光纤电流互感器技术规范编制说明

-1-行业标准《光纤电流互感器技术规范（征求意见稿）》编制说明一、工作简况任务来源行业标准《光纤电流互感器技术规范》根据国家能源局《关于下达2022年能源领域行业标准制修订计划及外文版翻译计划的通知》（国能综通科技[2022]96号）制定。制定背景电流互感器是决定电力系统控制保护性能的关键设备。与测量交流电流常用的电磁式电流互感器、罗氏线圈（RogowskiCoil）、低功耗线圈（LPCT），以及测量直流电流常用的传统分流器原理光电式或零磁通电流互感器相比，光纤电流互感器采用法拉第磁光效应原理，既可以测量交流电流，也可以测量直流电流，具有全数字输出、光纤传输、无油无气，具有精度高、响应速度快、安全环保、适应电网数字化转型等优点，是新型电力系统电流测量装置的技术发展趋势。光纤电流互感器的应用场景包括交流输电系统和直流输电系统：1）交流输电系统最早应用于2010年的江苏西泾220kV变电站、四川永昌110kV变电站、延安750kV变电站等智能变电站，但2017年开始，国内智能变电站中，新建工程未再继续使用光学电流互感器作为电流测量装置；2）直流输电系统最早应用于2012年的苏州站，近几年随着全光纤CT在新建工程中大量使用，其配置量也逐年上升，截止2021年12月，国内各换流站中光纤电流互感器在电流测量装置的占比已超过30%。直流输电系统在运的光纤电流互感器年平均故障率超过4%且呈上升趋势，频繁发生数据无效、自动退出等故障，尤其是在极低温、大温差、高风速等恶劣环境下，多次导致滤波器跳闸、直流闭锁。德阳、锡盟、康巴诺尔换流站，先后发生因直流光纤电流互感器测量故障导致保护误动作、直流系统闭锁或停运的严重事故。2021年初，国网公司设备部组织开展直流光CT故障分析及可靠性提升专项工作。国网直流技术中心牵头，全面梳理公司2003年~2020年光纤电流互感器故障，分析故障的深层次原因和后续整改情况，指出目前各技术光纤电流互感器存在的主要问题。分析发现，现有光纤电流互感器的温度循环试验时的低温要求、振动试验要求、电磁兼容试验要求等试验项目与实际运行条件不适应，试验考核不全面，试验手段欠缺，导致长期以来光纤电流互感器入网检测标准与光纤电流互感器技术特点相关性弱，与运行条件结合度低，设备存在较多潜在隐患，不利于系统的长期安全稳定运行。典型案例包括：1）2021年1月6日至7日，锡盟站极寒天气，直流场28台全光纤CT中，13台在-32℃以下时测量异常。温度回升过程中，因差流过大相继导致极II双换流器和极I高端换流器闭锁。故障样机拆回分析时发现，在-38℃~-42.4℃时出现电流突降以及品质位告警置位、二次谐波接近报警限值等电子机箱状态量异常；2）2020年12月31日，德阳站一台全光纤CT的调制罐与其防雨罩在风作用下发生碰触，振动导致测量电流突变，极1直流滤波器差动保护动作后闭锁。故障样机拆回分析时发现，在不通流或通额定电流情况下，施加振动均会引起较大异常输出电流；振动施加在调制箱正面、侧面和顶面或光纤电流互感器底座，异常输出电流均大于的差动保护整定值要求；3）2021年，德阳站（润京）Ⅱ代全光纤电流互感器备品出现浪涌抗扰度试验、传导抗扰度试验(150kHz~80MHz)不合格；宜昌站（康阔）全光纤CT备品出现电快速瞬变脉冲群试验、振荡波抗扰度试验、射频电磁场辐射抗扰度试验不合格。为完善光纤电流互感器的试验项目、试验方法和试验技术，提高光纤电流互感器的生产设计、入网检测标准，降低光纤电流互感器的故障率，亟需修订光纤电流互感器技术规范，提高光纤电流互感器的温度循环、振动、电磁兼容等关键性能试验的试验方法和试验要求，满足工程实际应用需要，为系统在运光纤电流互感器的升级改造提供标准支撑，提升国产光纤电流互感器的性能指标和质量，促进光纤电流互感器国产化进程。本项目在DL/T1789-2017《光纤电流互感器技术规范》的基础上进行修订，与2017版标准的编制人员进行了充分的沟通讨论，并形成了统一的修订思路：总体技术指标和试验要求等参照GB/T20840系列标准和GB/T26216.1，电磁兼容试验方法和要求方面参照GB/T17626系列标准，计量性能和试验方法可以参照JJF1617等标准，具有良好的基础条件。修订时，充分考虑光纤电流互感器在交流和直流应用场景的近年来技术要求、标准发布等方面的特点，在交流领域，技术要求和试验方法原则上与GB/T20840.1、GB/T20840.8等主要技术标准保持一致；在直流领域，主要技术要求和试验方法与GB/T20840.14等技术标准保持一致，在温度循环准确度、抗振性能和电磁兼容性能等方面，考虑工程应用实际需求，进行了一定程度的提升，使技术要求更加严格和合理。起草过程本文件的起草单位有16家：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司设备部，国网四川省电力公司，国网内蒙古东部电力有限公司，国家高电压计量站，电力工业电气设备质量检验测试中心，国网智能电网研究院有限公司，中国南方电网有限责任公司，国网福建省电力有限公司，国网青海省电力公司，国网新疆电力有限公司，广东电网有限责任有限公司，国网江苏省电力有限公司，南京南瑞继保电气有限公司，许继集团电子互感器分公司、浙江康阔光智能科技有限公司；起草人20人：岳长喜、郭贤珊、张民、陈争光、周峰、徐子立、李龙蛟、叶立刚、黄俊昌、刘彬、黄杰、谭炳源、吴志武、李斌善、刘卫新、张鼎衢、庞福滨、赵森林、姜鹏飞、彭耐。