсь опытом, рассказываю о всяких интересных штуках. А ещё я делаю репортажи из интересных мест и рассказываю об интересных событиях.
Добавьте меня в друзья здесь. Запомните короткие адреса моего блога: Блог1.рф и Blog1rf.ru.

Второй мой проект — lamptest.ru. Я тестирую светодиодные лампы и помогаю разобраться, какие из них хорошие, а какие не очень.

Какие бывают изоляторы ВЛ и для чего они предназначены?

Рассмотрение существующих видов электрических изоляторов. Назначение и характеристики каждого варианта исполнения.

Вы, наверное, замечали, что провода ЛЭП закреплены на опорах на гирляндах из фарфоровых или керамических тарелок. Эти тарелки называется изоляторами. Они несут как изолирующую, так и монтажную роль механического крепления. Изоляторы воздушных линий электропередач бывают разными, в зависимости от расположения, места применения и напряжения линии, которую они держат. В этой статье мы рассмотрим виды электрических изоляторов и их назначение. Содержание:

Характеристики изоляторов

Электрический изолятор – это изделие, предназначенное для крепления провода, кабеля или шины на несущей конструкции линии электропередач и предотвращения её пробоя на землю. Они бывают разных видов и изготавливаются из диэлектрических материалов – фарфора, стекла и полимеров.

Так как электрическое предназначение изоляторов – обеспечить изоляцию проводника от несущей конструкции, то основными характеристиками являются:

  • Сухоразрядное напряжение – напряжение, при котором наступает искровой разряд по поверхности в сухом её состоянии при нормальных условиях окружающей среды.
  • Мокроразрядное напряжение – то же самое, но под дождем, если его струи попадают на изолятор под углом в 45 градусов. Сила дождя при этом равна 5 мм/мин, удельное объемное сопротивление воды — 9500-10500 Ом*см (при 20°С). Так как вода проводит электрический ток – мокроразрядное напряжение всегда ниже сухоразрядного.
  • Пробивное напряжение – напряжение, при котором наступает пробой тела изолятора между стержнем и шапкой (для подвесных изделий). Стержень и шапка при этом являются электродами.

Конструкция

Конструктивно все электрические изоляторы различаются способами крепления к несущей конструкции и крепления кабеля. Главной задачей этого изделия является предотвращение электрических разрядов, для этого они выполняются в виде тарелок или стержней с ребрами. Эти ребра нужны для того, чтобы разряд развивался под углом к силовым линиям поля. На рисунке ниже вы видите примеры типовых изделий разных форм и конструкций:

 

Различие по материалу исполнения

Чтобы рассмотреть классификацию видов и типов изоляторов нужно сначала разобраться, как их различают. Итак, в первую очередь они классифицируются по материалу изготовления:

  1. Фарфоровые.
  2. Стеклянные.
  3. Полимерные.

Фарфоровые можно назвать классикой, такие применялись раньше даже при наружной проводке в домах. Обычно они белого цвета, но могут быть и других цветов. Такие можно увидеть на разных электроустановках. Достоинством является то, что они выдерживают большие нагрузки на сжатие, обладают хорошими диэлектрическими свойствами.

Однако они бьются и ломаются. Отсюда возникает необходимость регулярной проверки их целостности, а часто для этого приходится отключать электроустановку и вытирать с них масло, пыль и другие загрязнения. Также проблемой является их большой вес.

Стеклянные, хоть и боятся ударов, но для контроля их целостности достаточно визуального осмотра, что можно провести и без отключения напряжения. В настоящее время в воздушных линиях электропередач, в качестве подвесных изоляторах они вытесняют керамику, в том числе и потому что меньше весят, а также в производстве дешевле.

Полимерные используются в помещении, на улице редко, в качестве исключения. Можно иногда увидеть опорные изоляторы из полимеров на ВЛ 10 кВ или других напряжений средней величины, но редко, или на неответственных линиях. Это обусловлено тем, что с течением времени и под действием УФ-излучений они стареют, внутренняя структура распадается и ухудшаются их электрические и механические характеристики.

Однако для оборудования, которое доступно для регулярного обслуживания и ремонта они применяются часто. Например, это могут быть опорные изоляторы шин в трансформаторных подстанциях и распределителях.

Типы по конструкции и назначению

По конструкции выделяют три основных разновидности изоляторов ВЛ:

  • штыревые;
  • подвесные линейные;
  • опорные и проходные.

Штыревые относятся к линейным изоляторам. Используются в ЛЭП до 35 кВ. В том числе на линиях 0,4 кВ. Этот тип исполнения цельный, на нем есть канавка для закрепления провода и отверстия для установки на траверсы, крюки, штыри.

Интересно: на ВЛ от 6 до 10 кВ используют одноэлементные изоляторы, а на 20-35 – из двух элементов.

Подвесные используются на высоковольтных воздушных линиях напряжением 35 кВ и больше. Они бывают двух типов поддерживающими (стержневыми) и натяжными.

Натяжные тарельчатые изоляторы работают на растяжение и удерживают линию на опоре, монтируются под углом. Конструктивно они выполнены в виде фарфоровой или стеклянной тарелки. В нижней части обычно выступает стержень с расширяющейся шляпкой. Сверху расположена металлическая крышка с отверстием специальной формы, такой чтобы в ней можно было закрепить нижний стержень. Таким образом происходит унификация и вы можете набрать в гирлянду столько изоляторов, сколько нужно для достижения нужных номинальных напряжений пробоя. Такая гирлянда получается гибкой, она удерживает линии электропередач на опоре.

На промежуточных опорах устанавливают подвесные стержневые изоляторы. Они выполнены в виде опорного стержня, на его концах металлические части для крепления к опоре и проводам. Они устанавливаются вертикально и провод ложится на них – это и есть основное отличие от предыдущих. Также они отличаются тем, что натяжные изоляторы выдерживают больший вес, поэтому могут использоваться на опорах, расположенных дальше друг от друга.

Интересно: на ответственных участках и для повышения надежности монтажа ЛЭП могут использоваться сдвоенные гирлянды натяжных изоляторов.

Опорные и проходные изоляторы уже являются станционными, а не линейными. Этот вид так называется потому что используется внутри электростанций и трансформаторных подстанций. Изготовляются из полимеров или фарфора. Опорные используют для крепления токопроводящих шин к заземленным конструкциям, например, корпусу трансформаторов или внутри вводных и распределительных электрощитов.

Маркировка изоляторов всех разновидностей подобная, обычно она содержит сведения о типе изделия и номинального напряжения линии, например:

Для того чтобы провести кабель или шину через стену используются проходные изоляторы. Эта разновидность изделий с полым телом, в котором расположена токоведущая часть. Для повышения изолирующих свойств может иметь дополнительно масляный барьер или маслобумажную прокладку. Такой тип изоляторов позволяет прокладывать линию до 110 кВ. Бывают и другого типа – без токопровода внутри, просто диэлектрический полый цилиндр с отверстием, который надевается на кабель.

На это мы и заканчиваем нашу статью. Теперь вы знаете, какие бывают изоляторы для воздушных линий электропередач и где применяется каждый вариант исполнения!

Материалы по теме:

  • Как установить электрический столб на участке
  • Монтаж электропроводки в ретро-стиле
  • Как изолировать провода
  • Арматура для монтажа СИП кабеля

Нравится0)Не нравится0)

виды и типы опор ВЛ

Надежность линии электропередач зависит от качества фиксации конструкций для их удержания. Выполняют эту задачу опоры ЛЭП. Их подбирают в соответствии с предварительным проектированием, с учетом напряжения и мощности воздушной линии. Ведь от этих критериев зависит оптимальное сечение кабеля, а это оказывает непосредственное влияние на его вес. После оценки ориентировочного веса кабеля просчитывают, какими должны быть промежуточные и анкерные пролеты, а затем подбирают подходящую разновидность опор. На виды опор ЛЭП, которые будут использоваться, влияет и общее количество проводов на участке, наличие отводов.

Эффективное применение опор линий электропередач возможно при низких температурах окружающего воздуха, при этом важно соблюсти все нормы установки. Защиту же от осадков, температурных перепадов обеспечит слой цинкового покрытия, который продлевает эксплуатационный ресурс вдвое, или же цинконаполненный композитный состав.

Классификация: какие бывают опоры ЛЭП

Основные виды опор ЛЭП по конструктивному исполнению:

  1. Промежуточные – такие опоры встречаются наиболее часто, выполняют функцию опоры для поддержки проводов на заданной высоте. Уровень допустимой нагрузки варьируется в зависимости от модели опор, но все они отлично подходят для обустройства прямых участков трассы. Эксплуатация промежуточных опор возможна при температуре до -65°C. Устойчивость к низким температурам объясняется тем, что в основе каркаса лежит стальной прокат, соединенный болтовыми соединениями. Благодаря компактности отдельных компонентов упрощается транспортировка и монтаж опоры.
  2. Переходные – применяют там, где имеются определенные преграды естественного происхождения. Поэтому переходные опоры превосходят другие разновидности по габаритам. Они также покрываются слоем цинка либо другого защитного покрытия, которое противостоит пагубному воздействию коррозии. В качестве маркировки для переходных опор применяют сочетание белых и красных цветов. Переходные опоры ЛЭП нужны там, где воздушная ЛЭП высокого напряжения пересекает водоем искусственного либо естественного происхождения. Для мест таких пересечений и требуется обустраивать переход. В конструкцию перехода входят крупные опоры, которые способны выдерживать нагрузку проводов. Для надежной эксплуатации ЛЭП переходные опоры должны обладать солидным запасом прочности. Переходные опоры могут иметь различное конструктивное исполнение. Типичный пример – классическая башня или же одноцепная мачта Y-образной формы (её предельно допустимая высота достигает 120 м).
  3. Анкерно-угловые – помогают добиться нужного натяжения проводов и сконструировать повороты трассы.
  4. Концевые – монтируются в начале и в конце воздушной ЛЭП. К их особенностям относят повышенную прочность, жесткость. Для фиксации кабеля используют зажимные конструкции, сам же кабель соединяет опору с электрической подстанцией либо порталом ОРУ.

