與線路接地相關的電力載波通信故障分析及解決措施

林娜

摘 要：電力線載波是電力通信的重要手段，在保障電網穩定安全運行中發揮著不可忽視的作用。載波通信具有諸多的優點，也存在需要進一步改進的問題。文章通過一例實際工程中與線路接地相關的載波通信故障，分析其發生的原因，并提供了解決方案，為提高載波通信的可靠性積累了實例經驗，最后總結了載波通信的故障處理的原則與程序。

關鍵詞：電力線載波通信；故障；接地

中圖分類號：TM912 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）05-0124-02

電力線載波通信技術出現于20世紀20年代初期，電力系統使用載波通信傳輸電網中最重要的運行和保護信息已歷時數十年。盡管近年光纖通信在電力系統中發展十分迅猛，但是考慮成本效益以及確保傳輸電力系統最關鍵業務的可靠性等因素，以及仍然存在大量光纖通信無法安裝的地方，載波通信在世界各地仍是一種主要的電力通信方式。

近年來，技術的進步為電力線載波通信的應用帶來了新的機遇，特別是電力線載波設備已經具有更大的帶寬，能夠接入到數字網絡，各種功能大大增強，在使用上更加靈活和方便，再加以電力線載波通信的經濟性和可靠性，電力線載波系統在全世界范圍內已經明顯復蘇。

1 電力載波通信的優點與問題

1.1 電力線載波通信得天獨厚的優點

1.1.1 通道可靠性高

由于結構穩固的電力傳輸線路具有機械強度高、不易受外力破壞的特點，安全系數高于光纖等通信媒質。

1.1.2 投資少、費用低

如果覆蓋范圍遠而通道容量需求有限的情況下，電力線載波通信因無需新建線纜而比使用其它任何傳輸介質費用都要低。

1.1.3 覆蓋面廣大

電力線載波作為電力系統應用最為廣泛的通信手段，其通信網絡十分發達。

1.1.4 及時性強

輸電線路架通即可開載波通道通，見效十分迅速。

1.1.5 綜合業務能力強

電力線載波通信已由過去單獨的調度電話業務發展到為開放電話、遠動、傳真、保護和計算機信息等綜合業務。

1.2 電力線載波的缺點和不足

1.2.1 載波頻率分配使用存在問題

電力線載波頻率使用范圍為40～500 kHz，而每個載波頻帶帶寬為4 kHz，最多只有57套載波機。在低頻段阻波器制作困難，高頻段廣播信號存在干擾。

1.2.2 電力線載波機存在問題

目前國產載波機無論是在技術性能、工藝結構還是在可靠性和穩定性上，同國際上一些先進設備相比仍存在有很大的差距，都亟需提高和改進。

1.2.3 配套工程存在問題

主要有電源的可靠性低和容量偏小、防雷技術措施不完善、儀器儀表配置不完備和落后等問題。

1.2.4 管理運行存在問題

對載波通信的重要性認識不足，基礎工作不扎實，管理體制不健全。

2 相關工程簡介

本工程為某省新建的330 kV變電站至某牽引站I回線路，長度為45 km。根據電力規程要求，為滿足保護通道需求，必須建設雙獨立路由的通信鏈路接入省電力通信網，目前多數情況下采取的方案是同步架設2根OPGW光纜，采用一路光纖專用芯和一路2 M鏈路的2種不同的通信方式。但當線路過長（超過20 km），并且終端站不成環的條件下，建設2根OPGW光纜成本過高，租用運營商光纖又不能保證可靠性，因此本工程建設1根OPGW光纜，再開通一路載波通信，較為經濟和可靠。

3 故障分析

330 kV變電站-牽引站I回線路保護通道采用光纖+載波通道，在新建線路的A相組織一路載波通道。330 kV變電站側使用掛式阻波器，結合濾波器型載波頻率范圍為84-500 kHz，載波機功率50 W，滿發電平為47 dBm。載波通道如圖1所示。

載波通道建成后，通信通道一直無法調通。現場檢查時發現在電力線路未帶電的情況下，載波通道運行正常，但當線路帶電后載波通道里即刻充滿電暈噪聲，信噪比低于通信要求，使得載波通信幾乎中斷。載波系統的噪聲主要來源于線路的電暈放電和電力系統的運行操作，可以分為白色噪聲和脈沖噪聲。電暈放電產生白色噪聲，與導線表面的電位梯度、污染潮濕狀況等有關，是引起故障的主要的噪聲源。