2022年11月，计划下达。（1）2022年11月，根据全国高电压试验技术标准化分技术委员会高电压试验[2022]108号要求，成立标准起草工作组。（2）2022年11月-2023年01月，起草工作组搜集整理光纤电流互感器技术标准，梳理光纤电流互感器的技术参数和试验方法的要求，总结光纤电流互感器在交直流电网中的运行情况和故障案例，进一步明确标准修订内容，形成《标准》初稿。征求意见稿起草（3）2023年02月，召开起草工作组启动工作会议，在计划申报阶段提交的《初稿》基础上，讨论并确定技术规范框架及主要技术内容，会议详细情况见《起草工作组启动工作会议纪要》。（2）03月-04月，根据会议讨论意见，起草工作组组织开展光纤电流互感器的技术要求、试验方法等方面的关键参数制修订、试验验证、调研分析，编写形成了《征求意见稿》及附件资料。二、编制原则、主要内容及其确定依据（一）编写原则本文件根据GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》编写。（二）主要内容及其确定依据本文件规定了光纤电流互感器的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输和贮存等要求。本文件适用于电力系统用光纤电流互感器的生产、使用和检验。主要技术内容包括：（1）规范性引用文件，规定了文件中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款，包括GB/T17626、GB/T20840等系列标准。（2）术语和定义，包括光纤电流互感器、光纤传感环和采集单元等。（3）概述，介绍了光纤电流互感器的基本原理，给出了压电陶瓷调制式光纤电流互感器和铌酸锂调制式光纤电流互感器的结构原理图。（4）技术要求，规定了光纤电流互感器的使用条件、外观和结构、安全性能、功能要求、性能要求，以及温升限值、电磁兼容、防护等级等关键参数的技术要求。（5）试验方法，根据光纤电流互感器的技术要求，提出试验要求和方法，明确结果应符合的要求。（6）试验规则，规定了光纤电流互感器的检验规则和检验项目。（7）标志、铭牌和随行文件，规定了光纤电流互感器标志、铭牌、标签及随行文件的要求。（8）包装、标志、贮存，规定了光纤电流互感器包装、标志、运输、贮存应满足的规范和要求。（9）附录A—光纤电流互感器的状态量，给出了光纤电流互感器的关键状态量名称和说明。（10）附录B—光纤电流互感器的阶跃响应时间，规定了光纤电流互感器的阶跃响应关键参数的定义。（11）附录C—光纤电流互感器数字接口规约，规定了光纤电流互感器的物理接口、通信接口和数据帧格式。（12）附录D—光纤电流互感器的一次部件和二次部件的振动试验方法，提出振动响应试验和振动耐久试验方法，规定了试验合格判定方法。（13）附录E—光纤电流互感器的电磁兼容试验方法，提出发射试验和抗扰度试验方法和评价准则。本文件的主要内容参照《编写技术条件行标格式（GBT1.1-2020和GBT20001.10-2004）-2023版》模板要求编制，并结合光纤电流互感器的国标GB20840、GB26216系列中对光纤电流互感器技术要求和试验方法的规定，对原标准DL/T1789-2017《光纤电流互感器技术规范》的主要内容进行修订。（三）修订前后技术内容对比光纤电流互感器技术标准是在DL/T1789-2017《光纤电流互感器技术规范》的基础上修订，交流用光纤电流互感器的技术要求和试验方法参照GB/T20840.8-2008《互感器第8部分：电子式电流互感器》，直流用光纤电流互感器的技术要求和试验方法参照GB/T20840.14-2022《互感器第14部分：直流电流互感器的补充技术要求》。与DL/T1789-2017《光纤电流互感器技术规范》相比，本次修订内容主要包括：a)增加了光纤电流互感器概述，给出压电陶瓷调制式和铌酸锂调制式光纤电流互感器的结构示意图（见4）；b）增加了光纤电流互感器的外观和结构要求（见5.2）；c）增加了光纤电流互感器额定绝缘水平的要求，修改了低压器件绝缘水平的要求（见5.3）；d）增加了光纤电流互感器的功能要求（见5.4）；e）增加了系统额定电压和设备最高电压的要求（见5.5.1.5和5.5.1.6）；f）增加了光纤电流互感器谐波测量准确度的要求（见5.5.2.6）；g）增加了光纤电流互感器的温升限值要求（见5.7）；h）增加了光纤电流互感器数字量输出的要求（见5.9）；i）增加了光纤电流互感器的机械强度要求（见5.10）；j）增加了光纤电流互感器的污秽条件下性能要求（见5.12）；k）增加了光纤电流互感器的防腐蚀性能要求（见5.13）；l）增加了光纤电流互感器的湿热条件性能要求（见5.14）；m）增加了光纤电流互感器的标志、铭牌和随行文件要求（见8）；n）增加了光纤电流互感器的状态量名称和说明（见附录E）；o）修改了规范性引用文件，增加了GB/T2900.94、GB/T17626.13、GB/T20840.6、GB/T20840.14和DL/T282等技术标准，删除了GB/T4208、GB/T6587等技术标准（见2）；p）修改了术语和定义，删除噪声电流、零偏电流和采样频率等术语，增加保偏光纤等术语（见3）；；q）修改了光纤电流互感器的常规使用条件，增加了特殊使用条件要求（见5.1）；r）修改了额定短时电流的要求，增加了直流光纤电流互感器的额定短时电流的要求（见