Для удобства опоры классифицируют по ряду критериев.

По способу подвески

Классификация подвески осуществляется по двум основным группам: промежуточные опоры и анкерные модели. В промежуточных для фиксации проводов применяют обычные зажимы, а в опорах ВЛ анкерного типа – натяжные зажимы.

По назначению

В зависимости от участка трассы, на котором устанавливается опора, варьируются и её основные функции. Так, для прямых участков подходит промежуточная прямая опора, которая должна быть прочной и надежной, так как на неё ложится серьезная нагрузка от веса изоляторов и проводов.

На углах монтируют угловые промежуточные опоры с установкой проводов в поддерживающие гирлянды. К перечню стандартных нагрузок, которые действуют на промежуточные угловые опоры, добавляется нагрузка, продуцируемая поперечной составляющей при натяжении проводов. Если угол поворота ЛЭП превышает 20°, нагрузка значительно возрастают, для её нейтрализации предусматривают различные схемы уравновешивания.

Кроме стандартной опоры, может использоваться специализированная модель. Например, транспозиционная, которая изменяет порядок расположения тросов и проводов на опоре, ответвленная — выполняет ответвление от главной линии, крупная переходная опора – для организации переходов через реку либо другой водоём.

По материалу

Опоры ЛЭП бывают деревянными, стальными, железобетонными, композитными. Наиболее старыми среди всех являются деревянные опоры. Конструктивно представляют собой столб, выполненный из хвойных пород древесины. Длина опоры колеблется в пределах 8,5–13 м. Из дерева выпускаются и дополнительные компоненты для деревянных опор – от траверс, горизонтальных балок на опорах, до подкосов и ригелей, которые упрочняют конструкцию.

У деревянных опор есть преимущества и недостатки. К преимуществам относят доступную цену, легкость, гибкость конструкции, что позволяет без последствий воспринимать вибрации. Благодаря легкости таких опор упрощается их монтаж, процессы доставки разгрузки. К недостаткам деревянных опор относят слабую устойчивость к воздействию огня, влаги и микроорганизмов, из-за воздействия которых они гниют, на поверхности появляется плесень, трещины.

При соблюдении технологии пропитки столба эти недостатки частично нейтрализуются. Производители заявляют, что срок службы деревянной опоры достигает 50 лет, хотя это напрямую зависит от климатических условий, соблюдения норм монтажа.

Следующий тип опор ЛЭП – железобетонные. Они стали достойной альтернативой деревянным аналогам. Пользуются спросом как у монтажников, так и у заказчиков, что объясняется рядом преимуществ:

  • Железобетонной опоре не страшны повреждения, характерные для деревянных опор.
  • Эксплуатационный ресурс опор значительно превышает срок службы тех же деревянных опор, да и выглядят они более привлекательно.
  • В опору из бетона залита арматура, которую можно применять при обустройстве заземления воздушной линии. Заземляющая арматура выведена вверху и внизу столба. Благодаря таким выводам упрощается монтаж, а бетон благотворно влияет на электробезопасность.
  • Отсутствует необходимость сложной сборки и монтажа (это касается всех видов железобетонных опор ЛЭП).

ПРИМЕЧАНИЕ: изредка встречаются сборно-составные конструкции опор, которые сочетают в себе два компонента – железобетонный пасынок и деревянный столб, соединенные между собой с помощью стальной проволоки.

Для воздушной ЛЭП высокой мощности предназначены металлические опоры. За основу берется специальная сталь, во избежание коррозии на металл наносят антикоррозийный слой материала. В зависимости от размеров, опоры делают сборными или сварными. Сборные доставляются на место монтажа раздельно.

Уже на месте производят сборку и установку в предварительно обустроенный фундамент. Ввиду сложности технологического процесса применяют тяговые машины, в частности трактора и другую спецтехнику. Опору соединяют с фундаментом с помощью болтов, обязательно отслеживая её перпендикулярность по отношению к фундаменту.

К плюсам металлических опор ЛЭП относят прочность и надежность эксплуатации. Минусом считается высокая цена, что связано с тем, что в ходе производства используется большое количество металла, а это приводит к удорожанию продукции.

Применение металлических опор воздушных линий электропередач имеет смысл при напряжении от 110 кВ, в противном случае дорогостоящие монтажные работ и необходимость периодического обслуживания экономически нецелесообразны.

Правила и нормы установки опор ЛЭП

Первым этапом при установке всех типов опор ВЛ будет проектирование. Установка опор для электричества должна производиться в соответствии с заданным проектом, с учетом всех технических нормативов, от разновидности опор до особенностей грунта, специфики ландшафта, близости к жилым домам и постройкам другого предназначения.

От грамотности составления проекта зависят финансовые затраты на проведение монтажа. На данном этапе выбирают виды опор ВЛ для электричества. Также рассчитывают фундамент, который послужит основой для монтажа опор. Для проведения установочных работ важно задействовать всевозможную специализированную технику, которая необходима для того, чтобы транспортировать опоры на объект, перемещать и поднимать их, бурить скважины.

Сборка и установка опор являются многоэтапными процессами, которые включают их выкладку, установку в необходимом положении и фиксацию. Выкладка, согласно нормативам, осуществляется вдоль оси ВЛ.

Каждая разновидность работ при монтаже опоры воздушной линии должна быть поручена специальной бригаде, которой под силу грамотное выполнение следующих операций:

  • Раскладка проводов вдоль трассы, их установку на поддерживающие гирлянды и соединение. В ходе сборки на опоры монтируют и штыревые изоляторы, делаю это непосредственно до начала монтажа.
  • Натяжка тросов с визированием, регулировкой стрел провесов, фиксацию проводов с анкерными опорами.
  • Закрепление проводов на опорах (применяют зажимы).

Существуют и другие тонкости монтажа опор. Например, после обустройства котлована установка опоры должна быть произведена в течение 1 дня, с обязательной фиксацией с помощью растяжек и последующим креплением ригелей. Из-за огромного количества тонкостей, связанных с установкой опор, и необходимости специализированной техники их монтаж под силу только профессиональным бригадам.

Чем отличаются ЛЭП и как узнать их напряжение по внешнему виду

Внутри населённых пунктов и в удалении от обитаемых мест можно увидеть ЛЭП. Знать, чем они отличаются, как по внешнему виду определить их напряжение, нужно для соблюдения безопасного расстояния. Привычный вид и повсеместное распространение этих инженерных сооружений – не причина относиться легкомысленно к соблюдению правил техники безопасности.

Линии электропередач предназначены для подачи электроэнергии от источника к потребителю. Все они состоят из опор, изоляторов и закреплённых на них проводов. Напряжение на них можно определить по количеству закреплённых проводов и внешнему виду изоляторов. Сами опоры могут быть изготовлены из дерева, бетона или металла специальных марок.

ЛЭП внутри населённых пунктов

Внутри населённых пунктов наиболее часто встречаются линии электропередач мощностью до 100 киловольт. Это конструкции стандарта ВЛ 0,4 кВ, ВЛ 6-10 кВ и ВЛ 35 кВ. Определить их можно по нескольким признакам.

  1. На линиях мощностью 0,4 кВ провода закреплены на небольших белых фарфоровых или прозрачных стеклянных изоляторах в виде перевёрнутых чашечек на штыревых основаниях. Самих проводов может быть от четырёх до десяти, включая кабель уличного освещения. На более современных используется единый самонесущий изолированный провод.
  2. Линии от 6 до 10 кВ похожи на предыдущие, однако отличаются более крупными, массивными изоляторами, хотя и схожей конструкции. Проводов на них всего три.

Внимание!

Для экономии нередко эти две категории объединяются. Тогда проводники напряжения ВЛ 6-10 размещают на верхушке, а ВЛ 0,4 – несколько ниже.

  1. Более мощные линии ВЛ 35 кВ также имеют три провода, но закрепляются на более высокой и толстой бетонной опоре. Изоляторы могут быть штыревыми или подвесными – до трёх в гирлянде.

Безопасное расстояние до рабочей части этих ЛЭП до 1 метра. В обычных условиях оно соблюдается за счёт высоты опор и их продуманного расположения. Однако следует помнить, что в случае обрыва потенциально опасный участок – до 15 метров в обе стороны.

Высоковольтные линии

Высоковольтные воздушные ЛЭП служат для передачи электроэнергии между населёнными пунктами либо другими крупными потребителями и перераспределяющими подстанциями. Обычно они расположены в удалённых местах от человеческого жилья и других объектов. Опоры могут быть разными, в том числе – замысловатых форм. Определить тип линии можно по виду и количеству изолирующих элементов, которые всегда исключительно подвесные.

