电力系统复用保护通道的原理研究

作者:未知

  摘 要:复用保护通道本身就是一个独立设备,因为其传输信号复用在一个话音频带内(0.3-4kHz),故得名“复用”。可以复用于电力载波机、微波、光纤等系统。目前世界上有多种保护通道设备,且其功能及原理不尽相同。哪一种复用保护通道一般都由两大部分组成:一是传送命令信号所必需的收信、发信通道;二是对保护命令信号的检测、逻辑判断、干扰处理、接口、试验等组成的控制部分。本文主要分析研究电力系统复用保护通道,介绍其基本原理及类型。
  关键词:复用保护通道信号;键控移频
  1 复用保护通道的原理
  复用保护通道的发信回路,平时一般常发监护信号,用以监视通道是否正常。当需要传送继电保护送来的命令信号时,监护信号消失,改发跳闸信号。跳闸信号可以是单一频率,也可以是两个频率交替的信号,视设备是编码还是移频制式而不一样。编码制式的设备是两个信号频率交替发送,组成一串码元;移频制式的设备仅转换成另一种频率信号发送。实际上不论哪种制式,信号频率均在(0.3~4)kHz内。发信回路的信号,均在低频时就汇接到载波机,由载波机放大后送到高频通道。一般复用保护装置,都有发跳闸命令时切断话音功能,旨在将功率让给跳闸信号,提高通道抗干扰能力(即提高S/N)。
  发信电路的鉴频器检出是监护信号还是跳闸信号,并整形后送到检侧回路和逻辑控制回路。检测电路判别信号的真伪,若是真就送到接口电路;若是伪就不得输出信号。逻辑控制回路用于调整方式、防止干扰、故障告警及试验用。检侧电路和逻辑控制电路的性能、功能好坏是复用保护通道性能、功能的关键。一般都应具备判别时间可调、强干扰闭锁,适合各种保护方式的调整,去伪存真的功能,有的设备还应具有记录,告警、测试等功能。
  检测电路送出命令信号到接口电路,再送至继电保护装置。强调接口電路的原因是因继电保护与通信是两个独立的专业,现在复用在一起,必须有一个明显责任分界线:其次,保护装置与载波机分设两处,一般连线都较长,易受强电磁场干扰,这就要求专门设计一个接口,以适应现场运行要求。在实际运行中,由于连线间存在分布电容,干扰串入接口电路,造成保护误动事故己多次。因此接口电路设计己引起设计单位和运行单位高度重视。
  2 按复用方式不同,复用保护通道分五种类型
  2.1 频分复用、键控移频方式
  这种方式是将4kHz音频带宽划分一段来作复用保护通道频带,如2kHz以下作话音频带,2kHz以上作复用保护通道频带。平时它只发一个单频监护信号,保护发送命令时,转发另个单频命令信号。早期产品都采用此方式。
  2.2 频分复用、编码移频方式
  该方式将4kHz带宽划分一段给复用保护通道,平时也只发监护信号。传输命令时,发出两个频率信号分别代表两种状态,通过不同状态控制编码,交替发送两种频率。不同的编码代表不同命令,命令越多,编码越长、判别需要时间越少。由于采用编码,抗干扰能力就强些,所以此方式安全性很高,同样带宽情况下,它传输速度较慢,可传输多个命令,利用率较高。
  2.3 时分复用、键控移频方式
  这种方式是在话音频带传输命令信号。它平时只在话音带外发一单频或利用导频或铃频作监护信号。发命令时,暂停话音信号的传输,在话音频带发一单频信号作为命令信号。由于保护很少发信号,且发信时间很短,不会影响电话畅通,频率利用率很高。
  2.4 时分复用、编码移频方式
  此方式也是在话音频带内传输命令信号,与上不同的是发出的命令信号是两个频率,这两个频率信号根据控制编码交替传输,可通过不同的编码,传输多个命令,当然判别时间就需要长一些。这种方式抗干扰能力比第3种方式强些。
  2.5 微波保护通道
  微波保护是以微波通道作为通信通道的种输电线纵联保护。因电力系统继电保护、远动化和通信技术的不断发展,输电线路载波通道的频谱越来越拥挤和不敷使用。因此,许多国家在电力系统中利用微波通道作为继电保护的通道。由于微波通道具有较宽频带,可适应多路通信或传送大容量信息的要求,实践证明通道工作十分可靠,得到日益广泛应用。利用微波通道来传送被保护线路两端比较信号的继电保护称为微波保护,就其原理来看和高频保护一样,是高频保护的发展。构成微波保护通道示意图(图1)所示,它在收发信机1连接电缆2方向性天线3两端之间空间组成,其中4为互感器。由发信机发出信号,经过定向天线发射后,通过空间传播,被对方天线接收,再经连接电缆送到收信机中。目前继电保护中所用微波波长为(10-1)cm,即频率为(3000~30000)MHz。
  综上所述,复用保护通道技术的应用极大提高设备效益,节省频率资源,便于高频通道的统一管理,提高运行水平。80年代初我国第一批复用保护通道投运后,所有500kV系统及一部分220kV系统都采用复用保护通道,为电力系统安全、稳定运行作出贡献。现在每一条超高压线路投入,都必然投运一套或几套复用保护电力载波机。复用保护设备不断完善,运行经验不断丰富,使复用保护通道普及率日益提高。因此对复用保护通道原理的深入研究,是每个电力人员必须了解的一项技术。
  参考文献:
  [1]郝福忠.电力系统现代通信技术[M].郑州:郑州大学出版社,2012.
  [2]许建安.电力系统通信技术[M].北京:中国水利水电出版社,2007.
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