高壓直流工程光電流互感器國(guó)產(chǎn)化改造淺析

戚 菲 國(guó)家電網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司

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高壓直流工程光電流互感器國(guó)產(chǎn)化改造淺析

戚 菲 國(guó)家電網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司

【文章摘要】

【關(guān)鍵詞】

CT；光電流互感器；改造

1.進(jìn)口光電流互感器設(shè)計(jì)原理

光電流互感器（optical current transfomer）的測(cè)量回路由三部分組成，光CT本體、光纖回路、測(cè)量保護(hù)主機(jī)內(nèi)的光接口板。

在交流濾波器內(nèi)使用了瑞典ABB公司生產(chǎn)的光CT，光CT內(nèi)部有一傳統(tǒng)的CT和一個(gè)電阻用于測(cè)量，測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換后通過(guò)光纖接入到測(cè)量保護(hù)主機(jī)內(nèi)部的SG101板卡。

SG101板卡可以采集6路電流，用一根光纖傳輸光功率和光脈沖，以870nm的波長(zhǎng)接收遠(yuǎn)端模塊下發(fā)的被測(cè)交流電流等數(shù)字信號(hào)，同時(shí)以780nm波長(zhǎng)上送激光功率給遠(yuǎn)端模塊供電，兩個(gè)波長(zhǎng)比較相近，因此對(duì)光纖傳輸回路質(zhì)量要求比較高。一塊SG01板卡就可采集一組交流濾波器的三相高端電流和三相不平衡電流。

2.進(jìn)口光CT常見(jiàn)故障

三常直流輸電工程中進(jìn)口光CT故障率較高，常見(jiàn)的故障類(lèi)型有：誤碼率高、測(cè)量故障及光CT本體故障。

（1）誤碼率高。在光CT運(yùn)行的過(guò)程中，光纖不僅傳輸光功率，還傳輸光脈沖數(shù)據(jù)，所以光CT對(duì)光纖的要求很高。由于光纖頭不清潔或損壞等原因?qū)е鹿饫w衰耗過(guò)大因此會(huì)出現(xiàn)光誤碼率高如果只是時(shí)間間斷的出現(xiàn)誤碼率時(shí)，則光CT還可繼續(xù)運(yùn)行，如果在一段時(shí)間（20ms）內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)誤碼率，則會(huì)導(dǎo)致改通道的關(guān)閉，該光CT就不會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。

（2）測(cè)量故障。光CT傳感器故障或運(yùn)行不穩(wěn)定，導(dǎo)致光CT測(cè)量電流不正確，從而引起交流濾波器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作或交流濾波器電容器不平衡保護(hù)誤動(dòng)作。

（3）光CT本體故障。三常直流輸電工程中交流濾波器光CT內(nèi)部的遠(yuǎn)方模塊出現(xiàn)故障較多，故障主要是光CT板卡本身電子元件質(zhì)量問(wèn)題，尤其在夏季高溫天氣時(shí)容易出現(xiàn)故障。

3.國(guó)產(chǎn)化光CT介紹

三常直流輸電工程中國(guó)產(chǎn)化改造使用的是南瑞繼保公司生產(chǎn)的光電流互感器。該光電流互感器主要由低功率電流互感器、遠(yuǎn)端模塊及合并單元（替代了進(jìn)口的SG101板卡）組成。其中合并單元放置在設(shè)備室內(nèi)，采用光纖和遠(yuǎn)端模塊相連接。CT采樣獲得的信號(hào)經(jīng)合并單元送二次控制保護(hù)設(shè)備。

國(guó)產(chǎn)化光電流互感器主要由四部分組成：

（1）一次傳感器。一次傳感器位于高壓側(cè)，濾波器電子式電流互感器采用低功率電流互感器（LPCT）傳感被測(cè)電流信號(hào)。

（2）遠(yuǎn)端模塊。遠(yuǎn)端模塊也稱(chēng)一次轉(zhuǎn)換器，位于高壓側(cè)。遠(yuǎn)端模塊接收并處理LPCT的輸出信號(hào)，遠(yuǎn)端模塊的輸出為串行數(shù)字光信號(hào)。遠(yuǎn)端模塊的工作電源由合并單元內(nèi)的激光器提供。

（3）光纖絕緣子。絕緣子為內(nèi)嵌光纖的復(fù)合絕緣子。絕緣子內(nèi)嵌24根62.5/125um的多模光纖（其中12根FC頭光纖，12根ST頭光纖），實(shí)際一般使用8根光纖（4根傳輸激光，4根傳輸數(shù)字信號(hào)），其余光纖備用。光纖絕緣子高壓端光纖以FC頭連接遠(yuǎn)端模塊的POWER口，以ST頭連接遠(yuǎn)端模塊的DATA口，低壓端光纖以熔接的方式與光纜對(duì)接。

