直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究和實(shí)際應(yīng)用情況

1、直流運(yùn)行維護(hù)技術(shù)交流會專題材料五直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究和實(shí)際應(yīng)用情況1超高壓公司國產(chǎn)直流光CT應(yīng)用情況超高壓公司已投產(chǎn)國產(chǎn)光CT介紹超高壓公司國產(chǎn)光CT運(yùn)行中出現(xiàn)的問題其它國產(chǎn)光CT簡介國產(chǎn)光CT應(yīng)用前景南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況2 南網(wǎng)首臺應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的直流分流器為南瑞繼保研制出的500kV直流電子式電流互感器，該光CT于2007年12月在超高壓公司所轄廣州換流站投入試運(yùn)行，試運(yùn)行期間穩(wěn)定可靠。2010年4月1日投運(yùn)的天廣直流改造工程，直流分流器全部采用了南瑞繼保研制生產(chǎn)的光CT。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況3序號設(shè)備項(xiàng)目光纖直流測量裝置（500k

2、V）光纖直流測量裝置（50kV）1型號PCS-9250-EACD-500-2000PCS-9250-EACD-50-20002額定一次電流(A)200020003信號傳輸形式光纖 光纖4設(shè)備最高電壓500kV 50 kV5工頻耐受電壓750 kV75 kV6雷電沖擊耐受電壓1425 kV150 kV7操作沖擊耐受電壓1300kV150 kV8制造廠家南瑞繼保公司 南瑞繼保公司9安裝地點(diǎn)及數(shù)量閥廳高壓側(cè)直流場高壓側(cè)共8套閥廳低壓側(cè)直流場低壓側(cè)接地極共15套天廣直流電子式電流互感器參數(shù)及安裝地點(diǎn)南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況4 除南瑞繼保自行研發(fā)直流電子式互感器外，許繼公司直流部也在

3、自主開發(fā)光互感器，稱為HOCT混合式光電電流互感器。許繼的1臺HOCT裝置于2011年1月在天廣工程廣州換流站試運(yùn)行，迄今運(yùn)行正常。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況5超高壓公司國產(chǎn)直流光CT應(yīng)用情況超高壓公司已投產(chǎn)國產(chǎn)光CT介紹超高壓公司國產(chǎn)光CT運(yùn)行中出現(xiàn)的問題其它國產(chǎn)光CT簡介國產(chǎn)光CT應(yīng)用前景南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況6 以南瑞繼保 PCS-9250-EACD型直流電子式電流互感器為例，PCS-9250型直流電子式電流互感器作為國產(chǎn)化首臺500kV直流電子式電流互感器在西安高壓電器研究所通過了型式試驗(yàn)。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況7 PCS-

4、9250-EACD直流電子式電流互感器主要由四部分組成：1、一次傳感器2、遠(yuǎn)端模塊（對應(yīng)西門子的sensor head）3、光纖絕緣子4、合并單元（對應(yīng)西門子的LM3和IO3板） 其中合并單元放置在控制室內(nèi)，采用光纖和遠(yuǎn)端模塊相連接。光CT采樣獲得的信號經(jīng)合并單元送二次控制保護(hù)設(shè)備。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況8直流電子式電流互感器組成示意圖南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況9一次傳感頭包括一個分流器和一個空芯線圈。其中分流器為鼠籠式結(jié)構(gòu)，串聯(lián)于一次回路中，用于直流電流的傳感測量。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況分流器一次腔體10空芯線圈套在一次管母上，空

5、芯線圈的輸出信號是一次諧波電流的微分，用于傳感諧波電流。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況一次腔體空芯線圈11遠(yuǎn)端模塊接收并處理分流器或空芯線圈的輸出信號，其輸出為串行數(shù)字光信號。遠(yuǎn)端模塊的工作電源由位于控制室的合并單元內(nèi)的激光器提供。每個遠(yuǎn)端模塊有一個模擬量輸入端用以接收分流器或空芯線圈的輸出信號，一個光纖接收頭（FC 頭）用以接收激光，一個光纖發(fā)射頭（ST頭）用以發(fā)送數(shù)字信號。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況12遠(yuǎn)端模塊安裝及接線實(shí)物照片南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況13遠(yuǎn)端模塊通過多模光纖將采樣數(shù)據(jù)送給低壓側(cè)控制室內(nèi)合并單元的遠(yuǎn)端模塊接口板NR1125

