南桥换流站阀控系统的隐患排查及治理

2012-04-12王和杰马骥峰

电力与能源 2012年3期

高军，王和杰，马骥峰

（上海市电力公司检修公司，上海 200063）

0 引言

为了进一步提高直流换流站设备的安全、稳定运行水平和直流输电系统的可靠性，遏制单一元件故障导致直流系统单极闭锁的重大事故，按照国家电网公司《2011年直流换流站设备深度隐患排查治理工作方案》要求，对南桥换流站设备开展了深度隐患排查和治理工作。

1 阀控系统特点

南桥换流站的换流阀于1989年投运，经过多年改造和完善，更新后的换流阀控制系统VBE200于2010年投运。换流阀控制系统（含极控接口）主要由阀基电子设备（VBE）、阀监控设备（TM）、晶闸管电子设备（TE）组成，涵盖极控制保护（PCP）负责与阀控系统通信的部分。南桥换流站换流阀及阀控系统结构示意图，如图1所示。

1）由两大功能块组成换流阀控制系统由VBE和TM功能块组成。VBE用于实现控制或回报脉冲的逻辑处理；TM用于处理报警信息，有时也参与限制性控制。

图1 换流阀及阀控系统结构示意

2）承担接口与监管任务换流阀控制系统是极控制与换流阀本体的接口，不但接收极控指令触发晶闸管，还承担管理和监测晶闸管工作的任务。因此，换流阀控制设备要求具有较高的灵敏性和可靠性。

3）信号由硬接点上传至极控阀控系统的所有跳闸和报警信号都由硬接点上传至极控，而具体的报警信息可到换流阀监控设备查询。阀基电子设备本身不产生直接给极控制保护的报警和跳闸信号，其所有异常状态均由高级数据链路控制（HDLC）通道传给TM，再由TM根据控制策略开出至极控制保护。

根据南桥换流站阀控系统的要求，极控系统还给阀控系统提供解锁信息、主信息备用或信息、交流电压信息、触发角信息、投旁通对信息，用于开放VBE的正常工作状态或屏蔽一些产生于TM的报警和跳闸信号。

2 阀控系统隐患排查

换流阀控制系统的深度隐患排查，主要是从阀控系统设备、与极控制保护的接口、电源配置三个方面入手，通过对跳闸回路逐个梳理，分析与排查隐患。

2.1 信号传输模式存在缺陷

极控开出的开关量控制信号有主动信号（ACTIVE）和解锁信号（RELOK），分别以光通道形式经过TM到达VBE，以开放VBE的正常工作模式，在晶闸管的控制中起着关键的作用。但是，这两个信号的传输模式存在很大隐患。根据设计，光缆工作时有光代表1，无光代表0，两者都是控制系统的输出信号，VBE和TM根据该信号决定自身的状态选择。由于光纤故障也会造成无光，因此备用系统无法判断当前的备用信号是否为真，即阀控的备用系统与极控之间的通道一旦发生故障，将不会产生报警信号。

针对阀控光通道开关量信号传输模式简单，无法辨别通道异常状态，降低了系统冗余度问题，建议将光通道开关量信号传输模式，改为调制脉冲信号传输模式。例如：以1 MHz信号代表1，以10 k Hz信号代表0，发送这两种频率以外的信号，表示通道故障。

消除隐患的整改措施是修改RCS9519D（南瑞设备）、TM柜内的处理板（MC板）和光发射板（LELR板）软件（许继设备）；更改信号的发光方式，修改VBE柜内I／O板和MC软件，当接收到非1 MHz和10 k Hz信号时，产生报警信号送到极控；修改TM柜内工控机软件（许继设备），在监视界面上增加对“ACTIVE”和“RELOK”信号回路的监视功能。

2.2 MC板或DIO板存在缺陷

TM、VBE柜内的MC板或数据输入输出板（DIO）缺少自检功能，故障后无报警信息。一旦换流阀发生故障，容易引起阀控系统的保护拒动损坏设备。消除隐患的整改措施是增加TM柜内本身板卡的自检功能，发现故障及时产生报警信号。

2.3 更换故障板卡时存在缺陷

1个VBE柜内有A、B两个系统，所有板卡安装在同一背板上，各板卡均从背板获取电源并使用背板上的数据总线进行通信。单一接口板（IO板）和MC板，均是按照A、B系统冗余配置。IO板或MC板故障后，对应的阀控系统就会退出运行，这就需要在线更换故障板卡。在带电运行方式下拔插A、B系统板卡（共用同一背板的IO板或MC板），容易引起阀控系统误动作，导致直流系统闭锁。针对在线运行更换VBE柜内故障板卡时，可能造成直流系统闭锁问题，消除隐患的整改措施是将VBE柜内的A、B系统板卡在物理上隔离开来，在机箱断电的情况下更换板卡。

2.4 单系统供电存在缺陷

目前，阀控系统的VBE柜和TM柜均为单套系统单电源供电，一旦单路电源发生故障，必然造成主备用切换，降低了系统可靠性。消除隐患的整改措施是在VBE柜和TM柜增加电源模块和耦合模块，改进直流电源与柜内电源的对应关系，使每个阀控系统分别对应2路直流电源，当一路直流电源出现故障退出运行时，阀控系统依然保持冗余配置，从而提高系统运行的可靠性。