与线路接地相关的电力载波通信故障分析及解决措施
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摘 要：电力线载波是电力通信的重要手段，在保障电网稳定安全运行中发挥着不可忽视的作用。载波通信具有诸多的优点，也存在需要进一步改进的问题。文章通过一例实际工程中与线路接地相关的载波通信故障，分析其发生的原因，并提供了解决方案，为提高载波通信的可靠性积累了实例经验，最后总结了载波通信的故障处理的原则与程序。
中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0124-02
电力线载波通信技术出现于20世纪20年代初期，电力系统使用载波通信传输电网中最重要的运行和保护信息已历时数十年。尽管近年光纤通信在电力系统中发展十分迅猛，但是考虑成本效益以及确保传输电力系统最关键业务的可靠性等因素，以及仍然存在大量光纤通信无法安装的地方，载波通信在世界各地仍是一种主要的电力通信方式。
近年来，技术的进步为电力线载波通信的应用带来了新的机遇，特别是电力线载波设备已经具有更大的带宽，能够接入到数字网络，各种功能大大增强，在使用上更加灵活和方便，再加以电力线载波通信的经济性和可靠性，电力线载波系统在全世界范围内已经明显复苏。
1 电力载波通信的优点与问题
1.1 电力线载波通信得天独厚的优点
1.1.1 通道可靠性高
由于结构稳固的电力传输线路具有机械强度高、不易受外力破坏的特点，安全系数高于光纤等通信媒质。
1.1.2 投资少、费用低
如果覆盖范围远而通道容量需求有限的情况下，电力线载波通信因无需新建线缆而比使用其它任何传输介质费用都要低。
1.1.3 覆盖面广大
电力线载波作为电力系统应用最为广泛的通信手段，其通信网络十分发达。
1.1.4 及时性强
输电线路架通即可开载波通道通，见效十分迅速。
1.1.5 综合业务能力强
电力线载波通信已由过去单独的调度电话业务发展到为开放电话、远动、传真、保护和计算机信息等综合业务。
1.2 电力线载波的缺点和不足
1.2.1 载波频率分配使用存在问题
电力线载波频率使用范围为40～500 kHz，而每个载波频带带宽为4 kHz，最多只有57套载波机。在低频段阻波器制作困难，高频段广播信号存在干扰。
1.2.2 电力线载波机存在问题
目前国产载波机无论是在技术性能、工艺结构还是在可靠性和稳定性上，同国际上一些先进设备相比仍存在有很大的差距，都亟需提高和改进。
1.2.3 配套工程存在问题
主要有电源的可靠性低和容量偏小、防雷技术措施不完善、仪器仪表配置不完备和落后等问题。
1.2.4 管理运行存在问题
对载波通信的重要性认识不足，基础工作不扎实，管理体制不健全。
2 相关工程简介
本工程为某省新建的330 kV变电站至某牵引站I回线路，长度为45 km。根据电力规程要求，为满足保护通道需求，必须建设双独立路由的通信链路接入省电力通信网，目前多数情况下采取的方案是同步架设2根OPGW光缆，采用一路光纤专用芯和一路2 M链路的2种不同的通信方式。但当线路过长（超过20 km），并且终端站不成环的条件下，建设2根OPGW光缆成本过高，租用运营商光纤又不能保证可靠性，因此本工程建设1根OPGW光缆，再开通一路载波通信，较为经济和可靠。
3 故障分析
330 kV变电站-牵引站I回线路保护通道采用光纤+载波通道，在新建线路的A相组织一路载波通道。330 kV变电站侧使用挂式阻波器，结合滤波器型载波频率范围为84-500 kHz，载波机功率50 W，满发电平为47 dBm。载波通道如图1所示。
载波通道建成后，通信通道一直无法调通。现场检查时发现在电力线路未带电的情况下，载波通道运行正常，但当线路带电后载波通道里即刻充满电晕噪声，信噪比低于通信要求，使得载波通信几乎中断。载波系统的噪声主要来源于线路的电晕放电和电力系统的运行操作，可以分为白色噪声和脉冲噪声。电晕放电产生白色噪声，与导线表面的电位梯度、污染潮湿状况等有关，是引起故障的主要的噪声源。
现场测试的结果：当线路不通电，载波通道信噪比>25 dB，符合相关通信规程规范的要求；而当线路通电，信噪比明显下降，低于规程规范要求，见表1。
根据二次电力设计规程，计算330 kV线路，45 km的载波通道总衰减如下：
A=K×l×f^（1/2）+7.0N_1+3.5N_2+0.9N_3+5.7+ Acl×Lcl
其中：
K为与导线参数、电压等级、线路结构和大地电导率有关的衰减系数，本工程中为7.2×10-3；
l为线路长度（km）；
f为工作频点（kHz），设定为200 kHz；
N1为高频桥路数；
N2为中间机和无阻波器的分支线总数；
N3为并联机和有阻波器的分支线总数；
Acl为高频电缆的每公里衰减（dB/km）；
Lcl为高频电缆的长度（km）。
A=0.0072×45×14.14+7.0+5.7+4.3×0.3×2=19.86 dB
本工程的线路损耗
为了确保通信正常，载波通道衰减不能超过一对载波机正常工作的允许最大衰减，即正常发送与标称接收电平之差，实际中的载波通道最大允许衰减Amax要以载波通道最低接收电平为准。