国内光CT的开拓者陈硕：光CT乃至光纤传感任重道远

11/23/2020，光纤在线讯，距离深圳坪山光纤传感大会已经告一段落了，现在武汉光博会也圆满落幕了，在这次展会中也偶遇很多做光纤传感的老师们，之前也有幸采访了国家电网的陈硕老师。陈老师2004年毕业于清华大学电子工程系光电子技术专业，是国内最早开展光纤电流互感器的研究者之一。2007年进入国家电网公司工作至今，负责光纤电流互感器产品的研发，主持研制的光纤电流互感器产品覆盖35KV、110KV、220KV、500KV等多个电压等级，成功应用于智能变电站工程、UPFC工程、柔性变电站工程等，制定《光纤电流互感器技术规范》电力行业标准。



他是光纤电流互感器领域的专家，在国内率先开展光纤电流互感器研究。

随着现代工业的高速发展，对电网的输送和检测提出了更高要求，传统的高压大电流的测量手段面临挑战，与此同时，光纤技术和材料科学也不断变革，光学电流互感器（OCT）应运而生。

首先，陈老师给我简单科普了光CT的原理。光学的原理是基于法拉第磁旋光效应，如果简单来说就是偏振态在磁场中有一个旋转，但是从本质上来说是左圆光和右圆光由磁场造成的光速差，然后我们再利用干涉仪把电流周围磁场造成的这个光速差测出来，从而推算出电流大小，这就是其基本原理。

陈硕老师他们的方案是用宽谱光源，解调方面充分运用已经十分成熟的光纤陀螺技术，真正实现测相位差或光速差，而不是测光强。同时利用闭环跟踪的检测原理降低了误差或非线性，完全克服了以前电磁式互感器由于磁饱和带来的非线性问题。所以，从它的测量准确性来说，OCT在电力系统应用里尤其是超、特高压情况下，毫无疑问是非常好的解决方案，也是它最大的特色优势。除了测量精准外，OCT还具有易安装，容易小型化、抗电磁干扰能力强和绝缘性能好、可输出数字信号、没有潜在的爆炸危险等一系列优越性。

至于应用方面，陈硕老师说当初大量推广主要是在智能变电站上的应用，实际上就是为了数字化。所以国家电网在智能变电站或数字变电站投入了大量精力，但最后从效果看出现的问题比较多，所以目前不再推广。究其原因，陈硕老师认为是其步子走得太快，因为采用全新的OCT测量系统，涉及的新技术很多，专用的器件没有，运行经验没有，设计的可靠性也没有保证，难免会产生各种各样的问题。但是它的优势也是毋庸置疑的，是被整个电力系统认可的。在直流领域，尤其是在特高压的大直流和柔性直流的工程里光CT几乎是首选方案，性价比最高。总体来说，虽然存在问题，但它有自身的应用领域。

另外，陈硕老师在深圳光纤传感大会上作了《500KV变电站加装光CT消除保护死区》主题演讲，这次的亮点不是应用在直流领域，而是分享在500KV变电站有一些保护死区，如何通过加装OCT消除保护死区的示范案例，从而保障电网安全稳定运行。

问及OCT技术目前的发展进程和路径难点，陈老师介绍其直流领域还在用，他认为最重要的难点是可靠性和准确性。最需要保障的是光CT的可靠性，因为首先光CT是电力系统里的核心装备，是电力系统安全的第一道屏障，一旦发生设备或运行故障，就需要保护装置及时切断故障，把故障隔离开，如果故障没有隔离，事故扩大，最严重的就会引起整个电网停电；其次，电力设备需要每天24小时不断电连续运行；另外，电力系统变电站电磁环境复杂程度也远远高于一般环境，一旦发生故障，电磁干扰非常强，会从某些途径耦合到产品中，可能对某些器件或电路产生显性或隐性影响。光CT还面临着实际测量准确性需要提高的难点，虽然前面提到其线性度很好，大部分情况下我们的产品准确度已经足够，但是要想完全替代传统的电磁CT还达不到，这需要一个长期的过程。所以这些都是它的特殊问题，也是其难点。那么要想把光CT做好，未来光CT该怎么发展，我们第一要解决的就是安全可靠的问题，而这需要综合治理，需要从光学器件、电子器件、控制算法、光路结构设计、各种保护措施全方位综合治理，才可能达到电力系统中理想的状态。

当提及部分学者和公司都在做光CT以及问及国内外发展情况，有没有成熟的产品时，陈老师非常冷静且客观的答道光CT绝对是中国做的最好！他给出三点理由。

其一，从使用层面看，中国的电力系统是世界上最先进的，微机保护已经很成熟了，而国外电力系统还在沿用60年代的继电器保护系统。其二，因为中国地域很广阔，东西部的能源结构、经济消费结构决定了其西电东送格局。其三，中国是一个统一的政府，统一市场，比美国好几家电力公司强多了。所以，中国的地域优势、经济结构、政治优势最后促成中国的电力系统是世界上最先进的，最先进的技术一定是在中国产生的。在直流领域，国外也有不同的方案我们称之为实验室方案，他们采用压电陶瓷只能做开环检测，做不了闭环检测，其产品也从未通过武高所检测，所以无论从技术指标、性能指标都比不上中国的光CT。陈老师没有对国内个别公司的产品发表评论，但他说总体来看目前还没有哪个产品能够完全被市场认可。其实不只是光CT，包括光纤传感器在各种领域应用也有很多案例，但是真正有哪个产品起到作用还很少，完全被市场认可的微乎其微，我们只能说任重道远。

很多人都说未来三到五年，光纤传感行业会大火。但是，陈老师却有自己不一样的看法。“最近光传感风头很火，国家电网也投入很多，俗话说站在风口上猪也会飞，但我个人认为不是很乐观。无论从目前科研机制还是用户使用机制来看，经过几轮的风波，我们还有很长的路要走。我们更多的是需要去沉淀，有一个稳定的团队和机制，踏踏实实做事情，认认真真做研究。”陈老师诚恳地说道。

就像他说的，我们总说成果转化最后是一公里，但是我们把产品从原理、做完样品、检测实验到挂网运行只是刚走完一公里，还剩99公里没走，后面的路才是极其艰难的。的确，路漫漫其修远兮，任重而道远，吾辈需砥砺前行，上下求索。