[发明专利]压电陶瓷调制型全光纤电流互感器元器件级振动试验方法

说明书

本发明公开了一种压电陶瓷调制型全光纤电流互感器元器件级振动试验方法，包括：将调制模块从全光纤电流互感器中拆解出来，仍然保持全光纤电流互感器的完整光路和电路；将调制模块整体固定在振动台上，全光纤电流互感器不施加一次电流，依次对调制模块整体施加垂直方向、水平横向、水平轴向振动；采用故障录波仪连续监测全光纤电流互感器的二次输出，记录全光纤电流互感器的异常输出电流。本发明通过有效考核调制模块整体及其内部各元器件的抗振性能，进而给出针对性的抗振抑制方案。

技术领域

本发明涉及电气测量领域，并且更具体地，涉及一种压电陶瓷调制型全光纤电流互感器元器件级振动试验方法。

背景技术

直流电流互感器是换流站的关键测量设备之一，其主要作用是测量直流电流并将测量结果传至直流控制保护设备，直流电流互感器的可靠性直接关系到换流站的安全稳定运行。目前换流站应用的直流电流互感器有三类：一是以分流器为核心测量元件的电子式光学电流互感器，二是基于电磁感应原理的零磁通电流互感器，三是基于Faraday磁光效应的全光纤电流互感器。2012年国家电网公司首次在直流工程中使用全光纤电流互感器(fiber optic current transformer，FOCT)，近几年FOCT在新建工程中配置量逐年上升，截止2021年12月，国家电网公司各换流站共配置FOCT超过1800台，在全部类型直流电流互感器中的占比达到39％。

但是，FOCT现场应用事故频发，2020年12月至2021年1月，部分换流站FOCT因现场的传导振动干扰引起测量电流突变和差动保护动作，导致直流闭锁或停运，经事故分析发现，引起FOCT振动故障的部件是调制模块。FOCT根据调制方式的不同，分为直波导调制型和压电陶瓷(piezoelectric，PZT)调制型，其中，直波导调制型FOCT的调制模块在二次侧，而PZT调制型FOCT的调制模块置于户外一次本体，运行环境较为恶劣，易发生振动故障。

因现行国家标准中并未对PZT调制型FOCT调制模块的振动特性进行考核，产品抗振技术要求与现场运行条件不匹配，导致PZT调制型FOCT抗振性能差，给直流系统安全稳定运行带来隐患。

发明内容

针对现有技术的压电陶瓷调制型全光纤电流互感器在振动工况下测量电流突变的问题，本发明提供一种压电陶瓷调制型全光纤电流互感器元器件级振动试验方法，深入分析调制模块整体及其内部各元器件受外界振动影响导致FOCT出现测量故障的深层机理，可以有效考核调制模块及其内部各个元器件的抗振性能，掌握FOCT调制模块的振动特性，进而给出针对性的抗振抑制方案，提升产品性能，确保换流站内直流测量设备的安全稳定运行。

本发明提供的一种压电陶瓷调制型全光纤电流互感器元器件级振动试验方法，包括：将调制模块从全光纤电流互感器中拆解出来，仍然保持全光纤电流互感器的完整光路和电路；将调制模块整体固定在振动台上，全光纤电流互感器不施加一次电流，依次对调制模块整体施加垂直方向、水平横向、水平轴向振动；采用故障录波仪连续监测全光纤电流互感器的二次输出，记录全光纤电流互感器的异常输出电流。

可选地，为了确定全光纤电流互感器振动特性和振动频率的关系，在10Hz～150Hz频率、5g加速度，以及150Hz～2000Hz频率、2g加速度下，在垂直方向、水平横向、水平轴向分别开展8min的扫频试验，找到调制模块整体的振动敏感频率点。

可选地，为了确定全光纤电流互感器振动特性和振动加速度的关系，在敏感频率点附近，改变加速度，在垂直方向、水平横向、水平轴向分别开展2min的扫频试验，其中在10Hz～150Hz的敏感频率点附近，分别在2g、3g、4g加速度下开展振动试验，在150Hz～2000Hz的敏感频率点附近，分别在0.5g、1g加速度下开展振动试验。

可选地，为了确定调制模块内部元器件消偏光纤、起偏光纤、压电陶瓷、延时光纤对全光纤电流互感器振动特性的影响，分别将消偏光纤、起偏光纤、压电陶瓷、延时光纤脱离调制模块并悬吊，调制模块的剩余部分固定在振动台，仍然保持全光纤电流互感器的完整光路和电路。