辽沙1号线370khz高频异常分析和处理

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1、第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 1 - 辽沙1 线 370KHZ 高频异常分析和处理 辽沙1 线 370KHZ 高频异常分析和处理 肖 勇 东北电网有限公司(辽宁省沈阳市和平区宁波路 18 号) 摘 要 摘 要 500KV 辽沙1 线（辽阳变沙岭变）370KHZ 电力线载波高频保护自 1989 年投运起，收信电平一直偏低，运行不稳定。本文根据现场的测试数据和检查情 况，对高频信号传输率耗过大产生的原因进行分析，并根据现场的实际情况提出 解决方案和建议。 关键词 关键词 电力线载波 耦合方式 传输衰耗 附加率耗 线路换位 1 情况简述 1 情

2、况简述 2004 年 8 月 11 日，500KV 辽沙1 线 370KHZ 高频保护两侧 3dB 告警停用。该套保护采 用 A 相地耦合方式，据现场继电人员反映，该套保护自 1989 年投运起，收信电平一直偏 低，每年多次因 3dB 告警而导致保护停用，没有找到有效的处理办法。 2 检查测试2 检查测试 2.1 收发信电平 2.1.1 收发信电平记录 辽阳变（辽阳变（dB） ） 沙岭变（沙岭变（dB） ） 传输衰耗 传输衰耗 发 33.8 收 9.8 24.0 2004.04.11 收 9.0 发 34.0 25.0 发 33.5 收 4.04.0 29.5 29.5 2004.08.11

3、收 4.54.5 发 34.5 30.0 30.0 辽沙1 线 370KHZ 收发信电平测试记录 注：2004.04.11 数据为最近一次继电保护定检记录，当时高频保护可以投入运行； 2004.08.11 数据是辽沙1 线 370KHZ 高频保护两侧 3dB 告警停用测量数据。两次测试收信 电平数据相差 4-5 dB，可能由于大地电阻率、天气情况及系统运行方式等因素影响造成。 2.1.2 分析 从以上数据可以发现，两侧收信电平明显偏低，传输衰耗超出正常水平，为此两侧提 升收发信机发信电平，并没有明显效果。 2.2 不停电运行方式下检验 2.2.1 两侧分别按照有关检验规程对收发信机、高频电缆、

4、结合滤波器等高频加工设 备进行检查，并进行单侧整组测试未发现异常。两侧整组测试时高频通道衰耗大。 2.2.2 分析 第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 2 - 不停电运行方式检验结果，基本可以排除两侧收发信机、高频电缆、结合滤波器等高 频加工设备异常的影响，但不能检验两侧阻波器和耦合电容器的完好性。 2.3 线路停电检查 2.3.1 线路停电时检查。 线路两侧在拉开线路断路器时，分别投入线路侧接地刀闸，两侧收信电平变化小于 1 dB。初步证明两侧阻波器无问题。 2.3.2 线路停电后检查 两侧按照规程对阻波器合耦合电容器进行检查，未发现异常。

5、2.3.3 分析 两侧阻波器和耦合电容器正常。可以基本排除高频通道加工设备异常原因。 2.4 通信复用的影响 2.4.1 由于 A 相通道与通信专业复用，断开与通信载波机连接测试，传输衰耗没有变 化。 2.4.2 分析 可以排除与通信专业复用的影响 2.5 改变线路参数检查 2.5.1 分别在两侧采用串联电阻(300/400)和电容（3300/5000/10000PF）等改变线 路参数方法测试。 2.5.2 结果 改变线路参数传输衰耗减小不明显。 2.6 改变频率传输衰耗的变化率测试 2.6.1 测试数据 注 1注 1 频率（KHZ） 频率（KHZ） 辽阳侧发（dB） 辽阳侧发（dB） 沙岭侧

6、收（dB） 沙岭侧收（dB） 传输衰耗（dB） 传输衰耗（dB） 300 15.0 -9.0 24.0 310 16.0 -7.7 23.7 320 15.0 -12.5 27.5 330 16.0 -12.2 28.2 340 15.0 -9.7 24.7 350 15.0 -12.7 27.7 360 15.0 -13.2 28.2 362 15.0 -11.0 26.0 364 15.0 -10.2 25.2 366 15.0 -10.8 25.8 368 15.0 -11.0 26.0 370 15.0 -11.2 26.2 370 15.0 -11.2 26.2 372 15.0 -

7、12.2 27.2 374 15.0 -11.5 26.5 376 15.0 -10.2 25.2 378 15.0 -9.2 24.2 第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 3 - 380 15.0 -9.0 24.0 385 15.0 -11.7 26.7 390 15.0 -10.0 25.0 395 15.0 -10.0 25.0 400 15.0 -8.5 23.5 410 15.0 -9.0 24.0 420 15.0 -17.2 32.2 430 15.0 -9.0 24.0 440 15.0 -8.2 23.2 450 15.0

8、-10.0 25.0 A 相改变频率测试数据 注：辽阳侧在 A 相结合滤波器电缆侧利用高频振荡器发信，沙岭变在 A 相结合滤波器 电缆侧用选频表（宽频档）测试。 2.6.2 分析 测试数据表明，A 相 370KHZ 附近并没有明显的传输衰耗变化，排除频率谐振的影响。 2.7 改变频率传输衰耗测试 2.7.1 测试数据 注 1 注 1 频率（KHZ） 频率（KHZ） 辽阳侧发（dB） 辽阳侧发（dB） 沙岭侧收（dB） 沙岭侧收（dB） 传输衰耗（dB） 传输衰耗（dB） 100 15.0 -1.0 14.0 100 15.0 -1.0 14.0 120 15.0 -3.5 18.5 140 1