6、 板卡。遠(yuǎn)端模塊接口板NR1125 同時發(fā)送激光能量給遠(yuǎn)端模塊供電。一塊遠(yuǎn)端模塊接口板NR1125 可同時與三個遠(yuǎn)端模塊連接，合并單元中NR1125 板卡最多可擴(kuò)展3 塊。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況14合并單元將采樣數(shù)據(jù)合并打包，并通過TDM 總線將數(shù)據(jù)幀送給PCS9500 直流控制保護(hù)系統(tǒng)。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況15超高壓公司國產(chǎn)直流光CT應(yīng)用情況超高壓公司已投產(chǎn)國產(chǎn)光CT介紹超高壓公司國產(chǎn)光CT運(yùn)行中出現(xiàn)的問題其它國產(chǎn)光CT簡介國產(chǎn)光CT應(yīng)用前景南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況16天廣直流投運(yùn)以來，曾發(fā)生多起光CT設(shè)備故障導(dǎo)致的事故。主要

7、分為兩大類：一、直流光CT元件損壞；二、光纖數(shù)據(jù)報(bào)錯。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況17（1）直流光CT元件損壞 2011 年 6 月 11 日，天廣直流在將極 2 從金屬回線運(yùn)行轉(zhuǎn)至大地回線運(yùn)行操作期間，接地極電流不平衡保護(hù)（60EL）動作，極2重啟動，重啟動后Idee1和Idee2的差值仍然大于出口定值（報(bào)警 60A，動作 120A），最終導(dǎo)致極2閉鎖。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況18分析六套保護(hù)裝置和四套極控裝置的錄波，發(fā)現(xiàn)均有以下特點(diǎn)：南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況19序號日期時間極狀態(tài)功率Idee3（A）Idee1（A）Idee2（A）|I

8、dee1- Idee2|（A）誤差百分比（%）12010-08-16 16:45極2重啟動，極1單極大地1150MW2308.391153.601154.390.890.0722011-05-29 19:01極1重啟動，極2單極大地260MW5212602993915.0032011-06-11 00:35極1閉鎖，極2單極大地260MW5282633003714.0742011-06-11 08:35極2單極大地900MW1896938106712913.75歷次故障錄波進(jìn)行分析表南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況20 通過對Idee2的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)IdEE2 測點(diǎn)電流異常偏

9、大但接近線性關(guān)系，其誤差系數(shù)基本為一常數(shù)（13.1%）。 現(xiàn)場采取了臨時措施以盡快恢復(fù)雙極系統(tǒng)運(yùn)行：對極1、極2 各臺合并單元 IdEE2 測點(diǎn)的通道系數(shù)進(jìn)行臨時補(bǔ)償，使 IdEE2 測量值接近正常值。具體補(bǔ)償值為極 1 各合并單元縮小至0.8850 倍（），極 2 各合并單元縮小至 0.8772 倍（）。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況21由于極控和保護(hù)裝置Idee2測量量均發(fā)生變化，而所有遠(yuǎn)端模塊同時出現(xiàn)一致的測量誤差可能性不大，因此將測量誤差定位于在Idee2的一次側(cè)。經(jīng)檢測最終確定故障點(diǎn)出自遠(yuǎn)端模塊端子箱內(nèi)的信號分配盒。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況22南網(wǎng)直

10、流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況信號分配盒的作用是將一路模擬信號轉(zhuǎn)換為多路信號輸出，給多個遠(yuǎn)端模塊進(jìn)行處理。23（2）光纖數(shù)據(jù)報(bào)錯 2010年8月16日，天生橋站極2出現(xiàn)了“光纖數(shù)據(jù)幀 錯誤”等報(bào)文，導(dǎo)致極2雙套極控系統(tǒng)相繼發(fā)生緊急故障而閉鎖。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況24通過現(xiàn)場檢查合并單元裝置相關(guān)報(bào)文信息，發(fā)現(xiàn)合并單元當(dāng)時監(jiān)測到用于采集IdH的遠(yuǎn)端模塊光纖數(shù)據(jù)接收電平偏低（注：光纖數(shù)據(jù)接收電平低表示該光纖通道異常），極2閉鎖后，光纖數(shù)據(jù)電平低異常消失。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況25 導(dǎo)致數(shù)據(jù)光纖接收電平出現(xiàn)瞬時降低的可能情況如下： 1、數(shù)據(jù)光纖回路