5.5.1.2）；s）修改了光纤电流互感器采样频率的要求（见5.5.1.4）；t）修改了光纤电流互感器测量性能的要求，增加了温度循环准确度、保护用准确度、频率偏移准确度、信噪比、复合信号的准确度的要求，修改了基本准确度、谐波测量准确度、阶跃响应的要求（见5.5.2）；u）修改了光纤电流互感器的防护等级要求（见5.8）；v）修改了光纤电流互感器的抗振性能要求（见5.11），增加了光纤电流互感器的一次部件和二次部件的振动试验要求、试验方法和合格判定方法（见附录D）；w）修改了电磁兼容试验的严酷等级及评价准则，增加无线电干扰电压水平（RIV）和传导抗扰度试验、修改了射频电磁场辐射抗扰度试验（见5.15）,修改了电磁兼容试验要求、试验方法和合格判定方法（见附录E）；x）修改了光纤电流互感器可靠性技术要求（见5.16）；y）修改了光纤电流互感器的试验方法，增加了温升试验、污秽试验、腐蚀试验、湿热试验、可靠性检查等试验方法，修改了性能试验、振动影响试验、电磁兼容等试验方法（见6）；z）修改了光纤电流互感器的检验项目（见7.2）；aa）修改了光纤电流互感器的阶跃响应时间的规定（资料性附录B）；ab）修改了光纤电流互感器的数字接口规约（资料性附录C）；ac）删除了光纤电流互感器的型号命名要求（见2017版4）。三、试验验证的分析、技术经济论证（一）试验验证的分析、综述报告起草工作组在编写标准过程中，主要对本文件的5.5.2.2节温度循环准确度y要求及6.4.3节试验方法，5.11节抗振性能要求及6.10节振动试验方法，5.15节电磁兼容的抗扰度要求及6.14节电磁兼容试验方法等主要典型条款/项目进行了验证试验。1.温度循环准确度试验验证（1）验证目的直流用光纤电流互感器的极限温度范围（2）验证情况将被测样品的传感环、光纤绝缘子、调制箱等户外组部件至于温度箱内，其中采集单元与光纤传感环连接，采集单元通过多模光纤将数据按IEC60044-8协议发送给合并单元，合并单元通过IEC61850-9-2协议将数据发送至电子式互感器校验仪；温度循环的温度范围为-45℃～70°C，试验温度的变化速率为20K/h。极低温和极高温应至少保持3τ，其中τ为热时间常数（一般约为2h）。在整个温度循环测试过程中，电流互感器的误差应满足标称准确级限值要求，且输出直流偏量变化量不允许超过额定输出的5%。试验流程按图3-1所示：图3-1直流光CT的极限温度范围试验流程对于部分为户内和部分为户外的直流光CT，测试应对户内和户外两部分各自在其有关温度范围的两个极限值下进行，但遵循以下规则：—两部分皆处于环境气温；—户外部分处于其最高温度时户内部分也处于其最高温度；—户外部分处于其最低温度时户内部分也处于其最低温度。为动态检测直流光CT准确度随温度变化量，在每个环境温度升温和降温过程中增加一个测量点，即在1、2测量点之间，4、5测量点之间，5、6测量点之间，8、9测量点之间分别增加一个测量点。在直流全光纤CT处于最低温时，还需对电流互感器进行投切操作，记录其是否能正常启动和工作；通过一次导体对样品施加额定电流，电子式互感器校验仪记录试验过程中的误差值、状态参量值和环境参数，监测光CT各通道的误差、一次电流值、状态量和环境参数，同时采集精密小互感器输出的模拟量信号，将两者进行比较，计算比差和角差；试验判定合格要求：a）在正常使用条件下，各测量点测得的误差应在相应准确级的限值以内；b）每一个电流误差测量点，以每一秒钟前0.2s作为1组误差数据，连续测量20组要求不超出误差限值；c）直流光CT在最低温状态下投切时，断电至少30min后，电源重新上电时在启动过程中不允许异常输出，在5min内能正常工作，满足保护应用要求，15min内满足测量应用要求；d）不允许输出异常，包括出现通信中断、丢包、品质改变及突变量输出等。（3）验证结论试验验证过程中出现的-40°C~-45°C低温时光纤电流互感器的误差漂移现象与换流站现场低温故障现象一致，而不存在低温性能缺陷的设备在极限温度范围内均能够正常工作。本次标准修订过程中将直光纤电流互感器的温度范围从-40°C~70°C拓展至-45°C~70°C，能够提升温度试验对存在低温故障隐患的光纤电流互感器的考核能力，有利于及时发现低温性能缺陷设备，降低现场运行故障风险，保障直流工程安全运行。2.振动试验方法试验验证（1）验证目的直流用光纤电流互感器的振动技术要求。（2）验证情况振动试验模拟运行安装情况进行试验，试品通过螺栓与振动试验平台进行固定。产品分别沿三条相互垂直的轴线方向（上下、左右、前后）进行试验。振动试验分为振动响应试验和振动耐久试验；振动响应试验：通流情况下进行试验。每一方向扫频1次，每次8min，总试验时间24min。振动耐久试验：不通流情况下进行试验。每一方向扫频20次，每次8min，总试验时间480min。对光纤电流互感器的一次部件和二次部件分别开展不同强度的振动试验，一次部件的振动试验要求如下：振动响应试验：试验频率10Hz～150Hz，交越频率58Hz～60Hz，试验振动水平应满足幅度20m/s2；试验频率150Hz～2000Hz，试验振动水平应满足幅度5m/s2。试验过程中应监测直流电流互感器的二次输出波形。振动耐久试验：试验振动水平应满足幅度10m/s2，试验频率10Hz～150Hz。二次部件的振动试验要求如下：振动响应试验：试验频率10Hz～150Hz，交越频率58Hz～60Hz，试验振动水平应满足幅度10m/s2(二次部件放置于室内)或20m/s2(二次部件直接放置于室外或其所放置屏柜位于室外)；试验频率150Hz～2000Hz，试验振动水平应满足幅度5m/s2。