1930'lardaki ilk uygulamalardan son dönemlerdeki mevcut olan oldukça gelişmiş ve son derece güvenilir ekipmanlara doğru olağanüstü bir ilerleme kaydedilmiştir. Bu uzmanlık gerektiren bir alandır ve koruma başvuruları, koruma gerekliliklerini bilen, bu alanda uzman kişiler tarafından yapılmalıdır.

 

Röle koruma parçası için olduğu gibi, güvenli ve sağlam koruma için kanallar için iyi mühendislik zorunludur.

 

İçindekiler:

1. Güç Hattı Taşıyıcı: Açma-Kapama veya Frekans Kaydırma
2. Kılavuz Teller – Ses Tonu İletimi
3. Kılavuz Teller – 50 Hz Veya 60 Hz İletim
4. Dijital Kanallar
5. Özet

1. Güç Hattı Taşıyıcı – Açma-Kapama veya Frekans Kaydırma

1930’ların başından itibaren, 50 ila 150 kHz arasındaki radyo frekansları kılavuz koruması için elektrik hatlarının üzerine yerleştirilmişti. Bu frekanslarda başlarda açma-kapama modunda kullanıldılar ama teknoloji ilerledikçe frekans kaydırması da kullanılmaya başlandı.

 

Bunlar, güç-hattı taşıyıcı kanalları (PLCC) olarak bilinir ve 30 ila 300 kHz rasındaki frekanslarda sık sık kullanılır. Şekil 1, bu türün tipik bir kanalını örneklemektedir.

 

(!) Birleşik Devletler’de, en yaygın şekilde fazdan toprağa bağlantı kullanılır. Diğer kullanılan tipler fazdan faza, iki fazdan toprağa ve diğerleri olarak sıralanır. Vericiler yaklaşık olarak 1-10 W radyo frekansı (RF) güç üretir.

 

Geçmişte 100 W vericiler kullanım için uygundu ancak günümüzde yaygın olarak kullanılmıyorlar. Aşağıda gösterildiği gibi RF sinyali yüksek gerilim hattına hat alıcısı ve kuplaj kondansatörü aracılığıyla bağlanır. Normalde kuplaj kondansatör ünitesinin tabanına monte edilen alıcı, kuplaj kondansatör ünitesinin kapasitansını iptal eder.

 

Bu, RF sinyallerinin hat bölümüne ve hat bölümünden verimli bir şekilde aktarılması için temelde düşük empedanslı dirençli bir yol sağlar.

Şekil 1 - Fazdan toprağa güç hattı taşıyıcı kanalı için tipik tek hat diyagramı

 

Uzak uçta, RF enerjisi benzer ekipmandan alıcıya geçer. Verici-alıcı, çift frekanslı bir alıcı gerektiren aynı veya farklı frekanslara ayarlanabilir.

Kuplaj kondansatörü ile toprak arasındaki endüktans, RF sinyaline yüksek bir empedans ancak sisteme 50 veya 60 Hz gibi düşük bir empedans sunar. Bu ünite ayrıca Kuplaj kapasitör gerilim cihazları (CCVT'ler) olarak ikincil gerilim sağlayabilir. Bu durumda, gösterildiği gibi, üç ayrı faz bağlanır ve yalnızca biri bağlantı için kullanılır.

RF hattının hemen dışındaki her terminalde yüksek gerilim hattına bir hat filtresi bağlanır. Yüksek bir RF empedansı sağlamak, veri yollarındaki ve ilgili sistemlerdeki sinyal kaybını en aza indirmek ve harici toprak arızalarının sinyali potansiyel olarak kısa devre yapmasını önlemek için ayarlanmıştır.

Tuzaklar tek bir frekansa, çift (iki) frekansa veya geniş bir RF frekansları bandına ayarlamak için kullanılabilir. Düşük kayıpla 50 ila 60 Hz yük akımını sürekli olarak taşıyacak ve hattan geçebilecek maksimum arıza akımına dayanacak şekilde tasarlanmıştır.

Şekil 2 - Tek Fazdan Toprağa (Merkez Faz) Kuplaj

RF sinyali fazlardan birine verilmesine rağmen, tüm üç fazlı iletkenler tarafından yayılır. İki terminaldeki farklı fazlara kazara kuplajın, yeterli sinyal alındığı için birkaç yıl boyunca fark edilmediği birkaç durum olmuştur.

 

Aslında, sinyal farklı fazlara bağlandığında daha büyük olabilir.

 

Model analizi, taşıyıcı performansını ve en iyi bağlantı ve iletim yöntemini tahmin etmek için önemli bir modern araç sağlamıştır. Bu, özellikle uzun hatlar için önemlidir.

 

Havai enerji hatları, fazdan toprağa 200 ila 500 V arasında ve fazlar arasında 400 ila 488 V arasında bir karakteristik empedansa (Z0) sahip olma eğilimindedir. Taşıyıcı ekipman ve kuplaj, RF'nin maksimum güç aktarımı için özellikle bu değerlerle eşleşir.

 

Özellikle çeyrek dalga boylarında olan kesintiler ve süreksizlikler yüksek sinyal kayıplarına neden olabilir. Bu sorunları önlemek için RF sinyalleri seçilmelidir.

