НАЗНАЧЕНИЕ АППАРАТУРЫ. Высокочастотный приемопередатчик ПВЗ-90М предназначен для передачи и приема сигналов защиты по высокочастотному каналу, образованному
по проводам защищаемой ВЛ.
Приемопередатчик обеспечивает выполнение следующих функций:
- передача и прием сигнала блокировки защиты;
- периодический контроль исправности высокочастотной части
защиты (исправность в.ч. канала, наличие запаса по перекрываемому затуханию, исправность собственно приемопередатчика,
исправность органа сравнения фаз,  наличие помехи в канале);
- выдача сигнализации неисправности и вывод защиты из работы
(если это необходимо);
- обеспечение телефонной связи (наладочная связь) между всеми пунктами канала;
Приемопередатчик предназначен для работы в составе устройств релейной защиты на базе электромеханических реле и полупроводниковых
элементов. Практически он может быть использован для дифферинциально-фазных  защит всех типов (ДФЗ-2, ДФЗ-201,  ДФЗ-402,  ДФЗ-504,  ДФЗ-401,
ДФЗ-503) для дистанционных и земляных защит с в.ч.блокировкой
(ЭПЗ-627,   ЭПЗ-1643 и т.д.), полупроводниковых защит (ПДЭ-2802,
ПДЭ-2003).
Приемопередатчик используется как при включении новых устройств
РЗА,  так и при модернизации существующих комплектов РЗА (при этом следует помнить, что аппаратура ПВЗ-90М может быть «cостыкована» c любым
из существующих на сегодняшний день приемопередатчиков (ПВЗК, УПЗ-70,
АВЗК-80, АВЗ,  ПВЗ). Однако следует помнить,  что включение в работу по
концам ВЛ приемопередатчиков различных типов приводит к «утрате» автоконтроля.
Возможны следующие варианты работы приемопередатчиков в в.ч.канале:
- два приемопередатчика на одной частоте (fпрд=fпрм);
- два приемопередатчика «на сближенных частотах»; fпрд может
«сдвигаться» на 0, 5;1, 0;1, 5 кГц(диапазон 36-400 кГц) или на 1, 0
кГц(диапазон 401-600кГц; приемник настроен на частоту «дальнего» передатчика;
- три приемопередатчика на сближенных частотах со сдвигом fпрд +0, 5 или 1, 0 кГц (36-400кГц) и 1, 0 кГц (401-600кГц);при этом приемники
настраиваются на среднюю частоту канала.
Приемопередатчик ПВЗ-90 М может работать в канале с приемопередатчиками всех остальных типов (без автоматической проверки канала).
При снятии и восстановлении оперативного питания приемопередатчик
автоматически восстанавливает работу.
Принцип действия приемопередатчика в составе различных защит.
1.3.3. Работа приемопередатчика в составе с диффазной защитой
ДФЗ. При отсутствии кз передатчики «молчат» . При коротком замыкании
на защищаемой ВЛ или на смежных ВЛ защита осуществляет пуск передатчика (контактный или безынерционный).Орган манипуляции защиты осуществляет «накладку» информации о фазе тока короткого замыкания на каждом
конце ВЛ. В результатате каждый передатчик ДФЗ передает в канал в.ч.
сигнал, манипулированный напряжением 50 гц (напряжение манипуляции),
отражающим фазу тока короткого замыкания. Высокочастотные сигналы двух
передатчиков воспринимает каждый приемник.
Мы можем рассмотреть два варианта, представленных на рис.1.