试验过程中应监测直流电流互感器的二次输出波形。振动耐久试验：试验振动水平应满足幅度10m/s2，试验频率10Hz～150Hz。对于振动响应试验，试验中对二次部件的输出信号进行记录，最大误差电流值不得超过2.5%额定一次电流，不允许输出异常（输出中断、丢包、品质位异常、波形明显畸变等）。对于额定一次电流小于100A的产品，非差动保护用产品最大误差电流值不得超过保护启动定值，差动保护用产品最大误差电流值不得超过保护启动定值的一半，保护启动定值由制造厂与用户协商提供。对于振动耐久试验，试验后检查产品外观应无异常，并在通流情况下对二次部件的输出信号进行记录，误差不得超过规定限值，且振动前后误差变化不得超出误差限值的一半。（3）验证结论试验验证过程中出现的振动导致测量电流突变与换流站现场振动故障现象一致，而不存在振动性能缺陷的设备在振动试验过程中的性能均能够满足试验要求。本次标准修订过程中将光纤电流互感器的振动技术要求规定为振动响应试验和振动耐久试验，能够准确检验光纤电流互感器的抗振设计，有利于及时发现抗振设计缺陷设备，降低现场运行故障风险，保障直流工程安全运行。3.电磁兼容抗扰度试验（1）验证目的直流用光纤电流互感器的电磁兼容抗扰度技术要求。（2）验证情况电磁兼容抗扰度试验如图1所示。a）浪涌抗扰度试验b）传导抗扰度试验(150kHz~80MHz）c）传导抗扰度试验(0kHz~150kHz）d）电快速脉冲群抗扰度试验e）振荡波抗扰度试验f）静电放电抗扰度试验g）脉冲磁场抗扰度试验h）阻尼振荡磁场抗扰度试验i）射频电磁场辐射抗扰度试验图1光纤电流互感器的电磁兼容抗扰度试验图中主要设备说明：1）组合雷击浪涌模拟器，电压范围0.5kV~6.0kV，设备不确定度±10%；2）电快速瞬变脉冲群模拟器，电压范围0.25kV~4.5kV，设备不确定度±10%；3）阻尼振荡波发生器，电压范围0.5kV~2.5kV，设备不确定度±10%；4）射频传导抗扰度测试仪，频率范围150kHz～80MHz，设备不确定度±1dB；5）静电放电测试仪，电压范围0.2kV~30kV，设备不确定度±5%；6）阻尼振荡波发生器，设备量程10～100A/m，设备不确定度±10%；7）全自动脉冲磁场发生器，设备量程100A~1000A，设备不确定度±10%；8）信号发生器，设备量程5kHz~6GHz，设备不确定度±1dB；9）功率放大器，设备量程80MHz~1GHz，最大输出功率≥225W；10）数字式功率计，设备量程9kHz~10GHz，设备不确定度±1dB；11）对数周期天线，设备量程80MHz~1GHz，设备不确定度±1dB；12）互感器校验仪：直流电压通道0~10V；交流电流通道0~6A；交流电压通道0~120V；准确度0.05级。13）便携式故障录波装置：满足8通道数字量FT3输入；16通道模拟量输入及开关量输入；柜式故障录波装置应满足16通道数字量FT3输入；具备自动录波、存储、警告功能，最高采样率支持100k及以下，存储空间不小于1TB。电磁兼容抗扰度试验方法和要求如下：1）谐波和谐间波试验按GB/T17626.13的规定和方法进行测定。严酷等级为2级。试验对象：包括采集单元、合并单元（若有）的交流电源端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。2）电压慢变化试验按GB/T17626.11或GB/T17626.29的规定和方法进行测定。严酷等级为+10%~–20%（适用于交流电源端口）或+20%~–20%（适用于直流电源端口）。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的电源端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。3）电压暂降和短时中断试验按GB/T17626.11或GB/T17626.29的规定和方法进行测定。严酷等级为30%暂降×0.1sc、中断×0.02s（适用于交流电源端口）或50%暂降×0.1s、中断×0.05s（适用于直流电源端口）。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的电源端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。4）浪涌抗扰度试验按GB/T17626.5的规定和方法进行测定。严酷等级为4级。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的电源端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。5）传导抗扰度试验(150kHz~80MHz)按GB/T17626.6的规定和方法进行测定，在电波暗室进行试验。严酷等级为3级。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的电源端口和信号端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。6）传导抗扰度试验(0kHz~150kHz)按GB/T17626.16的规定和方法进行测定。严酷等级为4级。