南瑞電子式電流互感器的技術(shù)特點及應(yīng)用

摘要：隨著光電技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，新型光學(xué)電流互感器日益呈現(xiàn)出廣闊的前景和不可或缺性，也是今后繼電保護一個重要的發(fā)展方向。光CT作為測量電流的新型設(shè)備，在直流輸電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，在國內(nèi)已投運換流站交、直流濾波器場，直流場中都安裝了大量光CT，其運行的可靠性和準(zhǔn)確性直接關(guān)系到直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：抗干擾 高靈敏度 全光纖電流互感器 法拉第磁光效應(yīng)

1、南瑞光CT的技術(shù)特點

電子式電流互感器有兩種傳感原理：Faraday電磁感應(yīng)原理和Faraday磁旋光效應(yīng)原理。屬于Faraday磁旋光效應(yīng)原理的包括塊狀玻璃和光纖兩種傳感結(jié)構(gòu)，這類電流互感器又叫做光學(xué)電流互感器。種類上又可以分為：有源式光電互感器、磁光玻璃光電互感器、全光纖光電互感器。

有源式光電互感器，頭部高壓側(cè)有無鐵心的羅柯夫斯基線圈，由電子裝置轉(zhuǎn)換成光信號，送到底部，再經(jīng)底部轉(zhuǎn)換成電信號。高壓側(cè)電子裝置電源由蓄電池供給，或底部送強激光束，由光電池產(chǎn)生電源，也有由高壓電、磁場激勵感應(yīng)供電。

磁光玻璃光電互感器，采用法拉第磁光效應(yīng)，應(yīng)用，根據(jù)光波行進中，在由一次電流形成的磁場中引起的光偏轉(zhuǎn)，由底部的電子裝置檢測原光信和偏轉(zhuǎn)后的光信號差異，計算出一次電流值。頭部無需電源，但匝數(shù)受限，磁光玻璃尺寸受限，使測量靈敏度不高。

全光纖光電互感器 ，簡稱OCT ，全光纖代替了磁光玻璃，結(jié)構(gòu)簡單，采用高靈敏度不受干擾的Sagnac干涉原理，可靠性好，靈敏度高，應(yīng)用靈活，穩(wěn)定性高。

1.1南瑞光CT的原理介紹

全光纖電子式電流互感器相對于其他類型的電子式互感器具有測量精度高、動態(tài)范圍寬、抗環(huán)境電磁干擾能力強、敏感環(huán)安裝方式簡單靈活等優(yōu)點，下面詳細(xì)介紹一下全光纖電子式電流互感器。全光纖電子式互感器利用了法拉第磁光效應(yīng)原理。

2、光CT典型故障分析及處理方法

2.1 南瑞光CT的典型故障分析及處理方法

2.1.1故障事件

鄭州換流站交流場投運后，先后在2014年5月19日報出AMU5B RTU7 5615 A相首端激光器驅(qū)動電流高;2014年6月25日，AMU4B RTU5 5643 B相不平衡激光器驅(qū)動電流高;2014年8月28日，AMU4A RTU9 5645 C相不平衡激光驅(qū)動電流高;2014年12月5日，AMU2A RTU3 5622 C相不平衡激光驅(qū)動電流高;2014年12月7日，AMU5B RTU1 5611 A相首端激光器PWM調(diào)制量異常。出現(xiàn)了多次交流濾波器電子式C T并單元報“ RTUX 激光器驅(qū)動電流高 ”，而后“ 遠(yuǎn)端模塊置維修 ”，隨后“ 激光器關(guān)閉 ”的情況，現(xiàn)場自檢報告顯示“ RTUX 丟幀出錯 ”，“ RTUX數(shù)據(jù)電平低 ”。在2016年10月24日，鄭州站直流測量屏合并單元裝置 RTU6 驅(qū)動電流高報警，現(xiàn)場更換了對應(yīng)的合并單元板卡 NR1125 板卡，驅(qū)動電流及數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，異?，F(xiàn)象消失。針對以上案例，以下做出分析和解決方法。

2.1.2合并單元 NR1125 板卡故障分析

事件是由合并單元中DSP板卡 NR1125 報出的，NR1125 板卡上激光器通過供能光纖給采集模擬量的遠(yuǎn)端模塊供電，同時通過數(shù)據(jù)光纖接收遠(yuǎn)端模塊發(fā)出的數(shù)字采樣信號。分析得NR1125 板卡驅(qū)動電流增高或關(guān)閉，一般有以下 2 個原因：

（1）激光器本身異?；驌p壞，降低了輸出光功率效率或停止工作;

（2）光纖回路異常，造成光纖回路損耗增大，激光器會在控制下逐步提高功率，至閾值后關(guān)閉。光纖回路損耗增大的原因包括：激光器尾纖通過法蘭與光纖配線架連接失配，如現(xiàn)場施工、檢修插拔光纖過程中光纖頭未擰緊或光纖頭由于進入灰塵被污染;光纜或尾纖受外力擠壓，如扎帶過緊;光纖配線架熔接點質(zhì)量問題，如光纜的熔接點質(zhì)量不合格.

2.1.3互感器報警故障分析

測量接口屏裝置報警，一般有以下幾個原因：

（1）合并單元 NR1125 板卡激光器光纖端面污染，導(dǎo)致其功率無法正常發(fā)出去為遠(yuǎn)端模塊提供工作電源，遠(yuǎn)端模塊則不能正常工作發(fā)送采樣數(shù)據(jù);

（2）合并單元 NR1125 板卡激光器本身異?；驌p壞，輸出光功率效率降低或停止工作，無法為遠(yuǎn)端模塊提供工作電源，導(dǎo)致遠(yuǎn)端模塊不能正常工作發(fā)送采樣數(shù)據(jù);

（3）供能光纖回路異常，導(dǎo)致激光器發(fā)送出來的功率不能正常傳輸給遠(yuǎn)端模，遠(yuǎn)端模塊無法獲得工作電源而不能正常工作發(fā)送采樣數(shù)據(jù);

（4）數(shù)據(jù)光纖回路異常，導(dǎo)致合并單元不能正常接收遠(yuǎn)端模塊發(fā)送過來的采樣數(shù)據(jù)。

3.反措及建議

現(xiàn)階段特高壓換流站直流場光CT測量回路，一般配置6個遠(yuǎn)端模塊，分別接至極一合并單元A、B、C和極二合并單元A、B、OHM（諧波監(jiān)視）。光纖回路經(jīng)本體轉(zhuǎn)接箱、光纖配線架進行熔接轉(zhuǎn)接。光纖接頭過多會導(dǎo)致光接頭連接不好，導(dǎo)致光纖接頭出現(xiàn)問題的可能性增加。實際運行過程中，接頭數(shù)量少的換流站的光纖測量回路故障概率明顯低于數(shù)量多的換流站的光纖測量回路故障概率。建議在工程設(shè)計時盡量減少光纖的中間轉(zhuǎn)接點，并選用性能優(yōu)良的光纖及光纖頭。

參考文獻：

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[2] 趙畹君 高壓直流輸電工程技術(shù) 中國電力出版社

[3] 常規(guī)直流運行中問題及解決措施光CT分析總結(jié) 宜昌管理處

[4] 《交流濾波器保護光CT改造技術(shù)方案》 南京南瑞繼保電氣有限公司

[5] 《直流全光纖電流互感器PCS-9250-OAC_X_說明書》南京南瑞繼保電氣有限公司

作者簡介：

趙文詩，女，1994年7月生，大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師，現(xiàn)從事特高壓運維工作。

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