ВАРИАНТ «А» - короткое замыкание на защищаемой ВЛ,  или как принято говорить,  « кз в зоне». В этом случае ток к.з. на п.с.»А» направлен
от шин в линию,  и ток к.з. на п.с. «Б» направлен от шин в линию (синхфазно с током кз на п.с. «А»). Говорят,  что токи кз совпадают по фазе
по концам ВЛ. Условимся,  что передатчики двух полукомплектов генерируют в.ч. сигнал при положительной полуволне тока кз. Значит,  в данном
случае они будут работать одновременно (по 10 мС). На входе каждого
приемника присутствуют оба сигнала: «свой» и «чужой»- «прерывистый»
в.ч. сигнал,  т.к. пакет от «своего» передатчика накладывается на пакет
от «чужого» передатчиика. При работе в режиме ДФЗ приемник «заперт»
(Jпр = 0мА) при наличии на входе в.ч. сигнала fпрм (естественно,  выше
порога чувствительности),  а если в.ч. сигнала на входе нет, то ток приема равен току приема «покоя»(10 или 20 мА).В данном случае получается, что на выходе приемника будут импульсы тока приема длительностью
по 10мС с амплитудой 10 или 20 мА. Этот ток выходного каскада приемника протекает через трансформатор органа сравнения фаз защиты (ОСФ),
транформируется, выпрямляется, сглаживается и вызывает срабатывание
поляризованного реле органа сравнения фаз, что равнозначно срабатыванию защиты.
ВАРИАНТ «Б» - короткое замыкание на смежной ВЛ,  или,  как прринято
говорить «внешнее кз» («кз вне зоны»). Допустим, это точка «К2». В
этом случае, ток к.з. на п.с.»А» направлен от шин в линию (как и в
предыдущем варианте), а вот на п.с. «Б» ток кз направлен из линии к
шинам.Говорят, что токи кз по концам защищаемой ВЛ смещены друг относительно друга на 180 градусов (электрических). Каждый передатчик защиты генерирует в.ч. сигнал при положительной полуволне тока кз. Но
токи кз сдвинуты по концам ВЛ. Значит,  передатчики «А» и «Б» будут работать неодновременно.
На входе каждого приемника опять-таки сигналы двух передатчиков:
«своего» и «чужого». Только пакет в.ч. от «своего» передатчика смещен
относительно пакета «чужого» на 180 градусов. Поскольку для исправного
канала в.ч.сигналы обоих передатчиков выше порога чувствительности
обоих приемников, то каждый приемник воспринимает этот вариант как наличие на входе непрерывного в.ч. сигнала с частотой f прм. Ток приема
приемника становится равным нолю,  естественно,  что в органе сравнения
фаз ток также отсутствует и защита не срабатывает. Принято обозначать
это состояние термином «защита заблокирована непрерывным в.ч. сигналом».
1.3.2. Работа приемопередатчика в составе полупроводниковой защиты (ППЗ).
При отсутствии кз в сети передатчики также «молчат». На выходе приемника в этом режиме управляющее напряжение (но не ток!) равно нолю. При коротком замыкании на защищаемой ВЛ или в смежной сети полукомплект защиты осуществляет пуск передатчика (независимо, где к.з. это так называемый «ненаправленный пуск» передатчика). Информация о
фазе кз в ППЗ на в.ч. сигнал не закладывается, но защита определяет
направление потока мощности к точке кз.
Если мощность направлена «от шин в линию», то защита блокирует
работу своего передатчика (останавливает передатчик). Мы опять-таки
можем рассмотреть два варианта, представленных на рис.2.
ВАРИАНТ «а» - короткое замыкание на защищаемой ВЛ .
В этом случае в момент возникновения кз защиты на подстанциях «А»
и «Б» запускают передатчики и одновременно определяют направление мощности кз. Так как на обоих подстанциях мощность направлена «в линию»,
то обе защиты производят останов своего передатчика. Поскольку в.ч.
сигнала  (с частотой f прм) в канале нет,  то на выходе каждого приемника нет выходного (в данном случае «блокирующего») напряжения
Uвых.прм=0. Оба полукомплекта защиты срабатывают «без выдержки времени» (tсраб=30-40мС).
ВАРИАНТ «б» - короткое замыкание на смежной ВЛ (в точке «К2»).
Мощность кз на п.с.»А» направлена от шин в линию, а на п.с.»Б» - из
линии к шинам. Значит передатчик на подстанции «А» пускается и сразу же
останавливается, а вот на п.с.»Б» пускается и остается запущенным на
все время существования кз (плюс некоторый запас по времени). Наличие
в.ч. сигнала в канале хотя бы от одного передатчика воспринимают все
приемники защиты. На выходе каждого приемника появляется напряжение
Uвых.прм примерно 15-17В («лог1»). Эта величина «блокирует» запущенную
защиту - защита не срабатывает.
