1、繼電保護用高頻通道知識簡介繼電保護用高頻通道是閉鎖式縱聯保護重要的組成部分，事關縱聯保護能否正常運行及正確動作。在現實工作中高頻通道異常是造成縱聯保護被迫退出的主要原因。本文將較全面的對高頻通道及其異常情況進行分析，供大家在工作中參考。一、高頻通道的構成情況：1 輸電線路盡管我們平時并不注意，其實輸電線路是高頻信號傳輸的必由通道。我們常見的情況是線路檢修時，如果線路上掛有地線，則高頻信號的傳輸就會產生極大的衰耗，基本上不能在兩側間傳輸。閉鎖式高頻保護的通道一般采用相地制，也就是說高頻信號被調制設備耦合在輸電線路和大地之間。正常情況下高頻信號除了在輸電線路上傳播外還會在大地中進行傳播，其中由于地

2、阻抗很大所以高頻信號在輸電線路上傳播占主體。輸電線路除了耦合電容器連接的相別是高頻通道外，另外兩相輸電線路由于和被耦合相線路之間存在電容等耦合途徑也會成為高頻信號傳輸的通道。考慮到中間相（一般為B 相）與另外兩相耦合關系最緊密、相應的阻抗最小，所以一般認為高頻通道采用中間相最佳。而我們實際工作中，中間相往往被通訊專業使用，繼電保護一般使用A 、 C 相。另外輸電線路作為高頻信號傳輸通道其輸入阻抗這一參數我們必須給予重視，常見的 220kV 輸電線路不分裂的導線輸入阻抗為 400 歐姆，雙分裂的導線輸入阻抗為300 歐姆。 請大家參照實際情況正確整定結合濾波器相應的線路側阻抗情況。12 高頻阻波

3、器它是一個高頻諧振回路，對高頻信號呈高阻抗，可以有效的將高頻信號限制在兩側阻波器之間，一來防止高頻信號流到其它線路造成對其它設備的干擾，二來可以減少高頻信號的分流衰耗。阻波器損壞，常見現象就是高頻對試時收訊電平的降低。阻波器對工頻信號呈低阻性，可以保證電能傳輸不受阻礙。3 耦合電容器和結合濾波器兩者共同組成濾波器，允許高頻信號流過，阻止工頻信號侵入收發訊機。同時還實現高頻電纜和輸電線路的阻抗匹配，保證高頻信號的可靠高效傳輸。這里我們需要注意耦合電容器電容量和結合濾波器相匹配的問題，實際工作中存在兩者阻抗不匹配的情況會影響信號的傳輸。另外，在進行結合濾波器的調整時我們還要注意輸電線和高頻電纜的阻

4、抗匹配情況，減少傳輸衰耗。4 高頻電纜高頻電纜將收發訊機和結合濾波器結合起來。現在常用的高頻電纜的特性阻抗為75 歐。5 保護間隙保護間隙位于結合濾波器和耦合電容器之間。防止過電壓造成收發訊機和高頻電纜的損壞。新型的結合濾波器中放電器（避雷器）替代了保護間隙，但由于無法從外觀確定放電器的狀態，因此也存在其擊穿造成高頻信號無法傳遞的隱患。6.接地刀閘2在咼頻通道上工作時，應將其合入以保證人身安全。但一定要注意的是高頻保護運行中不能合入，否則高頻信號會被直接導入地，無法在保護間傳送，從而在系統發生故障時造成保護不正確動作。7. 高頻收發訊機高頻收發訊機用來發出和接收高頻信號，與保護裝置進行邏輯上的

5、配合。收發訊機的簡化原理圖如圖一所示，圖中虛線框內部分為收發訊機。發信圖一收發訊機簡化原理圖其中晶振電路利用晶振芯片提供工作頻率的信號f0 給發訊回路，提供另一頻率為fl= fO+ 12KHZ的信號給解調回路用于進行信號解調最后形成12KHZ 中頻信號供收發訊機用來進行解調、放大、輸出。前置放大和功率放大元件共同構成信號的發大回路；3濾波元件的作用主要是保證濾除非工作頻率的信號，保證收發訊機的正常運行。這里需要注意的是濾波元件的工作頻率與收發訊機工作頻率必須保持一致且一般無法整定，因此一旦該元件損壞我們無法簡單隨意的更換其它備件來解決問題，即使有些型號的收發訊機的濾波插件的頻率能夠現場整定，考

