技术︱载波保护通道自动检测系统的实现
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湖北省电力公司宜昌供电公司、东方电子股份有限公司的研究人员贺菲、寇红宇、谭凯、王飞，在2016年第2期《电气技术》杂志上撰文指出，载波保护通道每天需要交换信号进行通道测试。早期依靠变电站值班员人工检测，变电站无人值守后，无法进行人工检测。现在大多用遥控检测，但遥控检测实施困难，且可靠性和安全性较差。
本文结合地区电网载波保护通道自动检测系统的建设，提出了基于载波保护通道自动检测装置和载波保护通道异常智能识别的载波保护通道自动检测实现方法，证明了载波保护通道自动检测系统在电网运行监控方面良好的应用前景。
在电力系统高压输电线路的各种原理保护中，高频保护能快速反应各种类型的故障，以最短的延时作用于断路器跳闸，使系统受到的冲击最小，与零序和距离保护相比具有全线速动的特点，因此在电网继电保护中占有极其重要的地位。然而高频保护的载波保护通道经常出现异常情况，导致高频保护退出运行。
早期变电站值班员用人工检测的方法来测试通道。变电站无人值班后，人工检测变得困难，而远方遥控检测不仅实施复杂，而且效率低、可靠性弱、安全性差。因此国家电网要求“对于变电站无人值守后闭锁式载波保护的通道测试，最终方案是通过技术改造实施自动通道测试”。
本文提出了一种基于载波保护通道自动检测装置和载波保护通道异常智能识别的自动通道测试方法。同时，结合某地区载波保护通道自动检测系统的建设及示范应用，进一步介绍其研究成果。
1 系统总体设计
载波保护通道自动检测系统的总体设计如图1所示。
变电站侧安装自动检测装置，用于载波保护通道的自动检测；检测信息接入变电站通讯管理机，发送给调度主站；调度主站接受检测信息后，由通道异常智能识别系统分析检测结果，提示通道异常信息。
图1 系统总体设计
2 载波保护通道自动检测装置的设计
一些高频保护装置具备定时启讯功能，但“收发信机动作”和“收发信机告警”等远方遥信多是自保持，无法实现自动检测，且定型产品不宜更改，因此需开发载波保护通道自动检测装置。
2.1 装置动作逻辑
图2 装置逻辑框图
如图2所示，装置采用高精度时钟，每天定时（可整定）发出一个200毫秒的脉冲用于闭锁式高频载波保护的自动启讯。信号的复归采用“自动复归”或者“定时复归”两种方式。自动复归需接入收发信机的收信接点（“自动复归1”、“自动复归2”分别对应有源和无源接点）。
当装置收到收信信号再停止收信后，经15秒延时发出一个200毫秒的脉冲用于收发信机动作信号的复归。当自动复归因收信接点等问题不能接入时，可采用装置自带的定时复归功能。若整定加用，装置可在定时启讯前后10分钟、30分钟分别对收发信机进行一次复归，避免因启讯前信号继电器保持而不能有效进行通道检测。
优先选择自动复归。自动复归可及时发现收发信机频繁启讯、长时间启讯、收信继电器长期动作等问题，而定时复归解决不了这些问题。
2.2 装置设置
地区电网全网都采用通道自动检测，需综合考虑启讯时间设置。首先两侧收发信机不能同时检测，其次要方便监控人员查看，同时要便于维护人员设置（不需下定值）。
综上考虑，全网自动检测应集中在较短时间内完成，线路两侧启讯时间应错开，线路双编号在前的变电站先检测，在后的变电站后检测。一种典型的设置如下：
先检测的整定在上午10点，后检测的整定在上午10点20分，旁路可统一整定在10点40分。错开20分钟是考虑时钟误差，而且确保不具备自动复归条件时，能通过装置的定时复归功能完成自动检测流程。
定时复归功能配合完成线路两侧载波通道自动检测流程如图3所示，在M侧启讯前10分钟，两侧收发信机要完成清零复归（F/0），在M侧启讯后10分钟，两侧收发信机要复归一次（F/MQ），为N侧自动检测做好准备，N侧启讯后10分钟，两侧收发信机要再复归一次（F/NQ），为收发信机的再次发讯做好准备。
图3 定时复归完成自动检测流程
图3中，MQ、NQ为两侧启讯脉冲，F/0为启讯前清零复归脉冲，F/MQ为M侧启讯后的复归脉冲，F/NQ为N侧启讯后的复归脉冲。