  1. На ВЛ-110 кВ кабели крепятся к изоляционным гирляндам из шести или семи элементов.
  2. На ВЛ-150 кВ изоляторов всегда восемь или девять.
  3. На линии ВЛ-220 кВ провода крепятся к изоляторам из 10-40 элементов.

На этих линиях каждый проводник разных фаз располагаются отдельно. Безопасное расстояние до рабочих частей – полтора-два метра, но желательно не приближаться и не производить никаких работ на участке в 20-25 метров от опор в обе стороны.

  1. ВЛ-330 кВ – к каждой группе изоляторов минимум по четырнадцать, а провода крепятся к ним парами – по два на каждую фазу.
  2. ВЛ-500 кВ можно узнать по длинным гирляндам из двадцати подвесных изоляторов нескольким ярусам кабелей, собранных по три – на каждую фазу.
  3. Линии мощностью в 750 киловольт отличаются, в первую очередь, размером и конструкцией металлических опор. Изоляторы на них собраны в группы по 20 штук, а проводники собраны по четыре-или пять на каждую фазу. В местах крепления они собраны на кольцо или квадрат.
  4. Самая мощная ЛЭП в России и мире – 1150 киловольт. Здесь в каждой фазе собрано по восемь проводников, а узнать её можно издали по треугольным опорам.

Минимальное безопасное расстояние до высоковольтных линий – 25-40 метров.

Важно!

Точно определить класс напряжения линии по внешнему виду можно не всегда. Часто информация содержится в маркировке столбов в зашифрованном виде.

Знать рабочее напряжение ЛЭП своей местности, уметь отличать по внешнему виду высоковольтные линии важно для соблюдения безопасного расстояния при выполнении работ или выборе места для отдыха. Желательно соблюдать правила техники безопасности и держаться подальше от линий с высоким напряжением, особенно в плохую погоду или в присутствии детей.

Линии электропередачи — определение линий электропередачи по The Free Dictionary

Юрист Рэнди Кастилан, сотрудник по правовым вопросам Dagupan Electric Corporation (DECORP), сказал, что после подписания Республиканского закона (RA) 11361 или Закона о запрещении перекрытия линий электропередач президентом Родриго Дутерте, энергораспределительные компании получили больше полномочий для обеспечения бесперебойной подачи электроэнергии 8 августа Дутерте подписал Республиканский закон 11361 или Закон о запрещении строительства линий электропередач Абдул Гафур (60 лет), его дочь Каусар Биби (17 лет) и сын Рамзан (20 лет) умерли от поражения электрическим током, когда они коснулись Линии электропередачи 11 кВ проходят над крышей их дома.»Согласованная версия законопроекта предусматривает, что коридор линии электропередачи, который включает в себя землю под ним, окружающие воздушные пространства и территорию, пересекаемую линиями электропередачи, всегда должен быть свободным и свободным от любых препятствий, опасных конструкций, опасных деятельности или любых аналогичных обстоятельств, которые препятствуют непрерывному потоку электроэнергии », — говорится в заявлении комитета Сената по энергетике. (NYSE: FE), установка 120 новых автоматических устройств повторного включения« TripSaver »на линиях электропередач в округах Кроуфорд, Лоуренс и Мерсер .2098, иначе известный как « Закон о запрете прокладки линий электропередач 2018 года », направлен на обеспечение непрерывной и бесперебойной передачи электроэнергии от электростанций к потребителям. Резюме: Жители Мансурие в четверг усилили протесты против возведения высоковольтных линий Линии электропередач в этом районе после встречи на высшем уровне, проведенной в Бкирках, не привели к компромиссу по этому вопросу. АСТОР — Девятилетний мальчик умер от удара током от опасно низко висящей линии электропередачи в районе Ният Награл в пятницу.Инженеры из компании Scottish and Southern Electricity Networks начали работы по подземному распределению воздушных линий электропередачи возле Стратира. Завершается реконструкция воздушных линий электропередачи между Азербайджаном и Грузией. Руководство Ikeja Electric Plc (IE) предостерегло общественность от строительных конструкций и участия в социально-экономической деятельности вокруг линий электропередач.

Связь по ЛЭП

Связь по ЛЭП или Носитель ЛЭП ( PLC ), также известная как цифровая абонентская линия по ЛЭП ( PDSL ), Связь по сети , Телекоммуникационная линия по ЛЭП ( PLT ), сети линий электропередач ( PLN ) или широкополосных сетей по линиям электропередач ( BPL ) — это системы для передачи данных по проводнику, также используемому для передачи электроэнергии.

Электроэнергия передается по высоковольтным линиям электропередачи, распределяется по среднему напряжению и используется внутри зданий при более низком напряжении. Связь по Powerline может применяться на каждом этапе. Большинство технологий ПЛК ограничиваются одним набором проводов (например, проводка в помещении), но некоторые могут пересекать два уровня (например, распределительная сеть и проводка в помещении). Обычно трансформатор предотвращает распространение сигнала, что требует использования нескольких технологий для формирования очень больших сетей.

Основы

Системы связи по линиям электропередач

работают, подавая модулированный несущий сигнал на систему проводки. В разных типах линий электропередач используются разные полосы частот в зависимости от характеристик передачи сигнала используемой силовой проводки. Поскольку система распределения электроэнергии изначально предназначалась для передачи электроэнергии переменного тока на типичных частотах 50 или 60 Гц, силовые проводные цепи имеют лишь ограниченную способность передавать более высокие частоты.Проблема распространения является ограничивающим фактором для каждого типа линий электропередач.

Ограничения скорости передачи данных и расстояния сильно различаются в зависимости от многих стандартов связи по линиям электропередач. Низкочастотные (около 100-200 кГц) несущие, воздействующие на высоковольтные линии передачи, могут нести одну или две аналоговые речевые цепи или цепи телеметрии и управления с эквивалентной скоростью передачи данных в несколько сотен бит в секунду; однако длина этих цепей может быть много миль. Более высокие скорости передачи данных обычно подразумевают более короткие диапазоны; локальная сеть, работающая со скоростью миллионы бит в секунду, может покрывать только один этаж офисного здания, но устраняет необходимость в установке выделенных сетевых кабелей.

Дальние перевозки, низкая частота

Утилита

Системы передачи линий электропередач

уже давно пользуются популярностью у многих коммунальных предприятий, поскольку они позволяют им надежно перемещать данные по инфраструктуре, которую они контролируют. Многие технологии могут выполнять несколько приложений. Например, система связи, изначально приобретенная для автоматического считывания показаний счетчика, может иногда также использоваться для управления нагрузкой или для приложений реагирования на спрос.

PLC — одна из технологий, используемых для автоматического считывания показаний счетчиков.Как односторонние, так и двусторонние системы успешно используются на протяжении десятилетий. За последнее время интерес к этому приложению существенно вырос — не столько потому, что есть интерес к автоматизации ручного процесса, сколько потому, что есть интерес к получению свежих данных со всех точек измерения, чтобы лучше контролировать и управлять системой. PLC — одна из технологий, используемых в системах Advanced Metering Infrastructure (AMI).

В односторонней (только входящей) системе показания «всплывают» с конечных устройств (например, счетчиков) через инфраструктуру связи на «главную станцию», которая публикует показания.Односторонняя система может быть дешевле, чем двусторонняя, но ее также сложно перенастроить в случае изменения операционной среды.

В двусторонней системе (поддерживающей как исходящие, так и входящие) команды могут транслироваться от главной станции к конечным устройствам (счетчикам), что позволяет реконфигурировать сеть, или получать показания, или передавать сообщения и т. Д. Затем устройство на конце сети может ответить (входящим) сообщением, содержащим желаемое значение. Исходящие сообщения, введенные на подстанции, будут распространяться на все точки ниже по течению.Этот тип широковещательной передачи позволяет системе связи одновременно достигать многих тысяч устройств, все из которых, как известно, имеют питание и были ранее идентифицированы как кандидаты для сброса нагрузки. ПЛК также может быть компонентом интеллектуальной сети.

Средняя частота (кГц)

Система управления домом (узкополосная)

Технология связи по линиям электропередачи

позволяет использовать проводку электропитания в доме для домашней автоматизации: например, для дистанционного управления освещением и приборами без установки дополнительной проводки управления.