Таковы принципы взаимодействия приемопередатчика ПВЗ-90М с основными типами защит ВЛ 110-770 кВ.
Приемопередатчик содержит блок ГСЧ, в котором можно выделить генератор высокой частоты ГУНн (выработка частоты сигнала передатчика),
генератор частоты гетеродина ГУНг (выработка частоты преобразования в
приемнике),  генератор кварцованной частоты (выработка сигнала стабилизации частот ГУНн и ГУНг).
Стабилизация частоты осуществляется двумя схемами стабилизации
Ст, на каждую из которых подается напряжение от кварцевого генератора и
от соответствующего ГУНн. Каждая схема вырабатывает напряжение рассогласования,  пропорциональное отклонение частоты ГУН от своего номинального значения. Это напряжение по цепи обратной связи стремится восстановить частоту соответствующего генератора. С выхода блока «ГСЧ» сигнал от ГУНн поступает в блок «УПР» , сигнал от ГУНг поступает в блок
«ПРМ1» и, наконец, сигнал частотой 1кГц (от кварцевого генератора) выдается в блок «ПРМ1» для формирования тонального сигнала вызова и в
блок «АК».
Блок «УПР» управляет работой передатчика. Если передатчик работает с ДФЗ,  то на блок «УПР» подаются сигналы пуска (контактного и безынерционного), сигнал останова, сигнал манипуляции. В состоянии покоя
на выходе узла «УПР» в.ч. сигнал отсутствует. При появлении команды
«пуск» на выходе узла появляется в.ч. сигнал,  который усиливается затем с помощью усилителя мощности. При работе передатчика с ДФЗ на в.ч.
сигнал накладывается амплитудная манипуляция напряжением 50 Гц, фаза
которого отражает фазу тока к.з. При появлении сигнала «останов» все
пуски прекращаются. Если передатчик работает с полупроводниковыми защитами, то управление его работой осуществляется по цепи «пуск ППЗ».
При нажатии на кнопку «пуск» также происходит пуск передатчика, так
называемый «ручной пуск», который используется оперативным персоналом
при обмене сигналами.
При действии автоконтроля происходит пуск передатчика (без манипуляции), также без манипуляции пускается передатчик по цепи «пуск
ТЛФ» при нажатии кнопки «прм-прд.» в блоке «ПРМ1» во время телефонных
переговоров.
Из блока «УПР» в.ч. сигнал поступает на усилитель мощности (вход
МУС). Здесь сигнал усиливается до необходимой величины,  обеспечивающей
запас по перекрываемому затуханию. В блоке «МУС» находится также устройство «СОГЛ»Б обеспечивающее согласование приемопередатчика с линией
в режиме молчания передатчика и в паузах манипуляции (обеспечивается
входное сопротивление на уровне 75 +-25 ом). В этом же блоке находится
модулятор «МОД», обеспечивающий амплитудную модуляцию в.ч. сигнала при
телефонном разговоре. Входной сигнал на модулятор поступает из блока
«ПРМ1».
БЛОК ЛФ. Сигнал на блок ЛФ поступает из блока «МУС». Здесь расположен собственно линейный фильтр, настроенный на частоту передачи. Он
обеспечивает улучшение формы кривой выходного напряжения. Кроме того,
обеспечивается рост входного сопротивления передатчика со стороны линии вне рабочей полосы данного канала. С выходом ЛФ в.ч. сигнал поступает на выход передатчика и далее на высокочастотный канал. С выходного трансформатора блока МУС сигнал от своего передатчика,  а также сигнал от дальнего передатчика попадает в блок «ПРМ1».
В этом блоке можно выделить входной ограничитель, аттенюатор для
регулировки порога чувствительности приемника.
