Matkustavat aallot sähköjoissa: Käsitteet ja vikojen sijaintimääritys

Matkaviestit linjoilla

Linjan matkaviesti viittaa jännite- tai sähkövirran aaltoon, joka etenee linjaa pitkin; se määritellään myös jännite- tai sähkövirransignaalina, joka kulkee johtimen pitkin.

• Steady-state matkaviesti: Matkaviesti, joka etenee linjaa pitkin järjestelmän normaalin toiminnan aikana, jonka tuottaa järjestelmän sähköntarjoaja.

• Tilapäinen matkaviesti: Yhtäkkiä ilmenevä matkaviesti järjestelmän toiminnan aikana, joka aiheutuu maavirheistä, lyhytsolmusta, juosten rikkoutumisesta, kytkinten toiminnosta, salamauksista jne.

Tilapäisen matkaviestin prosessi

Aaltoprosessi viittaa jännite- ja sähkövirra-aaltoihin, jotka syntyy jakautuneen parametrin piirin tilapäisprosessissa, sekä vastaavaa sähkömagneettisen aallon levitysprosessia; sitä voidaan myös kuvata jännite- tai sähkövirransignaalina, joka kulkee linjaa pitkin.

• Jännitematkaviesti: Varautumisvirta, joka muodostaa linjan jakautuneen kapasitiivisuuden sähkökentän virran saapumispisteessä.

• Sähkövirramatkaviesti: Linjan jakautuneen kapasitiivisuuden varautumisvirta.

Tietyssä pisteessä linjalla mitattu matkaviesti on useiden matkaviestipulsien yhdistelmä.

Aaltoimpedanssi

Se viittaa amplitudien suhteeseen parin etenevän tai käänteisen jännite- ja sähkövirra-aallon välillä linjassa, eikä jännite- ja sähkövirran hetkellisten amplituiden suhteeseen missä tahansa pisteessä.

Se liittyy linjan itsensä rakenteeseen, mediaani ja johtimateriaaliin, mutta ei ole sidoksissa linjan pituuteen. Ilmakulkulinet ovat noin 300–500 Ω; korunan vaikutuksesta huomioiden aaltoimpedanssi laskee. Sähkökaapelien aaltoimpedanssi on noin 10–40 Ω. Tämä johtuu siitä, että kaapelilinjoilla on pienempi induktanssi yksikköpituudelta (L₀) ja suurempi kapasitiivisuus yksikköpituudelta (C₀).

Aaltovauhti

Aaltovauhti määräytyy vain johtimen ympärillä olevan median ominaisuuksista.

Häviöiden huomioidessa (kuten aaltoimpedanssin kaltaiset ominaisuudet) eivät ole sidoksissa johtimen pinta-alaan tai materiaaliin. Ilmakulkulinjoissa magneettinen permeabiliteetti on 1, ja dielektrinen vakio on yleensä 1. Kaapelilinjoissa magneettinen permeabiliteetti on 1, ja dielektrinen vakio on yleensä 3 - 5. Ilmakulkulinjoissa (matkaviestien levitysvauhti) on välillä 291 - 294 km/ms, ja sitä yleensä valitaan 292 km/ms; ristiintekoiselle polyeteeniyleenien kaapeleille se on noin 170 m/μs.

Heijastuminen ja läpäisy

Matkaviestit aiheuttavat heijastumista ja läpäisystä impedanssiyhdistymiskohdissa.

• Avoinnussa ja lyhytsoluksessa heijastumiskertoimet: Jännite- ja sähkövirran heijastumiskertoimet ovat päinvastaisia.

• Avoinnussa: jännitteen heijastumiskerroin on 1, ja sähkövirran heijastumiskerroin on -1.

• Lyhytsoluksessa: jännitteen heijastumiskerroin on -1, ja sähkövirran heijastumiskerroin on 1.

• Läpäisykertoimet: Jännite- ja sähkövirran läpäisykertoimet ovat samat.

Linjahäviöiden vaikutus

Kun johtimella oleva ylivirta ylittää sen korunan aloitusjänniten, tapahtuu energian häviövaikutusta aiheuttava korunailmiö, mikä johtaa aallon amplitudin vähenemiseen ja aallokemuodon vääristymiseen.

Linjan vastus aiheuttaa matkaviestien amplitudin vähenemisen ja nousunopeuden hidastumisen kuljetuksen aikana.

Eri taajuuden matkaviestiosatilliset osat ovat eri heikennyskertoimia ja levitysvauhteita:

• Matalataajuuden komponentit kulkevat hitaammin ja heikkenevät vähemmän;

• Korkeataajuuden komponentit kulkevat nopeammin ja heikkenevät enemmän.

Vauhti kasvaa taajuuden kanssa ja stabiloituu, kun taajuus ylittää 1kHz. Matkaviestien levitysvauhti sähkölinjoilla stabiloituu, kun signaalin taajuus on yli 1kHz.

Matkaviestiperustainen virhepaikanmääritys

Matkaviestiperustaisessa virhepaikanmäärityksessä käytettyjen pääperiaatteiden ovat: yksipääteinen paikanmääritys (tyyppi A) ja kaksipääteinen paikanmääritys (tyyppi D).