Обычно устройства связи по линиям электропередачи с домашним управлением работают путем модуляции несущей волны от 20 до 200 кГц в бытовой электропроводке передатчика. Несущая модулируется цифровыми сигналами. Каждый приемник в системе имеет адрес и может индивидуально управляться сигналами, передаваемыми по домашней проводке и декодируемыми в приемнике. Эти устройства могут быть подключены к обычным розеткам или постоянно подключены. Поскольку несущий сигнал может распространяться в соседние дома (или квартиры) в той же распределительной системе, эти схемы управления имеют «домашний адрес», который обозначает владельца.Популярная технология, известная как X10, используется с 1970-х годов. [1]

«Универсальная шина Powerline», представленная в 1999 году, использует импульсно-позиционную модуляцию (PPM). Схема физического уровня сильно отличается от схемы X10. [2] LonTalk, часть линейки продуктов домашней автоматизации LonWorks, был принят как часть некоторых стандартов автоматизации. [3]

Низкоскоростной узкополосный

Узкополосная связь по линиям электропередачи началась вскоре после широкого распространения электроснабжения.Примерно в 1922 году первые системы несущей частоты начали работать на линиях высокого напряжения с частотами от 15 до 500 кГц для целей телеметрии, и это продолжается. [4] Потребительские товары, такие как детские будильники, доступны как минимум с 1940 года. [5]

В 1930-х годах сигнализация с пульсирующей несущей была введена в распределительных сетях среднего (10-20 кВ) и низкого (240/415 В) напряжения. В течение многих лет продолжались поиски дешевой двунаправленной технологии, подходящей для таких приложений, как удаленное считывание показаний счетчиков.Например, Tokyo Electric Power Co провела эксперименты в 1970-х годах, которые сообщили об успешной двунаправленной работе с несколькими сотнями блоков. [6] С середины 1980-х годов наблюдается всплеск интереса к использованию потенциала цифровых технологий связи и цифровой обработки сигналов. Целью является создание надежной системы, достаточно дешевой для широкого распространения и способной эффективно конкурировать с беспроводными решениями. Но узкополосный канал связи Powerline представляет собой множество технических проблем, имеется математическая модель канала и обзор работ. [7]

Области применения сетевых коммуникаций сильно различаются, как и следовало ожидать от такой широко доступной среды. Одним из естественных применений узкополосной связи по линиям электропередач является управление и телеметрия электрического оборудования, такого как счетчики, переключатели, обогреватели и бытовые приборы. В ряде активных разработок такие приложения рассматриваются с системной точки зрения, например, для управления спросом. [8] В этом случае бытовые приборы разумно координируют использование ресурсов, например, ограничивая пиковые нагрузки.

Приложения для управления и телеметрии включают в себя как приложения «на стороне энергоснабжения», которые включают оборудование, принадлежащее коммунальной компании (т.е. между питающей трансформаторной подстанцией и бытовым счетчиком), так и приложения «на стороне потребителя», которые включают оборудование в помещениях потребителя. Возможные приложения на стороне коммунальных услуг включают автоматическое считывание показаний счетчиков (AMR), динамическое управление тарифами, управление нагрузкой, запись профиля нагрузки, контроль кредита, предоплату, удаленное соединение, обнаружение мошенничества и управление сетью, [9] и могут быть расширены до включают газ и воду.

Проект EDF, Франция, включает управление спросом, управление уличным освещением, удаленный учет и выставление счетов, оптимизацию тарифов для конкретных клиентов, управление контрактами, оценку затрат и безопасность газовых приложений. [10]

Существует также множество специализированных нишевых приложений, которые используют домашнюю электросеть в качестве удобного канала передачи данных для телеметрии. Например, в Великобритании и Европе система мониторинга телеаудитории использует связь по электросети в качестве удобного канала передачи данных между устройствами, которые отслеживают активность телепрограмм в разных комнатах дома, и концентратором данных, подключенным к телефонному модему.

Среднескоростной узкополосный

В технологии распределительной линии связи (DLC) используется частотный диапазон от 9 до 500 кГц со скоростью передачи данных до 576 кбит / с. [11]

Проект под названием «Управление энергопотреблением в реальном времени через линии электропередач и Интернет» (REMPLI) финансировался с 2003 по 2006 год Европейской комиссией. [12] В 2009 году группа поставщиков сформировала альянс PoweRline Intelligent Metering Evolution (PRIME). [13]

Передача радиопрограмм

Иногда ПЛК использовался для передачи радиопрограмм по линиям электропередач.При работе в радиодиапазоне AM это известно как система несущего тока. Такие устройства использовались в Германии, где он назывался Drahtfunk , и в Швейцарии, где он назывался Telefonrundspruch , и использовали телефонные линии. В Советском Союзе PLC были очень распространены для радиовещания с 1930-х годов из-за его низкой стоимости и доступности. В Норвегии излучение систем ПЛК от линий электропередач иногда использовалось для радиоснабжения. Эти объекты назывались Linjesender .Во всех случаях радиопрограмма подавалась в линии через специальные трансформаторы. Чтобы предотвратить неконтролируемое распространение, на подстанциях и в ответвлениях линий были установлены фильтры несущих частот систем PLC.

Пример программ «проводного вещания» в Швейцарии:

  • 175 кГц Swiss Radio International
  • 208 кГц RSR1 «la première» (французский)
  • 241 кГц «классическая музыка»
  • 274 кГц RSI1 «rete UNO» (итальянский)
  • 307 кГц DRS 1 (немецкий)
  • 340 кГц «легкая музыка»

Служебные приложения

Энергетические компании используют специальные конденсаторы связи для подключения среднечастотных радиопередатчиков к проводникам переменного тока промышленной частоты.Используемые частоты находятся в диапазоне от 24 до 500 кГц с уровнями мощности передатчика до сотен ватт. Эти сигналы могут подаваться на один проводник, на два проводника или на все три проводника высоковольтной линии передачи переменного тока. Несколько каналов ПЛК могут быть подключены к одной линии ВН. На подстанциях применяются фильтрующие устройства для предотвращения обхода тока несущей частоты через станционное оборудование и для гарантии того, что удаленные неисправности не повлияют на изолированные сегменты системы ПЛК.Эти схемы используются для управления распределительным устройством и для защиты линий передачи. Например, защитное реле может использовать канал ПЛК для отключения линии, если между двумя его выводами обнаружена неисправность, но оставить линию в работе, если неисправность возникла в другом месте системы.

В то время как коммунальные предприятия используют микроволновую печь, а теперь все чаще и волоконно-оптические кабели для своих основных системных коммуникационных потребностей, устройство-носитель линии электропередачи все еще может быть полезно в качестве резервного канала или для очень простых недорогих установок, которые не требуют установки оптоволоконного кабеля. линий.

Высокочастотный (≥1 МГц)

Высокочастотная связь может (повторно) использовать большие части радиоспектра для связи или может использовать выбранный (узкий) диапазон (и), в зависимости от технологии.

Домашняя сеть (LAN)

Связь по линии электропередачи

также может использоваться в домашних условиях для соединения домашних компьютеров и периферийных устройств, а также домашних развлекательных устройств, имеющих порт Ethernet. Адаптер Powerline устанавливает вилку в розетки и устанавливает соединение Ethernet, используя существующую электропроводку в доме.(Разветвители питания с фильтрацией могут поглощать сигнал линии питания.) Это позволяет устройствам обмениваться видео и данными без неудобств, связанных с прокладкой выделенных сетевых кабелей.

Самый распространенный сетевой стандарт Powerline — от HomePlug Powerline Alliance. HomePlug AV — это самая последняя из спецификаций HomePlug, которая была принята группой IEEE P1901 в качестве базовой технологии для своего стандарта, опубликованного 30 декабря 2010 года. По оценкам HomePlug, по всему миру развернуто более 45 миллионов устройств HomePlug.Другие компании и организации поддерживают различные спецификации для домашних сетей по линиям электропередач, в том числе Universal Powerline Association, HD-PLC Alliance и спецификацию G.hn ITU-T.

Доступ в Интернет

Услуга доступа к Интернету

через существующие линии электропередачи часто продается как широкополосный доступ по линиям электропередачи (BPL), также известный как Интернет по линиям электропередач или powerband. Компьютеру (или любому другому устройству) достаточно только подключить модем BPL к любой розетке в оборудованном здании, чтобы получить высокоскоростной доступ в Интернет.International Broadband Electric Communications или IBEC и другие компании в настоящее время предлагают услуги BPL нескольким кооперативам электроснабжения. [ необходима ссылка ]

BPL может предложить преимущества по сравнению с обычным кабельным модемом или подключением к цифровой абонентской линии (DSL): уже имеющаяся обширная инфраструктура позволяет людям в удаленных местах получать доступ к Интернету с относительно небольшими инвестициями в оборудование со стороны коммунального предприятия. Стоимость прокладки проводов, таких как Ethernet, во многих зданиях может быть непомерно высокой; Использование беспроводной связи имеет ряд предсказуемых проблем, включая безопасность, ограниченную максимальную пропускную способность и неспособность эффективно обеспечивать питание устройств.

Но различия в физических характеристиках электросети и отсутствие стандартов означают, что предоставление услуги далеко от стандартного, повторяемого процесса. Речь идет о скорости передачи данных, которую может обеспечить система линий электропередач по сравнению с кабельной и беспроводной. Предполагалось, что перспектива BPL, возможно, побудит операторов DSL и кабельного телевидения быстрее обслуживать сельские сообщества. [14]

PLC-модемы передают на средней и высокой частоте (1.Несущая от 6 до 80 МГц). Асимметричная скорость в модеме обычно составляет от 256 кбит / с до 2,7 Мбит / с. В ретрансляторе, расположенном в помещении счетчика, скорость до 45 Мбит / с, к нему может подключаться 256 модемов PLC. На станциях среднего напряжения скорость от головных станций к Интернету до 135 Мбит / с. Для подключения к Интернету коммунальные предприятия могут использовать оптоволоконную магистраль или беспроводную связь.

Развертывание BPL проиллюстрировало ряд фундаментальных проблем, главная из которых заключается в том, что линии электропередач по своей природе представляют собой очень шумную среду.Каждый раз, когда устройство включается или выключается, в строке появляется щелчок или щелчок. Импульсные источники питания часто вносят в линию шумные гармоники. И в отличие от коаксиального кабеля или витой пары, проводка не имеет подавления собственных шумов. Система должна быть спроектирована так, чтобы справляться с этими естественными нарушениями сигнализации и обходить их. По этим причинам BPL можно рассматривать как компромисс между беспроводной передачей (где также имеется небольшой контроль над средой, через которую распространяются сигналы) и проводной передачей (но не требующей никаких новых кабелей).

