南网直流分流器(光CT)国产化研究及应用情况V2.0

1、直流运行维护技术交流会专题材料五超高压输电公司2011.12南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况1一 超高压公司国产直流光CT应用情况二 超高压公司已投产国产光CT介绍三 超高压公司国产光CT运行中出现的问题四 其它国产光CT简介五 国产光CT应用前景南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况2 南网首台应用于生产实际的直流分流器为南瑞继保研制出的500kV直流电子式电流互感器，该光CT于2007年12月在超高压公司所辖广州换流站投入试运行，试运行期间稳定可靠。2010年4月1日投运的天广直流改造工程，直流分流器全部采用了南瑞继保研制生产的光CT。p南网直流分流器（光CT）国产化研究

2、及应用情况3序号设备项目光纤直流测量装置（500kV）光纤直流测量装置（50kV）1型号PCS-9250-EACD-500-2000PCS-9250-EACD-50-20002额定一次电流(A)200020003信号传输形式光纤 光纤4设备最高电压500kV 50 kV5工频耐受电压750 kV75 kV6雷电冲击耐受电压1425 kV150 kV7操作冲击耐受电压1300kV150 kV8制造厂家南瑞继保公司 南瑞继保公司9安装地点及数量阀厅高压侧直流场高压侧共8套阀厅低压侧直流场低压侧接地极共15套天广直流电子式电流互感器参数及安装地点p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况4 除南

3、瑞继保自行研发直流电子式互感器外，许继公司直流部也在自主开发光互感器，称为HOCT混合式光电电流互感器。许继的1台HOCT装置于2011年1月在天广工程广州换流站试运行，迄今运行正常。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况5一 超高压公司国产直流光CT应用情况二 超高压公司已投产国产光CT介绍三 超高压公司国产光CT运行中出现的问题四 其它国产光CT简介五 国产光CT应用前景南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况6 以南瑞继保 PCS-9250-EACD型直流电子式电流互感器为例，PCS-9250型直流电子式电流互感器作为国产化首台500kV直流电子式电流互感器在西安高压电器研究

4、所通过了型式试验。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况7 PCS-9250-EACD直流电子式电流互感器主要由四部分组成：1、一次传感器2、远端模块（对应西门子的sensor head）3、光纤绝缘子4、合并单元（对应西门子的LM3和IO3板） 其中合并单元放置在控制室内，采用光纤和远端模块相连接。光CT采样获得的信号经合并单元送二次控制保护设备。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况8直流电子式电流互感器组成示意图p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况9一次传感头包括一个分流器和一个空芯线圈。其中分流器为鼠笼式结构，串联于一次回路中，用于直流电流的传感测量。p南网直

5、流分流器（光CT）国产化研究及应用情况分流器一次腔体10空芯线圈套在一次管母上，空芯线圈的输出信号是一次谐波电流的微分，用于传感谐波电流。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况一次腔体空芯线圈11远端模块接收并处理分流器或空芯线圈的输出信号，其输出为串行数字光信号。远端模块的工作电源由位于控制室的合并单元内的激光器提供。每个远端模块有一个模拟量输入端用以接收分流器或空芯线圈的输出信号，一个光纤接收头（FC 头）用以接收激光，一个光纤发射头（ST头）用以发送数字信号。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况12远端模块安装及接线实物照片p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况

6、13远端模块通过多模光纤将采样数据送给低压侧控制室内合并单元的远端模块接口板NR1125 板卡。远端模块接口板NR1125 同时发送激光能量给远端模块供电。一块远端模块接口板NR1125 可同时与三个远端模块连接，合并单元中NR1125 板卡最多可扩展3 块。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况14合并单元将采样数据合并打包，并通过TDM 总线将数据帧送给PCS9500 直流控制保护系统。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况15一 超高压公司国产直流光CT应用情况二 超高压公司已投产国产光CT介绍三 超高压公司国产光CT运行中出现的问题四 其它国产光CT简介五 国产光CT应