Кроме того имеется входной фильтр, который служит для улучшения
избирательности приемника на частоте «зеркального» канала. Усилитель
высокой частоты УВЧ после фильтра осуществляет усиление в.ч. сигнала
до величины преемлемой для работы преобразователя частоты, на второй
вход которого поступает сигнал с частотой гетеродина  (от ГУНг блока
ГСЧ). После преобразования фильтром промежуточной частоты выделяется
нижняя боковая частота 100 кГц(80 кГц). ФПЧ обеспечивает избирательность приемника по соседнему каналу. После ФПЧ производится усиление
сигнала ПЧ и он выдается в узел ПРМ2. Следует отметить, что после
входного фильтра приемника сигнал fпрм поступает на детектор телефонного канала,  затем усиливается по мощности и подается на громкоговоритель. Динамическая головка используется в режиме передачи уже в качестве микрофона. При работе «на передачу» сигнал после динамической
головки усиливается предварительным усилителем,  а затем оконечным усилителем с автоматическим регулированием уровня (АРУ),  откуда уже выдается в блок МУС на модулятор. Что же происходит в блоке ПРМ-2 ? Cюда,
как мв только что рассмотрели,   сигнал промежуточной частоты попадает
от блока ПРМ1. Узел ПРМ-2 содержит как бы два совершенно независимых
приемника: основной и так называемый «грубый». «Грубый» приемник (приемник с пониженной чувствительностью) необходим только для обслуживания устройства автоконтроля. Основной же приемник помимо функции выдачи информации на автоконтроль обслуживает релейную часть защиты (а
именно,  узел логики,  решающий задачу места повреждения в первичной сети). Оба приемника содержат пороговое устройство,  детектор,  линию задержки. В основном приемнике кроме того имеется выходной усилитель,
обеспечивающий связь приемника с релейной панелью,  а также устройство,
формирующее импульс распределителя а автоконтроле.
К числу вспомогательных устройств в данном блоке следует отнести
измерительную схему (измерительный прибор, шунты-добавки, переключатель),  а также элементы,  обеспечивающие осциллографирование приемника.
Блок автоматической проверки исправности канала «АК» предназначен для периодической проверки параметров канала и приемопередатчика,  обеспечения сигнализации неисправности,  и автоматического вывода защиты из
работы.
В этом блоке можно выделить следующие основные узлы:
- электронные часы;
- узел световой индикации неисправности (светодиоды);
- узел формирования сигналов неисправности для внешней сигнализации;
- программное устройство;
- схема фиксации неисправностей;
Блок АК периодически при срабатывании электронных часов осуществляет формирование импульса запроса (своеобразное приглашение осуществить программу проверки в.ч. канала). По факту приема сигнала «запрос» все аппараты данного в.ч. канала осуществляют синхронно отработку
жестко обусловленной программы проверки канала в ходе которой оцениваются следующие параметры:
- наличие ответа от всех аппаратов в канале;
- снижение запаса по перекрываемому затуханию от всех аппаратов в канале;
- наличие помехи в канале;
- исправность собственного приемопередатчика;
Если неисправностей не обнаружено,  то автоконтроль никаких сигналов не выдает; в противном случае (если обнаружены какие-либо несоответствия в ходе программы, или как принято сейчас говорить «в случае
нарушения протокола обмена информацией») автоконтроль организует повторную проверку в течение промежутка времени 200 с. В случае повторной
фиксации той же неисправности выдается внешний сигнал и автоматически
выдается защита. Если при повторной (контрольной) прверке в.ч. канала
не подтверждается, то   первый контроль фиксируется как ложный и автоконтроль эту информацию «сбрасывает».
Тактовая (опорная) частота 1кГц для блока АК поступает из узла
Г.C.Ч.
Собственно узлом реализации в конечном итоге для узла АК является
блок «БР»(блок реле). Он содержит 4 реле, с помощью которых осуществляется внешняя аварийная и предупредительная сигнализация, вывод защиты из действия, управление телесигнализацией. В этом блоке имеется
также переключатель для исключения пуска передатчика от блока АК при
выполнении наладочных работ в том числе при проверке чувствительности
приемника. Этот же переключатель в нажатом состоянии  (о чем есть светодиодная индикация) блокирует реле сигнализации неисправности. Таким
образом изделие может быть сохранено в работе при неисправном АК (но
необходимо перейти на «ручную» проверку исправности в.ч. канала – обмен сигналами).
