一起换流站阀冷工业补水泵信号上传异常缺陷的分析和处理方法

(中国南方电网公司超高压输电公司昆明局，云南 昆明 650300)

1 前言

换流站阀冷却系统是换流阀的一个重要组成部分，它将阀体上各元件的功耗发热量排放到阀厅外，保证晶闸管运行结温在正常范围[1]。而完成热量排放的关键设备是喷淋水池，喷淋水池是否有足够的外冷水直接关系到阀冷系统的排热效果，喷淋水池液位超低时，还会作用于阀冷系统跳闸。

自±800kV普洱换流站阀冷系统投入以来，一直存在阀冷喷淋水池工业补水泵启停SER上传不正常现象，运行人员一直无法正确掌握阀冷工业补水是否正常，严重威胁阀冷系统的安全稳定运行。

2 缺陷问题描述

2014年5月21日17时50分，±800kV普洱换流站运行人员监盘发现极I高端阀组阀冷系统在HMI界面中状态为告警，SER未报任何告警信号，现场阀冷控制屏也无告警信号。

检查发现极I高端阀冷接口屏内DFU410开入的“外冷水补水泵启动信号”端子一直处于置位状态，而实际此时阀冷工业补水泵处于停止状态。

3 缺陷原因分析

3.1 阀冷工业补水泵控制方式介绍

±800kV普洱换流站阀冷系统工业补水泵的启停控制和信号上传是以喷淋水池液位高低作为判据，喷淋水池安装有两个超声波液位传感器(LT21、LT22)，两个液位传感器分别同时上传模拟量信号至阀冷控制屏柜AP8和AP9，LT21液位模拟量信号经AI3A和AI3B模拟量输入模块分别送至两套控制屏柜的CPU400，LT22液位模拟量信号经AI6A和AI6B模拟量输入模块分别送至两套控制屏柜的CPU400，CPU400将模拟量信号转换为数字量信号，用于上传工业补水泵启停信号至SER[2]。

而工业补水泵的启停控制是由软化水控制屏AP10(以下简称AP10)完成，其控制启停的依据也是喷淋水池液位，而该液位是由两个CPU400输出的液位数字量，经A03A和A03B模拟量输出模块输出至XJ13A二极管模块后通过硬接线端子传至AP10，AP10根据液位定值设定判断是否启停工业补水泵，工业补水泵启停定值见表1[3]，工业补水泵启停控制和信号上传关系如图1所示。

表1 阀冷工业补水泵启停定值表

图1 工业补水泵启停控制和信号上传关系图

3.2 原因分析

由图1可以看出，工业补水泵启停信号的上传是由AP8屏柜的CPU400A和AP9拼柜的CPU400B共同完成，而工业补水泵的实际启停控制是由AP10屏柜的CPU200通过励磁KAW1常开型继电器闭合触点实现[2]，由表1可知，三套CPU设置定值完全一致，理想状态下可以实现工业补水泵的启停控制和正确的SER信号上传。

然而，在实际中测量数据存在偏差，原因是CPU200接收的模拟量信号是由CPU400经过数模转换，而后经AO3A、AO3B以及XJ13A二极管模块处理通过硬接线送达，CPU200接到送来的液位模拟量信号是经过多重处理的模拟量，因而存在细小的测量偏差。

3.2.1 CPU200测量值大于CPU400测量值

当AP10屏柜的CPU200测量液位值大于CPU400时，液位降低时，CPU400先到达65%定值动作，上传“工业补水泵启动”信号至SER，而此时CPU200判断并未到达65%的补水定值，故而不发“工业补水泵启动”控制命令，此时工业泵不会启动，SER接到错误的启泵信号。

随着喷淋水池不断蒸发，实际液位缓慢降低，当CPU200检测到液位低于65%时，励磁KAW1发出“启泵”命令，进而启动补水泵使喷淋水池液位缓慢上升，当液位上升至停泵液位78%时，CPU200首先到达定值动作，停止工业补水泵运行，而此时CPU400尚未到达78%的动作定值，因而不发“工业补水泵停止”信号至SER，运行人员从SER认为工业补水泵一直处于运行状态，该情况动作状态如图2所示。