7、用前景南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况16天广直流投运以来，曾发生多起光CT设备故障导致的事故。主要分为两大类：一、直流光CT元件损坏；二、光纤数据报错。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况17（1）直流光CT元件损坏 2011 年 6 月 11 日，天广直流在将极 2 从金属回线运行转至大地回线运行操作期间，接地极电流不平衡保护（60EL）动作，极2重启动，重启动后Idee1和Idee2的差值仍然大于出口定值（报警 60A，动作 120A），最终导致极2闭锁。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况18分析六套保护装置和四套极控装置的录波，发现均有以下特点：p南网

8、直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况Idee1Idee3/2Idee2Idee3/219序号日期时间极状态功率Idee3（A）Idee1（A）Idee2（A）|Idee1- Idee2|（A）误差百分比（%）12010-08-16 16:45极2重启动，极1单极大地1150MW2308.391153.601154.390.890.0722011-05-29 19:01极1重启动，极2单极大地260MW5212602993915.0032011-06-11 00:35极1闭锁，极2单极大地260MW5282633003714.0742011-06-11 08:35极2单极大地900MW189

9、6938106712913.75历次故障录波进行分析表p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况20 通过对Idee2的数据进行分析，发现IdEE2 测点电流异常偏大但接近线性关系，其误差系数基本为一常数（13.1%）。 现场采取了临时措施以尽快恢复双极系统运行：对极1、极2 各台合并单元 IdEE2 测点的通道系数进行临时补偿，使 IdEE2 测量值接近正常值。具体补偿值为极 1 各合并单元缩小至0.8850 倍（1/1.13），极 2 各合并单元缩小至 0.8772 倍（1/1.14）。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况21由于极控和保护装置Idee2测量量均发生变化，而所

10、有远端模块同时出现一致的测量误差可能性不大，因此将测量误差定位于在Idee2的一次侧。经检测最终确定故障点出自远端模块端子箱内的信号分配盒。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况22p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况信号分配盒的作用是将一路模拟信号转换为多路信号输出，给多个远端模块进行处理。23（2）光纤数据报错 2010年8月16日，天生桥站极2出现了“光纤数据帧 错误”等报文，导致极2双套极控系统相继发生紧急故障而闭锁。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况24通过现场检查合并单元装置相关报文信息，发现合并单元当时监测到用于采集IdH的远端模块光纤数据接收电平偏

11、低（注：光纤数据接收电平低表示该光纤通道异常），极2闭锁后，光纤数据电平低异常消失。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况25 导致数据光纤接收电平出现瞬时降低的可能情况如下： 1、数据光纤回路由于外界因素（如拉力、温度等）影响导致其损耗瞬间发生变化，影响合并单元数据接收电平； 2、相应测点远端模块光器件由于外部原因影响发光功率降低。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况26 检查远端模块激光器驱动电流、数据接收电平处于正常水平，排除远端模块或合并单元硬件故障。 检查远端模块箱体，发现固定在箱体内上端的备用光缆脱落，搭落在运行的光纤，使光纤受到瞬间应力作用，其衰耗瞬间增大，导致

12、极2 IdH至极2 测量屏A和极2 测量屏B的两个光纤回路发生异常。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况27 处理情况：IdH在极控中没有用于控制，但本次IdH故障导致极控的故障。经深入分析各测量量在控制保护中的作用，针对不同情况，2010年11月30日对直流站控、极保护、极控等进行了软件升级，修改各测量量的故障级别，提高控制保护系统对测量系统的容错能力。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况28 继2010年8月16日，天生桥换流站由于IdH光纤数据电平低，导致极2双套极控系统发生紧急故障而闭锁之后：2010年11月20日，发生IdE2光纤数据电平低，导致极2直流保护系统C

13、紧急故障；2010年12月04日，极2的合并单元C套RTU2数据电平低，极2直流保护系统3切至试验位；2011年2月5日，发生Idee2、Idee3光纤数据电平低；2011年2月25日，发生Idee1光纤数据电平低。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况29序号序号故障事件故障事件故障前光纤电平故障前光纤电平处理后光纤电平处理后光纤电平1极2 IdE光纤数据电平低（2011-11-20）620mV自动消失2极2 IdE光纤数据电平低（2011-12-04）520mV1500mV3Idee2、Idee3光纤数据电平低（2011-02-05）996mV634mV自动消失4Idee2、Ide

