高压直流工程光电流互感器国产化改造浅析

戚 菲 国家电网湖北省电力公司检修公司



高压直流工程光电流互感器国产化改造浅析

戚 菲 国家电网湖北省电力公司检修公司

【文章摘要】

【关键词】

CT；光电流互感器；改造

1.进口光电流互感器设计原理

光电流互感器（optical current transfomer）的测量回路由三部分组成，光CT本体、光纤回路、测量保护主机内的光接口板。

在交流滤波器内使用了瑞典ABB公司生产的光CT，光CT内部有一传统的CT和一个电阻用于测量，测量信号经过A/D转换和光电转换后通过光纤接入到测量保护主机内部的SG101板卡。

SG101板卡可以采集6路电流，用一根光纤传输光功率和光脉冲，以870nm的波长接收远端模块下发的被测交流电流等数字信号，同时以780nm波长上送激光功率给远端模块供电，两个波长比较相近，因此对光纤传输回路质量要求比较高。一块SG01板卡就可采集一组交流滤波器的三相高端电流和三相不平衡电流。

2.进口光CT常见故障

三常直流输电工程中进口光CT故障率较高，常见的故障类型有：误码率高、测量故障及光CT本体故障。

（1）误码率高。在光CT运行的过程中，光纤不仅传输光功率，还传输光脉冲数据，所以光CT对光纤的要求很高。由于光纤头不清洁或损坏等原因导致光纤衰耗过大因此会出现光误码率高如果只是时间间断的出现误码率时，则光CT还可继续运行，如果在一段时间（20ms）内连续出现误码率，则会导致改通道的关闭，该光CT就不会继续运行。

（2）测量故障。光CT传感器故障或运行不稳定，导致光CT测量电流不正确，从而引起交流滤波器差动保护误动作或交流滤波器电容器不平衡保护误动作。

（3）光CT本体故障。三常直流输电工程中交流滤波器光CT内部的远方模块出现故障较多，故障主要是光CT板卡本身电子元件质量问题，尤其在夏季高温天气时容易出现故障。

3.国产化光CT介绍

三常直流输电工程中国产化改造使用的是南瑞继保公司生产的光电流互感器。该光电流互感器主要由低功率电流互感器、远端模块及合并单元（替代了进口的SG101板卡）组成。其中合并单元放置在设备室内，采用光纤和远端模块相连接。CT采样获得的信号经合并单元送二次控制保护设备。

国产化光电流互感器主要由四部分组成：

（1）一次传感器。一次传感器位于高压侧，滤波器电子式电流互感器采用低功率电流互感器（LPCT）传感被测电流信号。

（2）远端模块。远端模块也称一次转换器，位于高压侧。远端模块接收并处理LPCT的输出信号，远端模块的输出为串行数字光信号。远端模块的工作电源由合并单元内的激光器提供。

（3）光纤绝缘子。绝缘子为内嵌光纤的复合绝缘子。绝缘子内嵌24根62.5/125um的多模光纤（其中12根FC头光纤，12根ST头光纤），实际一般使用8根光纤（4根传输激光，4根传输数字信号），其余光纤备用。光纤绝缘子高压端光纤以FC头连接远端模块的POWER口，以ST头连接远端模块的DATA口，低压端光纤以熔接的方式与光缆对接。

（4）合并单元。合并单元置于控制室，合并单元一方面为远端模块提供供能激光，另一方面接收并处理互感器远端模块下发的数据，并将测量数据按规定的协议（ΙEC60044-8 或TDM总线）输出供二次设备使用。合并单元的输出信号采用62.5/125um多模光纤传送，接头为ST型。

4.国产化光CT改造方案

国产化光CT改造采用整体更换方案，即更换包括传感头、光纤绝缘子、光缆终端箱在内的所有CT零部件，改造CT的绝缘支架安装接口、一次软导线安装接口、光缆终端箱安装接口等按照原CT设计制造，总长度和原CT一致。

一次母线规格及尺寸根据三常直流输电工程现场实际配置需要确定，互感器出线为两根光缆，用金属波纹管（外径35mm）保护，出线光缆的长度根据现场工程需要确定，绝缘子接地螺孔规格为M8，接地线需可靠固定于基础接地端，并用固定钢索固定绝缘子下端法兰销孔于基础上，为安装方便，钢索接头设计成长度可调型式，光缆熔接箱、悬挂端安装位置及接口可根据现场实际结构进行调整。

改造后每个测点将配置四个远端模块，其中两个分别用于A、 B系统，另外两个用于热备用。

每一小组交流滤波器保护按照双重化配置，合并单元1面屏柜，每面屏柜配置2台合并单元装置，每台合并单元负责与一套测量保护系统接口，接口示意如下图：

当光CT现场设备全部安装完毕后，进行进行一次注流试验，对首端CT注流时，将尾端CT串联同时注流以便校验CT性能差异。

注流试验时，检查合并单元接收到的电流值是否正确，合并单元显示的是一个数值编码，需要根据远端模块的型号确认CT数值变比系数进行换算。

当合并单元接收到的数据经过验证无误之后，检查控制保护主机接收的电流值是否与合并单元显示的一样，如果有差别，需要检查变比系数，并检查控制保护主机的测量精度是否满足要求并调整末端电磁式CT的延时，确保首端和末端电流差值最小。

改造后的光CT具有完善的自监视功能，便于运行监视及故障维护。监视参数包括：激光驱动电流、接收数据电平、远端模块温度、激光器温度、奇偶校验出错次数、丢帧出错次数、接收数据电平状态、激光器驱动电流状态、激光器温度状态、远端模块功率状态、远端模块温度状态等。

5.结语

从目前国产化光CT运行情况来看，故障率已大大降低，并增加更实用的监测参数，比如：光CT远端模块温度等，保障了该设备在系统中的安全稳定。

图1　交流滤波器合并单元接口

【参考文献】

［1］杨世皓.高压直流光电电流互感器的运行原理及现场检验方法.上海电力.2011-02-20.

［2］李文升.220kV GIS用电子式电流电压互感器在午山数字化变电站中的应用.电力系统保护与控制.2010-08-16.

［3］蒋锋.浅谈电子式电流互感器的应用现状及前景.机电信息.2010-12-25.

本文通过介绍湖北电力公司所属三常直流输电工程中光电流互感器（以下简称光CT）设备国产化改造，进一步总结现场常见的光CT故障及国产化改造经验。希望能够对同类型设备的运行维护，技术更新起到一定的参考作用。