 

(!!) Güç kablolarına güç hattı taşıyıcı uygulamaları, karakteristik empedansları düşük olduğundan ve kayıplar havai hatlardan daha yüksek olduğundan imkansız veya çok zor olabilir.

 

Taşıyıcı verici-alıcılar, tasarım ve uygulamaya bağlı olarak açık-kapalı, işaret alanı sinyalleriyle frekans kaydırmalı veya tek yan bantla çalıştırılır.

 

Arıza ark gürültüsü, koruma için güç hattı taşıyıcılarının kullanımında bir sorun ya da önemli bir faktör olmamıştır. Akımları 200 A'den az olan bağlantı kesme anahtarları taşıyıcı açma-kapama alıcılarının çalışmasına neden olabilir ancak bu, bu tür ekipmanla kullanılan korumayı bozmaz.

2. Kılavuz Teller – Ses Tonu İletimi

Koruma için 1000 ila 3000 Hz aralığındaki ses tonları kullanılır. Kiralık telefon tesisleri üzerinde kullanım için daha uyumludurlar ve bu nedenle koruma için bu kanallar üzerinde sıklıkla uygulanırlar.

 

Daha önce özetlenen koruma tehlikeleri ve çözümleri geçerlidir. Kullanıldığında, nötrleştirici transformatörler ses frekanslarını düşük kayıplarla geçirebilmelidir.

 

Frekans kaydırma, açma-kapama ve darbe kodu ekipmanı mevcuttur.

3. Kılavuz Teller – 50 Hz ya da 60 Hz İletim

İlk zamanlarda ve hala kullanılan kanallardan biri, korunan bölge terminalleri arasında düşük gerilimli, düşük güçlü sürekli bir devre sağlamak için bükülmüş bir çift "telefon" kablosudur.

 

Tercihen, AWG 19 seviyesindeki teller hem mekanik dayanıklılık hem de iki terminal için yaklaşık 2000 V'tan fazla olmayan veya üç terminalli uygulamalar için bacak başına 500 V'tan fazla olmayan bir döngü sağlamak için istenir.

 

(!) Kablodaki diğer çiftlerdeki sinyallerden ve kablo dışındaki harici gerilimlerden çift arasındaki harici gerilim farklarını en aza indirmek için bunların bükümlü çiftler olması zorunludur.

 

Pilot kablolarda yaşanan sorunlar yıldırımdan veya paralel bir güç devresinden kaynaklanan endüksiyondan, arızalar sırasında istasyon toprak-mat gerilimindeki artıştan kaynaklanan yalıtım stresinden, yıldırım veya güç devresiyle doğrudan fiziksel temastan, yalıtım arızasından kaynaklanan fiziksel hasardan veya havai devrelere yöneltilen silah ateşinden kaynaklanır.

4. Dijital Kanallar

Son yıllarda, dijital kanallar kılavuz geçiş iletişimi için giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bu işlev için kullanılan dijital kanal türlerinden bazıları şunlardır:

• Siyah fiber (özel fiber optik kablo),
• Multiplexed (Çoklamalaı) fiberoptik sistemler (T1 ve SONET),
• Sayısal mikrodalga,
• Radyo bağlantıları ve
• 56 kbps telefon hatları (Dijital Veri Hizmeti).

Sayısal mikrodalga noktadan noktaya olabilir veya bir SONET halkası içinde kullanılabilir. Dijital (sayısal) iletişim sistemleri başlı başına bir çalışmadır ve bu makalenin kapsamı dışındadır.

Şekil 3 – En popüler (ve en pahalı) yöntem, SONET'i aşağıda gösterildiği gibi bir dizi birbirine bağlı halka halinde uygulamaktır (SONET Ağı (bulut), ABD'yi kapsayan birbirine bağlı halkalar içerir). Halkaların kendileri 4 çift yönlü fiberden oluşur - bir birincil iletim/alma çifti ve bir ikincil (yedek) iletim/alma çifti.

Bununla birlikte, dijital iletişim sistemleri modern koruma sistemlerinde devamlı olarak büyük bir rol oynadığından, koruma mühendislerinin bu alana aşina olmaları önemlidir.

 

Koruma ve kontrol için trafo merkezlerinde gerekli olan büyük miktarda kontrol kablolaması, çoğu durumda mikroişlemci tabanlı geçiş uygulamasıyla dijital iletişim sistemleriyle değiştirilir. Pratik olarak tüm modern mikroişlemci röleleri, yerleşik dijital iletişim yeteneğine ve dijital mesajları göndermek ve almak için bağlantı noktalarına sahiptir.

 

Kılavuz röle sistemleri ile ilgili olarak, optimum dijital kanal performansı, özel bir fiber çiftinden elde edilebilir. Ayrılmış çift, elektriksel parazitten neredeyse bağışıktır, çok düşük bir bit hata oranına ve uçtan uca çok kısa bir veri gecikme süresine sahiptir.

 

Ancak bu tür bir uygulama oldukça pahalıdır ve fiber kesilirse uzun süreli kesintilere yol açabilir.

