Линии связи. 
Автоматика

Линии связи являются ответственной частью системы управления, во многом определяющей надежность и точность передачи информации от источника к приемнику.

Проводные линии связи. Для образования каналов связи используют двухпроводные воздушные линии связи с медными, биметаллическими и стальными проводами, а также кабели связи различных типов. Для воздушных линий характерно сравнительно малое активное сопротивление цепи, так как в целях обеспечения механической прочности провода воздушных линий обычно имеют диаметр 4 мм и более. Значения сопротивления постоянному току 1 км погонной длины двухпроводной цепи с проводами диаметром 4 мм для линий с различным материалом проводов при температуре 20 °C составляют:

Медные провода…2,84 Ом Биметаллические провода…6,44 Ом Стальные провода…22 Ом Изменение температуры воздуха на 10 °C вызывает изменение сопротивления цепи на 4%. Сопротивление изоляции цепей воздушных линий связи в значительной степени зависит от атмосферных условий.

Основным достоинством кабельных линий по сравнению с воздушными линиями является высокое сопротивление изоляции и значительно меньшая зависимость параметров линии от изменения внешних условий. Жилы кабеля выполняются из медных проводов диаметром 0,5—1,2 мм и сопротивлением 30—190 Ом/км. Однако кабельные линии в 8—10 раз дороже воздушных линий.

Высокочастотные каналы связи по линиям электропередачи высокого напряжения. В энергетических системах получили распространение каналы связи, образованные путем наложения токов высокой частоты на провода высоковольтных линий электропередачи, соединяющие электрические станции, подстанции и потребителей. При этом исключена необходимость сооружения специальных линий связи. Высоковольтные линии обладают значительно большей механической и электрической надежностью по сравнению с линиями связи. Передача сигналов, но высоковольтным линиям осуществляется на частотах от 30 до 500 кГц. Схема присоединения приемной и передающей аппаратуры высокочастотной связи к высоковольтной линии электропередачи показана на рис. 6.9. Приемопередатчик 1111 присоединяется к одному из проводов трехфазной линии электропередачи через конденсатор связи КС, рассчитанный на рабочее напряжение линии и защищающий аппаратуру связи от высокого напряжения. Конденсатор связи имеет сравнительно небольшую емкость и представляет значительное сопротивление для тока частоты 50 Гц. Для токов высокой частоты его сопротивление невелико. Фильтр присоединения ФП в сочетании с конденсатором связи представляет собой полосовой фильтр. Применение его имеет целью уменьшить затухание, вносимое емкостным сопротивлением конденсатора связи, а также согласовать характеристические сопротивления высокочастотного канала и приемника.

Высокочастотный канал отделяется от других частей высоковольтной установки с помощью высокочастотных резонансных заградителей ВРЗ, препятствующих ответвлению токов высокой частоты.

Рис. 6.9. Схема высокочастотного канала связи, но высоковольтной линии.

Волоконно-оптические линии связи. Для образования каналов связи наряду с рассмотренными выше проводными линиями применяют волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). В этих линиях передача информации осуществляется в виде модулированного пучка света, распространяющегося внутри гибких оптических волокон. Оптическое волокно представляет собой нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), которая используется для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Оптическое волокно, как правило, имеет круглое сечение и состоит из двух частей — сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. На приемной стороне импульсы света преобразуются в электрические сигналы.

Волоконно-оптические линии связи работают с гораздо большей частотой, чем радиочастотные каналы. По сравнению с проводными линиями связи ВОЛС характеризуются большей пропускной способностью, защищенностью от внешних электромагнитных помех, меньшими потерями сигнала при его распространении, высокой безопасностью передачи и экономичностью (экономией дефицитных цветных металлов). Вероятность ошибки при передаче, но оптическому волокну составляет менее 10~¹⁰, что во многих случаях делает ненужным контроль целостности сообщений. Однако стоимость приемопередающего оптического оборудования выше.

В настоящее время известны технические решения, позволяющие встраивать ВОЛС в грозозащитные тросы, защищающие высоковольтные линии электропередачи от прямых ударов молнии. Это позволяет удешевить линии связи.

В качестве каналов связи могут использоваться выделенные телефонные каналы или беспроводные каналы связи: каналы радиосвязи на УКВ (волны дециметрового и сантиметрового диапазонов), радиорелейные линии и сети операторов сотовой связи. В последнем случае на приемном и передающем пунктах устанавливают модемы стандарта GSM (Global System for Mobile Communications — Глобальная Система для Мобильной Связи) или GPRS (General Packet Radio Sendee — пакетная радиосвязь общего пользования).

Ультракороткие волны распространяются в пределах прямой видимости. Поэтому прямые радиоканалы используются только при телемеханизации объектов, расположенных на сравнительно небольших расстояниях от пункта управления (обычно до 20—30 км). Для увеличения дальности передачи применяют принцип многократной ретрансляции с помощью промежуточных приемопередающих станций — ретрансляторов. Такие радиолинии с ретрансляторами называют радиорелейными линиями.