14、e3光纤数据电平低（2011-02-05）1025mV633mV1899mV1596mV5Idee1光纤数据电平低(2011-02-25)750mV自动消失6Idee1光纤数据电平低(2011-02-26)860mV自动消失7Idee1光纤数据电平低(2011-02-25)750mV1704mV历次直流场光纤测量系统故障原因对比p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况以上几起异常、故障事件，除自动消失外，现场通过更换备用光纤均得以解决。说明故障点存在于光纤回路上。30 p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况 现场对光纤回路进行检查，发现为数不少的光纤衰耗过大、无法正常使用的情况；

15、在光纤熔接箱及ODF配线架内检查发现存在漏光现象。 31光纤配线架光纤熔接盘图 p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况32光纤在弯曲半径为40mm以下时其动态衰耗受温度影响较大：（1）在室温条件下，弯曲半径为25mm与弯曲半径为40 mm的光纤相比，光衰耗值没有明显的增加；（2）在光纤弯曲半径为40mm的条件下，室外与室内比光衰耗值没有明显的增加；（3）当光纤弯曲半径小于35mm时，随着温度的下降光衰耗值有明显的增加，弯曲半径越小，温度越低，光衰耗值增加越大。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况33现场进行了光纤弯曲度的实验。实验结果表明：当光纤弯曲至一定程度时，数据电平就会

16、出现下降现象，随着弯曲程度的增加下降也越明显。 以上几起事故发生时，均为下午3-5点之间，为气温由高转低的时段。在光纤弯曲半径不满足要求的前提下，气温的变化可能导致光纤回路的衰耗增大，进而引发故障。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况34此外，测点的绝缘子锁扣处可能存在紧固过紧、造成该位置光纤受力的情况，并在一定的外部环境影响下损耗增大。据此对光缆锁紧方式提出了改进方案，拟通过增加光纤防护外壳避免此处的光纤受力。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况35综合上面的分析得到以下结论：（1）光纤绝缘子锁扣处可能存在紧固过紧现象，造成该位置处光纤受力；在热胀冷缩的作用下，温度突然降

17、低时，该片纤芯受力弯曲加剧，在较低温度下光纤损耗增大；（2）光纤回路安装施工艺不严格，光纤回路上可能存在多处弯曲直径较小的地方，接近40mm的受温度影响的临界条件，处于受温度影响的临界状态，在温度突然下降时弯曲处的光衰可能会略有增大；p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况36（3）整个光纤链路上多个较小弯曲直径处以及光纤绝缘子锁扣处在温度突然下降时光衰均会受影响，叠加在一起使整个光路光衰增大，量变引起质变；（4）光路上处于临界条件下的各个弯曲处的环境条件均不一样，在每次温度降低时其所受的影响程度也不同。当回路上较多的弯曲处同时受影响时，故障情况才会出现；（5）在环境温度回暖，或弯曲处的

18、光衰减小时，整个光路的光衰会逐渐恢复。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况37后续处理措施：（1）在直流停电的条件下，对光纤绝缘子进行更换，同时对光纤缘绝子光纤出口处的锁扣设计进行改良；（2）在直流停电的条件下，对所有测点的光纤回路弯曲直径较小的地方进行检查和整改。在光纤熔接盘、远端模块端子箱等地方，光纤盘绕方向应一致, 光纤盘绕弯曲半径不应小于40mm。p南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况38一 超高压公司国产直流光CT应用情况二 超高压公司已投产国产光CT介绍三 超高压公司国产光CT运行中出现的问题四 其它国产光CT简介五 国产光CT应用前景南网直流分流器（光CT）国产化研究及应用情况39 许继公司自主开发的光互感器称为HOCT混合式光电电流互感器，电压等级