光电流互感器实际应用现场分析与处理

浅谈光电流互感器实际应用现场分析与处理

[摘要]随着电力系统的不断发展，特别是电压等级的不断提高，传统电流互感器逐渐暴露出自身无法克服的缺点，如体积过大，绝缘结构越来越复杂，制造难度加大，磁滞饱和，动态准确范围小，输出为模拟信号，需要布设大量电缆等问题日益突出。光学电流互感器是一种基于新型原理的电流互感器，由于采用光学特性实现测量功能，一二次全部采用光缆连接，因此绝缘简单，体积小，克服了传统互感器的磁滞和饱和。本文论述了光学电流互感器的原理、结构、运行管理模式，并结合110kv东华山智能变电站运行中一起光电流互感器引起的事故分析了光电流互感器在运行中的注意事项。

[关键词]光电流互感器原理；变比；运行故障分析

中图分类号：u262.46文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）21-0000-01

随着电力系统的不断发展，特别是电压等级的不断提高，传统电流互感器逐渐暴露出自身无法克服的缺点，如体积过大，绝缘结构越来越复杂，制造难度加大，磁滞饱和，动态准确范围小，输出为模拟信号，需要布设大量电缆等问题日益突出。光学电流互感器（oct）作为一种新型的电流互感器，与传统的电流互感器相比，其优点主要表现在：优良的绝缘性能、无暂态磁饱和问题、动态测量范围大、易于与数字系统接口等，近年来受到相关科研单位的极大关注，发展迅速。

1 光学电流互感器的原理

光学电流互感器的传感原理基于faraday电磁感应原理。其传感原理如图2.1所示，线偏振光通过处于磁场中的faraday材料（磁光玻璃或光纤）后，偏振光的偏振方向将产生正比于磁感应强度平行分量b的旋转，这个旋转角度叫faraday旋光角，由于磁感应强度b与产生磁场的电流成正比，因此faraday旋光角与产生磁场的电流成正比。（见图1）

光学电流传感器采用光纤为faraday材料，将光纤环套在一次导体外感应一次电流产生的磁场，采用反射式光纤sagnac干涉技术实现对光信号的测量，反射式光纤sagnac干涉技术降低了传感器受环境温度、振动等因素干扰的影响，提高了传感器温度。（见图2）2 光学电流互感器的结构

光学电流互感器主要由三部分组成。

（1）电流传感器，电流传感器位于高压侧，主要为传感光纤环，采用反faraday磁光效应传感一次电流。一套传感光纤环同时感应测量电流和保护电流信号。

（2）光纤传输系统，光纤传输系统沟通高压侧与低压侧，它将合并单元发出的光信号输送到一次电流传感器端，同时将电流传感器返回的信号送至合并单元进行处理。传输光纤从复合绝缘子中穿过，在复合绝缘子以外的部分以光缆形式传输。

（3）合并单元，合并单元置于控制室，包括电流互感器的光源、光探测器等光学元件，还包括对一次电流信号电路处理系统。合并

单元的电路处理系统接收并处理三相电流信号，按规定的通信协议将电流信号输出供二次设备使用。图2所示为光学电流互感器产品结构图。（见图3）

3 光学电流互感器的运行管理

3.1 巡视

光学互感器与传统互感器原理结构不同，巡视的重点也不同，除关注常规的巡视项目外，还应该特别注意以下几项：

（1）光缆外观无破损、断裂

（2）直流系统供电正常运行正常

（3）合并单元中采集单元模块无故障

（4）光源信号正常

（5）后台显示是否正常，有无设备异常报警信号

（6）光缆接续盒、绝缘子底端光缆出线端拧紧的波纹管有无脱落

3.2 操作

（1）后台机显示不正常有设备报警信号时，应立即报告调度（2）光学互感器送电前，先将其合并单元及远端模块电源开关合上，并检查合并单元运行正常无告警。

（3）断路器停电时，合并单元及远端模块电源开关可不停用。（4）断路器运行时，严禁合并单元及远端模块电源开关断开。

4 案例分析

4.1 直流电源消失、采集单元故障、光消失造成差动保护误动

应设置直流电源消失、采集模块故障、光消失时差动保护的闭锁功能，当后台发出此信号时，应及时汇报调度，检查直流回路和合并单元，光回路，尽快恢复，否则将使线路处于长时间无保护状态。应尽快查明原因，恢复光学电子互感器的正常运行

4.2 光学电流互感器在变压器励磁涌流下与对侧不匹配造成跳

闸

（1）事故前运行方式：110kv 1号主变上i段母线，2号主变热备，35kv正常运行方式，10kv i、ii母分段并列运行，

由于10kv张上线母线接引需要将10kvi段母线停电，所以需要将10kv负荷倒至ii母运行。为保证10kvii母正常运行，需要2

号主变512供ii段母线。12点20分，接调度令将2号主变112、512由热备转运行，在合上112开关后，绛华i线115差动保护动作掉闸，全站失压。

对后台和一、二次设备进行检查，发现115差动保护动作，110kv、10kv、35kv间隔发tv断线信号，对侧189差动保护动作

115保护装置故障报告：

a相差动电流：12.39a

b相差动电流：19.604a

c相差动电流：119.956a

零序差动电流：31.015a

a相制动电流：534.818a

b相制动电流：497.880a

c相制动电流：834.096a

零序制动电流：39.818a

分相差动电流门槛：120a

零序差动电流门槛：120a

故障相别：cg（c相接地）

（2）分析处理

通过故录装置调取了绛华i线115两侧电流互感器的波形如图4所示。

图中，virchn_ic 为110kv智能站绛华i线 c相电流，其电流采集来自于南瑞继保纯光学互感器，virchna_ic 为220kv传统站绛华i线 c相电流，其电流采集来源于传统的电磁式互感器。

从图中可以看出，当2号主变进行充电操作时，差动电流波形中附带的出现大量的直流分量及其偶次谐波成分。详细分析可知：绛县220kv侧采用传统的电磁式互感器，其本身具有抑制直流分量的功能，一般来说 2～4个周波直流分量开始明显衰减，经过5～7个周波后其直流分量基本衰减为零。

而110kv智能站采用的纯光学互感器，按照光互感器原理可知，互感器本身并不能抑制直流分量。

因此，可分析出事故原因是二号主变充电时，励磁涌流引起的线路两侧光电流互感器和常规电流互感器对谐波和直流的不匹配造成了线路差动保护跳闸。

（3）事故教训