南瑞电子式电流互感器的技术特点及应用

摘要：随着光电技术和计算机技术的飞速发展，新型光學电流互感器日益呈现出广阔的前景和不可或缺性，也是今后继电保护一个重要的发展方向。光CT作为测量电流的新型设备，在直流输电系统中得到了广泛的应用，在国内已投运换流站交、直流滤波器场，直流场中都安装了大量光CT，其运行的可靠性和准确性直接关系到直流系统的稳定运行。

关键词：抗干扰 高灵敏度 全光纤电流互感器 法拉第磁光效应

1、南瑞光CT的技术特点

电子式电流互感器有两种传感原理：Faraday电磁感应原理和Faraday磁旋光效应原理。属于Faraday磁旋光效应原理的包括块状玻璃和光纤两种传感结构，这类电流互感器又叫做光学电流互感器。种类上又可以分为：有源式光电互感器、磁光玻璃光电互感器、全光纤光电互感器。

有源式光电互感器，头部高压侧有无铁心的罗柯夫斯基线圈，由电子装置转换成光信号，送到底部，再经底部转换成电信号。高压侧电子装置电源由蓄电池供给，或底部送强激光束，由光电池产生电源，也有由高压电、磁场激励感应供电。

磁光玻璃光电互感器，采用法拉第磁光效应，应用，根据光波行进中，在由一次电流形成的磁场中引起的光偏转，由底部的电子装置检测原光信和偏转后的光信号差异，计算出一次电流值。头部无需电源，但匝数受限，磁光玻璃尺寸受限，使测量灵敏度不高。

全光纤光电互感器 ，简称OCT ，全光纤代替了磁光玻璃，结构简单，采用高灵敏度不受干扰的Sagnac干涉原理，可靠性好，灵敏度高，应用灵活，稳定性高。

1.1南瑞光CT的原理介绍

全光纤电子式电流互感器相对于其他类型的电子式互感器具有测量精度高、动态范围宽、抗环境电磁干扰能力强、敏感环安装方式简单灵活等优点，下面详细介绍一下全光纤电子式电流互感器。全光纤电子式互感器利用了法拉第磁光效应原理。

2、光CT典型故障分析及处理方法

2.1 南瑞光CT的典型故障分析及处理方法

2.1.1故障事件

郑州换流站交流场投运后，先后在2014年5月19日报出AMU5B RTU7 5615 A相首端激光器驱动电流高;2014年6月25日，AMU4B RTU5 5643 B相不平衡激光器驱动电流高;2014年8月28日，AMU4A RTU9 5645 C相不平衡激光驱动电流高;2014年12月5日，AMU2A RTU3 5622 C相不平衡激光驱动电流高;2014年12月7日，AMU5B RTU1 5611 A相首端激光器PWM调制量异常。出现了多次交流滤波器电子式C T并单元报“ RTUX 激光器驱动电流高 ”，而后“ 远端模块置维修 ”，随后“ 激光器关闭 ”的情况，现场自检报告显示“ RTUX 丢帧出错 ”，“ RTUX数据电平低 ”。在2016年10月24日，郑州站直流测量屏合并单元装置 RTU6 驱动电流高报警，现场更换了对应的合并单元板卡 NR1125 板卡，驱动电流及数据恢复正常，异常现象消失。针对以上案例，以下做出分析和解决方法。

2.1.2合并单元 NR1125 板卡故障分析

事件是由合并单元中DSP板卡 NR1125 报出的，NR1125 板卡上激光器通过供能光纤给采集模拟量的远端模块供电，同时通过数据光纤接收远端模块发出的数字采样信号。分析得NR1125 板卡驱动电流增高或关闭，一般有以下 2 个原因：

（1）激光器本身异常或损坏，降低了输出光功率效率或停止工作;

（2）光纤回路异常，造成光纤回路损耗增大，激光器会在控制下逐步提高功率，至阈值后关闭。光纤回路损耗增大的原因包括：激光器尾纤通过法兰与光纤配线架连接失配，如现场施工、检修插拔光纤过程中光纤头未拧紧或光纤头由于进入灰尘被污染;光缆或尾纤受外力挤压，如扎带过紧;光纤配线架熔接点质量问题，如光缆的熔接点质量不合格.

2.1.3互感器报警故障分析

测量接口屏装置报警，一般有以下几个原因：

（1）合并单元 NR1125 板卡激光器光纤端面污染，导致其功率无法正常发出去为远端模块提供工作电源，远端模块则不能正常工作发送采样数据;

（2）合并单元 NR1125 板卡激光器本身异常或损坏，输出光功率效率降低或停止工作，无法为远端模块提供工作电源，导致远端模块不能正常工作发送采样数据;

（3）供能光纤回路异常，导致激光器发送出来的功率不能正常传输给远端模，远端模块无法获得工作电源而不能正常工作发送采样数据;

（4）数据光纤回路异常，导致合并单元不能正常接收远端模块发送过来的采样数据。

3.反措及建议

现阶段特高压换流站直流场光CT测量回路，一般配置6个远端模块，分别接至极一合并单元A、B、C和极二合并单元A、B、OHM（谐波监视）。光纤回路经本体转接箱、光纤配线架进行熔接转接。光纤接头过多会导致光接头连接不好，导致光纤接头出现问题的可能性增加。实际运行过程中，接头数量少的换流站的光纤测量回路故障概率明显低于数量多的换流站的光纤测量回路故障概率。建议在工程设计时尽量减少光纤的中间转接点，并选用性能优良的光纤及光纤头。

参考文献：

[1] 伊克昭换流站滤波器保护说明

[2] 赵畹君 高压直流输电工程技术 中国电力出版社

[3] 常规直流运行中问题及解决措施光CT分析总结 宜昌管理处

[4] 《交流滤波器保护光CT改造技术方案》 南京南瑞继保电气有限公司

[5] 《直流全光纤电流互感器PCS-9250-OAC_X_说明书》南京南瑞继保电气有限公司

作者简介：

赵文诗，女，1994年7月生，大学本科学历，助理工程师，现从事特高压运维工作。

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