現場測試的結果：當線路不通電，載波通道信噪比>25 dB，符合相關通信規程規范的要求；而當線路通電，信噪比明顯下降，低于規程規范要求，見表1。

根據二次電力設計規程，計算330 kV線路，45 km的載波通道總衰減如下：

A=K×l×f^（1/2）+7.0N_1+3.5N_2+0.9N_3+5.7+ Acl×Lcl

其中：

K為與導線參數、電壓等級、線路結構和大地電導率有關的衰減系數，本工程中為7.2×10-3；

l為線路長度（km）；

f為工作頻點（kHz），設定為200 kHz；

N1為高頻橋路數；

N2為中間機和無阻波器的分支線總數；

N3為并聯機和有阻波器的分支線總數；

Acl為高頻電纜的每公里衰減（dB/km）；

Lcl為高頻電纜的長度（km）。

A=0.0072×45×14.14+7.0+5.7+4.3×0.3×2=19.86 dB

本工程的線路損耗<15 dB，低于理論計算值，說明線路本身不存在問題。

為了確保通信正常，載波通道衰減不能超過一對載波機正常工作的允許最大衰減，即正常發送與標稱接收電平之差，實際中的載波通道最大允許衰減Amax要以載波通道最低接收電平為準。

A_max=P_send-〖（P〗_Z+S/N_min）（dB）

式中：

Psend為載波機發送平均功率電平（dBm）；

PZ為接收帶寬內的噪聲功率電平（dBm）；

330 kV線路為-26～-20 dBm；

S/Nmin為通道允許最低信噪比（dB），電話通道為26 dB。

代入可得：

Amax=30-（-26～-20+26）=24～30 dB

在不通電與通電的情況下，收益電平均無明顯變化，可以基本排除是通信載波設備故障與通信設計方案缺陷。

在線路不通電的情況下，信噪比符合規程規范要求，而通電時信噪比下降很多，初步判斷是線路地線接地方式（本工程采用前2 km逐基接地，中間段采用分段接地）的放電間隙太小，地線被感應電流擊穿而發送電弧放電，在載波通道中引起很高的噪聲電平，從而導致通電狀態下的信噪比不滿足規程。

通過安排夜間以牽引站為出發點進行線路巡視，發現地線上存在電弧放電點。

4 解決措施

經以上分析，可以采取的解決措施有兩個：

①擴大放電間隙以防止感應電流擊穿地線。

②采取直接接地的方式。

經過施工難度和工程造價綜合考慮，決定將原設計的分段絕緣接地的接地方案，改為逐基接地方式。所有桿塔前、后側地線耐張串有安裝絕緣子的地線通過并溝線夾、引流線和設備線夾與橫擔保證良好的電氣連接，形成接地形式。并溝線夾安裝在距地線耐張線夾出口遠離塔身方向10 cm處。

改造后載波通道在線路通電情況下信噪比也達到28 dB，載波通信正常，此項解決措施增加投資約6萬元，其中材料費約2萬元，人工費約4萬元。

5 結 語

電力線載波通信作為電力系統應用區域最廣泛的通信方式，仍然是電網重要的基本通信手段。電力線路作為電力部門特有的通信資源，載波通信的優越性是不會動搖的。

5.1 載波通信故障解決處理的基本原則

對于載波通信故障，解決處理的基本原則歸納如下：

①以盡快恢復業務為原則，如有備用路由，先將業務調到備用路由。

②根據故障現象，先查明原因，后進行處理。原因不明時，切忌盲目操作，否則將可能導致問題惡化。

③對故障處理的詳細過程做好記錄，以備事后分析研究。

5.2 定位故障原因點應遵循的程序

①先檢查載波機，后檢查載波通道。

②先檢查結合設備，后檢查加工設備。

③先檢查高頻電纜，后檢查結合濾波器，再檢查耦合電容器，最后定位阻波器。

載波通信同其它技術一樣，也是不斷發展和完善的。對于其固有的弱點和不足，只要我們提高認識，積極改進，是完全可以克服的。

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