图2 液位变化控制动作图

3.2.2 CPU200测量值小于CPU400测量值

当AP10屏柜的CPU200测量液位值小于CPU400时，液位降低时，CPU200先到达65%定值动作，发出“工业补水泵启动”控制命令，而此时CPU400判断并未到达65%的信号上传定值，故而不上传“工业补水泵启动”信号至SER，此时工业补水泵处于启动状态，SER无法接收工业补水泵启动信号。

工业补水泵启动后，喷淋水池液位缓慢上升，CPU400会先行到达78%停泵定值而发出“工业补水泵”停止信号，而此时工业补水泵仍在运行状态，当喷淋水池液位上升至CPU200判断为78%时，发出“工业补水泵停止”命令，停止工业补水泵的运行，该情况动作状态如图3所示。

图3 液位变化控制动作图

4 解决方法

通过以上分析，我们得出这样的结论，导致工业补水泵信号不正常的根本原因是两套CPU接收的液位数据存在误差，而目前尚无好的方法消除这个误差，再者，同一动作命令和信号由两套不同的系统发出本身也存在不合理的因素，所以我们提出工业补水泵启停信号和命令统一由AP10屏柜的CPU200发出，具体改动试验方法如下：

4.1 改进方法

软化水控制屏CPU200是通过对屏内KAW1进行励(失)磁，而发出的工业补水泵启停命令，如果再增加一个与KAW1并联的继电器KAW11实现同时励(失)磁，由KAW11负责SER信号的上传，从而达到SER信号与实际运行工况相同的目的。

4.1.1 增加并联继电器KAW11，如图4所示。

图4 新增并联继电器前后对照图

4.1.2 修改SER信号上传接线

4.1.2.1 AP8屏柜接线修改

取消原AP8屏柜CPU400通过励磁KC37A继电器上传工业补水泵启停SER的现状，改由KAW11继电器的11、14常开触点控制，如图5所示。

4.1.2.2 AP9屏柜接线修改

取消原AP9屏柜CPU400通过励磁KC37B继电器上传工业补水泵启停SER的现状，改由KAW11继电器的21、24常开触点控制，如图6所示。

4.2 修改效果

经过上述修改，最终实现阀冷工业补水泵启停信号上传和控制命令同时由AP10屏柜CPU200完成，如图7所示。

4.3 试验结果

采用电位计模拟喷淋水池液位低的方法进行验证，当液位低于65%时，CPU200发出“工业补水泵启动”信号，此时KAW1与KAW11同时励磁，工业补水泵启动同时SER收到启泵信号；模拟液位高于78%时，系统自动执行反冲洗程序，时间大约7分钟后，工业补水泵停止运行同时SER收到停泵信号，SER信号如图8所示。

图5 AP8屏柜接线修改前后对照图

图6 AP9屏柜接线修改前后对照图

图7 修改后工业补水泵启停控制和信号上传关系图

图8 试验过程SER信号

5 结论

本文通过对±800kV普洱换流站阀冷系统工业补水泵启停信号上传不正确的原因进行了详细的分析，找出了导致信号误报的关键点，提出了整改方法，并阐述了实际试验的效果，事实证明该改进方法确实可行。本文的分析和结论对未来换流站阀冷系统工业补水泵控制和信号上传设计方式上提供了有力的参考，也为目前存在该设计问题的换流站如何整改提供了借鉴。

[1] 赵畹君.直流输电[M].浙江大学发电教研组直流输电教研组，1982.

[2] 常开忠,禹晋云,颜波,等.±800kV 云广特高压直流输电工程普洱换流站运行规程[Z].昆明，中国南方电网超高压输电公司安宁局，2013.

[3] 王靖，卢志敏，冷明全.糯扎渡至广东±800kV直流输电工程普洱换流站换流阀冷却系统设计手册[Z]，广州高澜节能技术股份有限公司，2012(7).