摘要：电子式互感器本质上是一种将模拟量就地数字化的装置,其目的是将电压及电流的模拟量,在尽可能靠近信号源的地方,采用最具有性价比的可靠方式,将其转换为数字量;从电子式互感器的发展历史中,存在两种基本形式,无源式及有源式,它们以不断竞争的方式向前发展,各有其突出特点。
关键词：智能变电站；电子式；电流互感器；故障；措施
一、故障现象
2017年8月2日23点,应230开关B相光CT故障,造成220kV第一套母差保护报B相I母CT断线、220kV山应线应230开关A套保护报B相采样无效告警,2017年8月3日零点30分将应230开关线路A套保护,停用应220母差保护A套保护停用。2017年8月3日11点,B相光CT采样无效告警信号复归,保护装置恢复正常运行。2017年8月3日22点故障重复出现。
二、有源电子互感器运行原理
(1)220kV应城变电站为第一代智能变电站,使用的是南京新宁光电第一代电子式互感器,该电子式互感器为有源式电子互感器,电子互感器采集卡正常二路电源互为备用,一路由合并单元激光电源提供,一路一次取能，示意图如图 1。
图1
(2)在一次电流达到负荷的5%以上时,采集卡供已一次取能为主,激光电源为辅助,做为热备用。同时,在现场的互感器在设计中,激光电源在热备用和正常工作过程中,都会对采集卡输出足够功率的能量保证采集卡正常工作(意为激光电源热备用时,假设一次取能突然消失,激光电源的功率也足以满足采集卡正常工作)。
(3)新宁光电OEMU-702A电子式互感器合并单元启动过程中,通过反馈回路对激光电源模块中激光管调节激光输出功率,当数据处理模块接收到互感器采集器数据,激光电源输出功率不再增加并保持时,厂家给出正常功率为(450-550MW)。
三、缺陷分析
根据故障现象,电子式互感器异常发生在夜间,白天恢复,与负荷有关,夜晚由于负荷降低,通过互感器取能线圈能量电流变小,无法支撑互感器采集卡正常运行需要,按照电子互感器原理,此时应切换到激光电源取能,电子感器采集卡无法取得能量保持正常工作,导致数据无法正常传输到电子互感器合并单元,合并单元数据采集异常。可能缺陷点为:采集卡,激光电源,光纤。
（一）激光电源
激光电源有功率调节功能受合并单元控制,当采集卡发送数据异常,合并单元判断采集卡接收激光电源功率低,合并单元提升激光电源功率。当激光电源由于老化发射功率达不到采集卡正常工作要求,采集卡不能正常工作,采样数据异常。厂家给出正常功率为(450-550MW),检查发现A,B,C相电子式互感器激光电源功率为(480MW,650MW,560MW);B,C相激光功率超过上限。更换激光电源后,故障依旧,合并单元B相采集器采集无效告警依旧。
（二）采集卡
电子式互感器采集卡负责采集CT数据并将数据通过光纤发送到合并单云,根据应城变电站历年缺陷处理数据,判断采集卡损坏可能性大。
（三）光纤
光纤作为能量、数据传输介质,如发生中断或衰耗大会造成装置告警或采集卡无法正常运行。如激光电源光纤衰耗大会造成采集卡接收能量不足而无法正常运行。经检查,在应230开关合并单元处测试三相电子互感器接收光功率正常。
四、缺陷处理
（一）电子互感器直通光纤通道检查
对230电子互感器直通光纤通道进行检查,检查发现C相激光电源光纤衰耗超出要求,对合并单元,电子式互感器采集卡光纤接头使用酒精清洗,光纤衰耗在正常范围内,合并单元激光电源功率显示(480MW,650MW,460MW),C相激光电源功率降低恢复到正常范围。
（二）采集卡
更换应230开关B相电子互感器采集卡后,合并单元告警恢复,线路保护,母线保护恢复正常。合并单元激光电源功率显示(480MW,465MW,460MW),B相激光电源功率降低恢复到正常范围。
（三）加压升流试验
由于更换了电子式互感器采集卡,通过对电子互感器进行一次加压升流试验,检查电子互感器采集数据准确度。
五、在智能变电站中的运用
电子式互感器作为智能化一次设备,它的应用是智能变电站的重要标志之一。而对于电子式互感器的智能化研究,关键在于采样值通信接口问题以及一、二次设备功能集成的问题。IEC61850标准作为变电站自动化系统(SAS)中第一套全面的通信规约,其对电子式互感器带来的作用及影响可概括为以下几个方面:
（一）互操作性要求
在IEC61850中,互操作性指的是智能装置(intelligentelectronicdevice,IED)间的通信接口标准化,即来自不同生产厂家的IED可以在同一个网络中交换信息。互操作性是电力公司、设备供应商和标准制定机构共同的目标,所有的通信都必须允许来自多个供应商提供的IED装置实现无缝连接并成为整体,故电子式互感器的通信接口需要符合互操作性这一要求。
（二）合并单元
合并单元定义在IEC60044-8[2]中有详细说明,其作用在于给电子式互感器提供了数字化接口。合并单元同步收集多路采样值信息,并将相应采样值(SMV)报文发送至间隔层的保护、测量二次设备。一次说明了合并单元在智能变电站中的地位与功能。应该指出,MU本身是电子式互感器的一部分或者一个附件,其标准化的功能同样体现了智能设备的互操作性的特点。
（三）采样值通信服务
合并单元采集多路电子式互感器采样值信息,并封装整理成标准的采样值报文随后对时、出口。采样值报文传输基于ISO/IEC8802-3规定的数据链路层映射,采用标准协议报文IEC61850-9-2或IEC60044-8进行通信,以太网方式进行传输。
六、结论
停电检查,应230开关B相电子式电流互感器由于采集卡缺陷造成合并单元采集数据无效,C相电子式电流互感器由于光纤衰耗过大,造成应230开关合并单元激光电源长期工作超负荷状态,造成寿命大大缩短,缺陷率明显提高。通过对应230开关电子式电流互感器缺陷的处理,对运行维护积累了宝贵经验,特别是合并单元激光功率监控数据,在线路保护定期检验中要作为一个重要检查项目,如超出(450-550MW)范围,要对激光电源、光纤回路,采集卡检查,查出原因,及时发现缺陷,避免激光电源长期高功率工作,会加速老化增加缺陷发生率,减少发生智能变电站非正常停电缺陷。
参考文献：
[1]钱政,任雪蕊,陈松.交/直流两用巨磁电阻电流传感器的特性[J].高电压技术,2018,05:914-918.
[2]方春恩,李伟,王佳颖,等.基于电阻分压的10kV电子式电压互感器[J].电工技术学报,2017,05:58-63.
[3]王化冰,赵志敏.基于电容分压器的电子式电压互感器的研究[J].继电器,2017,18:46-49.
[4]罗苏南,南振乐.基于电容分压的电子式电压互感器的研究[J].高电压技术,2017,10:7-8+14.
论文作者:周怡彤
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/28
标签：互感器论文; 电子论文; 激光论文; 采集卡论文; 电源论文; 单元论文; 功率论文; 《基层建设》2018年第36期论文;