电力线路载波通道故障处理方法

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摘要：随着光纤通信的发展，目前各主流纵联保护均采用光纤通信。但输电线路作为电力部门特有的通信资源，仍然有大量的电厂及变电站在使用作为备用通道，因此保证载波通道的正常依然是有必要的。通过实际工程中的载波通信故障，分析其发生的原因，制定了如何进行全面的故障排查、分析和解决方案，为提高载波通信的可靠性积累了经验，总结了类似故障的处理原则与程序。

关键词：载波通道；通道衰耗；检查；方法

1工程简介及故障现象

电力载波通信系统可分为3个部分：输电线路、耦合装置（包括阻波器、耦合电容器、结合滤波器、高频电缆）以及载波机。其中输电线路和耦合装置构成高频通道。某电厂送出通道为500kV输电线路，线路全厂为60.2km，其载波通道用于500kV线路继电保护高频保护通道。其中载波机型号为：SIEMENSPowerlinkSWT3000，发送频率为：400kHz～408kHz；接收频率为：380kHz～388kHz。结合滤波器型号为：SIEMENSAKE100。耦合电容为电容式电压互感器，型号为：TYD500。采用A-B相耦合的方式，载波通道整体结构见图1所示。电厂在近两年来频繁发生载波机告警情况，且均为雨季或电厂周围有降雨时发生，天气干燥无降雨时不发生。为查明具体故障原因，电厂在该线路停电检修期间制定如下检查方案进行故障检查及处理。

2载波通道检查方法

2.1测试载波机收发信功率

使用选频电平表测试线接入载波机专用测试口，将选频电平表调至同轴、无穷档位，测量接收功率时选频电平表的频率设置为383.57kHz，测量发送功率时选频电平表的频率设置为403.57kHz。将载波机后方高频电缆接线拆出，测量端子处的发信功率。此时选频电平表应修改为同轴、75Ω档位。测试线分别接在高频电缆接线处两端子上。为保护载波机避免空载，需要将载波机后方端子做相应切换，即将载波机后方75Ω自带电阻串如回路中。经过上述测量后，如果发现载波机本体发信功率过低，则对载波机进行检查，可通过专用调试软件连接载波机检查其内部工作情况。如果载波机本体发信功率正常，收信功率过低则进行下一步测试。

2.2测试本侧与对侧高频电缆处功率衰耗

两侧电站将载波机后方高频电缆拆出，一侧使用振荡器同轴、75Ω档位发送0db信号，一侧使用选频电平表同轴、75Ω档位进行测量，测试线分别接在高频电缆纤芯及屏蔽线上。分别采用全频段（40kHz~500kHz，每隔10kHz进行1次测量）及工作频段（380kHz~408kHz，每隔1kHz进行1次测量）。如果测出的通道衰耗过大，则进行下一步测试。

2.3测量本侧与对侧耦合电容处功率衰耗

两侧电站将开关站处两台结合滤波器连接耦合电容的接线拆出，一侧使用振荡器同轴、无穷档位发送0db信号，一侧使用选频电平表同轴、无穷档位接收信号，测试线分别接在电缆和接地线上。此时可仅对工作频段进行测试。通过上述测试后可恢复结合滤波器至耦合电容接线，对比两相的数据，如果衰耗依旧很大，则说明一次设备即电力线路或耦合电容异常。如果两相衰耗均与投运数据相近，则故障点在高频电缆和结合滤波器之间，此时两侧电站人员分别测试自己一侧的两台结合滤波器和高频电缆的衰耗，查找具体故障点。

2.4结合滤波器通道衰耗测试

将A、B相结合滤波器之间的高频电缆拆出，分别对A、B相结合滤波器进行测试。振荡器接结合滤波器进线高频电缆和屏蔽线上，测试线分别接结合滤波器出线电缆及接地线上。使用振荡器同轴、75Ω档发送0db信号。使用选频电平表同轴、无穷档接收信号。如果其中一相衰耗大，另一相衰耗正常，衰耗大一相需要进行线路参数测试。此时可闭合衰耗大的一相结合滤波器，选用衰耗正常的一相传输数据并重新进行衰耗测试。即由A-B相耦合的方式改为相-地耦合的方式。具体接线方式如图2。进线高频电缆侧用振荡器选不平衡75Ω档发送0db信号，出线线路侧用选频表选不平衡无穷测试，由于线路侧阻抗为75Ω［1］，电缆测阻抗为300Ω或400Ω，现场测试时电缆侧如无等效耦合电容器的电容和300Ω或400Ω的电阻串入。其测试出来的数值会有6db左右的差值，属于正常。