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的电源端口和信号端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。7）电快速瞬变脉冲群抗扰度测试按GB/T17626.4的规定和方法进行测定。严酷等级为4级。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的电源端口和信号端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。8）振荡波抗扰度测试按GB/T17626.18的规定和方法进行测定。严酷等级为3级。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的电源端口和信号端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。9）静电放电抗扰度测试按GB/T17626.2的规定和方法进行测定。严酷等级为4级。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的外壳端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。10）工频磁场抗扰度测试按GB/T17626.8的规定和方法进行测定。严酷等级为5级。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的外壳端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。11）脉冲磁场抗扰度测试按GB/T17626.9的规定和方法进行测定。严酷等级为5级。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的外壳端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。12）阻尼振荡磁场抗扰度测试按GB/T17626.10的规定和方法进行测定。严酷等级为5级。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的外壳端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。13）射频电磁场辐射抗扰度测试按GB/T17626.3的规定和方法进行测定，在电波暗室进行试验。严酷等级为4级。试验对象：包括包括采集单元、合并单元（若有）的外壳端口。试验结果应符合评价准则A类的要求。（3）验证结论设备在电磁兼容抗扰度试验过程中的性能均能够满足试验要求。本次标准修订过程中将光纤电流互感器的13项电磁兼容抗扰度试验严酷等级全部规定为A级，能够提升对光纤电流互感器的抗电磁骚扰考核能力，降低运行电磁环境恶劣对产品的影响，降低故障率。（二）技术经济论证，预期的经济效益、社会效益和生态效益系统在运的光纤电流互感器年平均故障率超过4%且呈上升趋势，频繁发生数据无效、自动退出等故障，尤其是在极低温、大温差、高风速等恶劣环境下，多次导致滤波器跳闸、直流闭锁。德阳、锡盟、康巴诺尔换流站，先后发生因直流光纤电流互感器测量故障导致保护误动作、直流系统闭锁或停运的严重事故。2020年12月31日09时31分33秒，德阳站极I011LB直流滤波器第二套保护差动保护动作，极I直流系统闭锁。现场检查发现，德阳站光纤电流互感器调制箱抗振动能力差，外界振动引起测量电流突变，导致极Ⅰ011LB直流滤波器第二套差动保护动作，极Ⅰ直流系统闭锁。2021年1月6日~7日，锡盟地区受极寒天气影响，气温骤降至-37.5℃，锡盟换流站部分光纤电流互感器先后出现测量异常信号，导致极Ⅰ低端换流器紧急停运，极Ⅱ双换流器和极Ⅰ高端换流器闭锁。2021年1月5日4:40，康巴诺尔站负极中诺线IDL1（直流出线电流）装置测量异常告警，引起B套相关保护退出。至1月6日21:48，共计发生9台光电流互感器频发测量异常导致相关保护退出运行的情况。其中1月6日19:27负极ICNB2（直流中性线阀侧避雷器电流）装置测量异常导致C套极保护退出，由于此前A、B套极保护已处于退出状态，进而导致极控发出负极闭锁命令（此时负极处于冷备用状态，实际未动作）。2021年初，国网公司设备部组织开展直流光CT故障分析及可靠性提升专项工作。国网直流技术中心牵头，全面梳理公司2003年~2020年光纤电流互感器故障，分析故障的深层次原因和后续整改情况，指出目前各技术光纤电流互感器存在的主要问题。分析发现，现有光纤电流互感器试验与实际运行条件不适应，试验考核不全面，试验手段欠缺，导致长期以来光纤电流互感器入网检测标准与光纤电流互感器技术特点相关性弱，与运行条件结合度低，设备存在较多潜在隐患，不利于系统的长期安全稳定运行。为完善光纤电流互感器的试验项目、试验方法和试验技术，提高光纤电流互感器的生产设计、入网检测标准，降低光纤电流互感器的故障率，亟需修订光纤电流互感器技术规范，提高光纤电流互感器振动、电磁兼容等关键性能试验的试验方法和试验要求，满足工程实际应用需要，为系统在运光纤电流互感器的升级改造提供标准支撑，提升国产光纤电流互感器的性能指标和质量，促进光纤电流互感器国产化进程。