11、由于外界因素（如拉力、溫度等）影響導(dǎo)致其損耗瞬間發(fā)生變化，影響合并單元數(shù)據(jù)接收電平； 2、相應(yīng)測點(diǎn)遠(yuǎn)端模塊光器件由于外部原因影響發(fā)光功率降低。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況26 檢查遠(yuǎn)端模塊激光器驅(qū)動電流、數(shù)據(jù)接收電平處于正常水平，排除遠(yuǎn)端模塊或合并單元硬件故障。 檢查遠(yuǎn)端模塊箱體，發(fā)現(xiàn)固定在箱體內(nèi)上端的備用光纜脫落，搭落在運(yùn)行的光纖，使光纖受到瞬間應(yīng)力作用，其衰耗瞬間增大，導(dǎo)致極2 IdH至極2 測量屏A和極2 測量屏B的兩個光纖回路發(fā)生異常。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況27 處理情況：IdH在極控中沒有用于控制，但本次IdH故障導(dǎo)致極控的故障。經(jīng)深入分析各測量

12、量在控制保護(hù)中的作用，針對不同情況，2010年11月30日對直流站控、極保護(hù)、極控等進(jìn)行了軟件升級，修改各測量量的故障級別，提高控制保護(hù)系統(tǒng)對測量系統(tǒng)的容錯能力。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況28 繼2010年8月16日，天生橋換流站由于IdH光纖數(shù)據(jù)電平低，導(dǎo)致極2雙套極控系統(tǒng)發(fā)生緊急故障而閉鎖之后：2010年11月20日，發(fā)生IdE2光纖數(shù)據(jù)電平低，導(dǎo)致極2直流保護(hù)系統(tǒng)C緊急故障；2010年12月04日，極2的合并單元C套RTU2數(shù)據(jù)電平低，極2直流保護(hù)系統(tǒng)3切至試驗(yàn)位；2011年2月5日，發(fā)生Idee2、Idee3光纖數(shù)據(jù)電平低；2011年2月25日，發(fā)生Idee1光纖數(shù)據(jù)

13、電平低。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況29序號故障事件故障前光纖電平處理后光纖電平1極2 IdE光纖數(shù)據(jù)電平低（2011-11-20）620mV自動消失2極2 IdE光纖數(shù)據(jù)電平低（2011-12-04）520mV1500mV3Idee2、Idee3光纖數(shù)據(jù)電平低（2011-02-05）996mV634mV自動消失4Idee2、Idee3光纖數(shù)據(jù)電平低（2011-02-05）1025mV633mV1899mV1596mV5Idee1光纖數(shù)據(jù)電平低(2011-02-25)750mV自動消失6Idee1光纖數(shù)據(jù)電平低(2011-02-26)860mV自動消失7Idee1光纖數(shù)據(jù)電平低

14、(2011-02-25)750mV1704mV歷次直流場光纖測量系統(tǒng)故障原因?qū)Ρ饶暇W(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況以上幾起異常、故障事件，除自動消失外，現(xiàn)場通過更換備用光纖均得以解決。說明故障點(diǎn)存在于光纖回路上。30 南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況 現(xiàn)場對光纖回路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)為數(shù)不少的光纖衰耗過大、無法正常使用的情況；在光纖熔接箱及ODF配線架內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)存在漏光現(xiàn)象。 31光纖配線架光纖熔接盤圖 南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況32光纖在彎曲半徑為40mm以下時其動態(tài)衰耗受溫度影響較大：（1）在室溫條件下，彎曲半徑為25mm與彎曲半徑為40 mm的光纖相比

