电力线载波通道

    电力线作为传输媒介，安全性和可靠性高，是我国电力调度和继电保护最普遍使用的通道。对继电保护来说，分为专用通道和复用通道两种，基本结构如图8-43所示。专用通道常采用相一地耦合，复用通道常采用相相耦合。

    图8-43    电力线载波通道的基本结构图

   (a)专用通道；(b)复用通道

   1-阻波器；2-耦合电容器；3-结合滤波器；4-高频电缆

   (1)阻波器。阻波器串联在线路两端，可将高频信号限制在输电线路的范围内。它由电感线圈和可变电容并联组成，对于载波信号为高阻抗，阻止载波信号向母线分流，使载波信号电流沿高压线路向对端传送；对50Hz的工频电流呈现低阻抗，能使之顺利通过。

   (2)耦合电容器。耦合电容器与阻波器相反，对载波信号为低阻抗，畅通无阻；对工频电流为高阻抗，阻止分流，防止高电压对通信设备的危害。

   (3)结合滤波器。结合滤波器是一个可调节的空心变压器，在其连接至高频电缆的一侧串接有电容器。结合滤波器与耦合电容器共同构成高频串联谐振回路，让高频电流顺利通过。高频电缆侧线圈的电感与电容也组成高频串联谐振回路。此外，滤波器在线路一侧的阻抗应与输电线路的波阻抗相匹配，而在高频电缆侧的阻抗应与高频电缆的波阻抗相匹配，这样可以避免高频信号的电磁波在传送过程中产生反射，从而减小高频能量的附加损耗，提高传输效率。

   (4)高频电缆。高频电缆用来连接高频收发信机与连接滤波器。高频电缆采用同轴电缆。它具有高频损耗小，抗干扰能力强等优点。

   (5)专用收发信机。专用收发信机一般为闭锁式保护用，目前常用的结构如图8-44所示。输入接口用来接收发信，不发信为停信，其输出控制频率合成器及前置放大的控制门关闭或开放，并控制收信滤波器的门控电路。频率合成器组合成发送频率f0及载供信号频率f0+12kHz。前置放大器用来放大f0信号，以推动功放，而且在本机发信时，其收信门控电路关闭，收信滤波器只接收来自本机前置放大的f0信号，自发自收，以避免通道上的差拍。功放将f0的功率放大到额定值。输出滤波器使占用带宽B为4kHz；使允许并机间隔同相不小于3B，邻相不小于0B，分流衰耗不大于1dB；外线输出阻抗75Ω。收信滤波器通常使收信通频带在2kHz，带外衰耗满足35dB。高频解调将收信频率与载供信号频率f0+12kHz混频后解调出12kHz，同时输出通道监视。输出接口将收信情况传给保护装置。

    正常运行时，没有发信启动命令输入，输入接口的发信控制为“0”态。该控制信号使频率合成器和前置放大器中的控制门关闭，从而使高频信号f0不能送出。同时，该控制信号还被送到收信滤波器，使它的控制门开放，保证本机收信支路处于准备接收对侧高频信号的状态。这时如果收到对侧送来的高频信号f0，经收信高频带通滤波器输出，该信号送入高频解调器，经放大器后分成两路，一路高频信号送到解调器，由于载供信号频率为f0+12kHz，故混频输出信号中含有12kHz的中频成分，经12kHz中频带通滤波器选出后送到输出接口，经处理后产生收信输出；另一路高频信号直接送到输出接口，用作通道衰减的监视，送到通道衰减增大告警电路和收信输入电平指示电路。当线路发生故障时，保护装置相应继电器的触点闭合，输出发信启动命令，发信控制输出“1”态，该控制信号开放频率合成器及前置放大器中的控制门，频率合成器发出高频信号f0，经前置放大、功率放大和输出滤波器送到外线端，并经过高频通道传输到对侧。同时该控制信号使收信滤波器内的控制门关闭，这时无论是本机发出的信号，还是对侧送来的信号，都不能通过收信滤波器控制门，而在本机前置放大器的输出端，高频信号经衰减后送到收信滤波器的另一个放大器，收信支路处于自发自收状态，可得到与收对侧信号时同样的收信输出。

    图8-44    专用收发信机的结构框图

   (6)载波机。当采用允许式高频保护时，为了节约通道，收发信机一般与调度载波机复用，保护通过音频接口装置与载波机联系。在同一音频通道内，有话音通道和保护信号，正常作话音通道，当保护工作时，话音被闭锁，这种方式称为交替复用。在一个4kHz音频通道上，也可与远动信号共享，远动占用上音频(3kHz)以上。当执行保护功能时，可以（或不）闭锁远动。保护通道占用下音频（2. 5kHz以下），一般采用多命令方式，如T1、T2、T3等几个命令，但同一时刻只传送一个命令。

    音频接口功能示意图如图8-45所示。正常保护不动作时，通道发送监视频率fG，通道交替复用时，监视频率由载波机产生，此时音频接口装置收到fG，此信号也作为收信监视通道是否正常之用。当区内故障或正方向故障时，保护送出键控信号（T1、T2等）时，键控逻辑使频率合成器从监视频率fG变为跳闸频率fT (f1、f2或f3)，同时切断载波机的话音回路，专发fT并提升发信功率。此时收信机监视频率fG消失，收到跳闸频率fT，则向继电保护传送允许跳闸信号(T1、T2或T1+T2等)。

    图8-45    音频接口功能示意图

    采用电力线载波通道的优点是：结构坚固、线路可靠；线路和设备为电力部门所有，由电力部门管理；线路衰耗较低，相对来说比较稳定，在正常天气条件下，长期噪声（电晕噪声）电平不高；通道运行不受断路器、隔离开关的影响。实际上，电力线载波通道的可靠性与载波机本身的可靠性大致相当，虽然使用结合设备和阻波器要增加费用，但电力线载波系统的总费用仍比其他通信方式相对地低一些。随着通信距离的增加，节约费用的优越性就更加明显。