2.4. Результаты узкополосных измерений помех в сети питания

Линии электропередачи и распределительные электрические сети часто используются в качестве каналов узкополосной связи автоматических и телемеханических систем. Поэтому исследования помех такого рода объектов

с помощью узкополосной измерительной аппаратуры проводились и описывались неоднократно [13, 14, 48—51].

В наиболее обобщенном виде результаты исследований распределительных электрических сетей напряжением изложены в [13]. Они сводятся к следующему. В низкочастотной части спектра (до ) высокий уровень помех обусловлен гармоническими и комбинационными составляющими напряжения промышленной частоты 50 Гц.

Довольно часто в литературе можно встретить термины интенсивность помех и уровень помех, под которыми обычно подразумевается средняя мощность или эффективное напряжение помех в определенной полосе частот [8, 13].

Если в узкой полосе частот энергетический спектр можно считать постоянным , то мощность в этой полосе

а эффективное напряжение (на сопротивлении в 1 Ом)

При расчетах каналов связи по линиям электропередачи принято задавать среднюю мощность или эффективное напряжение помех в полосе пропускания При этом средняя мощность флуктуационных помех в неперах для другой полосы частот может быть пересчитана по формуле

где — средняя мощность в полосе

Пересчет эффективного напряжения флуктуационных помех для другой полосы частот может быть произведен по формуле

где — напряжение в полосе

На рис. 2.3 приведен спектр помех для сети напряжением 380 В. В спектре из-за трехфазной структуры сети имеются только нечетные гармоники. Уровень отдельных гармоник в разное время суток меняется не более чем на 20-50 %. Источниками высших гармоник являются в основном генераторы электростанции, а также повышающие и понижающие трансформаторы в линиях электропередачи и распределительных сетях [51].

С повышением частоты спектра помехи становятся флуктуационными. Функция распределения амплитуд приближается к нормальному закону в полосе пропускания

Рис. 2.4 Уровень флуктуационных помех в распределительной сети

Рис. 2.5. Амплитудные характеристики импульсных помех в электрической сети — нефтепромысел, линия 380 В же — шахта, линия 380 В — станочный парк, сеть 220 В (fH0M-50 кГц)

2 кГц. Этот диапазон занимает спектр до С ростом частоты уровень флуктуационных помех снижается (рис. 2.4) и начинают появляться редкие импульсные помехи значительной амплитуды.

При частотах от 30—35 до сотен килогерц при полосе пропускания помехи становятся импульсными. Для сетей с малым числом электрических нагрузок установлена синхронность появления импульсов помех и изменения напряжения сети, что объясняется появлением разрядов на дефектных изоляторах, причем большее число импульсов соответствует положительной полуволне напряжения. В электрических сетях шахт, нефтепромыслов, крупных заводов, где к сети подключено большое количество электрических установок, картина импульсных помех становится более сложной. В таких сетях появляются одиночные или групповые импульсные помехи, не синхронные с частотой сети (из-за коммутационных процессов и атмосферных разрядов). Средний уровень помех в сети в течение суток может изменяться более чем на порядок.

Амплитудные характеристики импульсных помех для ряда объектов приведены на рис. 2.5. Под амплитудной характеристикой здесь понимается средняя частота следования импульсов, амплитуда которых, измеренная за полосовым фильтром с номинальной частотой и шириной полосы превышает заданный уровень

Исходя из амплитудной характеристики, нетрудно также

же построить эмпирическую функцию распределения амплитуд импульсных помех (рис. 2.5)

Плотность функции распределения импульсных помех хорошо описывается логарифмическим нормальным законом, причем это подтверждается и в том случае, когда помехи создаются отдельными источниками [48]. Отклонения эмпирических распределений от теоретического закона заметны только в области малых амплитуд, где начинает сказываться влияние флуктуационных помех.