3 通道异常智能识别设计
通道异常智能识别系统分析变电站侧上报的载波保护通道自检结果，检出异常通道，方便监控人员查看。
3.1 通道识别结果
高频通道信号识别结果分为通道正常、通道异常和通道拒动三类。
通道正常、通道异常、通道拒动三类结果判据设定条件如下：
1）通道正常
通道正常时有以下信号：“收发信机装置动作/恢复”、“保护收讯动作/恢复”。由于保护装置和收发信机类型不同，可能发一种，也可能发两种。一种信号只有动作、恢复各1次才算正常。仅有动作信号不能作为通道正常的判据，因为可能现场收发信机有动作和异常信号，动作信号上送主站，异常信号丢失主站未收到，这种情况下如果只判动作，不判动作恢复，将会误判通道正常。
2）通道异常
通道异常信号大致有以下几类：“收发信机异常”、“保护装置闭锁/异常/直流消失”、“保护纵联通道告警”、“3DB告警”、“保护通道故障”等，信号描述不一，视收发信机装置和保护装置类型不同而不同。“通道异常”判据设定需要满足只要有异常信号上送均判定为通道异常，与是否收到收发信机动作信号与否无关。因为有可能现场收发信机有动作和异常信号，动作信号因各种原因未上送主站，异常信号主站收到，异常信号自动复归并且不能保持，这种情况下没有收发信机动作信号，却有收发信机异常动作并且恢复的信号。
3）通道拒动
监视现场安装的载波保护通道自动检测装置的动作情况。如上文所述，现场安装的定时检测规则可设定如下：线路首段开关通道测试时间设为上午10点10分，末段站侧开关通道测试时间设为上午10点 20 分，旁路开关通道测试设为上午10点40分。定时检测时间段内收不到载波保护通道自动检测装置的收发信机装置动作信息，判为通道故障拒动。
3.2 功能界面设计
总界面如图4所示，设计三个功能页面，分为“载波自测装置数据采集”、“载波自测数据分析”、“载波自测结果显示”，默认页面为载波自测装置数据采集界面。
图4 总界面
数据采集功能界面如图5所示，“界面1”为厂站选择，可勾选指定的单个、多个或全部装有载波自测装置的变电站。“界面2”为关键字检索界面，用户可输入间隔名称或开关编号搜索需的载波自测装置的数据信息。“界面3”为时间检索界面，用户可根据时间段配合“界面1”、“界面1”内容检索指定时间段内载波自测装置的数据信息。
图5 数据采集
图5中，“界面4”依功能界面变化而变化。当选择“载波自测装置数据采集”功能时，显示为满足“界面1”、“界面2”、“界面3”条件的检索历史事项（包括报文信息和事件顺序记录SOE信息）。
当选择为“载波自测数据分析”功能时，如图6所示。“界面4”显示满足“界面1”、“界面2”、“界面3”条件的载波自测装置的数据分析，包括：收发信机动作动作次数、收发信机动作恢复次数、收发信机异常动作次数、收发信机异常恢复次数、收发信机保护起动动作次数、载波通道自测装置动作次数、收发信机自测动作正确率=（收发信机动作动作次数- 收发信机保护起动动作次数）/ 收发信机动作动作次数。
图6 数据分析
当选择“载波自测结果显示”功能时，如图7所示。“界面4”将分栏（正常、异常）显示满足“界面1”、“界面2”、“界面3”条件的载波自测装置的测试结果。
图7 通道状态
3.3 系统应用
监控人员在调度主站应每天上午11点定时检查所有闭锁式高频载波保护通道的自检情况，并可按变电站、按间隔等检查装置自检结果。通道异常、拒动时，要分析保护是否按时启讯（例如10点和10点20分各一次）、是否按时复归（对应启讯后没有复归）、是否频繁启讯、是否有告警信号（不管是否已复归），并要做为缺陷上报及时处理。
4 结论
目前多数地区由监控人员通过远方启讯、远方复归检测方式来检测载波保护通道。比较而言，实现载波保护通道自动检测后，工作效率提高了数倍，而且有效解决了收发信机频繁启讯、长时间启讯、收信继电器长期动作等不能及时发现的老大难问题，有很好的应用前景。
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