9、6.0 -6.0 22.0 160 15.0 -5.8 20.8 180 16.0 -5.4 21.4 200 15.0 -3.2 18.2 220 15.0 -2.5 17.5 240 15.0 -6.5 21.5 260 15.0 -9.2 24.2 280 15.0 -16.0 31.0 300 15.0 -13.0 28.0 310 15.0 -10.2 25.2 320 15.0 -15.5 30.5 330 15.0 -21.0 36.0 340 15.0 -13.2 28.2 350 15.0 -15.5 30.5 360 15.0 -12.0 27.0 370 15.0 -12

10、.5 27.5 370 15.0 -12.5 27.5 380 15.0 -11.0 26.0 390 15.0 -11.0 26.0 第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 4 - 400 15.0 -11.0 26.0 410 14.0 -9.5 23.5 420 12.0 -20.8 32.8 430 12.0 -7.5 19.5 440 12.0 -13.5 25.5 450 12.0 -14.0 26.0 注：利用辽沙1 线 A 相高频通道测试，辽阳侧在 A 相结合滤波器电缆侧利用高频振 荡器发信，沙岭变在 A 相结合滤波器电缆侧用选频表

11、（宽频档）测试。 2.7.2 分析 上述测试数据表明：频率越低传输衰耗越小，100KHZ 时传输衰耗仅为 14.0 dB。 注 1注 1： 2.6 和 2.7 项目的测试采用完全相同的测试方法， 2.6 测试主要是检查在 370KHZ 附近是否发生谐振，而 2.7 测试主要是查找频率变化对传输衰耗的影响。 3 分析3 分析 3.1 载波总损失 【1】 电力线载波电路的总损失由线路衰耗和耦合损失两部分组成。 其中线路衰耗主要由以下参数决定：线路长度和导线排列、相导线的结构和材料、地线 的结构和材料等、载波频率、耦合方式、大地电阻率、铁塔效应、天气情况、线路的不连续 性（换位、分支、插入电缆等）

12、。 耦合损失包括：结合设备和同轴电缆或对称电缆的损失、阻波器和未阻塞相的泄漏引起 的分流损失、附加损失，例如因并联载波机引起的损失。 3.2 理论计算 3.3.1 理论计算 1 【2】 三相水平排列的电力线路的模分量法计算。 前提条件：无换位单回线路，线路为理想线路，A 相发送端接电势为 E 的信号源，其余 两相未接线路阻波器。 根据模分量计算公式 UA(1) q -2 q U1 UA(2) )(2 1 pq q-p 0 p-q * U2 （1） UA(0) -p 2 -p U3 注：UA(1)、UA(2)和 UA(0)分别为模 1、模 2 和模 0 分量。q 为模 0 系数，p 为模 1 系

13、数。 根据前提条件：p-2，q=1, U1=E, U2= U3=0 带入（1）式得： UA(1) 6 E UA(2)= 2 E UA(0)= 3 E 计算公式: 第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 5 - p= ) 1 ( UB(1) UA = ) 1 ( ) 1 ( UC UB )2( )2( UA UC =-1 (2) UB (2)=0 q )0( )0( UA UB = )0( )0( UC UB 根据计算公式(2)可得 B、C 相上得模电压为 UB (1)=- 3 E ;UB (2)=0;U B (0)= 3 E UC (1)= 6 E

14、 ;UC (2)=- 2 E ;UC (0)= 3 E 3.2.2 理论计算 2 【3】 ? 线路衰耗 bl=k*f*l+2*bd （1） 辽沙1 线 370KHZ 参数: k:0.83*10 -3 500KV 四分裂导线; f:370KHZ; l:63.8KM; bd:500KV 取 0.2N 将上述参数代入（1）式，得出 bl=12.32 dB。 ? 加工设备终端衰耗 两侧按照 6 dB 考虑。 ? 附加衰耗 根据正常运行时（2004.04.11）的实测数据，减得附加衰耗：5.68-6.68Db; 停运时 （2004.08.11）的实测数据，减得附加衰耗：11.18-11.68dB;明显偏

15、大。 3.3 原因分析 根据该套高频保护的运行情况和检查测试的情况，基本排除高频加工设备、并联载波机 和天气情况等方面原因造成传输衰耗突增过大。此外根据辽沙1 线另外一套高频保护也采 用载波通道，B 相地耦合方式（专用）398KHZ,运行情况良好，也可以排除线路长度、导 线结构材料、地线结构材料、大地电阻率、铁塔、载波频率等方面原因。因此造成传输衰耗 过大的原因应主要与耦合方式和线路的不连续性（如换位）有关。 由线路维护人员了解辽沙1 线 ABC 三相呈水平排列， 三相等距， 全长 63.8 公里， 共 153 级塔，分别在 128 级和 134 级塔处不完全换位。换位如下图： 第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 6 - 辽沙1 线换位图 根据载波通道衰减的模分量计算法对两次等距换位线路附加衰耗计算结论，采用 A/A 相 地耦合方式附加衰耗是各种耦合方式中附加衰耗较高的组合方式，且明显高于采用 AC/AC 相-相耦合方式的附加衰耗，约增加 9.6 dB 【3】 。鉴于辽沙1 特殊的换位方式，初步得出辽 沙1 的换位方式和耦合方式是造成通道传输衰耗过大的主要原因。 4 处理4 处理 鉴于辽沙1 C 相原有宽频阻波器，且通信专业已不再使用 370KHZ 载波通道，临时组建 AC/AC 相-相耦合通道