（4）合并單元。合并單元置于控制室，合并單元一方面為遠(yuǎn)端模塊提供供能激光，另一方面接收并處理互感器遠(yuǎn)端模塊下發(fā)的數(shù)據(jù)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)按規(guī)定的協(xié)議（ΙEC60044-8 或TDM總線(xiàn)）輸出供二次設(shè)備使用。合并單元的輸出信號(hào)采用62.5/125um多模光纖傳送，接頭為ST型。

4.國(guó)產(chǎn)化光CT改造方案

國(guó)產(chǎn)化光CT改造采用整體更換方案，即更換包括傳感頭、光纖絕緣子、光纜終端箱在內(nèi)的所有CT零部件，改造CT的絕緣支架安裝接口、一次軟導(dǎo)線(xiàn)安裝接口、光纜終端箱安裝接口等按照原CT設(shè)計(jì)制造，總長(zhǎng)度和原CT一致。

一次母線(xiàn)規(guī)格及尺寸根據(jù)三常直流輸電工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際配置需要確定，互感器出線(xiàn)為兩根光纜，用金屬波紋管（外徑35mm）保護(hù)，出線(xiàn)光纜的長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程需要確定，絕緣子接地螺孔規(guī)格為M8，接地線(xiàn)需可靠固定于基礎(chǔ)接地端，并用固定鋼索固定絕緣子下端法蘭銷(xiāo)孔于基礎(chǔ)上，為安裝方便，鋼索接頭設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度可調(diào)型式，光纜熔接箱、懸掛端安裝位置及接口可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。

改造后每個(gè)測(cè)點(diǎn)將配置四個(gè)遠(yuǎn)端模塊，其中兩個(gè)分別用于A、 B系統(tǒng)，另外兩個(gè)用于熱備用。

每一小組交流濾波器保護(hù)按照雙重化配置，合并單元1面屏柜，每面屏柜配置2臺(tái)合并單元裝置，每臺(tái)合并單元負(fù)責(zé)與一套測(cè)量保護(hù)系統(tǒng)接口，接口示意如下圖：

當(dāng)光CT現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備全部安裝完畢后，進(jìn)行進(jìn)行一次注流試驗(yàn)，對(duì)首端CT注流時(shí)，將尾端CT串聯(lián)同時(shí)注流以便校驗(yàn)CT性能差異。

注流試驗(yàn)時(shí)，檢查合并單元接收到的電流值是否正確，合并單元顯示的是一個(gè)數(shù)值編碼，需要根據(jù)遠(yuǎn)端模塊的型號(hào)確認(rèn)CT數(shù)值變比系數(shù)進(jìn)行換算。

當(dāng)合并單元接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證無(wú)誤之后，檢查控制保護(hù)主機(jī)接收的電流值是否與合并單元顯示的一樣，如果有差別，需要檢查變比系數(shù)，并檢查控制保護(hù)主機(jī)的測(cè)量精度是否滿(mǎn)足要求并調(diào)整末端電磁式CT的延時(shí)，確保首端和末端電流差值最小。

改造后的光CT具有完善的自監(jiān)視功能，便于運(yùn)行監(jiān)視及故障維護(hù)。監(jiān)視參數(shù)包括：激光驅(qū)動(dòng)電流、接收數(shù)據(jù)電平、遠(yuǎn)端模塊溫度、激光器溫度、奇偶校驗(yàn)出錯(cuò)次數(shù)、丟幀出錯(cuò)次數(shù)、接收數(shù)據(jù)電平狀態(tài)、激光器驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)、激光器溫度狀態(tài)、遠(yuǎn)端模塊功率狀態(tài)、遠(yuǎn)端模塊溫度狀態(tài)等。

5.結(jié)語(yǔ)

從目前國(guó)產(chǎn)化光CT運(yùn)行情況來(lái)看，故障率已大大降低，并增加更實(shí)用的監(jiān)測(cè)參數(shù)，比如：光CT遠(yuǎn)端模塊溫度等，保障了該設(shè)備在系統(tǒng)中的安全穩(wěn)定。

圖1　交流濾波器合并單元接口

【參考文獻(xiàn)】

［1］楊世皓.高壓直流光電電流互感器的運(yùn)行原理及現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法.上海電力.2011-02-20.

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［3］蔣鋒.淺談電子式電流互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景.機(jī)電信息.2010-12-25.

本文通過(guò)介紹湖北電力公司所屬三常直流輸電工程中光電流互感器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)光CT）設(shè)備國(guó)產(chǎn)化改造，進(jìn)一步總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的光CT故障及國(guó)產(chǎn)化改造經(jīng)驗(yàn)。希望能夠?qū)ν?lèi)型設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，技術(shù)更新起到一定的參考作用。