南網直流分流器國產化研究及應用情況V2.0ppt課件

1、直流運行維護技術交流會專題材料五超高壓輸電公司2019.12南網直流分流器光CT）國產化研究及應用情況1p超高壓公司國產直流光CT應用情況p超高壓公司已投產國產光CT介紹p超高壓公司國產光CT運行中出現的問題p其它國產光CT簡介p國產光CT應用前景南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況2 南網首臺應用于生產實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2019年12月在超高壓公司所轄廣州換流站投入試運行，試運行期間穩(wěn)定可靠。2019年4月1日投運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的光CT。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況3序號設備項

2、目光纖直流測量裝置（500kV）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安裝地點及數量閥廳高壓側直流場高壓側共8套閥廳低壓側直流場低壓側接地極共15套天廣直流電子式電流互感器參數及安裝地點南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況4 除南瑞繼保自行研發(fā)直流電子式互感

3、器外，許繼公司直流部也在自主開發(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2019年1月在天廣工程廣州換流站試運行，迄今運行正常。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況7 PCS-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、遠端模塊對應西門子的sensor head）3、光纖絕緣子4、合并單元對應西門子的LM3和IO3板） 其中合并單元放置在控制室內，采用光纖和遠端模塊相連接。光CT采樣獲得的信號經合并單元送二次控制保護設備。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況8直流電子式電流互感器組成示意圖南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況

4、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構，串聯于一次回路中，用于直流電流的傳感測量。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況分流器一次腔體10空芯線圈套在一次管母上，空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。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況一次腔體空芯線圈11遠端模塊接收并處理分流器或空芯線圈的輸出信號，其輸出為串行數字光信號。遠端模塊的工作電源由位于控制室的合并單元內的激光器提供。每個遠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)送數字信號。南網直流分流器光CT國產化

5、研究及應用情況12遠端模塊安裝及接線實物照片南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況13遠端模塊通過多模光纖將采樣數據送給低壓側控制室內合并單元的遠端模塊接口板NR1125 板卡。遠端模塊接口板NR1125 同時發(fā)送激光能量給遠端模塊供電。一塊遠端模塊接口板NR1125 可同時與三個遠端模塊連接，合并單元中NR1125 板卡最多可擴展3 塊。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況14合并單元將采樣數據合并打包，并通過TDM 總線將數據幀送給PCS9500 直流控制保護系統(tǒng)。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況15p超高壓公司國產直流光CT應用情況p超高壓公司已投產國產光CT介紹p超高壓公

6、司國產光CT運行中出現的問題p其它國產光CT簡介p國產光CT應用前景南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況16天廣直流投運以來，曾發(fā)生多起光CT設備故障導致的事故。主要分為兩大類：一、直流光CT元件損壞；二、光纖數據報錯。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況17（1直流光CT元件損壞 2019 年 6 月 11 日，天廣直流在將極 2 從金屬回線運行轉至大地回線運行操作期間，接地極電流不平衡保護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警 60A，動作 120A），最終導致極2閉鎖。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況18分析六套保護裝置和四套極

7、控裝置的錄波，發(fā)現均有以下特點：南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況Idee1Idee3/2Idee2Idee3/219序號日期時間極狀態(tài)功率Idee3（A）Idee1（A）Idee2（A）|Idee1- Idee2|（A）誤差百分比（%）12019-08-16 16:45極2重啟動，極1單極大地1150MW2308.391153.601154.390.890.0722019-05-29 19:01極1重啟動，極2單極大地260MW5212602993915.0032019-06-11 00:35極1閉鎖，極2單極大地260MW5282633003714.0742019-06-11 08:

8、35極2單極大地900MW1896938106712913.75歷次故障錄波進行分析表南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況20 通過對Idee2的數據進行分析，發(fā)現IdEE2 測點電流異常偏大但接近線性關系，其誤差系數基本為一常數13.1%）。 現場采取了臨時措施以盡快恢復雙極系統(tǒng)運行：對極1、極2 各臺合并單元 IdEE2 測點的通道系數進行臨時補償，使 IdEE2 測量值接近正常值。具體補償值為極 1 各合并單元縮小至0.8850 倍1/1.13），極 2 各合并單元縮小至 0.8772 倍1/1.14）。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況21由于極控和保護裝置Idee2測量量均

9、發(fā)生變化，而所有遠端模塊同時出現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。經檢測最終確定故障點出自遠端模塊端子箱內的信號分配盒。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況22南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況信號分配盒的作用是將一路模擬信號轉換為多路信號輸出，給多個遠端模塊進行處理。23（2光纖數據報錯 2019年8月16日，天生橋站極2出現了“光纖數據幀 錯誤等報文，導致極2雙套極控系統(tǒng)相繼發(fā)生緊急故障而閉鎖。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況24通過現場檢查合并單元裝置相關報文信息，發(fā)現合并單元當時監(jiān)測到用于采集IdH的遠端模塊光纖數據接收電平偏低注：光

