戚 菲 國(guó)家電網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司
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高壓直流工程光電流互感器國(guó)產(chǎn)化改造淺析
戚 菲 國(guó)家電網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司
【文章摘要】
【關(guān)鍵詞】
CT;光電流互感器;改造
光電流互感器(optical current transfomer)的測(cè)量回路由三部分組成,光CT本體、光纖回路、測(cè)量保護(hù)主機(jī)內(nèi)的光接口板。
在交流濾波器內(nèi)使用了瑞典ABB公司生產(chǎn)的光CT,光CT內(nèi)部有一傳統(tǒng)的CT和一個(gè)電阻用于測(cè)量,測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換后通過(guò)光纖接入到測(cè)量保護(hù)主機(jī)內(nèi)部的SG101板卡。
SG101板卡可以采集6路電流,用一根光纖傳輸光功率和光脈沖,以870nm的波長(zhǎng)接收遠(yuǎn)端模塊下發(fā)的被測(cè)交流電流等數(shù)字信號(hào),同時(shí)以780nm波長(zhǎng)上送激光功率給遠(yuǎn)端模塊供電,兩個(gè)波長(zhǎng)比較相近,因此對(duì)光纖傳輸回路質(zhì)量要求比較高。一塊SG01板卡就可采集一組交流濾波器的三相高端電流和三相不平衡電流。
三常直流輸電工程中進(jìn)口光CT故障率較高,常見(jiàn)的故障類型有:誤碼率高、測(cè)量故障及光CT本體故障。
(1)誤碼率高。在光CT運(yùn)行的過(guò)程中,光纖不僅傳輸光功率,還傳輸光脈沖數(shù)據(jù),所以光CT對(duì)光纖的要求很高。由于光纖頭不清潔或損壞等原因?qū)е鹿饫w衰耗過(guò)大因此會(huì)出現(xiàn)光誤碼率高如果只是時(shí)間間斷的出現(xiàn)誤碼率時(shí),則光CT還可繼續(xù)運(yùn)行,如果在一段時(shí)間(20ms)內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)誤碼率,則會(huì)導(dǎo)致改通道的關(guān)閉,該光CT就不會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。
(2)測(cè)量故障。光CT傳感器故障或運(yùn)行不穩(wěn)定,導(dǎo)致光CT測(cè)量電流不正確,從而引起交流濾波器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作或交流濾波器電容器不平衡保護(hù)誤動(dòng)作。
(3)光CT本體故障。三常直流輸電工程中交流濾波器光CT內(nèi)部的遠(yuǎn)方模塊出現(xiàn)故障較多,故障主要是光CT板卡本身電子元件質(zhì)量問(wèn)題,尤其在夏季高溫天氣時(shí)容易出現(xiàn)故障。
三常直流輸電工程中國(guó)產(chǎn)化改造使用的是南瑞繼保公司生產(chǎn)的光電流互感器。該光電流互感器主要由低功率電流互感器、遠(yuǎn)端模塊及合并單元(替代了進(jìn)口的SG101板卡)組成。其中合并單元放置在設(shè)備室內(nèi),采用光纖和遠(yuǎn)端模塊相連接。CT采樣獲得的信號(hào)經(jīng)合并單元送二次控制保護(hù)設(shè)備。
國(guó)產(chǎn)化光電流互感器主要由四部分組成:
(1)一次傳感器。一次傳感器位于高壓側(cè),濾波器電子式電流互感器采用低功率電流互感器(LPCT)傳感被測(cè)電流信號(hào)。
(2)遠(yuǎn)端模塊。遠(yuǎn)端模塊也稱一次轉(zhuǎn)換器,位于高壓側(cè)。遠(yuǎn)端模塊接收并處理LPCT的輸出信號(hào),遠(yuǎn)端模塊的輸出為串行數(shù)字光信號(hào)。遠(yuǎn)端模塊的工作電源由合并單元內(nèi)的激光器提供。
(3)光纖絕緣子。絕緣子為內(nèi)嵌光纖的復(fù)合絕緣子。絕緣子內(nèi)嵌24根62.5/125um的多模光纖(其中12根FC頭光纖,12根ST頭光纖),實(shí)際一般使用8根光纖(4根傳輸激光,4根傳輸數(shù)字信號(hào)),其余光纖備用。光纖絕緣子高壓端光纖以FC頭連接遠(yuǎn)端模塊的POWER口,以ST頭連接遠(yuǎn)端模塊的DATA口,低壓端光纖以熔接的方式與光纜對(duì)接。