2.5高频电缆通道衰耗测试

振荡器分别接高频电缆纤芯和屏蔽层上，使用同轴、75Ω发送0db信号。选频电平表接在高频电缆另一端的纤芯和屏蔽层上，使用同轴、75Ω档位进行测量。试验接线如图3。

3检查结果

两侧电站载波机发信功率为40db。两侧电站拆出高频电缆后对整个载波通道的测试情况见表1。两侧电站拆下结合滤波器至耦合电容电缆后的测试情况见表2。与对侧电站沟通后得知，对侧测试结果与本侧类似，由此可得知，电力线路本体、高频电缆、结合滤波器本体、耦合电容、阻波器均正常。此时需要检查各设备的连接处，同时应当检查耦合电容N端子是否接地，耦合电容电气原理如图4。施工或检修时可能由于疏忽导致N端子接地，该N端子并非电压互感器一次侧的中性点，当其接地时会导致整个载波通道接地，衰耗大幅增加，导致载波通道中断。对耦合电容检查时应检查高频电缆至结合滤波器接头处是否有松动、同轴电缆纤芯与屏蔽层接触，由于施工疏忽可能导致屏蔽层与同轴电缆线芯相接触，该情况下也会导致衰耗增大。检查结合滤波器至耦合电容电缆绝缘是否有异常，是否存在接地的情况。该情况与上述结合滤波器情况类似，都会导致载波通道衰耗异常增大。在此次故障检查处理中，检查耦合电容时发现A、B相耦合电容N端接线头与金属接线盒外壳距离过近，并且该N端接线头未采取绝缘措施，将该接线头从接线端子上拆下后，重新测试N端接线至载波机后方高频电缆的衰耗，结果见表5。至此可确定由于耦合电容N端接线端子与金属接线盒有接触导致载波通道衰耗过大，最终影响整个载波通信。两侧电站使用绝缘胶布将耦合电容N端接线包裹后再进行测试，结果与投运时相差无几。由于本侧电站、对侧电站及线路沿线均为干热河谷气候［2］，在非汛期时几乎不会有降雨，仅在汛期的几个月内会有下雨。机组及线路检修均在非汛期时进行，线路检修时会检查耦合电容接线端子箱，主要工作为检查电压互感器A、B、C、N相接线绝缘情况［3］。同时由于耦合电容N端端子接线头并非完全与金属外壳接触，在非汛期时由于衰耗未达到载波机报警阈值，因此不会特意检查N端端子接线头与金属外壳的绝缘情况。在汛期时由于降雨的原因整个环境潮湿，N端端子接线头与金属外壳的绝缘情况进一步恶化［4］，通道衰耗超过载波机报警阈值，因此在汛期时频繁发生载波通信告警。同时由于汛期时机组全力发电，输电线路没有停电检修的机会，出于安全考虑未对耦合电容进行检查。

4结语

随着光纤通信的发展，目前各主流纵联保护均采用光纤通信。但输电线路作为电力部门特有的通信资源，由于结构稳固的电力传输线具有机械强度高、不宜收外力破坏的特点，安全系数高于光纤等通信媒介［5］，仍然有大量的电厂及变电站在使用作为备用通道，因此保证载波通道的正常依然是有必要的。定位载波通道故障点的应遵循先整体再逐段检查、逐段排除的原则：1）拆除载波机后方高频电缆，测试载波机收发信功率。2）两侧电站相互配合检查整个载波通道的收发信功率。3）检查高频电缆衰耗，检查屏蔽层是否与高频电缆接触，高频电缆与屏蔽层是否有断开的情况。4）检查结合滤波器本体衰耗，检查接线是否有松动或接触不良的情况。5）检查耦合电容本体衰耗，检查N端子是否接地、绝缘是否满足要求。6）最后检查阻波器［6］及输电线路。

参考文献：

［1］张剑，汪强，刘国建.电力线载波高频通道阻抗匹配的分析［J］.电力信息与通信技术，2014,12（3）:5-7.

［2］王金萍，文忠宇，张小松.西南干热河谷的分布和气候特性分［A］.云南省气象学术年会论文摘要集［C］.2016:35-37.

［3］Q/CHD-JZAH10503007—2019电容式电压互感器检修规程［S］.

［4］杜道忠，陈新，王智勇，等.高潮湿环境下电力设备绝缘材料劣化分析［J］.电工技术，2021,（3）:149-150.

［5］林娜.与线路接地相关的电力载波通信故障分析及解决措施［J］.企业技术开发，2015,34（5）:124-125.

［6］吴春红，郭耀珠.阻波器和结合滤波器现场测试方法及结果介绍［J］.华中电力，2007,（2）:46-48.

作者：杨仕元 单位：云南华电金沙江中游水电开发有限公司阿海发电分公司