10、纖數據接收電平低表示該光纖通道異常），極2閉鎖后，光纖數據電平低異常消失。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況25 導致數據光纖接收電平出現瞬時降低的可能情況如下： 1、數據光纖回路由于外界因素如拉力、溫度等影響導致其損耗瞬間發(fā)生變化，影響合并單元數據接收電平； 2、相應測點遠端模塊光器件由于外部原因影響發(fā)光功率降低。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況26 檢查遠端模塊激光器驅動電流、數據接收電平處于正常水平，排除遠端模塊或合并單元硬件故障。 檢查遠端模塊箱體，發(fā)現固定在箱體內上端的備用光纜脫落，搭落在運行的光纖，使光纖受到瞬間應力作用，其衰耗瞬間增大，導致極2 IdH至極2 測量屏

11、A和極2 測量屏B的兩個光纖回路發(fā)生異常。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況27 處理情況：IdH在極控中沒有用于控制，但本次IdH故障導致極控的故障。經深入分析各測量量在控制保護中的作用，針對不同情況，2019年11月30日對直流站控、極保護、極控等進行了軟件升級，修改各測量量的故障級別，提高控制保護系統(tǒng)對測量系統(tǒng)的容錯能力。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況28 繼2019年8月16日，天生橋換流站由于IdH光纖數據電平低，導致極2雙套極控系統(tǒng)發(fā)生緊急故障而閉鎖之后：2019年11月20日，發(fā)生IdE2光纖數據電平低，導致極2直流保護系統(tǒng)C緊急故障；2019年12月04日，極2

12、的合并單元C套RTU2數據電平低，極2直流保護系統(tǒng)3切至試驗位；2019年2月5日，發(fā)生Idee2、Idee3光纖數據電平低；2019年2月25日，發(fā)生Idee1光纖數據電平低。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況29序號序號故障事件故障事件故障前光纖電平故障前光纖電平處理后光纖電平處理后光纖電平1極2 IdE光纖數據電平低（2019-11-20）620mV自動消失2極2 IdE光纖數據電平低（2019-12-04）520mV1500mV3Idee2、Idee3光纖數據電平低（2019-02-05）996mV634mV自動消失4Idee2、Idee3光纖數據電平低（2019-02-05）1

13、025mV633mV1899mV1596mV5Idee1光纖數據電平低(2019-02-25)750mV自動消失6Idee1光纖數據電平低(2019-02-26)860mV自動消失7Idee1光纖數據電平低(2019-02-25)750mV1704mV歷次直流場光纖測量系統(tǒng)故障原因對比南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況以上幾起異常、故障事件，除自動消失外，現場通過更換備用光纖均得以解決。說明故障點存在于光纖回路上。30 南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況 現場對光纖回路進行檢查，發(fā)現為數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配線架內檢查發(fā)現存在漏光現象。 31

14、光纖配線架光纖熔接盤圖 南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況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，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，室外與室內比光衰耗值沒有明顯的增加；（3當光纖彎曲半徑小于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。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況33現場進行了光纖彎曲度的實驗。實驗結果表明：當光纖彎曲至一定程度時，數據電平就會出現下降現象，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

15、午3-5點之間，為氣溫由高轉低的時段。在光纖彎曲半徑不滿足要求的前提下，氣溫的變化可能導致光纖回路的衰耗增大，進而引發(fā)故障。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況34此外，測點的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)境影響下損耗增大。據此對光纜鎖緊方式提出了改進方案，擬通過增加光纖防護外殼避免此處的光纖受力。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況35綜合上面的分析得到以下結論：（1光纖絕緣子鎖扣處可能存在緊固過緊現象，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格，光纖

16、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；南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況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。當回路上較多的彎曲處同時受影響時，故障情況才會出現；（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。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況37后續(xù)處理措施：（1在

17、直流停電的條件下，對光纖絕緣子進行更換，同時對光纖緣絕子光纖出口處的鎖扣設計進行改良；（2在直流停電的條件下，對所有測點的光纖回路彎曲直徑較小的地方進行檢查和整改。在光纖熔接盤、遠端模塊端子箱等地方，光纖盤繞方向應一致, 光纖盤繞彎曲半徑不應小于40mm。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況38p超高壓公司國產直流光CT應用情況p超高壓公司已投產國產光CT介紹p超高壓公司國產光CT運行中出現的問題p其它國產光CT簡介p國產光CT應用前景南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況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，已經在武高所通過了委托試驗。HOCT混合式光電電流互感器由包括直流分流器、遠端模塊、復合絕緣子、光纖通道、電子控制系統(tǒng)等在內的五部分組成。HOCT互感器提供靈活的系統(tǒng)應用方案，不與直流控制保護系統(tǒng)綁定，可以接入其它廠家各種類型的控制系統(tǒng)。南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況40廣州換流站試運行HOCT互感器南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況41廣州換流站HOCT試運行柜南網直流分流器光CT國產化研究及應用情況42p超高壓公司國產直流光CT應用情況p超高壓公司已投產國產光CT介紹p超高壓公司國產光CT運行中出現的問題p其它國產光CT簡介p國產光CT應用