直接经济效益：本标准提出的光纤电流互感器的技术要求，可对在运的2000余台光纤电流互感器的升级改造，预计可带来收益1000万元。间接经济效益：1）提升交直流系统运行可靠性。本标准能降低光纤电流互感器故障造成系统停运的风险及由此带来的巨额经济损失，每年可减少直流工程的临停、闭锁等严重故障5次，产生的间接经济效益超过1亿元。2）促进行业技术进步。本标准明确光纤电流互感器关键技术参数，促进生产厂家优化产品性能，提升产品预期的运行寿命，降低运行故障率。3）完善标准体系。完善光纤电流互感器的试验检测体系，提升型式试验、例行试验、特殊试验和现场试验的标准化水平。四、与国际、国外同类标准技术内容的对比情况本文件没有采用国际标准和国外标准。本文件与国际、国外同类标准对比处于国际先进。在温度循环试验方法、振动试验方法、电磁兼容抗扰度技术要求等方面先进于国际水平。五、以国际标准为基础的起草情况国际上光纤电流互感器无专门的标准，但IEC61869系列标准为GB20840系列标准的采标标准，对光纤电流互感器等非传统互感器的技术要求、数字接口、试验方法等提出明确要求，也是目前大量进口光纤电流互感器的生产设计标准，但从实际应用中出现的故障看，相关国际标准在部分试验项目的设置和要求上仍然存在一定的不足，需结合中国工程实际需求进行适当的修改和完善。六、与有关法律、行政法规及相关标准的关系。本文件在起草过程中主要参考和引用了以下技术文件：GB/T20840.14-2022《互感器第14部分：直流电流互感器的补充技术要求》。GB/T26216.1《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》。GB/T20840.8-2007《互感器第8部分：电子式电流互感器》。本文件在型式试验项目与同类国家标准GB/T20840.14—2022《互感器第14部分：直流电流互感器的补充技术要求》一致，在电磁兼容试验严于国标，并在振动试验方法进行了细化。具体比国标更加严格和细化的内容为：（1）在电磁兼容试验严于GB/T26216.1—2019《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/T20840.14—2022《互感器第14部分：直流电流互感器的补充技术要求》。本文件内容为：包括传导抗扰度试验（150kHz～80MHz）和传导抗扰度试验（0kHz～150kHz）两项试验，射频电磁场辐射抗扰度试验的严酷等级为4级，GB/T26216.1—2019《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》的内容为：无传导抗扰度试验（150kHz～80MHz）和传导抗扰度试验（0kHz～150kHz）两项试验，第7.3.17条射频电磁场辐射抗扰度试验的严酷等级为3级。严格和细化的理由为：电磁兼容试验方法和要求方面难以满足现场安全稳定运行要求，有利于及时发现存在故障缺陷设备。（2）在振动试验比GB/T26216.1—2019《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》更加细化，本标准内容为：振动试验分为振动响应试验和振动耐久试验，一次部件的振动响应试验应满足试验频率10Hz～150Hz，交越频率58Hz～60Hz，试验振动水平应满足幅度20m/s2；试验频率150Hz～2000Hz，试验振动水平应满足幅度5m/s2；一次部件的振动耐久试验应满足试验振动水平应满足幅度10m/s2；试验频率10Hz～150Hz。二次部件的振动响应试验应满足试验频率10Hz～150Hz，交越频率58Hz～60Hz，试验振动水平应满足幅度10m/s2(二次部件放置于室内)或20m/s2(二次部件直接放置于室外或其所放置屏柜位于室外)；试验频率150Hz～2000Hz，试验振动水平应满足幅度5m/s2；二次部件的振动耐久试验应满足试验振动水平应满足幅度10m/s2；试验频率10Hz～150Hz；试验中对二次部件的输出信号进行记录，对于差动保护用产品连续5个采样点的最大误差电流值不得超过2.5%额定一次电流，GB/T26216.1—2019《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》的内容为：施加GB/T2425.25—2000中规定的试验程序之一进行。严格和细化的理由为：GB/T26216.1—2019《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》主要参考的地震烈度，与光纤电流互感器现场的振动干扰情况差异较大，考核的相关性不强，本文件提出的振动试验方法符合光纤电流互感器的实际运行工况，并通过验证试验进行论证，更有利于考核国网公司运行中的光纤电流互感器的振动耐候性。本文件与相关技术领域的国家现行法律、法规和政策保持一致。七、重大分歧意见的处理经过和依据。无。八、涉及专利的说明。本文件未涉及相关专利。九、实施国家计量技术规范的要求，以及组织措施、技术措施、过渡期和实施日期的建议等措施建议。本《标准》作为一种推荐性标准，提出了光纤电流互感器的技术规范，有效解决了光纤电流互感器在设计、生产、试验和选型工作中的主要问题。因此在本标准的贯彻过程中应组织各省市、自治区电力科学研究院所从事数字变电站互感器检验工作的人员和仪器生产企业相关人员学习，对标准进行宣讲，组织经验交流，保证仪器的量值能溯源的准确性。十、重要技术条文解释。