15、，光衰耗值沒有明顯的增加；（2）在光纖彎曲半徑為40mm的條件下，室外與室內(nèi)比光衰耗值沒有明顯的增加；（3）當(dāng)光纖彎曲半徑小于35mm時，隨著溫度的下降光衰耗值有明顯的增加，彎曲半徑越小，溫度越低，光衰耗值增加越大。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況33現(xiàn)場進(jìn)行了光纖彎曲度的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)光纖彎曲至一定程度時，數(shù)據(jù)電平就會出現(xiàn)下降現(xiàn)象，隨著彎曲程度的增加下降也越明顯。 以上幾起事故發(fā)生時，均為下午3-5點(diǎn)之間，為氣溫由高轉(zhuǎn)低的時段。在光纖彎曲半徑不滿足要求的前提下，氣溫的變化可能導(dǎo)致光纖回路的衰耗增大，進(jìn)而引發(fā)故障。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況34此外，測點(diǎn)的

16、絕緣子鎖扣處可能存在緊固過緊、造成該位置光纖受力的情況，并在一定的外部環(huán)境影響下?lián)p耗增大。據(jù)此對光纜鎖緊方式提出了改進(jìn)方案，擬通過增加光纖防護(hù)外殼避免此處的光纖受力。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況35綜合上面的分析得到以下結(jié)論：（1）光纖絕緣子鎖扣處可能存在緊固過緊現(xiàn)象，造成該位置處光纖受力；在熱脹冷縮的作用下，溫度突然降低時，該片纖芯受力彎曲加劇，在較低溫度下光纖損耗增大；（2）光纖回路安裝施工藝不嚴(yán)格，光纖回路上可能存在多處彎曲直徑較小的地方，接近40mm的受溫度影響的臨界條件，處于受溫度影響的臨界狀態(tài)，在溫度突然下降時彎曲處的光衰可能會略有增大；南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)

17、化研究及應(yīng)用情況36（3）整個光纖鏈路上多個較小彎曲直徑處以及光纖絕緣子鎖扣處在溫度突然下降時光衰均會受影響，疊加在一起使整個光路光衰增大，量變引起質(zhì)變；（4）光路上處于臨界條件下的各個彎曲處的環(huán)境條件均不一樣，在每次溫度降低時其所受的影響程度也不同。當(dāng)回路上較多的彎曲處同時受影響時，故障情況才會出現(xiàn)；（5）在環(huán)境溫度回暖，或彎曲處的光衰減小時，整個光路的光衰會逐漸恢復(fù)。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況37后續(xù)處理措施：（1）在直流停電的條件下，對光纖絕緣子進(jìn)行更換，同時對光纖緣絕子光纖出口處的鎖扣設(shè)計(jì)進(jìn)行改良；（2）在直流停電的條件下，對所有測點(diǎn)的光纖回路彎曲直徑較小的地方進(jìn)行檢

18、查和整改。在光纖熔接盤、遠(yuǎn)端模塊端子箱等地方，光纖盤繞方向應(yīng)一致, 光纖盤繞彎曲半徑不應(yīng)小于40mm。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況38超高壓公司國產(chǎn)直流光CT應(yīng)用情況超高壓公司已投產(chǎn)國產(chǎn)光CT介紹超高壓公司國產(chǎn)光CT運(yùn)行中出現(xiàn)的問題其它國產(chǎn)光CT簡介國產(chǎn)光CT應(yīng)用前景南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況39 許繼公司自主開發(fā)的光互感器稱為HOCT混合式光電電流互感器，電壓等級為500kV，電流為3000A，已經(jīng)在武高所通過了委托試驗(yàn)。HOCT混合式光電電流互感器由包括直流分流器、遠(yuǎn)端模塊、復(fù)合絕緣子、光纖通道、電子控制系統(tǒng)等在內(nèi)的五部分組成。HOCT互感器提供靈活的系統(tǒng)應(yīng)用方案，不與直流控制保護(hù)系統(tǒng)綁定，可以接入其它廠家各種類型的控制系統(tǒng)。南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況40廣州換流站試運(yùn)行HOCT互感器南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況41廣州換流站HOCT試運(yùn)行柜南網(wǎng)直流分流器（光CT）國產(chǎn)化研究及應(yīng)用情況42超高壓公司國產(chǎn)直流光CT應(yīng)用情況超高壓公司已投產(chǎn)國產(chǎn)光CT介紹超高壓公司國產(chǎn)光CT運(yùn)行中出現(xiàn)的問題其它國產(chǎn)光CT簡介