(4)合并單元。合并單元置于控制室,合并單元一方面為遠(yuǎn)端模塊提供供能激光,另一方面接收并處理互感器遠(yuǎn)端模塊下發(fā)的數(shù)據(jù),并將測(cè)量數(shù)據(jù)按規(guī)定的協(xié)議(ΙEC60044-8 或TDM總線)輸出供二次設(shè)備使用。合并單元的輸出信號(hào)采用62.5/125um多模光纖傳送,接頭為ST型。
國(guó)產(chǎn)化光CT改造采用整體更換方案,即更換包括傳感頭、光纖絕緣子、光纜終端箱在內(nèi)的所有CT零部件,改造CT的絕緣支架安裝接口、一次軟導(dǎo)線安裝接口、光纜終端箱安裝接口等按照原CT設(shè)計(jì)制造,總長(zhǎng)度和原CT一致。
一次母線規(guī)格及尺寸根據(jù)三常直流輸電工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際配置需要確定,互感器出線為兩根光纜,用金屬波紋管(外徑35mm)保護(hù),出線光纜的長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程需要確定,絕緣子接地螺孔規(guī)格為M8,接地線需可靠固定于基礎(chǔ)接地端,并用固定鋼索固定絕緣子下端法蘭銷孔于基礎(chǔ)上,為安裝方便,鋼索接頭設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度可調(diào)型式,光纜熔接箱、懸掛端安裝位置及接口可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。
改造后每個(gè)測(cè)點(diǎn)將配置四個(gè)遠(yuǎn)端模塊,其中兩個(gè)分別用于A、 B系統(tǒng),另外兩個(gè)用于熱備用。
每一小組交流濾波器保護(hù)按照雙重化配置,合并單元1面屏柜,每面屏柜配置2臺(tái)合并單元裝置,每臺(tái)合并單元負(fù)責(zé)與一套測(cè)量保護(hù)系統(tǒng)接口,接口示意如下圖:
當(dāng)光CT現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備全部安裝完畢后,進(jìn)行進(jìn)行一次注流試驗(yàn),對(duì)首端CT注流時(shí),將尾端CT串聯(lián)同時(shí)注流以便校驗(yàn)CT性能差異。
注流試驗(yàn)時(shí),檢查合并單元接收到的電流值是否正確,合并單元顯示的是一個(gè)數(shù)值編碼,需要根據(jù)遠(yuǎn)端模塊的型號(hào)確認(rèn)CT數(shù)值變比系數(shù)進(jìn)行換算。
當(dāng)合并單元接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證無(wú)誤之后,檢查控制保護(hù)主機(jī)接收的電流值是否與合并單元顯示的一樣,如果有差別,需要檢查變比系數(shù),并檢查控制保護(hù)主機(jī)的測(cè)量精度是否滿足要求并調(diào)整末端電磁式CT的延時(shí),確保首端和末端電流差值最小。
改造后的光CT具有完善的自監(jiān)視功能,便于運(yùn)行監(jiān)視及故障維護(hù)。監(jiān)視參數(shù)包括:激光驅(qū)動(dòng)電流、接收數(shù)據(jù)電平、遠(yuǎn)端模塊溫度、激光器溫度、奇偶校驗(yàn)出錯(cuò)次數(shù)、丟幀出錯(cuò)次數(shù)、接收數(shù)據(jù)電平狀態(tài)、激光器驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)、激光器溫度狀態(tài)、遠(yuǎn)端模塊功率狀態(tài)、遠(yuǎn)端模塊溫度狀態(tài)等。
從目前國(guó)產(chǎn)化光CT運(yùn)行情況來(lái)看,故障率已大大降低,并增加更實(shí)用的監(jiān)測(cè)參數(shù),比如:光CT遠(yuǎn)端模塊溫度等,保障了該設(shè)備在系統(tǒng)中的安全穩(wěn)定。
圖1 交流濾波器合并單元接口
【參考文獻(xiàn)】
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本文通過(guò)介紹湖北電力公司所屬三常直流輸電工程中光電流互感器(以下簡(jiǎn)稱光CT)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化改造,進(jìn)一步總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的光CT故障及國(guó)產(chǎn)化改造經(jīng)驗(yàn)。希望能夠?qū)ν愋驮O(shè)備的運(yùn)行維護(hù),技術(shù)更新起到一定的參考作用。