Впоследствии завод - изготовитель применил вместо блока реле плату «УК»  (коммутирующее устройство), разместив ее в корпусе передатчика. Вместо герконовых реле применены оптоэлектронные устройства так называемые «МОП - реле». Функциональное назначение - аналогично
блоку БР.
Блок питания предназначен для питания всех элементов схемы приемопередатчика необходимыми уровнями напряжения, электрически «развязанныим» от аккумуляторной батареи (кроме, к сожалению, выходного каскада усилителя мощности,  который запитан прямо от батареи). Блок питания
преобразует входное напряжеeние от аккумуляторной батареи 220В или 110В
в целый ряд вторичных уровней : 9, 24, 18, 100, 5 В. Часть из этих уровней
стабилизируются отдельными стабилизаторами.
Вторичные уровни имеют защиту от к.з.
Имеется светодиодная индикация всех уровней вторичных напряжений.

Как мы уже отмечали выше, блок ГСЧ содержит три генератора:
- Опорный кварцевый генератор, который служит для стабилизации частоты генератора несущей и генератора гетеродина;(кроме того, он
вырабатывает частоту 1, 0кГц, служащую опорной для АК и для формирования тонального сигнала вызова);
- генератор несущей частоты передатчика ГУНн;
- генератор частоты гетеродина ГУНг;
(два последних собраны по идентичным схемам).
Рассмотрим кварцевый генератор. Он собран по схеме трех - точки на
микросхемах DD1.1 и DD1.2.Параметры схемы выбраны таким образом, чтобы
обеспечить частоту возбуждения, близкую к 4.096кГц.Кратко напомним об
этом способе стабилизации частоты. Так называемая кварцевая стабилизация осуществляется с помощью кварцевого резонатора. В нем используется
пьезоэлектрический эффект пластины из кристалла кварца. Кварц - это пьезоэлектрик (деформация пластины вызывает появление потенциала и наоборот), поэтому упругие колебания пластины могут быть вызваны приложением
электрического поля, а эти колебания в свою очередь генерируют напряжение на гранях пластины. В случае, когда частота электрических колебаний
совпадает с собственной частотой механических колебаний кварцевой
пластины, амплитуда колебаний достигает максимума. При этом вследствие
прямого пьезоэффекта на гранях пластинки появляется большое переменное
напряжение, совпадающее по фазе с исходным сигналом; ток через пластину
резко увеличивается. Собственная частота колебаний кварцевой пластины
зависит от ее толщины и направления среза. Таким образом, Кварцевая
пластинка подобна последовательному «L-C» колебательному контуру. Полная эквивалентная схема кварцевого резонатора, представленная на рисунке, содержит два конденсатора, дающих пару близко расположенных резонансных частот - последовательного и параллельного контуров, отличающихся
друг от друга не более 1%.
Эквивалентная схема резонатора показана на рис.24.
fs - точка последовательного резонанса;
fr - точка параллельного резонанса.
Результат этого - резкая зависимость реактивного сопротивления от
частоты.Если частота настройки контура совпадает с частотой fs, то сопротивление кварца будет чисто активное и малое (единицы - десятки
Ом).Если частота настройки контура изменится незначительно, то кварц
будет стремиться «притянуть» частоту генератора к частоте fs за счет
того, что сопротивление из чисто активного становится реактивным (нарушится баланс фаз).Например, увеличилась емкость контура, тогда:

w = 1 / LC частота уменьшится.

Но ведь уменьшение частоты для резонатора означает увеличение емкостного сопротивления, т.е.частота настройки несколько увеличится. Практически частота генерации будет весьма близка к fs с незначительным смещением в сторону частоты настройки контура автогенератора. При значительном уходе частоты настройки контура увеличится сопротивление резонатора и тогда возможен срыв генерации. Высокая добротность и хорошая стабильность кварца позволяют достаточно четко стабилизировать частоту.
