双回路不同线路间相相耦合在电力线载波通信工程中的应用.docx

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双回路不同线路间相相耦合在电力线载波通信工程中的应用

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天天论文网日期：

2016-9-19:

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电力线载波通信采用电力线路作为传输媒介， 是电力系统特有的通信方式， 具有可靠性高， 与输变电工程同步等特点，特别适合调度电话、继电保护和远动信息传输[1]。

随着通信技术的发展， 光纤通信逐步取代了电力线载波通信的主力地位， 但是作为光纤通信的有效补充以及在传输继电保护方面仍然有着不可取代的地位，尤其在国外工程中，仍是不可缺少的通信方式。

1 电力线载波通信的意义

1.1 传统电网对电力线载波通信的要求

传统电网通信业务主要有远动信息、系统保护及安稳信息、调度电话等，其特点是点对点，业务颗粒小，电路数量相对不多，但是对可靠性要求高。

虽然光纤通信满足传统电网通信业务传输的要求，但是在某些末端站或用户站，只采用光纤通信方式无法满足传统电网通信业务对通信高可靠性的要求，需要其他通信方式作为补充。

电力线载波的特点使之成为光纤通信的最好补充。

1.2 国外电力工程中的电力线载波通信

随着国家“一带一路”政策的实施，越来越多的国内企业走出去参与国外电力工程的总承包、建设、咨询、设计以及施工，不可避免的涉及到电力通信，而电力线载波通信仍然是国外电力通信工程中的主要通信方式之一。

电力线载波通信方案相对固定和单一，缺少变化，故如何进一步优化方案，是设计人员需要认真思考的。

对于总承包单位，优化方案可以有效节约成本，提高工程利润。

2 双回线路的电力线载波通信的设计

2.1 常规方案设计

随着电力系统规模的发展， 越来越多的末端站或用户站采用双回线路接入主网，例如某国外电厂的4 回275kV 出线，2 回线路至A 变电站，2 回线路至B 变电站。

虽然随电力线路同杆建设了OPGW 光缆分别至A、B 变电站，并通过光缆建立了光纤通信通道，但是按当地电网公司要求，电厂与A、B 变电站之间仍需建立电力线载波通信， 用于传输各回线路第二套继电保护和作为远动信息、调度电话的备用通道。

常规的电力线载波通信方案设计为在电厂～变电站4 回线路上均组织电力线载波通道， 每回线路均组织1 条电力线载波通道，每条载波通道配置1 台电力线载波机，电力线载波机用于第二套继电保护以及备用远动信息、语音业务的传输。

电厂的语音业务和远动信息通过电力线载波通道传输至变电站，再由变电站已有通道传输至电网调度中心。

每条载波通道不同耦合方式构成依靠结合设备的不同接线完成， 主要采用相地耦合和相相耦合两种方式， 其中相地耦合使用结合加工设备少，但是线路衰减大，而相相耦合方式线路衰减小，可靠性高，即使某一相结合设备或相线故障，另一相仍可按相地耦合方式运行，但是使用的结合加工设备数量相对相地耦合多[2]。

由于该通道将传输第二套继电保护， 为保证继电保护的可靠性，采用相相耦合方式，结合于A 相和B 相。

电力线载波高频通道组织见表1。

电厂至A 变电站和B 变电站的方案及配置相同，电力线载波高频通道组织示意图见图1。

根据线路工作电流、厂站侧短路电流、工作频段范围等一次参数和电路通道需求，电力线载波设备选型如下：

高频阻波器工作电流按2000A 设计，短路电流按40kA 设计，电感量按1.0mH 设计；耦合电容器电容量按5000pF 设计；结合滤波器峰值包络功率按600W 设计；电力线载波机采用单边带调制的电力线载波机，可同时传输语音和数据，并配置保护接口。

