江德明

(国网上海市电力公司检修公司，上海 200063)

电子式直流互感器驱动功率高对直流控保系统的影响

江德明

(国网上海市电力公司检修公司，上海 200063)

电子式直流互感器是葛南直流工程南桥站中直流场的重要一次设备，从电子式直流互感器的结构与原理出发，分析了电子式直流互感器激光驱动功率高的原因，同时分析了其对直流控制保护系统产生的影响与后果。结合运行维护经验对电子式直流互感器测量系统的运行维护工作提出了相关建议，希望能够对今后换流站运行维护水平起到帮助作用。

换流站；电子式直流互感器；驱动功率高

随着远距离、大容量的高压直流输电在我国电网中起到越来越大的作用，具备各种技术优点的电子式直流互感器(光CT)也开始了大规模应用。在以往的直流工程中，如三常、三广、三沪(宜华)直流工程中广泛采用了国外技术先进的光CT测量系统。近年来国产光CT也迅速发展，在天广直流及葛南直流得到良好应用，但在运行过程中也发现了一些问题[1]。本文对南桥站频发的光CT激光驱动功率高问题进行介绍，并对故障原因进行分析，最后提出相应措施。

1 异常情况

2016年7月27日13:25:27至8月29日07:38:49，南桥站OWS监控后台频发“P1PPRB远端模块6 激光功率高故障”、“P1PCPBP1 DMI 测量装置(+1.H17)装置闭锁或告警”、“P2PCPBP2 DMI 测量装置(+1.H17)装置闭锁或告警”告警，随后迅速复归。总计348次。

运行人员现场检查一次设备，发现光CT组件工作正常；检查二次设备，发现极1 DMI(直流测量)柜内“+1.H17(启动B+控制B)柜电子式互感器合并单元”告警灯亮，显示极1光CT RTU6(远端模块)驱动电流为814 mA，超过告警定值800 mA，其他二次设备均工作正常。

2 原理介绍

光CT主要由一次传感器(分流器)、电阻盒、远端模块、光纤回路和合并单元组成。一次传感器(分流器)输出信号通过同轴电缆连接到电阻盒，电阻盒再输出多路信号给各个远端模块，远端模块完成数据采样并转换成数字信号，再通过数据光纤(ST 头)将采样数据发送给保护小室内的合并单元。合并单元由激光器、驱动电路、数据处理回路等所组成。光CT系统原理如图1所示。

图1 极1光CT系统原理图

由于远端模块安装在一次高压端，其工作电源由合并单元激光器通过供能光纤( FC 头)提供，如图2所示。

图2 极1光CT远端模块供电原理图

合并单元一方面根据远端模块发送过来的状态信息动态调节激光器输出功率(即激光器驱动电流)，在正常情况下，激光器驱动电流小于650 mA(告警值为800 mA，闭锁值为1 200 mA)。当激光器驱动电流大于800 mA时，合并单元发“ RTU激光器驱动电流高”报警信号。合并单元另一方面接收并处理远端模块下发的数据，并将测量数据按规定的协议(TDM 总线)输出供二次设备使用。合并单元与远端模块关系图见图3。

图3 合并单元与远端模块关系示意图

3 异常原因分析

合并单元激光器驱动电流升高的主要原因具体如下：

(1)远端模块故障

远端模块硬件异常(如元器件故障、虚焊等)导致其功耗增大，合并单元需要提高激光器的输出功率，即驱动电流增大，直至满足远端模块功率需要。

(2)光纤回路异常

光纤回路包括复合绝缘子预制光纤、光纤熔接箱熔点、户外铠装光缆、光纤配线架熔点和法兰盘、户内软装光缆。当光纤回路出现异常时，由于光纤回路损耗增大，远端模块接收到的有效功率降低，合并单元需要提高激光器输出功能，导致驱动电流升高报警。

(3)合并单元NR1125板卡异常

合并单元内NR1125 板卡激光器异常(如激光器光纤端面轻微污染)，导致其输出的有效功率降低，不能满足远端模块正常工作的功率需求，合并单元需要提高激光器的输出功率，导致驱动电流升高。

4 后果分析

极1 RTU6远端模块对应的光CT为IdDL1。该远端模块传输的IdDL1主要用于相应的事件报警、故障录波以及部分直流保护启动，涉及到的保护有：极1中性线差动保护(NBDP)、极1极差动保护(PDP)、双极中性线差动保护(BNBDP)。

一旦该远端模块对应的合并单元驱动电流达到1 200 mA，则对应的远端模块将停止工作。该合并单元将无法采集到对应的IdDL1数据，相应的保护无法启动，这样就使得极1中性线差动保护(NBDP)、极1极差动保护(PDP)、双极中性线差动保护(BNBDP)无法出口跳闸，保护处于闭锁状态。对应的极1 PPRB、极1 PCPB报严重故障，导致极1单保护、单控制系统运行,直流控制保护系统可靠性下降。

P1PPRB主机的PCIB板卡DSP5采集的IdDL_IN主要用于了三个直流保护的启动判断，即NBDP、PDP、BNBDP。

(1)IDF_NBUS用于极1中性线差动保护的启动，判据为：

IDF_NBUS=IdDC_IN+If1D_IN+If2D_IN-IdDL_IN，

(IdDC_IN为换流阀靠近中性线侧电流，If1D_IN、If2D_IN为直流滤波器的穿越电流)

(2)IDIF_NCP用于双极中性线差动保护的启动，判据为：

IDIF_NCP= IdDL_IN-(IEE1+IEE2)-IdYL_OP_IN-IdDL_OP_IN

(IEE1、IEE2为接地极电流，IdYL_OP为另一极线路电流，IdDL_OP_IN为另一极中性线电流)

IDF_NBUS、IDIF_NCP和IDIF_DCY分别用于了中性线差动保护、双极中性线差动保护、极差动保护的启动逻辑判据，三个量决定了相应三个保护的启动。

如果远端模块6的相应回路故障，光纤通道关断，NBDP_QD、DCYDP_QD、BPELD_QD会变为0，这会直接影响三个保护的启动。NBDP_QD如果变为0，将会使得中性线差动保护无法动作跳闸。PDP_QD如果变为0，将会使得极差动保护无法动作跳闸。BNBDP_QD如果变为0，将会使得双极中性线差动保护无法请求移相重启，无法动作跳闸、无法使得双极平衡命令发出。

当远端模块关闭时，对应的光纤通道关断，这时P1PCP、P2PCP、P1PPR均可以对该闭锁信号进行监视。该远端模块关闭时直接影响了通往P1PCPB、P1PPRB主机相应DSP的采样，TDM总线会出现异常。当IdDL1的远端模块激光器关闭后，R6(RTU6)不可用，被极1保护主机PPRB检测到后，DMI_SUP_OK2变为0，这样使得保护主机的DC_MEAS_FLT信号变为0。DC_MEASURE_OK信号变为0，使得保护主机PPR立即发出严重故障告警，同时SEVERE_OK1信号变为0。当保护主机出现严重故障时，HD_OK变为0，从而使得保护出口使能信号失效，即PR_OUT_ENABLE变为0，保护动作矩阵的出口均被闭锁，即该套直流保护主机的所有直流保护不跳闸出口。同样，控制主机PCP也会检测到严重故障，同时会切换系统。

5 结语

极1 光CT频发“激光功率高故障”告警，说明整个回路包括激光器、驱动电路、传输光纤、远端模块存在工况异常点，一旦激光功率过高，相应的远端模块将停止工作，导致直流控制保护系统单保护、单系统运行，增大了直流工程停电的可能性，因此必须对整个回路进行检测。

由于极1 IdDL1参与双极中性线差动保护，这将给带电检查和元器件更换带来一定的危险性，建议直流双极停电处理。

[1] 凌 云.三沪直流工程光电流互感器故障检查及处理[J].华中电力, 2009, 22(2): 70-73.

LING Yun. The optical ct fault checking and processing in 3gs hvdc system[J].Central China Electric Power, 2009, 22(2): 70-73.

(本文编辑：赵艳粉)

Influence of Electronic DC Transformer High Driving Power on DC Control & Protection System

JIANG De-ming

(State Grid Inspection & Maintenance Company, SMEPC, Shanghai 200063, China)

Electronic DC transformer is an important primary equipment in Nanqiao Station DC field of Genan DC Project. Starting from the structure and principle of electronic DC transformer, this paper analyzes the reasons of high laser driving power of electronic DC transformer, as well as its impacts on the DC control and protection system. Combined with operation and maintenance experience, it proposes some suggestions for the electronic DC transformer measurement syste operation and maintenance, with a view to helping improve the operation and maintenance of converter stations.

converter station; electronic DC transformer; high driving power

10.11973/dlyny201606025

江德明(1982)，男，硕士，工程师，从事变电运维管理工作。

TM45;TM721.1

B

2095-1256(2016)06-0780-03

2016-09-11