本文件第一章范围，明确了本文件的适用于电力系统交流和直流用的光纤电流互感器。本文件第二章规范性引用文件，增加了光纤电流互感器相关的GB/T20840.6、GB/T17626.13和DL/T282-2018等技术标准，删除了标准文件中未涉及的GB/T4208、GB/T6587-2012等技术标准。本文件第三章术语和定义，根据电力行业相关标准的规范，将光纤线圈改为光纤传感环、采集器改为采集单元，增加了保偏光纤和绝对误差等关键术语，删除了噪声电流、零偏电流和采样频率等常规的、无特殊含义的术语。本文件第四章增加了光纤电流互感器的概述，根据技术原理，给出了压电陶瓷调制式和铌酸锂调制式光纤电流互感器的结构示意图。本文件第五章为光纤电流互感器的技术要求，主要参照国标GB/T20840和GB/T26216系列标准的要求，其中交流用光纤电流互感器的技术要求主要参照GB/T20840.8，直流用光纤电流互感器的技术要求主要参照GB/T20840.14和GB/T26216.1，增加了光纤电流互感器额定绝缘水平、谐波测量准确度、温升限值、机械强度、腐蚀、污秽、湿热等关键技术要求，修改了低压器件绝缘、采样频率、准确度、阶跃响应及防护等级及要求。本文件第六章为光纤电流互感器的试验方法，主要参照国标GB/T20840和GB/T26216、GB/T17626系列标准的要求，对照第五章的技术要求的修订内容，增加了温升试验、污秽试验、腐蚀试验和湿热试验等试验方法，修改了性能试验、电磁兼容等试验方法。其中重要的技术要求和试验方法的修改依据如下：1）光纤电流互感器的使用条件（5.1节）参照GB/T20840.1-2010，4.2.1节正常使用条件下环境温度的要求，以及4.3.3节特殊使用条件下的环境温度的要求，结合工程中的实际运行条件，修改了环境温度的使用条件，将正常使用的环境温度细分为三种类型，增加了特别寒冷和炎热气候条件，并明确该温度为大气温度、不包括因太阳日照引起的设备的温升，范围上与原标准相比更加的细致，并且与IEC标准、国标的要求保持一致。参照GB/T20840.1-2010，4.3.4节和4.3.5节，以及GB/T20840.8-2007，4.2.3节和4.3.5节的要求，修改了振动或轻微地震的要求，并在本文件5.11节给出了抗振性能的技术要求，在6.10节给出了振动影响试验方法。参照GB/T20840.1-2010，4.2.5节的要求，增加了污秽等级和覆冰厚度的要求，完善了光纤电流互感器的使用条件的要求。2）光纤电流互感器的外观和结构要求（5.2节）增加了光纤电流互感器的外观和结构要求，根据光纤电流互感器在电力系统的使用情况，规定了光纤电流互感器的结构型式可分为支柱式、悬挂式或套管式，明确提出了金属表面的防腐蚀层要求，规定了应有不小于8mm的接地螺栓或其他接地零件的要求。明确了光纤电流互感器用于传输光信号和电信号的光缆的要求，并根据电力行业反措、设计等规范要求，明确光缆的穿管及防护要求；为提升光纤电流互感器的阶跃响应速度，降低光回路损耗，结合光纤电流互感器的技术原理和工程实际情况，提出保偏光纤的长度不大于600m；给出了光纤电流互感器的输出传输帧格式的规范。根据电力行业换流站的设计要求，提出了光纤电流互感器增加一套独立热备用光纤传感环及采集单元的要求，明确备用通道的输出光纤在运行合并单元屏柜的布置位置，保证不停电时能够完成通道更换，提高光纤电流互感器的运行可靠性。3）光纤电流互感器的安全性能（5.3节）增加了光纤电流互感器的额定绝缘水平的要求，明确了交流用光纤电流互感器和直流用光纤电流互感器的一次端绝缘水平；参照GB/T20840.14的要求，增加了直流用光纤电流互感器直流耐压试验的局部放电、极性反转试验的局部放电的要求。修改了低压器件绝缘的要求，根据GB/T20840.8-2007中6.1.1.3节表6的规定和光纤电流互感器的结构，规定了电源输入、其它电气输出和输入端口的交流、直流耐压以及冲击耐压要求。4）光纤电流互感器的功能要求（5.4节）增加了光学电流互感器的功能要求，原标准6.2.9.3节告警及失效信息、6.2.9.5上电、失电过程，本次修订时，保留了对告警失效、上电失电等项目的要求，根据最近版国标、企标、以及反搓标准等标准的要求，修改了原标准的措辞表达，调整至新标准5.4节功能要求，并在6.3节给出了检验方法。原标准中6.2.9.2节光功率变化的要求，因国标和企标中均不包括光功率变化试验项目，所以本次修订时删除。但是标准明确了光纤电流互感器的关键状态量包括光功率等表征光回路光强的状态量，在运光纤电流互感器会提供对应的状态量的阈值范围用于运行单位监视产品的运行状态，所以去掉该试验不会影响产品功能的判断。5）光纤电流互感器的系统额定电压和设备最高电压的要求（5.5.1.5和5.5.1.6节）交流用光纤电流互感器参照GB20840.8-2007的要求，直流用光纤电流互感器参照GB20840.14-2022的要求，增加了系统额定电压和设备最高电压的要求。6）光纤电流互感器的测量性能（5.5.2节）修改了5.5.2.1节光纤电流互感器基本准确度的要求。交流用光纤电流互感器的误差限值，按照GB/T20840.8-2007，表17和表18的规定，增加了0.1级准确度的误差限值要求；直流用光纤电流互感器的误差限值要求可参照GB/T20840.14-2022《互感器第14部分：直流电流互感器的补充技术要求》第5.6条表1404.1直流电流测量误差限值要求，以及GB/T26216.1-2019《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》第5.7条电流误差要求。