每回线路电力线载波高频通道结合加工设备配置见表2。

该方案设备数量为高频阻波器16 台， 耦合电容器8 台，电容式电压互感器8 台，相相结合滤波器8 套，电力线载波机8 套，以及各设备安装附件和电缆。

2.2 方案优化

根据上述电力线载波通信方案设计， 每回线路上建立1个相相耦合的电力线载波通道， 满足第二套继电保护以及远动信息、调度电话的可靠传输，但是电厂至A 和B 变电站分别为双回线路，即在同样方向的不同线路上，分别各建立了1个同方向的载波通道， 从通道建设和结合加工设备配置上来说存在着重复建设，但是为减少结合加工设备数量，把同方向2 路载波通道改到其中1 回线路上建设，将降低通道可靠性，是继电保护不容许的， 又或者采用2 回线路上分别建设相地耦合的载波通道，相地耦合衰减大，可靠性低的问题也是继电保护不推荐采用的。

能否在不降低通道可靠性的基础上减少结合加工设备呢？

 一种特殊的相相耦合方式：

双回路不同线路间相相耦合正好满足这种情况， 这种耦合方式即使某一回线路的相结合设备或相线故障， 另一回线路仍可按相地耦合方式运行。

采用这种特殊的方式对上述工程载波通信方案进行调整，电厂～变电站4 回线路上组织电力线载波通道总数量不变， 每2 回线路组织2 条电力线载波通道， 采用相相耦合方式，结合于双回路不同线路间的B 相。

电力线载波高频通道组织见表3。

电厂至A 变电站和B 变电站的方案及配置相同，电力线载波高频通道组织示意图见图2。

原有工作参数不变， 每回线路电力线载波高频通道结合加工设备配置见表4。

调整后整个方案设备数量为高频阻波器8 台， 无需耦合电容器，电容式电压互感器8 台，相相结合滤波器4 套，电力线载波机8 套，以及各设备安装附件和电缆。

2.3 方案比较

从技术上比较上述两个方案， 各方案建立的通道数量相同，均满足继电保护和远动信息、调度电话的传输，且可靠性较高，在某相发生故障时，电力线载波通道仍能采用相地方式继续工作。

但是若发生某1 回线路故障时，优化方案即双回路不同线路间相相耦合方案能够使电力载波通道在另一回非故障线路上以相地方式继续工作， 而常规方案即传统的相相耦合方案在故障线路上无法保证通道继续可靠工作。

可见优化方案可靠性比第一个方案高。

从设备数量及经济性比较上述两个方案， 优化方案比常规方案减少设备如下，高频阻波器数量减少8 台，耦合电容器减少8 台，相相结合滤波器减少4 套。

各设备若按综合造价考虑，高频阻波器约4 万元/台，耦合电容器约2.5 万元/台，相相结合滤波器约0.5 万元/套，则优化方案减少投资共54 万元。

综上从技术和经济上来看，优化方案均优于常规方案，故实际工程实施采用了优化后的方案。

从工程管理上分析，优化方案不用采购耦合电容器，少了一种物资，某种意义上说降低了建设管理、采购和设计的工作量，提高了工程效率。

3 应用分析

双回路不同线路间相相耦合比常规的相相耦合具有明显的优势， 适合在多回线路至同一个方向的变电站或电厂的情况下应用。

但在实际工程中，这种耦合方式是有一定应用条件的。

①至同一方向的线路至少是双回以上，单回线路或多回不同方向的线路不能采用这种方式； ②双回路不同线路间相相耦合方案将可能引入电力线载波机并机， 并机时对结合滤波器的选择有一定的要求。

4 结语

文中所述实际工程中电厂的顺利投运说明双回路不同线路间相相耦合电力线载波方案通过了当地电网公司的审批，并付诸于实施， 投运后的通道能够用于传输各回线路第二套继电保护和作为远动信息、调度电话的备用通道，满足各信息传输要求。

双回路不同线路间相相耦合是一种特殊的电力线载波耦合方式， 在实际工程中应用较少， 但是在特定的条件下，采用这种方式可以提高电力线载波通道的可靠性，减少设备数量，降低工程投资。

设计人员可以根据实际工程中的具体情况借鉴和采用这种耦合方式。

参考文献

[1]张仁勇，陈宇辉.电力线载波通道设备[M].北京：

中国电力出版社，2002.

[2]赵伟.电力线载波通信系统指南[M].昆明：

云南科技出版社，1995.收稿日期：

2016-7-25