 

Çok katlı dijital ağ sistemleri, çok düşük kesinti oranları avantajı sunar. Bu tür sistemlerde, bir hat kaybolursa alternatif bir rota otomatik ve hızlı bir şekilde girilir. Bu tür sistemler aynı zamanda siyah fiber kablodan daha ekonomiktir çünkü tek bir fiber çifti üzerinde 24 adede kadar kanal eklenip çoğaltılabilir.

 

(!) Çok katlı dijital haberleşme sistemlerini uygularken gecikme süreleri ve alternatif bir hatta geçiş süresi dikkate alınmalıdır. Bununla birlikte, ilgili gecikme ve geçiş sürelerinin normal büyüklükleri, genellikle dijital röleler kullanan kılavuz şemalarda çoğaltılmış iletişim sistemlerinin kullanılmasını engellemez.

 

Sayısal mikrodalga, kanal gecikme sürelerinin çok kısa olması (500 ila 600 msn) nedeniyle kılavuz aktarma şemaları için uygundur.

 

Sayısal mikrodalga kullanmayla ilgili bir sorun, sert hava koşullarında solma eğilimidir - bu koşullarda, güç sisteminde arızaların meydana gelme olasılığı en yüksektir!

 

Kılavuz röle şemalarında dijital iletişim sistemlerini uygularken dikkate alınması gereken önemli parametrelerden bazıları şunlardır:

1. Uçtan uca gecikme süresi

Kılavuz sistem, birçok dijital sistemde bulunan gecikme sürelerindeki değişikliklerle başa çıkabilmelidir. Bir sinyalin gönderilmesiyle ilgili gecikme süresiyle bir sinyalin alınmasıyla ilgili gecikme süresi arasında bir fark olabilir.

 

Alternatif yollar eklendiğinde gecikme süreleri de değişebilir.

2. İletişim kanalındaki kesintiler

Sistem, iletişim ağı üzerindeki bir anahtarlama işleminin ardından yeniden senkronizasyon yapabilecek şekilde tasarlanmalıdır.

​​3. Yüksek bit hataları

Uzun mesafelerden kaynaklanan yüksek zayıflama, bir kılavuz sistemin tatmin edici bir şekilde çalışmasını sağlamak için çok yüksek olan bit hata oranlarına neden olabilir. Ayrıca, iletişim ağlarında elektriksel parazit olasılığına yol açan bakır bağlantılar bulunabilir.

 

Elektromekanik kılavuz tel şemalarında kullanılan tel çiftlerinin değiştirilmesi uçtan uca çok kısa gecikmelere sahip olmalıdır. Bu durum eski kılavuz tel sistemleri, kanal gecikmelerini hesaba katmak adına tasarlanmamıştı.

 

NOT – Bu tür uygulamalarda, 1 msn'den az kanal gecikmeleri tercih edilir ve 2 msn'den fazla gecikmeli kanallar dikkate alınmamalıdır.

 

(!) Deneyimler, telefon şirketlerinden kanal hizmet birimleri (CSU'lar) aracılığıyla temin edilebilen dijital kanalların koruyucu aktarma uygulamaları için uygun olmadığını göstermiştir. CSU bir trafo merkezinde kullanım için sağlamlaştırılmadığından, yakındaki arızalar kanalın kaybolmasına neden olabilir.

 

Periyodik kesintiler, uzun gecikme süreleri (20 msn'den fazla) ve asimetrik gecikmeler, bu tür sistemlerin aktarma şemalarında uygulanmasında karşılaşılan diğer problemlerdir.

5. Özet

Koruma rölesi için kullanılan kanallar aşağıdaki gibidir:

1. Kılavuz teller – Terminaller arasında 60, 50 Hz doğru akım iletmek için bükülmüş bir tel çifti. Başlangıçta telefon çiftleri kullanılıyordu, şimid özel sektöre ait özel çiftler tercih ediliyor.
2. Ses frekansı tonları – Tel çiftleri, elektrik hattı taşıyıcıları veya mikrodalgalar üzerinden açma-kapama veya frekans kaydırmalı tipler.
3. Güç hattı taşıyıcısı - 30 ila 300 kHz arasındaki radyo frekansları, esas olarak yüksek gerilimli iletim hatları üzerinden iletilir. On–off veya frekans kaydırmalı tipler kullanılır.
4. Mikrodalga – Terminaller arasında bir görüş hattı tarafından iletilen, 2 ila 12 GHz arasındaki radyo sinyali. Bir alt taşıyıcı veya ses tonuyla korunan çoklu kanallar.
5. Dijital Kanal – Ortam türleri, özel fiber optik (siyah fiber) veya çok katlı ağları içerir. Çoklamalı ağlar, T1 çoklama, SONET, sayısal mikrodalga ve radyo bağlantılarını içerir.

 

Yardımcı kuruluşa ait olduğunda, fiber optik kablolar topraklama kablosuna gömülebilir, bir güç kablosunun etrafına sarılabilir veya geçiş hakkı boyunca gömülebilir. Dijital kanallar, harici bir telekomünikasyon şirketinden de kiralanabilir.