Широкополосная связь по линиям электропередачи в Европе развивалась быстрее, чем в США, из-за исторической разницы в философии проектирования энергосистем. В распределительной сети используются понижающие трансформаторы для снижения напряжения для потребителей. Сигналы BPL не могут легко проходить через трансформаторы, поскольку их высокая индуктивность заставляет их действовать как фильтры нижних частот, блокируя высокочастотные сигналы. Итак, к трансформаторам необходимо прикрепить повторители. В США небольшой трансформатор, подвешенный на опоре, обычно используется для обслуживания одного дома или небольшого количества домов.В Европе трансформатор несколько большего размера обычно обслуживает 10 или 100 домов. Это мало влияет на распределение мощности. Но для доставки BPL в типичный город США требуется на порядок больше ретрансляторов, чем в сопоставимом европейском городе. С другой стороны, поскольку пропускная способность трансформатора ограничена, это может увеличить скорость, с которой каждое домашнее хозяйство может подключиться, из-за меньшего количества людей, использующих одну и ту же линию. Одним из возможных решений является использование BPL в качестве транзитного соединения для беспроводной связи, например, путем подвешивания точек доступа Wi-Fi или базовых станций сотовых телефонов на опорах электроснабжения, что позволяет конечным пользователям в пределах определенного диапазона подключаться к уже имеющемуся оборудованию. [ необходима ссылка ]

Вторая важная проблема — это мощность сигнала и рабочая частота. Предполагалось, что система будет использовать частоты от 10 до 30 МГц, которые на протяжении многих десятилетий использовались радиолюбителями, а также международными коротковолновыми радиовещательными компаниями и различными системами связи (военными, авиационными и т. Д.). Линии электропередач неэкранированы и будут действовать как антенны для передаваемых ими сигналов и будут создавать помехи для коротковолновой радиосвязи.Современные системы BPL используют модуляцию OFDM, которая позволяет им уменьшать помехи радиослужбам, удаляя определенные используемые частоты. Совместное исследование, проведенное в 2001 году Американской лигой радиорелейной связи (ARRL) и HomePlug Powerline Alliance, показало, что для модемов, использующих этот метод, «в целом, при умеренном отделении антенны от конструкции, содержащей сигнал HomePlug, помехи были едва заметны на частотах с надрезом. «и помехи возникали только тогда, когда» антенна была физически близко к линиям электропередач «(однако другие частоты все еще страдают от помех).Еще предстоит определить, как повлияет крупномасштабное развертывание на модемах PLT в доме на выемки, однако в лабораторных тестах выемки заполняются из-за интермодуляции между модемами. [ требуется пояснение ]

Сверхвысокая частота (≥100 МГц)

Еще более высокая скорость передачи информации по линии электропередачи использует РЧ через микроволновые частоты, передаваемые через механизм распространения поверхностных волн с поперечной модой, для которого требуется только один проводник.Реализация этой технологии продается как E-Line. Эти системы требуют симметричной и полнодуплексной связи со скоростью более 1 Гбит / с в каждом направлении. [15] Было продемонстрировано, что несколько каналов Wi-Fi с одновременным аналоговым телевидением в нелицензируемых диапазонах 2,4 и 5,3 ГГц работают по одному проводу линии среднего напряжения. Поскольку основной режим распространения является чрезвычайно широкополосным (в техническом смысле), он может работать в любом месте в диапазоне 20 МГц — 20 ГГц.Кроме того, поскольку он не ограничен частотами ниже 80 МГц, как в случае высокочастотной BPL, эти системы могут избежать проблем с помехами, связанных с использованием общего спектра с другими лицензированными или нелицензируемыми услугами. [16]

Поощрение правительства и постановление

США FCC

14 октября 2004 года Федеральная комиссия по связи США приняла правила, облегчающие развертывание «Access BPL», маркетингового термина для услуги доступа в Интернет по линиям электропередач.Технические правила более либеральны, чем правила, разработанные национальной радиолюбительской организацией США, Американской лигой радиорелейной связи (ARRL) и другими пользователями спектра, но включают положения, требующие от провайдеров BPL расследовать и устранять любые помехи, которые они создают. Эти правила могут стать предметом будущих судебных разбирательств. [ необходима ссылка ] Одна услуга была объявлена ​​в 2004 году для Огайо, Кентукки и Индианы. [17]

3 августа 2006 г. Федеральная комиссия связи США приняла меморандум и приказ о широкополосной связи по линиям электропередачи, дав добро на продвижение широкополосных услуг для всех американцев. [18] Приказ отклонил вызовы от авиации, бизнеса, коммерческого, любительского радио и других секторов пользователей спектра, чтобы ограничить или запретить развертывание до завершения дальнейшего изучения. Глава FCC Кевин Мартин сказал, что BPL «имеет большие перспективы в качестве повсеместного широкополосного решения, которое предложит жизнеспособную альтернативу кабелям, цифровым абонентским линиям, оптоволоконным и беспроводным широкополосным решениям». [19]

«Вырубка» и динамическая адаптация к конкуренции

Новые правила FCC (и стандарты IEEE) требуют, чтобы системы BPL были способны удаленно вырезать частоты, на которых возникают помехи, и дистанционно отключаться, если это необходимо для устранения помех.Системы BPL, работающие в рамках ограничений на излучение FCC, часть 15, могут по-прежнему создавать помехи беспроводной радиосвязи и необходимы для устранения проблем с помехами. Несколько ранних испытаний были закрыты, [20] [21] , хотя вопрос о том, было ли это ответом на жалобы, остается спорным. Необходимость иметь дело с сигналами, которые неизбежно будут распространяться через толстые металлические провода, висящие над людными местами, всегда была проблемой при стандартизации BPL, и технологии для ее решения — это те, которые уже используются для беспроводной связи, поэтому проблема заключалась в основном в пороговых значениях и соглашении о том, кто имел приоритет для спектра.

Очевидно, что в США простое игнорирование пользователей беспроводной сети было незаконным. ARRL подал в суд на FCC, утверждая, что FCC нарушила Закон об административных процедурах при создании своих правил. 25 апреля 2008 года Апелляционный суд США согласился с ARRL в том, что FCC нарушила APA, в частности, отредактировав данные общественности, которые могли бы поставить под сомнение решение FCC.

«Одно дело, когда Комиссия уведомляет и предоставляет для комментариев исследования, на которые она опиралась при формулировании правила, объясняя свою независимость от определенных частей», Д.C. Окружной судья Джудит Роджерс написала. «Совсем другое дело — предоставить уведомление и возможность прокомментировать только те части исследований, которые Комиссии нравятся больше всего». [22]

Энергетические и телекоммуникационные компании США тем временем начали испытания технологии BPL, несмотря на протесты радиогрупп. После заявлений о вмешательстве со стороны этих групп многие испытания были прекращены досрочно и объявлены успешными, хотя ARRL и другие группы утверждали обратное.

Некоторые из тех же провайдеров, проводивших эти испытания, позже начали коммерческое развертывание в ограниченных районах в выбранных городах, с некоторым уровнем согласия пользователей, но также с множеством задокументированных случаев помех, о которых в FCC сообщили пользователи любительского радио. Некоторые пользователи беспроводной связи подали петицию о пересмотре дела в Федеральную комиссию по связи в феврале 2005 года.

Соединенное Королевство и Европа

В Соединенном Королевстве и многих других странах высоковольтные линии электропередач называют «сетью», а связь по линиям электропередач часто называют электросвязью по линиям электропередач (PLT).Обеспокоенность радиопользователей по поводу распространения технологии PLT была признана Европейской комиссией, которая в августе 2001 года выпустила Гармонизированный стандарт. [23] Гармонизированный стандарт может использоваться производителями для демонстрации соответствия Директиве по электромагнитной совместимости (ЭМС) (но не является обязательным) и будет выступать в качестве ориентира для органов исполнительной власти по всей Европе. [24]

Управление связи регулятора связи Великобритании заказало независимое исследование PLT, оно опубликовало [25] вместе со всеми соответствующими материалами.

Ofcom также расследовал ряд предполагаемых жалоб на помехи, приписываемые аппарату PLT. Все жалобы поступают от радиолюбителей (радиолюбителей, радиолюбителей CB и коротковолновых слушателей) и обычно разрешаются. Никакая другая радиослужба не пострадала.

Независимое исследование показало, что «вероятность помех будет низкой при условии внедрения определенных технологических усовершенствований». В новых продуктах PLT реализовано снижение помех.

«Дебаты о переносе заседания» по PLT состоялись 18 мая 2011 года, Марк Приск (министр по делам бизнеса и предпринимательства) ответил от имени правительства на вопрос, поставленный Марком Ланкастером). Дебаты о переносе заседания можно посмотреть здесь, стенограмма здесь .

Проект Европейского стандарта (FprEN 50561-1) для PLT был разработан CENELEC.

Ассоциация индустрии электромагнитной совместимости (EMCIA), созданная в марте 2002 года для компаний, занимающихся поставкой, проектированием, тестированием или производством продуктов EMC или предоставлением услуг EMC и являющаяся аккредитованной торговой организацией UKTI, представила докладывают парламентскому комитету по надзору за широкополосным доступом, заявляя, что они «.. очень настоятельно рекомендую, чтобы Комитет специально исключил использование PowerLine Telecommunication (PLT *) … « [26]

Радиообщество Великобритании очень обеспокоено [27] PLT и учредило Фонд защиты спектра.