Кварцевый генератор достаточно легко «подстраивается» с помощью изменения емкости конденсатора  ( в данном случае - С7). С помощью
кварцевого резонатора без особых усилий обеспечивается стабильность
частоты порядка несколько миллионных долей в нормальном температурном
режиме.
Для получения сверх высокой стабильности частоты иногда применяют
термостабилизацию кварцевого резонатора или всего генератора в целом
 (помещение блока в термостат). Можно,  конечно,  отметить еще и другие
дестабилизирующие частоту факторы:
- отклонение питающего напряжения от номинала  (обычно применяют
стабилизацию Uпит, иногда отдельный от общей схемы стабилизатор);
- «старение» кристалл кварца  (тенденция к уменьшению частоты с
течением времени) - это может быть устранено контролем частоты
при плановом обслуживании.
Элемент DD1.3 представляет собой буферный каскад. Цепочка из трех
последовательных делителей DD2.1, DD2.2, DD3.1 осуществляет деление
кварцованной частоты 4.096кГц (на выходе DD2.1 - 256кГц, на выходе
DD2.2 - 16кГц, на выходах DD3.1 - 4кГц и 1кГц).Частота 1, 0кГц выдается
за пределы блока ГСЧ (в узел АК и Прм1).Сигнал с частотой 4, 0кГц поступает на схемы стабилизации несущей частоты и частоты гетеродина.
Кварцевый генератор может быть заблокирован; для этого следует запаять перемычку 1-2 в блоке ГСЧ - подача «лог0» на вход DD1.2.В результате этого перестают работать системы стабилизации частоты, исчезает опорная частота 1, 0кГц для АК и формирования сигнала вызова.
Генератор частоты несущей собран на микросхеме 1ДА2 (КР531ГГ1) и
представляет собой генератор частоты, управляемый напряжением.
Выходной сигнал ГУН по частоте изменяется в некотором диапазоне в соответствии с управляющим входным напряжением. Такие микросхемы выпускаются многими зарубежными фирмами  (LM331, 74LS124, MC4024 и так
далее). Некоторые ИМС требуют внешней RC - цепи  (как в нашем случае),  в других - эта емкость является составной частью «корпуса».
Центральная частота настройки ГУНн определяется емкостью конденсатора 1С11* и напряжением на входе управления диапазона (вывод «3»
1ДА2).Кроме того частота генерируемых сигналов микросхемой в определенном диапазоне может изменяться в зависимости от от величины напряжения, подаваемого на вход управления частотой (вывод «2» микросхемы
1ДА2).С делителя 1R5, 1R6, 1VD1, 1R7 снимается напряжение, которое определяет частоту свободных колебаний генератора 1DA2, а также крутизну изменения частоты генератора от управляющего напряжения.(Частота свободных колебаний генератора может быть измерена при блокировании кварцевого генератора).С выхода генератора ГУНн сигнал поступает на делитель
частоты с постоянным коэффициентом деления 1DD4.2 (Кд может быть выбран 2, 4, 8, 16 перепайкой соответствующей перемычки) и на делитель частоты с переменным коэффициентом деления, собраным на  микросхемах
1DD6 (единицы), 1DD7 (десятки), 1DD8 (сотни).После делителя 1DD4.2 сигнал с частотой несущей поступает по шинке «вых1» на вход «12» микросхемы DD1.4.И, если на входе «13» этой микросхемы будет уровень «лог1»
(наличие синхронизма), то высокочастотный сигнал появится на выходе
«11» DD1.4 и через разъем 21а (21в) поступает на блок «УПР».
При любой выставленной частоте несущей на схему стабилизации частоты однако надо подать напряжение с частотой 4, 0кГц.Для этого и необходим делитель с переменным коэффициентом деления. Максимальный коэффициент этого делителя равен 1998;в пределах этого значения может быть
выставлен любой четный коэффициент. Для микросхем 1DD6, 1DD7, 1DD8 коэффициент деления устанавливается путем подачи с помощью перемычек потенциалов «лог0» или «лог1» на входы D1, D2, D4, D8 (выводы 15, 1, 10, 9 соответственно).В таблице указаны коэффициенты деления, соответствующие
каждому входу микросхемы.