CN105242229A - 一种光电式电流互感器的故障系统化诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光电式电流互感器的故障系统化诊断方法，步骤包括：判断光电式电流互感器的A系统和B系统是否同时发生故障，如果同时发生故障则依次判断电力故障录波装置TFR是否有连续50Hz正弦波形、均压环是否有闪络痕迹、通道是否有奇偶校验误码、电容器的电容值是否正常进行故障诊断；否则，依次判断电力故障录波装置TFR的输出波形是否存在严重畸变、光电式电流互感器的通道奇偶校验误码增长超过预设阈值及通道关闭两个条件是否同时成立，交换通道光纤检查故障是否发生转移、检查光参数是否正常进行故障诊断；本发明能够实现光电式电流互感器的故障系统化诊断、减小故障应对策略制定时间、缩短故障解决周期，全面和系统化程度高，应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及光电式电流互感器（光CT）的诊断技术，具体涉及一种光电式电流互感器的故障系统化诊断方法。
背景技术
光电式电流互感器（光CT）为高压直流输电系统核心测量设备。与传统电流传感器相比，光电式电流互感器具有以下优势：优良的绝缘性能；抗电磁干扰性能好，低压侧不开路高压危险；不含铁芯，消除了铁磁谐振、磁饱和等问题；暂态响应范围大、测量精度高，频率响应范围宽；没有因冲油而产生的易燃、易爆等危险；体积小、重量轻；适应了电力计量与保护数字化和自动化的发展。因此，光电式电流互感器目前在国网系统直流换流站得到了大量的应用，其安全稳定运行对跨区电网具有重要意义。
参见图1所示光电式电流互感器的工作原理框图可知，光电式电流互感器1包括一次电流传感器11和远端模块12（二次电流转换器），一次电流传感器11用于采集高压线路的电流信息，采集的电流信息通过远端模块12将电信号转化成光信号后，再依次通过光传输系统2输出至控制保护主机3中的光接口板31（即OIB板卡，国内常规换流站常用SG101或SG102），由光接口板31将线路中的电量信息传送给控制保护系统，以供控制保护系统判断线路和设备是否正常运行。如图2所示，光传输系统2包括高压绝缘子22、光耦23和多段光纤21（21#1～21#3），远端模块12的输出端依次通过光纤21#1、高压绝缘子22、光纤21#2、光耦23、光纤21#3和光接口板31相连。如图3所示，为了实现一次电流传感器11采集高压线路的电流信号，需要将高压线路通过高压断路器13及电容器组14接地，其中电容器组14包括两个并联连接的高压电容器桥臂，高压电容器桥臂通过电容引线141和高压断路器1相连，每个高压电容器桥臂包括至少两个串联的电容器142，电容器142为交流滤波器组元件，用于补偿电网系统无功；且在高压电容器桥臂的两端均设有143，用于平衡各电容器电压，防止放电损坏设备。光电式电流互感器1则设置在高压电容器桥臂的中段，用于测量不平衡电流，一旦不平衡电流超过一定值，则保护装置会跳开电容器组14前端的高压断路器13，用于保护电容器设备。但是，光电式电流互感器及其二次回路构造复杂且故障率高，处理故障时常需将一次设备退出运行进行备件更换，而停电状态无法验证新装备件的好坏，只能在运行状态下检验，影响设备运行可靠性的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够大大提高业内同型设备故障诊断分析水平，提高设备运维水平、缩短停电工期、降低安全风险，提高供电网的运行可靠性的光电式电流互感器的故障系统化诊断方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种光电式电流互感器的故障系统化诊断方法，步骤包括：
1）在光电式电流互感器发生故障时，判断光电式电流互感器的A系统和B系统是否同时发生故障，如果同时发生故障则跳转执行步骤2）；否则跳转执行步骤6）；
2）判断和光电式电流互感器对应高压线路的电力故障录波装置TFR是否有连续50Hz正弦波形，如果有则跳转执行步骤3）；否则跳转执行步骤4）；
3）判断光电式电流互感器所连接电容器桥臂上的均压环是否有闪络痕迹，如果均压环有闪络痕迹，则跳转执行步骤12）；否则，跳转执行步骤5）；
4）判断光电式电流互感器的A通道或B通道是否有奇偶校验误码，如果均无奇偶校验误码，则跳转执行步骤5）；否则，跳转执行步骤14）；
5）检查光电式电流互感器所连接电容器桥臂上电容器的电容值是否正常，如果电容器的电容值不正常，则跳转执行步骤13）；否则，跳转执行步骤14）；
6）判断所述电力故障录波装置TFR的输出波形是否存在严重畸变，如果存在严重畸变，则跳转执行步骤14）；否则，跳转执行步骤7）；
7）判断光电式电流互感器的A通道或B通道奇偶校验误码增长超过预设阈值、A通道或B通道关闭两个条件是否同时成立，如果两个条件同时成立，则跳转执行步骤8）；否则，跳转执行步骤10）；
8）在光电式电流互感器本体侧交换故障通道与正常通道之间的光纤，判断光电式电流互感器的故障是否发生转移，如果发生转移，则跳转执行步骤14）；否则，跳转执行步骤9）；
9）在光电式电流互感器对应的控制保护主机侧交换故障通道与正常通道之间的光纤，判断光电式电流互感器的故障是否发生转移，如果发生转移，则跳转执行步骤16）；否则，跳转执行步骤15）；
10）检查光电式电流互感器的光参数是否在正常范围内，如果在正常范围内，则跳转执行步骤17）；否则，跳转执行步骤11）；
11）检测光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道衰耗是否正常，如果光纤通道衰耗不正常，则跳转执行步骤16）；否则，跳转执行步骤17）；
12）增大光电式电流互感器所连接电容器桥臂的电容引线和均压环之间的间距，跳转执行步骤18）；
13）更换光电式电流互感器所连接电容器桥臂上电容值不正常的电容器，跳转执行步骤18）；
14）更换光电式电流互感器的远端模块，跳转执行步骤18）；
15）更换光电式电流互感器对应的控制保护主机的光接口板，跳转执行步骤18）；
16）清洁或者更换光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道上的光纤，跳转执行步骤18）；
17）判定光电式电流互感器发生的故障为光回路扰动造成的，重启光电式电流互感器的光通道，跳转执行步骤18）；
18）判断光电式电流互感器的监视运行是否正常，如果光电式电流互感器的运行正常，则光电式电流互感器的故障系统化诊断结束；否则判定为光电式电流互感器故障，更换光电式电流互感器，光电式电流互感器的故障系统化诊断结束。
优选地，所述步骤1）的详细步骤包括：
1.1）在光电式电流互感器发生故障时，跳转执行步骤1.2）；
1.2）将光电式电流互感器对应的控制保护主机打至test状态；
1.3）检查控制保护主机监测的光电流互感器参数和报警事件，如果光电式电流互感器的A系统和B系统均参数异常或报警，则判定光电式电流互感器的A系统和B系统同时发生故障，跳转执行步骤2）；否则判定光电式电流互感器的A系统和B系统中之一发生故障，跳转执行步骤6）。
优选地，所述步骤11）的详细步骤包括：
11.1）针对光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤，清洁光纤的接头端面，将光纤的一端接入含有参考光纤的光源、另一端接到光功率表，通过光功率表读取光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道的衰减值；
11.2）断开接在光源参考光纤处和光功率表上的光纤、进行清洁后再次接入，重新测量读取通过光功率表读取光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道的衰减值，比较两次测量的衰减值，如果两次测量的衰减值在预设的衰减值误差范围内，则跳转执行步骤11.3）；否则判定两次测量的衰减值无效，跳转重新执行步骤11.1）；
11.3）根据预设的多模光纤回路衰减值表、光纤衰耗典型值参考表确定光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道的衰减参考值，判断光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道的任一测量的衰减值和衰减参考值之间的误差是否超过衰减参考值的预设比例阈值，如果超过预设的阈值，则判定光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道衰耗不正常，跳转执行步骤16）；否则，跳转执行步骤17）。
优选地，所述步骤11.3）中预设的衰减值误差范围为0.25dB。
优选地，所述步骤11.4）中的预设比例阈值为25%。
本发明光电式电流互感器的故障系统化诊断方法具有下述优点：
1、本发明通过判断光电式电流互感器的A系统和B系统是否同时发生故障，如果同时发生故障则依次判断电力故障录波装置TFR是否有连续50Hz正弦波形、均压环是否有闪络痕迹、通道是否有奇偶校验误码、电容器的电容值是否正常进行故障诊断；否则，依次判断电力故障录波装置TFR的输出波形是否存在严重畸变、光电式电流互感器的通道奇偶校验误码增长超过预设阈值及通道关闭两个条件是否同时成立，交换通道光纤检查故障是否发生转移、检查光参数是否正常进行故障诊断；本发明能够实现光电式电流互感器的故障系统化诊断、减小故障应对策略制定时间、缩短故障解决周期，全面和系统化程度高，能够大大提高业内同型设备故障诊断分析水平，提高设备运维水平、缩短停电工期、降低安全风险，提高供电网的运行可靠性。
2、本发明和光电式电流互感器的交流和直流类型无关，既可以适用于交流型光电式电流互感器，也可以适用于直流型光电式电流互感器，而且还可以进一步可推广到其他光CT典型故障分析中，具有应用范围广的优点。
附图说明
图1为目前光电式电流互感器的工作原理示意图。
图2为目前光电式电流互感器及其控制保护主机的连接结构示意图。
图3为目前光电式电流互感器和高压线路的连接安装结构示意图。
图4为本发明实施例方法的流程示意图。
图5为本发明实施例中在光电式电流互感器本体侧交换光纤的原理示意图。
图6为本发明实施例中控制保护主机侧交换光纤的原理示意图。
图7为本发明实施例中的多模光纤回路衰减值表。
图8为本发明实施例中的光纤衰耗典型值参考表（多模光纤）。
具体实施方式
下文将以图1～图3中的光电式电流互感器1为例，对本发明光电式电流互感器的故障系统化诊断方法进行进一步的详细说明。
如图4所示，本实施例光电式电流互感器的故障系统化诊断方法的步骤包括：
1）在光电式电流互感器1发生故障时，判断光电式电流互感器1的A系统和B系统是否同时发生故障，如果同时发生故障则跳转执行步骤2）；否则跳转执行步骤6）；
2）判断和光电式电流互感器1对应高压线路的电力故障录波装置TFR（Transientfaultrecorder波，光电式电流互感器将一个电气量会传送给控制保护系统，如果光电式电流互感器发生故障，控制保护系统会通过电力故障录波装置TFR对故障进行录波，以供运行部门分析故障提供参考）是否有连续50Hz正弦波形，如果有则跳转执行步骤3）；否则跳转执行步骤4）；
3）判断光电式电流互感器1所连接电容器桥臂上的均压环143是否有闪络痕迹，如果均压环143有闪络痕迹，则跳转执行步骤12）；否则，跳转执行步骤5）；
4）判断光电式电流互感器1的A通道或B通道是否有奇偶校验误码（奇偶校验值大于1，延时1S（延时前进行10ms展宽，将大量扰动平滑为一次），如果均无奇偶校验误码，则跳转执行步骤5）；否则，跳转执行步骤14）；
5）检查光电式电流互感器1所连接电容器桥臂上电容器142的电容值是否正常，如果电容器142的电容值不正常，则跳转执行步骤13）；否则，跳转执行步骤14）；
6）判断电力故障录波装置TFR的输出波形是否存在严重畸变，如果存在严重畸变，则跳转执行步骤14）；否则，跳转执行步骤7）；
7）判断光电式电流互感器1的A通道或B通道奇偶校验误码增长超过预设阈值、A通道或B通道关闭两个条件是否同时成立，如果两个条件同时成立，则跳转执行步骤8）；否则，跳转执行步骤10）；
8）在光电式电流互感器1本体侧交换故障通道与正常通道之间的光纤，如图5所示，判断光电式电流互感器1的故障是否发生转移，如果发生转移，则跳转执行步骤14）；否则，跳转执行步骤9）；
9）在光电式电流互感器1对应的控制保护主机3侧交换故障通道与正常通道之间的光纤，如图6所示，判断光电式电流互感器1的故障是否发生转移，如果发生转移，则跳转执行步骤16）；否则，跳转执行步骤15）；
10）检查光电式电流互感器1的光参数是否在正常范围内，如果在正常范围内，则跳转执行步骤17）；否则，跳转执行步骤11）；
11）检测光电式电流互感器1及其对应的控制保护主机3之间的光纤通道衰耗是否正常，如果光纤通道衰耗不正常，则跳转执行步骤16）；否则，跳转执行步骤17）；
12）增大光电式电流互感器1所连接电容器桥臂的电容引线141和均压环143之间的间距，跳转执行步骤18）；
13）更换光电式电流互感器1所连接电容器桥臂上电容值不正常的电容器142，跳转执行步骤18）；
14）更换光电式电流互感器1的远端模块12，跳转执行步骤18）；当步骤1）检查光参数和报警事件分析确定非A系统和B系统同时发生故障时，首先需检查故障录波是否发生畸变，若故障录波发生畸变，则说明光电式电流互感器1的远端模块12或本体发生故障，其中远端模块12为电子元器件，故障可能性远远大于本体故障，应优先予以更换；
15）更换光电式电流互感器1对应的控制保护主机3的光接口板31，跳转执行步骤18）；
16）清洁或者更换光电式电流互感器1及其对应的控制保护主机3之间的光纤通道上的光纤21，跳转执行步骤18）；本实施例中具体使用光时域反射仪OTDR检查光纤故障点，若光纤21断裂，则更换备用光纤21，若光纤接头损坏，则使用尾缆重新熔接光纤接头；
17）判定光电式电流互感器1发生的故障为光回路扰动造成的，重启光电式电流互感器1的光通道，跳转执行步骤18）；
18）判断光电式电流互感器1的监视运行是否正常，如果光电式电流互感器1的运行正常，则光电式电流互感器1的故障系统化诊断结束；否则判定为光电式电流互感器1故障，更换光电式电流互感器1，光电式电流互感器1的故障系统化诊断结束。
本实施例中，步骤1）的详细步骤包括：
1.1）在光电式电流互感器1发生故障时，跳转执行步骤1.2）；
1.2）将光电式电流互感器1对应的控制保护主机3打至test状态（控制保护主机3的状态包括active状态、standby状态和test状态）；
1.3）检查控制保护主机3监测的光电流互感器参数和报警事件，如果光电式电流互感器1的A系统和B系统均参数异常或报警，则判定光电式电流互感器1的A系统和B系统同时发生故障，跳转执行步骤2）；否则判定光电式电流互感器1的A系统和B系统中之一发生故障，跳转执行步骤6）。
本实施例中，步骤11）的详细步骤包括：
11.1）针对光电式电流互感器1及其对应的控制保护主机3之间的光纤21，清洁光纤21的接头端面，将光纤21的一端接入含有参考光纤的光源、另一端接到光功率表，通过光功率表读取光电式电流互感器1及其对应的控制保护主机3之间的光纤通道的衰减值；
11.2）断开接在光源参考光纤处和光功率表上的光纤21、进行清洁后再次接入，重新测量读取通过光功率表读取光电式电流互感器1及其对应的控制保护主机3之间的光纤通道的衰减值，比较两次测量的衰减值，如果两次测量的衰减值在预设的衰减值误差范围内，则跳转执行步骤11.3）；否则判定两次测量的衰减值无效，跳转重新执行步骤11.1）；
11.3）根据预设的多模光纤回路衰减值表（如图7所示）、光纤衰耗典型值参考表（如图8所示）确定光电式电流互感器1及其对应的控制保护主机3之间的光纤通道的衰减参考值，判断光电式电流互感器1及其对应的控制保护主机3之间的光纤通道的任一测量的衰减值和衰减参考值之间的误差是否超过衰减参考值的预设比例阈值，如果超过预设的阈值，则判定光电式电流互感器1及其对应的控制保护主机3之间的光纤通道衰耗不正常，跳转执行步骤16）；否则，跳转执行步骤17）。
本实施例中，步骤11.3）中预设的衰减值误差范围为0.25dB。
本实施例中，步骤11.4）中的预设比例阈值为25%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种光电式电流互感器的故障系统化诊断方法，其特征在于步骤包括：
1）在光电式电流互感器发生故障时，判断光电式电流互感器的A系统和B系统是否同时发生故障，如果同时发生故障则跳转执行步骤2）；否则跳转执行步骤6）；
2）判断和光电式电流互感器对应高压线路的电力故障录波装置TFR是否有连续50Hz正弦波形，如果有则跳转执行步骤3）；否则跳转执行步骤4）；
3）判断光电式电流互感器所连接电容器桥臂上的均压环是否有闪络痕迹，如果均压环有闪络痕迹，则跳转执行步骤12）；否则，跳转执行步骤5）；
4）判断光电式电流互感器的A通道或B通道是否有奇偶校验误码，如果均无奇偶校验误码，则跳转执行步骤5）；否则，跳转执行步骤14）；
5）检查光电式电流互感器所连接电容器桥臂上电容器的电容值是否正常，如果电容器的电容值不正常，则跳转执行步骤13）；否则，跳转执行步骤14）；
6）判断所述电力故障录波装置TFR的输出波形是否存在严重畸变，如果存在严重畸变，则跳转执行步骤14）；否则，跳转执行步骤7）；
7）判断光电式电流互感器的A通道或B通道奇偶校验误码增长超过预设阈值、A通道或B通道关闭两个条件是否同时成立，如果两个条件同时成立，则跳转执行步骤8）；否则，跳转执行步骤10）；
8）在光电式电流互感器本体侧交换故障通道与正常通道之间的光纤，判断光电式电流互感器的故障是否发生转移，如果发生转移，则跳转执行步骤14）；否则，跳转执行步骤9）；
9）在光电式电流互感器对应的控制保护主机侧交换故障通道与正常通道之间的光纤，判断光电式电流互感器的故障是否发生转移，如果发生转移，则跳转执行步骤16）；否则，跳转执行步骤15）；
10）检查光电式电流互感器的光参数是否在正常范围内，如果在正常范围内，则跳转执行步骤17）；否则，跳转执行步骤11）；
11）检测光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道衰耗是否正常，如果光纤通道衰耗不正常，则跳转执行步骤16）；否则，跳转执行步骤17）；
12）增大光电式电流互感器所连接电容器桥臂的电容引线和均压环之间的间距，跳转执行步骤18）；
13）更换光电式电流互感器所连接电容器桥臂上电容值不正常的电容器，跳转执行步骤18）；
14）更换光电式电流互感器的远端模块，跳转执行步骤18）；
15）更换光电式电流互感器对应的控制保护主机的光接口板，跳转执行步骤18）；
16）清洁或者更换光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道上的光纤，跳转执行步骤18）；
17）判定光电式电流互感器发生的故障为光回路扰动造成的，重启光电式电流互感器的光通道，跳转执行步骤18）；
18）判断光电式电流互感器的监视运行是否正常，如果光电式电流互感器的运行正常，则光电式电流互感器的故障系统化诊断结束；否则判定为光电式电流互感器故障，更换光电式电流互感器，光电式电流互感器的故障系统化诊断结束。
2.根据权利要求1所述的光电式电流互感器的故障系统化诊断方法，其特征在于，所述步骤1）的详细步骤包括：
1.1）在光电式电流互感器发生故障时，跳转执行步骤1.2）；
1.2）将光电式电流互感器对应的控制保护主机打至test状态；
1.3）检查控制保护主机监测的光电流互感器参数和报警事件，如果光电式电流互感器的A系统和B系统均参数异常或报警，则判定光电式电流互感器的A系统和B系统同时发生故障，跳转执行步骤2）；否则判定光电式电流互感器的A系统和B系统中之一发生故障，跳转执行步骤6）。
3.根据权利要求2所述的光电式电流互感器的故障系统化诊断方法，其特征在于，所述步骤11）的详细步骤包括：
11.1）针对光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤，清洁光纤的接头端面，将光纤的一端接入含有参考光纤的光源、另一端接到光功率表，通过光功率表读取光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道的衰减值；
11.2）断开接在光源参考光纤处和光功率表上的光纤、进行清洁后再次接入，重新测量读取通过光功率表读取光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道的衰减值，比较两次测量的衰减值，如果两次测量的衰减值在预设的衰减值误差范围内，则跳转执行步骤11.3）；否则判定两次测量的衰减值无效，跳转重新执行步骤11.1）；
11.3）根据预设的多模光纤回路衰减值表、光纤衰耗典型值参考表确定光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道的衰减参考值，判断光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道的任一测量的衰减值和衰减参考值之间的误差是否超过衰减参考值的预设比例阈值，如果超过预设的阈值，则判定光电式电流互感器及其对应的控制保护主机之间的光纤通道衰耗不正常，跳转执行步骤16）；否则，跳转执行步骤17）。
4.根据权利要求3所述的光电式电流互感器的故障系统化诊断方法，其特征在于，所述步骤11.3）中预设的衰减值误差范围为0.25dB。
5.根据权利要求4所述的光电式电流互感器的故障系统化诊断方法，其特征在于，所述步骤11.4）中的预设比例阈值为25%。
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| CN (1) | CN105242229B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108537426A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-09-14 | 广州供电局有限公司 | 电力设备运行状态估计方法、装置和计算机设备 |
| CN109923424A (zh) * | 2016-10-11 | 2019-06-21 | 阿莫善斯有限公司 | 用于诊断电磁感应供电设备的故障的装置和方法 |
| CN114089250A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-02-25 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种电流互感器异常识别与处理方法 |
-
2015
- 2015-10-30 CN CN201510720866.4A patent/CN105242229B/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN109923424A (zh) * | 2016-10-11 | 2019-06-21 | 阿莫善斯有限公司 | 用于诊断电磁感应供电设备的故障的装置和方法 |
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| Publication number | Publication date |
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| CN105242229B (zh) | 2018-03-02 |
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