Правительства других стран

Австрия, Австралия, Новая Зеландия и другие регионы также испытали так называемое «загрязнение спектра» на раннем этапе BPL и вызвали озабоченность в своих руководящих органах. В Великобритании BBC опубликовала результаты ряда тестов (влияние PLT на прием вещания, PLT и вещание, сосуществование PLT и радиослужб) по обнаружению помех от установок BPL.Он также сделал видео (формат Real Media), демонстрирующее трансляцию данных и помехи от домашних устройств BPL.

В апреле 2009 года Австралийский институт беспроводной связи сообщил, что радиолюбители в Австралии, по-видимому, защищены от развертывания общенациональной широкополосной связи по Powerline или системе BPL. [ необходима ссылка ] Правительство Австралии объявило, что оно будет строить систему на основе оптоволоконной технологии для своей магистрали — хотя оно, вероятно, по-прежнему будет полагаться на BPL на высоковольтных линиях в отдаленных районах.Это решение, по-видимому, устраняет возможность широко распространенных помех радиосвязи из-за внедрения технологии BPL в масштабах всей сети, но все же оставляет в качестве проблемы возможность помех от домашнего использования G.hn через AC.

В июне 2007 г. Организация НАТО по исследованиям и технологиям выпустила отчет под названием «ВЧ-помехи, процедуры и инструменты» (RTO-TR-IST-050), в котором сделан вывод о том, что широкомасштабное развертывание BPL может иметь «возможные пагубные последствия для военной высокочастотной радиосвязи и COMINT системы.«

Использование в автомобильной промышленности

Технология

Power-line позволяет передавать данные, голос, музыку и видеосигналы в автомобильную сеть с помощью цифровых средств по линии электропередачи постоянного тока (DC). Передовые методы цифровой связи, предназначенные для преодоления враждебной и шумной среды, реализованы в небольшом кремниевом устройстве. Одна линия электропередачи может использоваться для нескольких независимых сетей. Преимущества заключаются в более низкой стоимости и весе (по сравнению с раздельной проводкой питания и управления), гибкостью модификации и простотой установки.Потенциальные проблемы в приложениях для транспортных средств могут включать более высокую стоимость конечных устройств, которые должны быть оснащены активными элементами управления и связи, а также возможность взаимодействия с другими радиочастотными устройствами в транспортном средстве или других местах.

Прототипы успешно работают в транспортных средствах с использованием автомобильных совместимых протоколов, таких как CAN-шина, LIN-шина по линии электропередачи (DC-LIN) и [DC-bus]. [28] [29] [30]

Управление на основе линии электропередачи LonWorks использовалось для системы HVAC в автобусе серийной модели. [31]

Комитет SAE J1772, разрабатывающий стандартные разъемы для подключаемых электромобилей, предлагает использовать связь по линии электропередачи между транспортным средством, внешней зарядной станцией и интеллектуальной сетью без необходимости в дополнительном контакте; SAE и IEEE Standards Association делятся своими проектами стандартов, касающихся интеллектуальных сетей и электрификации транспортных средств. [32]

Сценарии отказа

Есть много причин, по которым сигнал связи может содержать ошибку.Помехи, перекрестная вибрация, некоторые активные устройства и некоторые пассивные устройства — все это вносит в сигнал шум или ослабление. Когда ошибка становится значительной, устройства, управляемые ненадежным сигналом, могут выйти из строя, выйти из строя или работать нежелательным образом.

  1. Помехи: Помехи от соседних систем могут вызвать ухудшение сигнала, так как модем может быть не в состоянии определить конкретную частоту среди многих сигналов в той же полосе пропускания.
  2. Затухание сигнала активными устройствами : Такие устройства, как реле, транзисторы и выпрямители, создают шум в своих соответствующих системах, увеличивая вероятность ухудшения сигнала.Устройства прерывателя цепи дугового короткого замыкания (AFCI), требуемые некоторыми последними электрическими правилами для жилых помещений, также могут ослаблять сигналы. [33]
  3. Ослабление сигнала пассивными устройствами : Трансформаторы и преобразователи постоянного тока в постоянный почти полностью ослабляют сигнал входной частоты. Для передачи сигнала принимающему узлу необходимы устройства «обхода». Байпасное устройство может состоять из трех ступеней, фильтра, включенного последовательно со ступенью защиты, и ответвителя, размещенных параллельно пассивному устройству.

Стандарты

На начало 2010 года к сетям Powerline применяются два совершенно разных набора стандартов.

IEEE 1901, домашние сети ITU G.hn

В домах стандарты HomePlug AV и IEEE 1901 определяют, как в глобальном масштабе использовать существующие провода переменного тока для передачи данных. IEEE 1901 включает HomePlug AV в качестве базовой технологии, поэтому любые продукты IEEE 1901 полностью совместимы с HomePlug AV, HomePlug Green PHY или готовящейся к выпуску спецификацией HomePlug AV2 (сейчас в стадии разработки и ожидается, что она будет утверждена в первом квартале 2011 года).

Интеллектуальные сети и использование BPL для телеметрии и предоставления данных powercos

Поставщики электроэнергии также стандартизируют свои внутренние и внешние коммуникации, включая использование технологий BPL для обеспечения прямых соединений с компонентами энергосистемы, такими как трансформаторы. В Северной Америке эту деятельность контролирует другая группа стандартов IEEE.

В отличие от домашних пользователей, поставщики электроэнергии могут рассмотреть широкое распространение волоконно-оптических кабелей, невосприимчивых к электромагнитным помехам (и не создающих их), для которых доступны зрелые устройства (коммутаторы, повторители).Соответственно, нет единой веской причины для переноса данных о самих существующих линиях электропередачи, как в домах, за исключением отдаленных регионов, где оптоволоконные сети обычно вообще не развертываются. Архитектуры энергосетей с большим количеством трансформаторов с большей вероятностью будут обслуживаться с использованием оптоволокна.

Даже если дом использует BPL, он не обязательно может подключаться к Интернету с использованием шлюза на основе BPL (обычно интеллектуального счетчика), хотя это будет иметь серьезные преимущества как для потребителя, так и для провайдера.NIST и IEEE рассмотрели вопрос о том, не приведет ли требование к интеллектуальным счетчикам, чтобы все они были полностью функционирующими шлюзами BPL, ускорить управление спросом и создать единый рынок, на котором могут продавать продукты безопасности, управления домом и другие поставщики.

Организации по стандартизации

Спецификации разработаны несколькими конкурирующими организациями, включая HomePlug Powerline Alliance, Universal Powerline Association и HD-PLC Alliance. В декабре 2008 года ITU-T принял Рекомендацию G.hn / G.9960 в качестве стандарта для высокоскоростной передачи данных по линиям электропередачи, коаксиальному кабелю и телефонной линии. [34] Национальная ассоциация продавцов энергии также участвовала в отстаивании стандартов. IEEE P1901 — это рабочая группа IEEE, разрабатывающая глобальный стандарт высокоскоростной связи по линиям электропередач. В июле 2009 года рабочая группа утвердила «Проект стандарта IEEE 1901 для широкополосной связи по сетям с линиями электропередач: управление доступом к среде передачи и спецификации физического уровня» в качестве проекта стандарта IEEE для широкополосной связи по линиям электропередач, определяющего управление доступом к среде передачи и спецификации физического уровня. «Структура NIST и дорожная карта для стандартов взаимодействия интеллектуальных сетей, версия 1.0». Nist.gov. http://www.nist.gov/public_affairs/releases/smartgrid_interoperability_final.pdf. Проверено 11 октября 2010.

Список литературы

линий электропередачи в аниме

Добро пожаловать в N.H.K. , серия 1

Кланнад: После истории , серия 11

И все же город движется , серия 1

Кланнад: После истории , серия 11

И все же город движется , серия 1

Кланнад: После истории , серия 10

Pop Team Epic OP

Clannad: After Story , серия 8

Patlabor: The Movie

Clannad: After Story , серия 4

Power Lines

Power Lines.

Линии электропередачи к командному пункту подключены и находятся в рабочем состоянии.

Elektrické vedení k velitelskému postu je zapojeno a funkční.

Elektrických drátů

Но в Норвегии у нас есть сила против ЛЭП против .

Связь по линиям электропередач для приложений Smart Grid

Связь по линиям электропередач, то есть с использованием инфраструктуры электричества для передачи данных, переживает период возрождения в контексте Smart Grid . Цели Smart Grid включают интеграцию прерывистых возобновляемых источников энергии в цепочку поставок электроэнергии, обеспечение надежной доставки электроэнергии и более эффективное использование существующей электрической инфраструктуры. В этой статье исследуется линий электропередачи (ПЛК) в контексте Smart Grid.Обсуждаются спецификации G3-PLC , PRIME , HomePlug Green PHY и HomePlug AV2 , а также стандарты IEEE 1901 / 1901.2 и ITU-T G.hn/G.hnem .

1. Введение

Интеллектуальные сети, для многих следующая большая технологическая революция после изобретения Интернета, будут играть важную роль в обществах завтрашнего дня. Правительства по всему миру вкладывают большие суммы денег в исследования, разработки и развертывание Smart Grid (SG), и их цели разнообразны.Интеллектуальные сети могут снизить выбросы углекислого газа за счет интеграции распределенных возобновляемых источников энергии, накопителей энергии и подключаемых гибридных электромобилей. Более того, они могут повысить надежность электроснабжения (снизить частоту отключения электроэнергии) за счет измерений в реальном времени, мониторинга и контроля сетей генерации, передачи и распределения. Кроме того, они могут повысить эффективность использования электростанций с базовой нагрузкой и инфраструктуры транспорта электроэнергии, применяя стратегии динамического ценообразования и реагирования на спрос [1, 2].

