[科普中国]-绝缘地线载波通信

简介

以输电线路的绝缘架空地线作为信号传输介质的载波通信方式。为防止输电线遭受雷击，在输电线上要架设避雷线，而且在每座杆塔上都要将避雷线可靠接地，因此避雷线也称为地线。地线与相导线平行排列，在相导线中传输的工频电流会通过电磁耦合在地线与大地间产生环流，从而增加送电损失。20世纪50年代国际上的实验研究表明，如将地线以绝缘子绝缘，并安装适当的放电保护间隙，地线上的落雷仍可以通过放电间隙入地，达到防雷目的，而又可以大大减少地线感应造成的电能损失。这就是绝缘地线。在覆冰严重地区还可利用绝缘地线融冰。中国从60年代起开始建立绝缘地线的输电线路，随后也参照国际上的经验逐步建立了一些绝缘地线载波通信电路。

随着超高压输电线路和系统的迅速发展，通信通道的需求也越来越多，由单一的调度电话通道发展到传输行政电话、会议电话、继电保护信号、自动装置信号、远动信号、计算机信号等多种信息.电力线载波已不敷应用。因此绝缘地线载波通信便受到了重视.在国外，它已广泛被应用于电力系统的电话通道、遥控遥测、监控与数据采集等多种领域，甚至还传输允许瞬时中断的某些继电保护信号。在我国，虽已研究了二十来年，但进展缓慢。其主要原因是:

(1)在比较长时期内未能生产出性能良好的地线通信设备，特别是地线结合设备;

(2)一绝缘子间隙放电对高频通道的干扰长期得不到妥善解决;

(3)运行管理跟不上。近三年来，湖北省在平武工程首次开通地线载波通道的基础上，根据超高压电网的发展需要，初步形成了湖北地区的绝缘地线载波通信系统1。

绝缘地线载波通信电路组成绝缘地线载波通信电路的组成。载波机将音频信号变换为载波信号，经阻抗匹配变量器、藕合电容器、绝缘地线，传送到对方，再经过同样的设备还原为音频信号。绝缘地线在两端安装了排流线圈，使两端的工频电压降到很低数值，提高运行的安全性。

绝缘地线载波通信优点绝缘地线载波通信有以下优点：

①绝缘地线上的噪声电平较相导线的约低5-10dB,载波机的发送电平可以较低。

②绝缘地线上因电磁感应而产生的工频电压、电流远比相导线上的低，使载波信号所需的棍合设备费用大为降低。

③在电力线沿线地区容易从绝缘地线下接线，实现便携式通信。

④不受电力网运行方式影响，即使电力线停电检修接地，地线载波通信仍可正常工作。

⑤可以使用较低频段(低到8kHz).扩大了载波频率范围2。

地线和地线间隙在绝缘地线上接人地线通信的结合设备便可构成高频通道，进行地线载波通信。地线载波通信能否正常运用，关键在于解决绝缘间隙的放电干扰.平武工程投运初期，仅500kV双凤线中山口—大军山段地线上的接地电位高达3250V，地线绝缘对地放电严重。仅九个月的统计，在双凤线“基塔，其烧坏更换间隙26处，年损坏率达5.2%。当初不仅不能进行地线载波通信，而且还严重地影响了电力线载波通信和远动信息的传输，还干扰了邮电通信和广播。经调查研究后，提出了尽量降低地线电位减小地线电流和力求地线对称运行的综合治理方案，’并经实施调整呼后，从根本上解决了地线绝缘子间隙放电的问题。

线路中间固定通信点的选择要实现输电线路的中间通信，除了，安装必要的结合设备和配以可携带的轻便地线副机外，最重要的就是选择固定的引下通信点。在对称点接地，地线电流和接地电流都很小，几乎为零;在不对称点接地，地线电流和接地电流是相应段的最大值。完全对称换位线路地线第三接地点的电流分布。

当地线完全对称时，良性换位点就是对称点;不良换位点就是不对称点.由于地线的实际换位是近似对称的，所以真正的对称点就可能落在良性换位点的附近。选择安装固定结合滤波器的地点应在良性换位点或邻近对称点。这样，正常运行时不仅只有很小的接地电流通过结合滤波器的排流线圈，而且也不会明显改变原有地线电流的分布规律。

在采用了地线合理换位，计算选择良性换位点后，可采用中间安装固定结合设备，且串联联接隔离刀闸，平时刀闸断开运行的方式。这种方式既不影响线路运行安全，又不增加绝缘地线、通道中间的分流衰减，在线路带电作业或停电检修中，推广使用地线通信的经济效益是十分可观的。

总结地线一般使用钢绞线，因而使载波信号衰减增大。如改用钢芯铝绞线或铝包钢线，则可增长通信距离，提高载波频率。同时，也能增强地线的防腐性能，延长使用寿命。

绝缘地线上的工频电压虽比相导线上的低很多，但也会高达几千伏，这使放电间隙、绝缘子容易损坏，并产生噪声干扰，还影响在绝缘地线上工作时的人身安全，是绝缘地线载波通信尚未广泛应用的主要原因之一。中国湖北省等地采取使地线合理交叉换位并增多交叉点的方法降低地线上的工频感应电压，收到很好效果，使绝缘地线载波通信状况大为改善3。