本次修订时参照GB/T20840.14的要求，与IEC61869-14保持一致，对直流用光纤电流互感器的准确级的分级和误差限值的要求更为准确合理，对电流测点的要求更加细致，对于测量上限的准确度要求更高。增加了5.5.2.2节温度循环准确度的要求，修改了6.4.3节温度循环准确度试验方法。目前光纤电流互感器的温度循环准确度试验可参照GB/T20840.14-2022第7.2.6.1404条温度循环准确度试验要求，户外部分优先的最高温度为+70℃，最低温度为-40℃；户内部分优先的最高温度为+45℃，最低温度为-5℃。本次修订时，要求户内部分的试验环境温度范围应为-10℃～+55℃，户外部分的试验环境温度范围应为-40℃～+70℃，高耐候型光纤电流互感器的户外部分的试验环境温度范围应为-45℃～+70℃，比GB/T20840.14-2022的要求严格，也拓展了低温等恶劣环境中温度范围的要求，符合换流站实际运行工况，并通过验证试验进行论证，更有利于考核极寒条件下运行的光纤电流互感器的低温性能。对于交流用光纤电流互感器，根据GB/T20840.8-2007中7.2节型式试验要求，增加了5.5.2.3节保护用准确度的补充要求、5.5.2.4节频率偏移准确度、5.5.2.6节信噪比的要求，并且在6.4.4节、6.4.5节和6.4.6节给出了试验方法和要求。对于直流用光纤电流互感器，根据GB/T20840.14-2022中7.4节特殊试验要求，增加了5.5.2.6节复合信号的准确度要求，并且在6.4.7节给出了试验方法和要求。对于交流用光纤电流互感器，根据GB/T20840.8-2007中7.4节特殊试验的要求并参照附录C.4的规定，测量用光纤电流互感器增加了表8、保护用光纤电流互感器增加了表9的谐波测量准确度的要求。对于直流用光纤电流互感器，目前直流用光纤电流互感器的谐波测量准确度可参照GB/T20840.14-2022第5.6.1405条中谐波测量的准确度要求，以及GB/T26216.1-2019第5.14条频率特性要求。本次修订时，按照GB/T20840.14-2022的要求，符合电力行业工程运行需求，与IEC标准保持一致。修改了5.5.2.8节阶跃响应的要求，与GB/T20840.14—2022，5.1401和GB/T26216.1—2019,5.8的要求一致，阶跃响应最大过冲应小于阶跃的20%，额定阶跃响应时间的标准值为25µs、60µs、150µs、250µs、500µs，明确阶跃响应时间小于额定阶跃响应时间，一般高压直流输电系统中光纤电流互感器的上升时间（达到阶跃值90%的时间）宜不大于500μs，柔性直流输电系统中阶跃响应较快的测点宜不大于60μs，其它测点宜不大于150μs。7）光纤电流互感器的温升限值（5.7节）增加了5.7节温升限值的要求，并且在6.6节给出试验方法和要求。根据GB/T20840.8-2007和GB/T20840.14-2022中7.2节型式试验的要求，光纤电流互感器需开展温升试验。本文件表12参照GB/T20840.8-2007中表2规定了光纤电流互感器的温升限值要求，考虑到现场运行的光纤电流互感器没有采用充油绝缘的方式，删除了原表中油绝缘的温升限值的规定，并且增加了温升限值的海拔修正公式，该公式是基于GB/T20840.1—20146.4.2的规定，是为了保证计算方法与国标统一。8）光纤电流互感器的防护等级（5.8节）根据国网公司对在运光纤电流互感器的反措要求，户外调制箱的防护等级提升至IP67，其他户外部件的防护等级提升至IP65。9）光纤电流互感器的数字量输出的要求（5.9节）增加了光纤电流互感器的数字量输出的要求，并且在6.8节给出了试验方法和要求，在附录C给出了光纤电流互感器数字接口规约。根据GB/T20840.8中7.2节型式试验的要求，对于数字量输出的光纤电流互感器，需开展数字量输出的补充型式试验。10）光纤电流互感器的机械强度（5.10节）增加了光纤电流互感器的机械强度的要求，并且在6.9节给出了试验方法和要求。根据GB/T20840.8-2007和GB/T20840.14-2022中7.4节特殊试验的要求，交流用光纤电流互感器参照GB/T20840.8-2007中6.1.8节的要求，直流用光纤电流互感器参照GB/T20840.14-2022中6.7节的要求，规定了光纤电流互感器应承受的静态载荷。11）光纤电流互感器的抗振性能（5.11节）修改了光纤电流互感器的抗振性能要求，并且在6.10节给出了振动试验方法，包括一次部件振动试验、二次部件振动试验、短时电流期间的一次部件振动试验和一次部件与断路器机械耦联时的振动试验方法和要求，并在附录D给出了一次部件和二次部件的详细的振动试验方法和要求。目前光纤电流互感器的振动试验可参照GB/T26216.1-2019第7.6.2条抗震试验要求，参照GB/T2424.25中规定的试验程序，但该方法主要参考的地震烈度，与光纤电流互感器现场的振动干扰情况差异较大，考核的相关性不强。本次修订时，提出了一次部件和二次部件的振动试验方法，包括振动响应和振动耐久试验，提出了试验频率、交越频率、振动幅度的要求，并提出了试验过程中的合格判据，并通过验证试验进行论证，更有利于考核电力行业中运行