Помимо достижений в области силовой электроники, датчиков, мониторинга и управления, ключевыми факторами реализации Smart Grid являются достижения, достигнутые за последнее десятилетие в области телекоммуникаций. Существует длинный список дополнительных, а иногда и конкурирующих спецификаций и стандартов беспроводной и проводной связи, которые можно использовать в развертываниях Smart Grid [3]. Внедрение в отрасли и широкомасштабное развертывание клиентов все еще находятся в зачаточном состоянии, и трудно точно предсказать «победителей» и «проигравших».«Что кажется очевидным, так это то, что линии электропередачи (ПЛК), то есть связь через существующую электрическую инфраструктуру, будет играть свою роль, поскольку они обеспечивают естественный переход от простых электрических проводников к гибридным и двунаправленным решениям для электроэнергии и передачи данных. .

Идея использования линий электропередач также для целей связи существовала еще в начале прошлого века [4]. Очевидным преимуществом является широкая доступность электрической инфраструктуры, так что теоретически затраты на развертывание ограничиваются подключением модемов к существующей электросети.

Технологии линий электропередач можно сгруппировать в узкополосный ПЛК (NB-PLC), обычно работающий ниже 500 кГц, и широкополосный ПЛК (BB-PLC), обычно работающий на частотах выше 1,8 МГц [5]. Они обсуждаются в разделах 5 и 6 соответственно. Тем не менее, нижеследующее начинается с введения в сценарии ПЛК, за которыми следуют аспекты канала, шума и электромагнитной совместимости (EMC). Свободно доступные дополнительные материалы по современному уровню развития ПЛК также можно найти в [6].Еще одним ценным источником литературы по ПЛК является недавно созданный веб-портал IEEE Communication Society на Best Readings in Power Line Communications [7].

2. Коммуникационные сценарии

Многие национальные и международные организации в настоящее время составляют дорожные карты для стандартов SG [8–12]. Для краткости нижеследующее ориентировано на работу Национального института стандартов и технологий США (NIST). Чтобы структурировать различные области Smart Grid, NIST разработал концептуальную модель на основе предметной области [13].Каждый домен содержит субъектов , которые с помощью коммуникаций могут действовать через границы домена. Определения доменов и действующих лиц воспроизведены в таблице 1. Взаимосвязи между доменами показаны на рисунке 1. Обычной практикой было различать сценарии связи по линиям электропередач в соответствии с рабочими напряжениями линий электропередач [14]. Рисунок 1 связывает это дифференцирование по напряжению с концептуальной моделью NIST.


Домен Субъекты в домене

Клиенты Конечные потребители электроэнергии.Может также генерировать, хранить и управлять использованием энергии. Традиционно рассматриваются три типа клиентов, каждый со своей областью: жилой, коммерческий и промышленный.
Рынки Операторы и участники рынков электроэнергии.
Поставщики услуг Организации, оказывающие услуги потребителям электроэнергии и коммунальным службам.
Операции Управляющие движением электроэнергии.
Массовая генерация Генераторы электроэнергии в больших количествах.
Может также хранить энергию для последующего распределения.
Передача Перевозчики оптовой электроэнергии на большие расстояния. Также может хранить и вырабатывать электроэнергию.
Распределение Распределители электроэнергии потребителям и от потребителей. Также может хранить и вырабатывать электроэнергию.

Высоковольтные линии (HV) с напряжением в диапазоне от 110 кВ до 380 кВ, используются для передачи электроэнергии по всей стране или даже за рубежом и состоят из длинных накладных расходов линии с небольшими ветвями или без них.Это делает их приемлемыми волноводами с меньшим затуханием на длину линии по сравнению с их аналогами среднего и низкого напряжения. Однако их потенциал для услуг широкополосной связи SG до настоящего времени был ограничен. Изменяющиеся во времени высоковольтные дуговые разряды и коронный шум с колебаниями мощности шума порядка нескольких десятков дБ, а также практические аспекты и затраты на ввод и вывод сигналов связи в эти линии были проблемой. Кроме того, существует ожесточенная конкуренция волоконно-оптических линий связи.В некоторых случаях эти перемычки могут быть даже соединены с заземляющим проводом высоковольтной системы [15, 16]. Тем не менее, в [17–20] сообщается о нескольких успешных испытаниях с использованием линий HV.

Линии среднего напряжения (СН) с напряжением в диапазоне от 10 кВ до 30 кВ подключаются к линиям ВН через первичные трансформаторные подстанции. Линии среднего напряжения используются для распределения электроэнергии между городами, поселками и крупными промышленными потребителями. Они могут быть реализованы как воздушные, так и подземные.Кроме того, они имеют низкий уровень ответвлений и напрямую подключаются к интеллектуальным электронным устройствам (IED), таким как устройства повторного включения, секционные преобразователи, батареи конденсаторов и блоки измерения векторов. Для мониторинга и управления IED требуется только относительно низкая скорость передачи данных, и NB-PLC может предоставить экономически конкурентоспособные коммуникационные решения для этих задач. Исследования и испытания, связанные с МВ, можно найти в [21–23].

Линии низкого напряжения (НН) с напряжением в диапазоне от 110 В до 400 В подключаются к линиям СН через вторичные трансформаторные подстанции.Сигнал связи в линии среднего напряжения может проходить через вторичный трансформатор на линию низкого напряжения, однако, с сильным затуханием порядка 55–75 дБ [24]. Следовательно, часто требуется специальное устройство связи (индуктивное, емкостное) или повторитель PLC, если кто-то хочет установить канал связи с высокой скоростью передачи данных. Как показано на Рисунке 1, линии низкого напряжения ведут прямо или над уличными шкафами в помещения конечных потребителей. Обратите внимание, что существует значительная разница в региональной топологии.Например, в США вторичный трансформатор меньшего размера на опоре электросети может обслуживать отдельный дом или небольшое количество домов. В Европе, однако, более распространено, что до 100 домашних хозяйств обслуживаются от одной вторичной трансформаторной подстанции. Кроме того, как указано в [25], существуют значительные различия между типами зданий. Их можно отнести к многоэтажным домам с подступенком , многоэтажным домам с общим счетчиком , одноквартирным домам и многоэтажным домам .Их разная топология электропроводки влияет на затухание сигнала, а также на помехи между соседними сетями ПЛК [26].

В большинстве случаев электрическая сеть входит в помещения потребителей через точку доступа дома (HAP), за которой следует электросчетчик (M) и распределительный щит (блок предохранителей). Системы ПЛК, работавшие до этого момента, часто называют системами Access . Предоставление широкополосного доступа в Интернет по электрической сети, также известного как широкополосный доступ в Интернет по линии электропередачи (BPL), составило в конце 2008 года менее 1% мировых клиентов Access (65% использовали DSL, 21% использовали кабель) [ 27].BPL, однако, растет, особенно в сельских районах и в развивающихся странах с плохо развитой инфраструктурой фиксированной телефонной линии и коаксиального кабеля [16]. Помимо общего доступа в Интернет, в системах автоматического считывания показаний счетчиков (AMR) часто использовались технологии сверхузкополосной связи по линиям электропередачи (UNB-PLC), такие как Turtle [28] и TWACS [29, 30], для получения доступа и контроля над счетчиками энергии. в частных домах. Системы UNB-PLC обычно предназначены для связи на больших расстояниях с их сигналами, проходящими через трансформаторы низкого / среднего напряжения.Это помогает свести к минимуму количество требуемых модемов и повторителей. Недостатками являются низкие скорости передачи данных порядка 0,001 бит / с и 60 бит / с для Turtle и TWACS, соответственно, а иногда и ограничения для однонаправленной связи. Эти технологии UNB-PLC упоминаются здесь, поскольку они являются одними из пионеров в области автоматизации распределения AMR и . Однако в свете многих предстоящих развертываний Smart Grid предъявляются гораздо более высокие требования к инфраструктуре связи, например, для поддержки приложений реагирования на запросы , распределенного поколения и приложений управления спросом .Считается, что эти приложения могут, среди прочего, поддерживаться инфраструктурой Advanced Metering (AMI) на базе ПЛК. Большой объем материалов по требованиям и архитектурам AMI доступен, например, из проекта European OPEN meter [31]. Чтобы справиться с возросшими требованиями AMI, эта статья оставляет решения UNB-PLC в стороне в пользу более современных технологий узкополосного PLC (NB-PLC) , таких как Intelligent Metering Evolution (PRIME) [32] , и G3-PLC [33, 34].Скорость двунаправленной передачи данных NB-PLC составляет порядка сотни кбит / с, при этом частично сохраняется преимущество связи на больших расстояниях и через трансформаторы.

От распределительного щита линии низкого напряжения идут к разным розеткам в каждой комнате. Линии могут также подключаться к оборудованию для обслуживания электромобилей (EVSE), как показано на рисунке 1. Для надежных приложений с высокой скоростью передачи данных домашней сети (HAN) используются широкополосные линии связи , технологии (BB-PLC) все более и более привлекательным.Проверенные на практике технологии BB-PLC обеспечивают скорость передачи данных более 200 Мбит / с [35], облегчая удовлетворение потребностей пользователей в домашних развлечениях, включая телевидение высокой четкости (HDTV). Предстоящие услуги SG в домашних условиях включают в себя детальное управление интеллектуальными устройствами, возможность удаленного управления электрическими устройствами и отображение данных о потреблении. Осведомленность потребителей обычно приводит к изменению привычек потребления и, как следствие, к экономии энергии от 10% до 20% [36].