6、慮到現場工作條件以及元件品質、特性等問題我們也不主張現場變更濾波元件的工作頻率?？刂齐娐肥钦麄€收發訊機的控制單元，它最主要的功能是從保護裝置接到發訊的命令后將晶振電路提供的工作頻率信號提供給放大回路從而實現發信。它還控制信號切換回路保證一旦本機發訊時，高頻信號從前置放大回路單獨提供給收信解調回路且斷開對側信號進入的通道，而在只有對側發訊時收到的對側的高頻信號單獨進入收訊解調回路，這種功能可以保證在兩側均發訊時不會出現因為兩側信號混疊可能造成的差排現象。解調輸出元件主要是類似觸發器的功能，一旦收到信號即動作并提供開關量輸出告知保護裝置。二、高頻通道檢查閉鎖式縱聯保護對高頻通道的依賴性非常高，如果

7、通道不正常就會造成保護的不正確動作。而由于閉鎖式縱聯保護的通道在正常時沒有監視信號傳遞，我們無法察覺通道中存在的不正常狀態。因此閉鎖式縱聯保護中專門設立了通道對試邏輯，通過運行人員進行的通道對試試驗可以檢查包括兩側保護裝置、收發訊機及高頻通道在內的與閉鎖式縱聯保護正確動作有關的各個環節，4如圖二所示圖二 通道對試試驗可以檢查的各個環節示意圖高頻通道對試的過程一般為：啟動對試側按下試驗按鈕后啟動發訊200 毫秒（一般不能被我們注意到，可以不考慮）然后停訊，對側收到信號后連續發訊 10 秒，本側在連續收到對側信號5 秒后開始再次發訊10秒。因此一個高頻通道對試過程約為15 秒。 通道中的信號與時間

8、的對應關系如表一所示：05秒5 10 秒10 15 秒本側信號與對側信號疊加，表現為信號收到本側信收到對側信號指示表（燈）指示不穩號表一通道對試信號分時情況表對試過程中應注意上述對試過程是否完整以及信號裕度指示與正常值是否一致，特別是有無通道告警信號。整個過程中我們應注意前 5 秒（對側信號）以及后 5 秒（本測信號）的信號情況，而對于中間階段的信號因為其是兩側信號的疊加因此沒有實際意義。另外， 收發訊機提供的信號指示表（燈）的指針指示的功率或裕度情況只有參考意義，用來定性的確定信號傳輸情況是否正常，其具體讀數不能用作定量5分析。整個對試過程的邏輯部分由繼電保護裝置控制，因此我們通過對試試驗也

9、可以檢查縱聯保護裝置與收發訊機之間聯系的正確性。三、通道異常檢查示范方案1.高頻通道異?，F象中最常見的是通道對試試驗不能完成，處理這種情況可遵循如下原則：1.1 外觀檢查：兩側的收發訊機、保護裝置是否正常，有無異常及電源損壞的情況。1.2 按通道試驗按鈕，檢查收發訊機有無發訊指示：判斷收發訊機是否發訊可以觀察收發訊機發訊指示燈是否點亮及信號指示表（燈）的指示情況。發訊指示燈通常接在收發訊機的控制回路，當收到繼電保護裝置的發訊命令時點亮并啟動發訊，此燈一般為自保持。信號指示表一般接在收發訊機與高頻電 纜的連接處，反應通道口的信號情況。因為通道試驗時本側最初只發訊200 毫秒，因此對信號指示表的觀

10、察應該仔細。通道試驗的檢查兩側均應進行，以大致的確定問題所在。如果按下試驗按鈕后收發訊機無任何反應應檢查：收發訊機各電源是否良好；有無異常信號；試驗按鈕接觸是否良好；按下試驗按鈕后，檢查繼電保護裝置是否有通道試驗的開關量輸入；繼電保護裝置的發訊接點是否導通；在未發訊狀態時，繼電保護發訊接點兩端是否有電位，即收發訊機開關量公共正電和發訊輸入端間的電位，一般為直流24V。 此項檢查宜在保護裝置端子排和收發訊機端子排分別進行；收發訊機切換把手的接點導通情況；在收發訊機背板6端子排上用開入量公共正電點啟動發訊開入端，檢查收發訊機是否發訊； 如果按下收發訊機后發訊指示燈點亮，而信號（功率）指示燈 無指示

11、應檢查：令收發訊機發訊（通道試驗或點啟動發訊開入）用選頻電平表測量通道口處信號情況，以確認信號指示表是否指示正確； 在收發訊機發訊狀態下測量收發訊機載供（晶振）、前置放大、功率放大、線濾等插件處的電平情況，以確定問題所在；如果載供（晶振）處信號正常，而在收發訊機發訊指示燈點亮的情況下無高頻信號輸出，可懷疑控制回路（接口插件）存在問題；1.3 收發訊機有發訊指示收發訊機通道口有信號，檢查本側高頻通道：如果結合濾波器電纜側無信號的情況下應檢查：一般認為高頻電纜存在問題，最常見的為高頻電纜斷線。推薦檢查方法為自收發訊機出口斷開高頻電纜與收發訊機的連接，將高頻電纜的芯線和屏蔽線短接并接地。在結合濾波器

12、處分別測量芯線和屏蔽層以及分別對地的電阻情況即可確定高頻電纜是否有斷線。當然如果高頻電纜斷線了是很難采用常規方法檢查到的，一旦發生大多只能更換電纜。因此我們在高頻電纜的鋪設過程中一定要防止出現擠壓、嚴重彎曲等現象，也要采取必要的防凍措施避免高頻電纜因冰凍受損。如果高頻電纜沒有斷線情況，我們還要考慮是否存在高頻電纜的長度接近高頻信號波長的四分之一或四分之一的整數倍。這時也會出現高頻電纜類似開路的情況，從而使高頻信號不能傳 輸。盡管這種情況很少見，我們也要給予重視。還有一種情況也很少見，就是高頻電纜與結合濾波器以及收發訊不匹配。目前高頻保7護的通道中收發訊以及高頻電纜一般均采用 75 歐姆的阻抗，

13、但在早期也曾經使用過100 歐姆的高頻電纜。這時就會造成通道不匹配的情況出現，從而使的通道衰耗急劇變大，出現高頻信號近似不能傳遞的情況。還需要檢查高頻電纜的芯線與屏蔽線或地線有無短路的情況。因為高頻電纜芯線裸露較長或屏蔽層處理不好以及芯線和屏蔽層之間絕緣損壞都會造成芯線與屏蔽層之間發生短路，從而造成高頻信號被短路點屏蔽。結合濾波器電纜側有信號而耦合電容器側無信號的情況下應檢查：檢查耦合電容器內部有無斷線、虛接，短路的情況；檢查結合濾波器處接地刀閘位置是否在合位，以及有無類似的接地短路情況；還可能存在結合濾波器內部放電器（避雷器）擊穿的情況；注意在耦合電容器和結合濾波器之間串接的設備（比如電壓抽

14、取裝置）是否存在異常。有時候在結合濾波器內部耦合電容器側測量有信號而到結合濾波器外部與耦合電容器連接部分測量沒有信號，這種情況一般為連接不好，或是外部接線銹蝕嚴重導致信號衰耗過大；1.4 本側發訊正常，在耦合電容器處（結合濾波器耦合電容器側，推薦在外部接線處測量）測量信號正常的情況下，考慮對側配合檢查：如果發訊側信號檢查正常，而收訊側收發訊機沒有收訊指示則注意檢查：令本側收發訊機長發訊（短接收發訊機起訊接點，但注意不要時間太長，否則會對發訊回路特別是功放元件造成損壞），收 訊側無收訊指示，在收發訊機通道口測量有無信號，如果信號正常而收發訊機無收訊指示則可以參考說明書分別在收發訊機濾波單元、收訊

15、單8元、解調單元等處的測點測量信號狀態以確定問題所在。這里還要考慮控制單元是否有問題，因為如果信號切換部分如果不能正常工作也會造成信號不能進入收發訊機解調單元。令本側收發訊機長發訊（短接收發訊機起訊接點，但注意不要時間太長，否則會對發訊回路特別是功放元件造成損壞），如 果在收發訊機通道口測量高頻信號不正常，則應分別在結合濾波器耦合電容器側、結合濾波器高頻電纜側處測量高頻信號， 檢查有無異常，從而確定或排除異常點。具體的檢查方法可以 參照上面描述的發訊側發訊回路的檢查方法。1.5對側發訊及本側收訊均正常，而本側能在收到信號后不能發訊從而不能完成通道對試邏輯時應注意檢查：本側收發訊機收訊輸出單元是

16、否有問題，測量在收訊時收訊輸出的接點是否閉合；在收訊輸出接點閉合的情況下，檢查保護裝置是否有收訊開關量輸入；檢查本側按下通道試驗按鈕時本側收發訊機是否能發訊；（具 體方法見1.2 ）2. 通道衰耗過大為了保證高頻保護的可靠運行，我們對高頻信號的大小有著明確的要求。一般情況下我們要求收到的高頻信號裕度約為15db, 也就是說信號大小比收發訊機的啟動電平（信號達到這個大小，收發訊機就認為收到了信號，收訊輸出接點閉合）高15db。此信號裕度大小不是越大越好，因為裕度大則意味著發訊功率大，這樣會影響收發訊機的使用壽命。另外信號強度過大還會影響信號的質量容易產生失真。當然信號裕度小則是更 嚴重的問題，因

17、為如果信號裕度小則容易因各種因素的影響造成9收到的信號低于收發訊機的啟動電平，從而存在區外故障時無法收到閉鎖信號的潛在危險。我們現在規定如果收到的信號裕度小于 8.686db 時要退出縱聯保護。為了檢查通道衰耗情況收發訊機設定了兩個概念及功能，通道告警以及裕度告警。通道告警在某些型號的收發訊機中也會被稱為3db 告警，也就是 說當收信電平降低3db 時發出告警。一般認為當收信電平降低3db 以上意味著通道出現問題需要處理。裕度告警一般設定為收信電平降低 6db 時發出，在收信裕度一般設定為 15db 的前提 下當信號電平降低 6db 時就已經接近了信號裕度的最低限值即 上面說的 8.686db

18、 。在發出裕度告警的情況下我們一般應該退出 縱聯保護。裕度的檢查方法不太一樣，SF600 收發訊機時專門 有告警信號燈，而YBX 系列收發訊機則需要在通道對試過程中接收對側信號時人為投入8.686db 衰耗來檢查收發訊機是否 仍能收到高頻信號。2.1 通道衰耗檢查的的幾個基本問題：惡劣天氣是引起的通道衰耗增加的最常見的原因，特別是雪和霧以及由于天氣寒冷進而在導線上形成覆蓋的冰層。這些東西彌漫在導線周圍電磁波傳輸的途徑中大大增加了衰耗。 惡劣天氣容易造成通道傳輸衰耗增大從而引起收發訊機發出通道告 警信號，然而我們必須注意到在這樣的天氣狀況下恰恰也是線路容易發生故障的時候。因此在天氣不好的情況下發

19、生了收發訊機通道告警的情況時我們不應該輕易的退出縱聯保護從而使得線路失去主保護。至于收發訊機發出裕度告警的情形也是一個需要權衡保護誤動和拒動的問題，好在現在越來越多的線路保護兩套配置中至少已經有了10一套不受天氣影響的光纖保護從而使得這種問題不再那么尖銳。如果是簡單的通道衰耗增大那么有一個簡單的原則應該是可以肯定的，就是考慮到通道的單一性分別在通道兩側進行測量得到的通道衰耗應該是一致的。我們這里所講的通道衰耗是各種衰耗( 反射衰耗、傳輸衰耗、反射衰耗等 ) 產生的綜合效果，沒有個別分析。2.2測量通道衰耗的幾個問題：通道衰耗的測量有許多技術型很強的方法，但操作上非常復雜。作為一般的通道衰耗檢查

20、我們只需采用對比對側發信與本側收信電平差的方法即可。每次進行收發訊機校驗后要求大家記錄發訊電平和收訊電平，從而可以大致的計算出通道衰耗。方便日后檢查時分析通道衰耗變動情況。我們用電平差的方法計算通道衰耗必須用功率電平計算。這是因為電壓電平是與測量點阻抗情況有關的，而功率電平反映的則是功率的損耗情況。 我們實際工作中測量信號用的電平表一般只能測量電壓電平，因此我們必須掌握在不同阻抗情況下功率電平和電 壓電平 的轉換關 系：功 率電平 = 電壓電 平+ 10lg(600/Z)，式中 Z 為測量點阻抗。那么常見阻抗點的功率電平和電壓電平轉換情況如表二所示：測量點高頻電纜、結合濾波 器 結合濾波 器

21、收發訊機 中收發訊機發耦合電 容器耦合電容器頻部分訊回路，結側側（12Khz）合濾波器電（雙分裂線（不分裂線纜側路）路）11阻抗情況75 歐300 歐400 歐600 歐功率電平9db3db0.18db0db和電壓電平差表二 常見阻抗點的功率電平和電壓電平轉換情況我們依據上表給出的數據假設從收發訊機至結合濾波器耦合電容器側（ 300 歐）無衰耗的理想情況，如果收發訊機通道口發訊信號電壓電平為 31db, 轉換為功率電平則為40dbm。如 果不考慮衰耗，則結合濾波器耦合電容器側信號功率電平也應該是 40dbm,轉換為電壓電平為37db。從這些數據我們就可以看到如果采用電壓電平來考慮通道衰耗的問題

22、的話就會出線信號源 31db 而結合濾波器處電平為37db 這種不僅沒有衰耗反而 出現增益的怪異現象，顯然這和基本的電路知識不符。在測量通道衰耗的時還有一個有意思的問題需要我們注意。有些時候我們對比兩側的收發訊電平差計算出的通道衰耗并不一樣，感覺上通道上兩個方向傳輸的信號衰耗程度不一樣。這時最大的可能是兩側所用的電平表測量精度不一樣，特別是分別存在正誤差和負誤差的情況，兩者的誤差被我們算作了通道衰耗的差別。這種情況需要我們給予必要的注意。2.3 阻波器與通道衰耗阻波器產生的衰耗是分流衰耗。阻波器的基本技術條件就是對工作頻率的高頻信號呈高阻抗從而有效的阻止線路上的高頻信號流出本線路影響其它設備或

23、是阻止其它來源的高頻信號從母線流入線路從而影響本線路保護的正常工作。在阻波器正常的情況下其分流衰耗很小，也就12是 12db 而已。因此即使接于 阻波器后（遠離線路）的線路接地刀閘在合位時也不會對信號 的傳輸產生明顯的影響。 阻波器主要組成部分是由電感和電容 構成的調諧元件以及適當的電阻成分構成。其調諧元件在操作 過電壓、雷擊過電壓等因素的影響下比較容易損壞，而調諧元 件一旦損壞后就會使的分流衰耗明顯的增大。 在正常情況下排除明顯的異常情況以及包括天氣等問題，如果 突然發生較明顯的通道衰耗增大，我們可以懷疑阻波器損壞。記錄收發訊機正常時的收發訊電平非常重要，因為阻波器損壞會影響到通道阻抗進而影

24、響通道匹配。因而可以懷疑發訊電平 變化較大的，以及在對側發訊電平正常的情況下收訊電平變化較大的一側的阻波器損壞的可能性最大。因為阻波器損壞后會使通道匹配變差，那么我們在結合濾波器高頻電纜側和耦合電容器側測量的電壓電平， 其結果和按照結合電容器兩側標稱阻抗進行計算的結果會有非常大的差異。從而我們可以確定是那側的阻波器損壞現在常用的方法還有利用合線路接地刀閘的方法進行檢查阻波器。如果阻波器損壞后合入接地刀閘會造成較大的分流衰耗，而如果在阻波器無問題則分流衰耗會很小。 我們曾經遇到過這樣的情況：設備帶電前通道衰耗很大，而當刀閘和斷路器合好設備帶電后通道衰耗又減少了。還可能當站內接線方式發生變化時通道衰耗情況發生較明顯的變化。這種情況下我們都有必要懷疑阻波器損壞。這是因為阻波器中主要 成分為電感，而不論是設備從不帶電到帶電還是站內接線方式的變化都意味著系統中參數的變化。這種參數的變化非常明顯的影響到13了阻波器的分流衰耗說明阻波器的特性多少存在著問題，必須給予注意。2 收發訊機自啟動的問題我們這里所說的收發訊機自啟動是指在沒有進行通道對試試驗的情況下收發訊機自行啟動發訊的情況。收發訊機自啟動主要有兩方面的原因：2.1裝置問題檢查是否存在保護裝置控