ABB保护载波机+teleprotection培训

TPS 标准和出版物
IEC 标准:
IEC 60834-1 电力系统的远方保护设备 – 性能和试验 第1部分：窄带系统 (第1版, 1988) 第1部分：命令系统 (第2版, 1999) IEC 60834-2 电力系统的远方保护设备 – 性能和试验 第2部分：模拟比较系统 (第1版, 1993)
CIGRE（国际大电网会议） 出版物:
– 远方保护 (Teleprotection) 信号
• 可在电话频带内传输：节省频谱，传输命令时切断话音 • 也可在上音频频带内传输：增加命令数量时可考虑采用
电力线载波机的调制方式

传统的方式
– 单边带载频抑制二次调制方式
新型的调制方式
– DDS - Direct Digital Synthesis (直接数字合成)
L N△f2 = L N△f1 － 10 lg ( △f 1 / △f 2 )
式中： L N△f1、L N△f2 分别是带宽为 △f 1 和 △f 2 频带内的噪音电平
保护系统的构成
A站 B站
高压线
继电保护
远方保护 信号设备
物理 通道
远方保护通道
远方保护 信号设备
继电保护
远方保护系统
继电保护系统系统
信噪比
信噪比 (SNR或S/N) SNR ＝ 有用信号电平 － 噪声电平 (dB) ITU-T对SNR的要求
–话音：不小于25dB –远动：不小于15dB –远方保护：根据可依赖性指标确定，一般不小于6dB
通道噪声电平的大小与带宽的关系
在一个确定的通信系统中，接收某信号的滤波器的频带越 宽，其接收的噪音电平也越高。频带宽度与噪音电平之间的关系 是：
“远方保护导则”, 学术委员会 34 + 35, 远方保护联合工作组, 1969; “保护系统的远方保护通道”修订本, 1985 “保护系统的远方保护通道”修订本, 2000
远方保护通道的信号变换
高频通道
继保装置
远方判据
TPS
PLC
PLC
TPS
继保装置
跳闸
本地判据
远方保护通道
远方保护信号的传输过程

信号变换
发信： 收信：
接点信号－>音频信号（或数字信号）－> 高频信号 高频信号－>音频信号（或数字信号）－ > 接点信号

音频信号的控制方式
– ON/OFF（单频键控）方式 – FSK（移频键控）方式
保护命令信号的传输过程
A站
继保保护装置 保护接口设备 保护接口设备
B站
继保保护装置
高频通道 1 2 3 4
和维护。
电力系统的噪声干扰




电晕噪声 – 与电压等级、线路长度、导线情况 (粗细、光洁度、 脏污、分裂数)、天气情况、海拔高度等因素有关。 刀闸和断路器动作产生的噪声 – 刀闸动作时间较长，所以其影响远大于断路器动作的 影响。 绝缘子瓷瓶放电、绝缘子间隙放电等产生的噪声 – 绝缘子的间隙放电通常是对电力线载波通信影响最大 的一种噪声，其特点是强度大、持续时间长，一般出 现在新线路上，一旦产生，不会自动消失。 雷电等自然因素产生的噪声 …… 受干扰的信号可能会引起保护装置误动。

中频信号(Intermediate Frequency ->IF)
– 音频信号变换成高频信号的中间过程
高频信号(Radio Frequency ->RF)
– 线路信号，一般为调幅和调频信号
音频频带内各种信号的频率分配

音频 (Audio) 频带的分段:
– 话音 (Speech) 频带：一般占用音频频带中的 300～2000Hz – 上音频 (Speech Plus) 频带：话音频带以上的部分
相地耦合和相相耦合方式
母线 阻波器 耦合电容器 高频电缆 结合滤波器
电力线
电力线载波机
Tx
差接网络
Rx
所需设 Elements: 备:
• 相相耦合要增加一个高频差接网络
电力线载波通信中的音频信号、中频信 号和高频信号

音频信号(Audio Frequency ->AF)
– 0 - 4000Hz – 为了隔离相邻的音频频带及滤除工频信号的干扰， 有效带宽一般为300 – 4000Hz
– 停发监频信号，改发跳频信号
目的
– 提高命令传输的安全性
电力系统对继电保护的基本要求

四大指标： 可靠性 选择性 快速性 灵敏性
电力系统对保护通道的基本要求

可靠性 (Reliability) 的组成
– 可依赖性 (Dependability) – 安全性 (Security)

快速性
– 对通道的传输时间 (T0) 有严格要求
租用电话线等
电力系统通信的主要方式:

光纤通信
– 超大容量、设备运行可靠，但通道较易受损，无中
继距离有限。

微波通信
– 大容量，设备运行可靠，但基建及维护成本极高，
易受地形及信号衰落影响。


无线高频通信
– 大容量、灵活方便，但易受地形及干扰影响。
电力线载波通信(PLC) ……
电力线载波通信的特点
高频通道
继保机房
继电保护装置 控制电缆
通信机房
保护接口设备及 传输设备（如载波机）
高频通道
命令传输方向
保护命令启动电压的选择


由保护接口设备提供启动电压
优点：接线简单 缺点：启动电压太低，控制电缆受到干扰时，很容易使保护接口设备 误发命令信号 应用场合：控制电缆极短（几米）且应用环境屏蔽良好
1.00E+00
1.00E-01
<1.0T0 <1.3T0 Pm c 1.00E-02 <1.5T0 <2.0T0 <3.0T0
1.00E-03
1.00E-04 -6 -4 -2 0 2 SNR 4 6 8 10
远方保护通道的安全性
Security - 安全性 – 从一般的概念上来说，我们希望一个系统的安全性越高越好。 – 但是从量化的角度来说，表述一个系统的安全性的值却是越低越 好。它被称作虚假命令的概率Puc。 – 所有安全性的测量都按IEC 60834-1的标准进行。 安全性测量 虚假命令的概率按下式计算 Puc = Nuc / NB – Puc = 虚假命令的概率 – Nuc = 接收端的虚假命令数 – NB = 注入的噪声脉冲数
远方保护通道的可依赖性


Dependability - 可依赖性 – 从一般的概念上来说，我们希望一个系统的可依赖 性越高越好。 – 但是从量化的角度来说，表述一个系统的可依赖性 的值却是越低越好。它被称作丢失命令的概率Pmc。 – 所有可依赖性的测量都按IEC 60834-1的标准进行。 可依赖性测量
电晕噪声的参考值
4KHz带宽内电晕噪声的平均水平（CIGRE推荐值）
电压等级 66-110KV 132-150KV 220-230KV 270-300KV 380-400KV 500-525KV 765-800KV 一般天气 -45dBm -40dBm -35dBm -30dBm -25dBm -20…-25dBm -15…-20dBm 恶劣天气 -30dBm -25dBm -20dBm -15dBm -10dBm -5…-10dBm 0…-5dBm
PLC电路的组成
电能的传输
A站
线路阻波器 高压输电线 线路阻波器
B站
耦合电容器
耦合电容器
/CVT
结合滤波器 电力线载波机 结合滤波器
/CVT
电力线载波机
数据、话音和保护信号的传输
PLC 的耦合设备
线路阻波器 - DLTC
结合滤波器 – MCD80
电力线载波 - ETL541
下层为 AMX500
A站
1
B站
4
1 2 3 4
继保发信接点 保护接口设备的输入回路(继电器或光耦器件) 保护接口设备的输出回路(固态继电器或电磁型继电器) 继保收信回路
同一站内保护屏与通信屏之间 命令信号的连接
继保机房
继电保护装置 光电转换装置 （接点信号－光信号） 光缆
通信机房
光电转换装置 （光信号－接点信号） 保护接口设备及 传输设备（如载波机）
远方保护的传输通道
音频或数字信号 传输通道 音频或数字信号
微波
继电保护 TPS: 保护接口 设备
PLC ETL
电力线载波
PLC ETL
继电保护 TPS: 保护接口 设备
Port 1 Port 2 Port 3 Port 4 Port 5 Port 6
光纤
Port 1 Port 2 Port 3 Port 4 Port 5 Port 6

优点
– – – – 用电力线作传输介质，坚固可靠。 所需投资较少，长距离电路上有明显的优势。 信道的走向与远方保护的通道完全一致。 在电力系统中传输各种信息的技术已经非常成熟，并被证实是 非常成功和有效的。

缺点
– 是一种窄带设备，传输容量很小。 – 使用的频谱受到限制。下限受耦合效率的限制，上限受无线电 广播频率的限制。 – 对电力线上的各种噪声干扰比较敏感。为提高传输信号的信噪 比，必须提高发信机的发信功率。 – 传输远方保护命令信号与系统故障几乎同时发生，为此对设备 有一些特殊且严格的技术要求。
时刻起，到另一端载波机的远方保护接口的命令输出端信号状态 相应改变时刻止所经历的时间。 – 在不考虑高频通道部分的传输时间，也就是系统在背靠背试验时 测得的传输时间称作标称传输时间T0。 – T0是在无噪声的传输条件下测得的。