Решения NB-PLC долгое время использовались для приложений домашней автоматизации [14], и считается, что хорошо зарекомендовавшие себя системы автоматизации, такие как BACnet [37], KNX (ISO / IEC 14543-3-5, EN 50090) [38] и LON (ISO / IEC 14908-3, ANSI 709.2) [39, 40], интегрируются в будущие концепции Умного дома [10]. Тем не менее, нижеследующее также оставляет эти технологии на втором плане в пользу более новых стандартов, таких как IEEE 1901 и ITU-T G.hn для приложений BB-PLC и IEEE 1901.2 и ITU-T G.hnem для приложений NB-PLC.

3. Аспекты канала и шума

Канал линии электропередачи и шумовые ситуации сильно зависят от сценария и, следовательно, охватывают очень большой диапазон. В общем, можно сказать, что канал PLC демонстрирует частотно-избирательное многолучевое замирание и поведение в нижних частотах.Кроме того, можно наблюдать циклические кратковременные колебания, связанные с переменным током , — (AC), и резкие долговременные колебания.

3.1. Частотная избирательность

Чтобы понять эффекты, которые приводят к частотно-избирательному замиранию, рассмотрим, например, схему шлейфа на рисунке 2. Передатчик с согласованным импедансом помещен в. отмечает точку разветвления, также называемую электрическим тройником. Приемник с согласованным импедансом размещается в точке. Параллельная нагрузка подключается при.Передачи и отражения приводят к ситуации, когда сигнал ПЛК распространяется в форме прямой волны от точки к точке. Другой сигнал проходит от одного до другого, возвращается обратно и достигает. Все дальнейшие сигналы перемещаются из в и претерпевают многократные отскоки между ними и прежде, чем они наконец достигнут. Результатом является классическая ситуация с многолучевым распространением, когда частотно-избирательное замирание вызывается синфазными и противофазными комбинациями входящих компонентов сигнала. Соответствующая передаточная функция может быть легко получена в близком виде в виде фильтра с бесконечной импульсной характеристикой [41].Одним из важных параметров, отражающих характеристики частотной избирательности, является среднеквадратичное значение , (среднеквадратичное значение), разброс задержки (DS). Например, при разработке систем мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) защитный интервал может быть выбран в 2–3 раза превышающим среднеквадратичное значение DS для обеспечения хорошей производительности системы [42]. Для ориентации среднее значение наблюдаемого среднеквадратичного значения DS для диапазона от 1 МГц до 30 МГц в ситуациях MV, LV-Access и LV-In-Home в [24, 42] было указано равным 1.9 мкм с, 1,2 мкм с и 0,73 мкм с соответственно.

3.2. Изменение во времени

Помимо замирания из-за многолучевого распространения, канал ПЛК демонстрирует изменение во времени из-за подключенных или отключенных нагрузок и / или сегментов линии [43]. Кроме того, за счет синхронизации измерений канала с циклом сети переменного тока в электрической сети Cañete et al. смогли показать, что канал In-Home изменяется циклостационарно [44–46].

3.3. Поведение нижних частот

До сих пор не учитывалось поведение каналов ПЛК в нижних частотах.Это происходит из-за диэлектрических потерь в изоляции между проводниками и более выражено в длинных кабельных сегментах, таких как наружная подземная прокладка кабелей. Измерения передаточной функции для разных типов кабелей и для разной длины можно найти в [47, 48]. В [24] получены модели среднего усиления в нижних частотах с использованием большого набора полевых испытаний. В диапазоне от 1 до 30 МГц среднее усиление в дБ аппроксимируется линейными моделями. Снова рассмотрим сценарии ПЛК из рисунка 1. Среднее усиление от вторичного трансформатора к HAP, обозначенное M3 и M4, записано [24]

где частота в МГц, расстояние в метрах, а коэффициенты к равны 0.0034 дБ / (МГц · м), 1,0893 дБ / МГц, 0,1295 дБ / м и 17,3481 дБ соответственно.

Модель среднего усиления в дБ для линий среднего напряжения, а также для ситуаций LV-In-Home дается формулой [24]

Для ситуации LV-In-Home дается среднее усиление от сетевого распределительного щита до розетки в комнате, обозначенной M5 и M6 на рисунке 1. Коэффициенты — это дБ / МГц и дБ. Коэффициент усиления среднего напряжения описывает канал между двумя первичными трансформаторами на стороне среднего напряжения, обозначенный как M1 и M2 на рисунке 1.Его коэффициенты — дБ / МГц и дБ. В обеих ситуациях модель не сильно зависит. Для ситуации MV это связано с тем, что было доступно недостаточно результатов измерений для построения модели с дистанционной зависимостью. Следовательно, в этом случае модель ограничена ситуациями, когда расстояние между M1 и M2 составляет около 510 м. Тем не менее в [24] предлагаются поправочные коэффициенты для определения среднего усиления на других расстояниях. Для ситуации LV-In-Home модель также не зависит от расстояния, так как «расстояние» в ситуации In-Home является трудно определяемым термином.Сети линий электропередач в такой ситуации обычно имеют большое количество ответвлений, и не всегда можно получить подробный план этажа для определения длины кабеля. Это приводит к ситуации, когда поведение низких частот менее выражено в домашнем случае. Кроме того, в ситуации доступа среднего и низкого напряжения затухание резко увеличивается с увеличением частоты. Это хорошо согласуется с выводами, сделанными в [49], и является одной из причин, почему сети доступа BB-PLC часто работают в более низком частотном диапазоне, например, между 1 и 10 МГц, в то время как сети BB-PLC In-Home может работать на частотах выше 10 МГц.

3.4. Канал MIMO

В течение долгого времени канал линии электропередачи считался каналом с одним входом и одним выходом (SISO), основанным на двух проводниках. Тем не менее, во многих домашних установках обычно используются три провода, а именно: фаза (L) (также называемая фазой (P)), нейтраль (N) и защитное заземление (PE) [50 ]. Кроме того, в установках среднего и высокого напряжения часто используются четыре или более проводов. В связи с этим теоретические основы теории многопроводных линий передачи подробно рассматриваются в [51].Кроме того, описание характеристик каналов и моделирование, непосредственно относящиеся к многопроводным ПЛК, доступны в [52–63].

3.5. Соединители MIMO

В общем, наблюдаемые характеристики канала не являются независимыми от устройств связи, используемых для ввода и приема сигнала линии электропередачи. На рисунке 3 представлены возможности подачи и приема для связи по линии электропередачи MIMO, то есть (а) соединитель Delta-style , (b) соединитель T-style [55] и (c) Star-style. Соединитель [64].Конструкции ответвителей тесно связаны с излучаемым излучением, более подробно рассмотренным в разделе 4 [62]. Согласно закону Био-Савара основным источником излучаемого излучения является синфазный ток (CM) [65]. Чтобы избежать излучаемого излучения, традиционно производители модемов ПЛК стремятся подавать сигнал как можно более симметрично. Таким образом, генерируются два сдвинутых по фазе на 180 ° электрических поля, которые нейтрализуют друг друга, что приводит к небольшому излучению. Этот желаемый симметричный способ распространения также известен как дифференциальная мода (DM).В частности, чтобы избежать внедрения CM, подача сигналов MIMO PLC может выполняться с использованием соединителей дельта- или Т-образного типа из рисунков 3 (a) или 3 (b). Дельта-датчик, также называемый поперечным зондом, состоит из трех балунов, расположенных треугольником между L, N и PE. Ответвитель типа T подает сигнал дифференциального режима между L и N плюс второй сигнал между средней точкой L-N и PE. Прием сигналов ПЛК также возможен с использованием звездообразного или продольного ответвителя. Три провода соединены звездообразной топологией с центральной точкой.Преимуществом этого соединителя является возможность приема сигналов CM, что позволяет использовать четвертый тракт приема. В среднем сигналы CM менее ослаблены, чем сигналы DM [64]. Вот почему их может быть интересно получить, особенно для сильно ослабленных каналов.

3.6. Характеристика шума и моделирование

Переходя от канала к шумовой ситуации, шумы в линиях электропередач могут быть сгруппированы на основе временных и спектральных характеристик. Следуя, например, [48, 66], можно различить цветных фоновых шумов , узкополосных шумов , периодических импульсных шумов, асинхронных с частотой переменного тока , периодических импульсных шумов, синхронных с частотой переменного тока и апериодических импульсных шум .В [48] все эти шумы моделируются непосредственно в приемнике с использованием суперпозиции спектрально отфильтрованного аддитивного белого гауссовского шума (AWGN) (AWGN), модулированных синусоидальных сигналов и марковских процессов. Вместо того, чтобы моделировать шум непосредственно на приемнике, Cañete et al. предложил моделировать шум в его источнике и фильтровать его передаточной функцией канала [44, 67]. Кроме того, конкретные результаты по шуму системы MIMO представлены в [68, 69].

Статистический подход к моделированию среднего цветного фонового шума представлен в [24], основанный на большом количестве измерений шума в ситуациях среднего, низкого и домашнего напряжения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *