2023全光纤电流互感器技术规范.doc

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1、全光纤电流互感器技术规范目次前言III1范围42规范性引用文件43术语和定义54使用条件64.1正常使用条件64.2特殊使用条件65型号与分类75.1 型号定义75.2 结构分类76基本参数76.1 额定电压76.2 额定一次电流76.3 额定扩大一次电流系数76.4 准确限值系数76.6 电流谐波准确度86.7 额定延迟时间（tdr）86.8 采样频率86.9 暂态特性86.10 短时热稳定电流和持续时间86.11 额定动稳定电流86.12 温升限值86.13 供电电源87 技术要求87.1通用框图87.2准确级及误差限值97.3合并单元数字量输出与传输方式97.4低压器件的电压耐受能力97

2、.5电磁兼容要求97.6外壳防护等级97.7振动抗扰要求107.8可靠性和可信赖性107.9使用期限107.10故障自检107.11 安装要求108试验108.1试验类型108.2试验方法129标志1710包装、运输及贮存1710.1包装1710.2出厂文件1710.3运输与贮存17附录A（资料性附录）全光纤电流互感器应用配置方案示例18IV全光纤电流互感器技术规范1范围本标准规定了全光纤电流互感器的使用条件、基本参数、结构和配置要求、技术要求、试验、标志、使用期限、包装、运输及贮存。本标准适用于110kV及以上交流系统和100kV及以上直流输电系统，额定频率为0 Hz100 Hz，具有数字量

3、输出的全光纤电流互感器。其它电压等级和额定频率的全光纤电流互感器可参考执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 20840.1 互感器 第1部分：通用技术要求GB/T 20840.8-2007 互感器 第8部分：电子式电流互感器GB/T 26216.1 高压直流输电系统直流电流测量装置 第1部分：电子式直流电流测量装置GB 1208-2006 电流互感器GB 50260 电力设施抗震设计规范DL/T 860 变电站通信网络与系统GB/T 191 包装

4、储运图示标志GB/T 2423 电工电子产品环境试验GB/T 28872011 电子计算机场地通用规范GB 42082008 外壳防护等级（IP代码）GB 4824 工业科学和医疗(ISM)射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限值GB/T 13540 高压开关设备和控制设备的抗震要求GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验GB/T 17626.3 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.4 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T 17626.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验GB/T 17626.

5、8 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验GB/T 17626.9 电磁兼容 试验和测量技术 脉冲磁场抗扰度试验GB/T 17626.10 电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验GB/T 17626.11 电磁兼容 试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB/T 17626.12 电磁兼容 试验和测量技术 振荡波抗扰度试验GB/T 17626.13 电磁兼容 试验和测量技术 交流电源端口谐波、谐间波及电网信号的低频抗扰度试验GB/T 17626.29 电磁兼容 试验和测量技术 直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB/T 18657.1 远

6、动设备及系统 第5部分：传输规约 第1 篇：传输帧格式GB/T 26126.1-2010 高压直流输电系统直流电流测量装置 第1部分：电子式直流电流测量装置DL/T 860 变电站通讯网络和系统JJG 313 测量用电流互感器检定规程IEC 60812 系统可靠性分析技术-失效模式和效应分析IEC 61025 故障数分析IEC 61850.9-2 电力系统自动化国际标准通信规约3术语和定义GB/T 20840.1、GB/T 20840.8-2007、GB 50260、DL/T 860界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1电子式电流互感器 Electronic current transf

7、ormer一种装置，由连接到传输系统和二次转化器的一个或多个电流或电压传感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置，在数字接口的情况下，一组电子式互感器共用一台合并单元完成此功能。3.2全光纤电流互感器 Fiber optical current transformer一种电子式电流互感器，以光纤作为电流传感材料，用于输出正比于一次电流的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。3.3一次电流传感光纤环 Primary current optical fiber sensor一种光学部件，将被测一次电流信息转换为光学信息，经传输光纤传送给二次转换器。3.4传输

8、光缆 Transmitting optical fiber cable全光纤电流互感器一次电流传感光纤环与二次转换器之间传输光信号的光学部件。3.5 二次转换器 Secondary converter一种装置，将传输系统传送的信号转换为供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置的量，该量与一次端子电流成正比。对于模拟量输出型电子式电流互感器，二次转换器直接供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。对于数字量输出型电子式互感器，二次转换器通常接至合并单元后再接二次设备。3.6 合并单元 Merging unit用以对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可以是互感器的一

9、个组成件，也可以是一个分立单元。4使用条件4.1正常使用条件4.1.1环境温度环境温度：-4050。4.1.2湿度相对湿度：5%100%。4.1.3 风速 户外安装的光学电流互感器最大风压补偿700Pa（相当于风速34m/s）。4.1.4 海拔高度不超过1000 m。对于大于 1000 m 的，应考虑外绝缘的海拔修正。4.1.5 太阳辐射强度不应超过0.1 Wcm2。4.1.7 振动或轻微地震地震烈度8级，还应符合GB 50260和GB/T 13540要求。4.1.8 污秽等级污秽等级IV级4.1.9 覆冰厚度20mm4.2特殊使用条件由用户与设备供应商协商5型号与分类5.1 型号定义5.2

10、结构分类（1）结构类型分类：可分为独立式、组合式、套管式等独立式一般包括支柱式光纤电流互感器、悬挂式光纤电流互感器；组合式一般包括GIS用光纤电流互感器（含GIS内置、GIS外置）、DCB用光纤电流互感器；套管式一般指不配置专用绝缘结构（如绝缘子、GIS罐体等）的光纤电流互感器，包括穿心套管式光纤电流互感器、柔性光纤电流互感器等。（2）按照产品安装在户内和户外，可分为户内型、户外型。6基本参数6.1 额定电压交流系统：110kV及以上直流输电系统：100kV及以上6.2 额定一次电流1A 20kA 6.3 额定扩大一次电流系数1.2、1.5、2.06.4 准确限值系数5、10、15、20、25

11、、30、40、506.5 准确级6.5.1 交流系统的准确级保护：5TPE测量(计量)：0.2、0.56.5.2 直流输电系统的准确级0.2、0.56.6 电流谐波准确度参照GB/T 20840.8-2007要求附录C6.7 额定延迟时间（tdr）交流系统： 2 ms常规直流输电系统： 500 s柔性直流输电系统： 50 s6.8 采样频率4k、10k、12.8k、50k、100k6.9 暂态特性参照GB/T 20840.8-2007 5.1.4.2。6.10 短时热稳定电流和持续时间热稳定电流参照GB/T 20840.8-2007 5.1.4.1.2持续时间1s、3s6.11 额定动稳定电流

12、参照GB/T 20840.8-2007 5.1.4.1.36.12 温升限值参照GB/T 20840.8-2007 5.1.66.13 供电电源工作电压AC 220V、DC 220V/110V允许偏差 20%15%纹波系数 5%7 技术要求7.1通用框图全光纤电流互感器应至少包括一次电流光纤传感环、传输光缆、二次转换器和合并单元。交流系统和直流输电系统的具体配置方案可参见附录A实施实例。图1 全光纤电流互感器配置框图7.2准确级及误差限值交流系统：参照GB/T 20840.8-2007 12.2和13.1.3选取。直流输电系统：参照GB 26216.1-2010 7.3合并单元数字量输出与传输

13、方式交流系统：参照IEC 61850.9-2 直流输电系统：参照GB/T 20840.8-20077.4低压器件的电压耐受能力参照GB/T 20840.8-2007 6.1.1.3。7.5电磁兼容要求7.5.1发射要求参照GB/T 20840.8-2007 6.1.5.2。7.5.2抗扰度要求抗扰度试验要求参照GB/T 20840.8-2007 6.1.5.3执行，评价准则应选用A级。7.6外壳防护等级外壳防护等级按照GB/T 20840.8-2007 6.1.13选取。7.7振动抗扰要求全光纤电流互感器的输出，应在承受与其使用状态相应的振动水平时仍运行正确。按照GB/T 11287-2000

14、选取。7.8可靠性和可信赖性参照GB/T 20840.8-2007 6.1.9执行。7.9使用期限产品一次电流光纤传感环及传输光缆使用期限应不小于30年，二次转换器及合并单元使用期限应不小于10年。7.10故障自检全光纤电流互感器应具备自动检测故障的功能，应可触发输出无效标志。当检测出全光纤电流互感器要求维修时，应给出告警信息。7.11 安装要求a) 对于全光纤电流互感器，每台设备装置的座架均应提供可靠的接地端子，且具有供适合于在规定故障条件下连接接地导体的紧固螺丝或螺栓。这些接地零件应采用不锈钢材料或具有可靠的防锈镀层；b) 全光纤电流互感器所有暴露在大气中的金属件应有附着力好的漆层或镀层被

15、覆，应具有良好的防腐蚀能力；c) 互感器的各零部件装配应牢固无松动，位置端正无歪扭倾斜现象。铭牌正确，字迹清晰、工整。铭牌应安装在便于查看的位置上，铭牌材质应为防锈材料；d) 二次转换器及合并单元应可靠接地，就地安装应符合相关防护要求。8试验8.1试验类型8.1.1型式试验 （1）用于交流系统的全光纤电流互感器型式试验项目如下：表1 用于交流系统的全光纤电流互感器型式试验项目序号试验内容试验方法及要求备注1短时电流试验8.2.62温升试验8.2.12套管式可不做该项试验3一次端的冲击试验（雷电和操作冲击耐受电压试验）8.2.9套管式可不做该项试验4户外型互感器湿试验8.2.10套管式可不做该项

16、试验5无线电干扰（RIV）试验8.2.11套管式可不做该项试验6低压器件的耐压试验8.2.137电磁兼容试验：发射8.2.148电磁兼容试验：抗扰度8.2.159准确度试验8.2.510保护用电子式电流互感器的补充准确度试验8.2.1611防护等级的验证8.2.1712密封性能试验（如有）8.2.2413振动抗扰度试验（如有）8.2.2514数字量输出的补充型式试验8.2.26（2）用于直流系统测量的交流系统的全光纤电流互感器型式试验项目如下：表2 用于直流系统测量的交流系统的全光纤电流互感器型式试验项目序号试验内容试验方法及要求备注1短时电流试验8.2.62温升试验8.2.123雷电和操作冲

17、击耐受电压试验8.2.94直流耐压试验和局部放电试验8.2.7、8.2.85极性反转试验8.2.216低压器件的工频耐压试验8.2.47无线电干扰电压测量8.2.118误差测定8.2.59阶跃响应试验8.2.2210频率响应试验8.2.2311干热试验8.2.2712湿热试验8.2.2813人工污秽试验8.2.3614电磁兼容试验8.2.14、8.2.1515防护等级的验证8.2.1716数字量输出的补充型式试验8.2.268.1.2特殊试验 下列试验按制造方同用户之间的协议进行：表3 全光纤电流互感器特殊试验项目序号试验内容试验方法及要求备注1谐波准确度试验8.2.302故障自诊断试验8.2

18、.323低温投切可靠性试验8.2.234双AD数据一致性试验8.2.205隔离开关分合容性小电流条件下的抗干扰测试8.2.358.1.3例行试验试验的顺序未标准化，但准确度试验应在其他试验后进行。试验项目如下：表4 全光纤电流互感器例行试验项目序号试验内容试验方法及要求备注1外观检查8.2.12端子标志检验8.2.23一次端工频耐压及局放试验8.2.7、8.2.8仅适用于交流系统4一次端直流耐压及局放试验8.2.7、8.2.8仅适用于直流输电系统5低压器件的工频耐压试验8.2.46准确度试验8.2.57阶跃响应试验8.2.22仅适用于直流输电系统8频率响应试验8.2.23仅适用于直流输电系统9

19、极性检查8.2.298.1.4现场试验现场试验项目如下：表5 全光纤电流互感器现场试验项目序号试验内容试验方法及要求备注1外观检查8.2.12端子标志检验8.2.23准确度试验8.2.54接线组别和极性检查8.2.295一次端子的工频或直流耐压试验（如有）8.2.7、8.2.88.2试验方法8.2.1外观检查检查全光纤电流互感器的外观是否存在明显的损伤、刮痕、开裂等。8.2.2 端子标志检验本试验按照GB/T 20840.8-2007 9.1的相关要求进行。8.2.3数字量输出的补充例行试验本试验按照GB/T 20840.8-2007 9.7的相关要求进行。8.2.4低压器件的工频耐压试验本试

20、验按照GB/T 20840.8-2007 9.3的相关要求进行。8.2.5准确度试验交流系统：按照GB/T 20840.8-2007的相关要求进行基本准确度试验。直流输电系统：按照GB 26216.1-2010 的相关要求进行基本准确度试验准确度试验项目如下：a) 基本准确度试验本试验按照GB/T 20840.8-2007的相关要求进行，此外还应满足以下要求：1）稳定性要求：每一个电流误差测量点，测量10组误差数据，要求：|平均值|+3（平均值得试验标准差）最大允许误差2）抗干扰性要求：按实际运行中两相之间距离L，试验时，在平行于试品一次导杆L处施加与试验电流相位差不大于30，大小为试品额定电

21、流的干扰电流，要求试品各测量点误差均不超出其限值。数据均按JJG 313规定修约后为准，试验布置图如图2所示。图2 准确度抗干扰试验示意图b) 温度循环准确度试验本试验按照GB/T 20840.8的相关要求进行，除应满足GB/T 20840.8规定各个测量点外，在升降温过程中还应增加四个测量点，温度循环准确度试验按照图3进行。其中最高温度：70，最低温度：-40，温度的最低变化速率为20 K/h。图3 温度循环准确度试验示意图c) 准确度与频率关系的试验本试验按照GB/T 20840.8-2007 9.4相关要求进行。d) 元器件更换的准确度试验本试验按照GB/T 20840.8-2007 9

22、.4相关要求进行。c) 信噪比试验本试验按照GB/T 20840.8-2007 C.2.3相关要求进行。8.2.6 短时电流试验交流系统：按照GB/T 20840.8-2007 H的相关要求进行。直流输电系统：按照GB 26216.1-2010 7.3.1的相关要求进行。8.2.7 一次端子工频耐压或者直流耐压试验交流系统：按照GB/T 20840.8-2007 9.2的相关要求进行。直流输电系统：按照GB 26216.1-2010 7.3.5 的相关要求进行。8.2.8 局放试验交流系统：按照GB/T 20840.8-2007 9.2的相关要求进行。直流输电系统：按照GB 26216.1-2

23、010 7.3.5的相关要求进行。8.2.9 雷电和操作冲击耐受电压试验本试验按照GB/T 20840.8-2007 10.1的相关要求进行。8.2.10户外互感器湿试验本试验按照GB/T 20840.8-2007 9.3的相关要求进行。8.2.11 无线电干扰和电晕试验本试验按照GB/T 20840.8-2007 8.5的相关要求进行。8.2.12 温升试验本试验按照GB/T 20840.8-2007 8.2的相关要求进行。8.2.13低压器件的耐压试验本试验按照GB/T 20840.8-2007 9.3的相关要求进行。8.2.14电磁兼容试验：发射本试验按照GB 4824的相关要求进行，试

24、验限值的规定值为组1、A级。试验优先在组装完整的条件下进行的，但为了试验简便，如果有的部件不包含电子器件，则可以只对其余的部件进行试验。本试验要求在抗扰度试验之后进行。8.2.15电磁兼容试验：抗扰度本试验按照GB 4824的相关要求进行，所有抗扰度试验评价准则要求为A级、浪涌（冲击）抗扰度试验优先进行，其他试验项目无顺序要求。8.2.16保护用电子式电流互感器的补充准确度试验a) 复合误差试验按照GB/T 20840.8-2007 8.10的相关要求进行，在短时电流试验中进行，保护通道不应出现通信中断、丢包、采样无效、输出异常信号等故障。b) 暂态特性试验按照GB/T 20840.8的相关要

25、求进行。8.2.17 隔离开关分合容性小电流下的抗干扰测试在试验室搭建隔离开关分合容性小电流试验回路，同时将电子式互感器接入试验回路，模拟现场隔离开关开合空母线及容性小电流负荷过程，产生类似现场暂态强干扰，考核在该条件下电子式互感器的电磁防护性能。试验回路如下图4所示图4 试验回路图图中：S试验电源，C1电容5000pF，C2 负载电容5000pF，DT 隔离开关，CT 被试电子式电流互感器，PT 被试电子式电压互感器。8.2.17 防护等级的验证按照GB/T 20840.8-2007 8.11的相关要求进行。8.2.19 故障自诊断试验采集器应具有完善的自诊断功能，能判断装置异常状态，并置数

26、据无效标志，应能保证在电源中断、电源电压异常、采集模块异常、通信中断、通信异常、装置内部异常等情况下不误输出；能输出自检信息，包括采集模块状态、电源状态、故障信息等信号输出；采样数据的品质标志应实时反映自检状态，不应附加延时或展宽。8.2.20 双AD数据一致性试验为确保双AD数据的准确性，运行中互感器的双AD数据需满足如下的判定标准：|IAD1-IAD2|（0.25*min（|IAD1|，|IAD2|）+固定门槛值），该门槛值通常为0.1倍额定电流。IAD1、IAD2为双AD采样的电流瞬时值。8.2.21 极性反转试验按照GB/T 26216-2010 7.3.6的相关要求进行。8.2.22

27、 阶跃响应试验按照GB/T 26216-2010 7.3.10的相关要求进行。8.2.23 频率响应试验按照GB/T 26216-2010 7.3.11的相关要求进行。8.2.24 密封性能试验按照GB/T 20840.8-2007 8.12的相关要求进行。8.2.25 振动抗扰度试验按照GB/T 20840.8-2007 8.13的相关要求进行。8.2.26 数字量输出的补充型式试验按照GB/T 20840.8-2007 8.14的相关要求进行。8.2.27 干热试验试验方法GB/T 2423.22008，根据实际情况进行下列干热试验。8.2.28 湿热试验按照GB/T 20840.8-20

28、07 8.4的相关要求进行。8.2.29 极性检查按照GB/T 26216-2010 7.5.3的相关要求进行。8.2.30谐波准确度试验按照GB/T 20840.8-2007 C.4的相关要求进行8.2.31振动试验全光纤电流互感器应与断路器共同试验，断路器操作200次，互感器的二次输出不应超过额定的3%。8.2.32故障自诊断试验（1）对采集器与一次本体一起安装的全光纤电流互感器，通过断开采集器与合并单元光纤，检查合并单元输出数字状态位是否正确置采样数据无效，并正确给出互感器需要的检修警告。（2）对采集器与合并单元一起安装的全光纤电流互感器，通过断开一次本体与采集器光纤、采集器与合并单元光

29、纤，检查合并单元输出数字状态位是否正确置采用数据无效，并正确给出互感器需要检修警告。8.2.33低温投切可靠性试验本试验项目可与温度循环准确试验同时进行。全光纤电流互感器户外、户内部分均处于最低温时，切断所有供电电源并保持半小时以后，合上供电电源，检查其是否正确启动和工作，并保证其准确度等级不发生变化。8.2.34双保护通道一致性试验本试验要求在额定电流下，双保护通道分别满足GB/T 20840.8要求的精度外，要求采样瞬时值，即同一帧报文中的数据满足如下的判定标准：|IAD1-IAD2|（0.25*min（|IAD1|，|IAD2|）+固定门槛值），该门槛值通常为0.1倍额定电流。IAD1、

30、IAD2为双AD采样的电流瞬时值。8.2.35隔离开关分合容性小电流条件下的抗干扰测试本试验接线图如图5：说明：其中模拟负载电容应根据各电压等级计算、测量确定，具体参数待定。图5 隔离开关分合容性小电流条件下的抗干扰测试接线图试品不损坏，不出现合并单元通信中断、丢包、品质改变，不准许合并单元输出异常（输出异常单点输出超过额定二次输出的100%或连续两点输出超过额定二次输出的40%），方法要求如下：a) 保证采集器及合并单元与隔离开关距离为5m-10m，采集器及合并单元正常带电运行，与故障录波仪通信正常；b) 在隔离开关分闸状态，将高压试验变压器输出电压升至Um/3；c) 合隔离开关，记录一次电

31、流电压暂态测量系统测试数据、二次故障录波数据；d) 间隔2分钟后分隔离开关，记录一次电流电压暂态测量系统测试数据、二次故障录波数据；e) 重复c)至d)步骤9次，共10次隔离开关合分操作。8.2.36 人工污秽试验依据GB/T 26216.12010中的7.3.14进行试验。9标志a) 产品铭牌应包括所有额定值，并符合GB 20840.1要求；b) 铭牌应安装在便于查看的位置上，铭牌材质应位防锈材料。主体部分标注的铭牌应包含一次传感元件、安装方式、传感元件个数、采样系统个数、准确级、供电电压、输出方式、对时方式、传输延时参数、采样频率及所有额定值等。10包装、运输及贮存10.1包装全光纤电流互

32、感器的包装，应保证产品及其组件、零件的整个运输和贮存期间不致损坏及松动。保证互感器在整个运输和贮存期间不得受到雨淋。10.2出厂文件a) 产品合格证；b) 出厂试验报告；c) 安装使用说明书（包括产品外形尺寸图及组件安装使用说明等）；10.3运输与贮存a) 全光纤电流互感器各个供电连接的接触面（包括接地处的金属平面）在运输和贮存期间应有防蚀措施；b) 全光纤电流互感器在运输过程中应无严重震动、颠簸和撞击现场；c) 产品在贮存期间，应避免直接受晒雨淋、底座要高于地面50 cm以上，长期贮存应进行包装，贮存处的环境温度应在-30 +45范围内。贮存期间应经常检查密封情况。附录A（资料性附录） 全光纤电流互感器应用配置方案示例A.1 交流系统中保护双重化（双AD）配置方案两套光纤电流互感器敏感元件及采集单元的分别输出进入同一个合并单元。图A.1 交流系统中保护双重化（双AD）配置方案示意图A.2直流保护系统中三取二配置方案三套光纤电流互感器敏感元件及采集单元的分别输出进入不同合并单元。图A.2 直流保护系统中三取二配置方案示意图20