高 軍，王和杰，馬驥峰

（上海市電力公司檢修公司，上海 200063）

0 引言

為了進(jìn)一步提高直流換流站設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行水平和直流輸電系統(tǒng)的可靠性，遏制單一元件故障導(dǎo)致直流系統(tǒng)單極閉鎖的重大事故，按照國(guó)家電網(wǎng)公司《2011年直流換流站設(shè)備深度隱患排查治理工作方案》要求，對(duì)南橋換流站設(shè)備開(kāi)展了深度隱患排查和治理工作。

1 閥控系統(tǒng)特點(diǎn)

南橋換流站的換流閥于1989年投運(yùn)，經(jīng)過(guò)多年改造和完善，更新后的換流閥控制系統(tǒng)VBE200于2010年投運(yùn)。換流閥控制系統(tǒng)（含極控接口）主要由閥基電子設(shè)備（VBE）、閥監(jiān)控設(shè)備（TM）、晶閘管電子設(shè)備（TE）組成，涵蓋極控制保護(hù)（PCP）負(fù)責(zé)與閥控系統(tǒng)通信的部分。南橋換流站換流閥及閥控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。

1）由兩大功能塊組成 換流閥控制系統(tǒng)由VBE和TM功能塊組成。VBE用于實(shí)現(xiàn)控制或回報(bào)脈沖的邏輯處理；TM用于處理報(bào)警信息，有時(shí)也參與限制性控制。

圖1 換流閥及閥控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

2）承擔(dān)接口與監(jiān)管任務(wù) 換流閥控制系統(tǒng)是極控制與換流閥本體的接口，不但接收極控指令觸發(fā)晶閘管，還承擔(dān)管理和監(jiān)測(cè)晶閘管工作的任務(wù)。因此，換流閥控制設(shè)備要求具有較高的靈敏性和可靠性。

3）信號(hào)由硬接點(diǎn)上傳至極控 閥控系統(tǒng)的所有跳閘和報(bào)警信號(hào)都由硬接點(diǎn)上傳至極控，而具體的報(bào)警信息可到換流閥監(jiān)控設(shè)備查詢。閥基電子設(shè)備本身不產(chǎn)生直接給極控制保護(hù)的報(bào)警和跳閘信號(hào)，其所有異常狀態(tài)均由高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）通道傳給TM，再由TM根據(jù)控制策略開(kāi)出至極控制保護(hù)。

根據(jù)南橋換流站閥控系統(tǒng)的要求，極控系統(tǒng)還給閥控系統(tǒng)提供解鎖信息、主信息備用或信息、交流電壓信息、觸發(fā)角信息、投旁通對(duì)信息，用于開(kāi)放VBE的正常工作狀態(tài)或屏蔽一些產(chǎn)生于TM的報(bào)警和跳閘信號(hào)。

2 閥控系統(tǒng)隱患排查

換流閥控制系統(tǒng)的深度隱患排查，主要是從閥控系統(tǒng)設(shè)備、與極控制保護(hù)的接口、電源配置三個(gè)方面入手，通過(guò)對(duì)跳閘回路逐個(gè)梳理，分析與排查隱患。

2.1 信號(hào)傳輸模式存在缺陷

極控開(kāi)出的開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)有主動(dòng)信號(hào)（ACTIVE）和解鎖信號(hào)（RELOK），分別以光通道形式經(jīng)過(guò)TM到達(dá)VBE，以開(kāi)放VBE的正常工作模式，在晶閘管的控制中起著關(guān)鍵的作用。但是，這兩個(gè)信號(hào)的傳輸模式存在很大隱患。根據(jù)設(shè)計(jì)，光纜工作時(shí)有光代表1，無(wú)光代表0，兩者都是控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)，VBE和TM根據(jù)該信號(hào)決定自身的狀態(tài)選擇。由于光纖故障也會(huì)造成無(wú)光，因此備用系統(tǒng)無(wú)法判斷當(dāng)前的備用信號(hào)是否為真，即閥控的備用系統(tǒng)與極控之間的通道一旦發(fā)生故障，將不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

針對(duì)閥控光通道開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳輸模式簡(jiǎn)單，無(wú)法辨別通道異常狀態(tài)，降低了系統(tǒng)冗余度問(wèn)題，建議將光通道開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳輸模式，改為調(diào)制脈沖信號(hào)傳輸模式。例如：以1 MHz信號(hào)代表1，以10 k Hz信號(hào)代表0，發(fā)送這兩種頻率以外的信號(hào)，表示通道故障。

消除隱患的整改措施是修改RCS9519D（南瑞設(shè)備）、TM柜內(nèi)的處理板（MC板）和光發(fā)射板（LELR板）軟件（許繼設(shè)備）；更改信號(hào)的發(fā)光方式，修改VBE柜內(nèi)I／O板和MC軟件，當(dāng)接收到非1 MHz和10 k Hz信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)送到極控；修改TM柜內(nèi)工控機(jī)軟件（許繼設(shè)備），在監(jiān)視界面上增加對(duì)“ACTIVE”和“RELOK”信號(hào)回路的監(jiān)視功能。

2.2 MC板或DIO板存在缺陷

TM、VBE柜內(nèi)的MC板或數(shù)據(jù)輸入輸出板（DIO）缺少自檢功能，故障后無(wú)報(bào)警信息。一旦換流閥發(fā)生故障，容易引起閥控系統(tǒng)的保護(hù)拒動(dòng)損壞設(shè)備。消除隱患的整改措施是增加TM柜內(nèi)本身板卡的自檢功能，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

2.3 更換故障板卡時(shí)存在缺陷

1個(gè)VBE柜內(nèi)有A、B兩個(gè)系統(tǒng)，所有板卡安裝在同一背板上，各板卡均從背板獲取電源并使用背板上的數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通信。單一接口板（IO板）和MC板，均是按照A、B系統(tǒng)冗余配置。IO板或MC板故障后，對(duì)應(yīng)的閥控系統(tǒng)就會(huì)退出運(yùn)行，這就需要在線更換故障板卡。在帶電運(yùn)行方式下拔插A、B系統(tǒng)板卡（共用同一背板的IO板或MC板），容易引起閥控系統(tǒng)誤動(dòng)作，導(dǎo)致直流系統(tǒng)閉鎖。針對(duì)在線運(yùn)行更換VBE柜內(nèi)故障板卡時(shí)，可能造成直流系統(tǒng)閉鎖問(wèn)題，消除隱患的整改措施是將VBE柜內(nèi)的A、B系統(tǒng)板卡在物理上隔離開(kāi)來(lái)，在機(jī)箱斷電的情況下更換板卡。

2.4 單系統(tǒng)供電存在缺陷

目前，閥控系統(tǒng)的VBE柜和TM柜均為單套系統(tǒng)單電源供電，一旦單路電源發(fā)生故障，必然造成主備用切換，降低了系統(tǒng)可靠性。消除隱患的整改措施是在VBE柜和TM柜增加電源模塊和耦合模塊，改進(jìn)直流電源與柜內(nèi)電源的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使每個(gè)閥控系統(tǒng)分別對(duì)應(yīng)2路直流電源，當(dāng)一路直流電源出現(xiàn)故障退出運(yùn)行時(shí)，閥控系統(tǒng)依然保持冗余配置，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

閥控系統(tǒng)主要起著觸發(fā)并監(jiān)視可控硅元件的作用，是直流輸電系統(tǒng)的核心技術(shù)。通過(guò)對(duì)南橋換流站換流閥及閥控系統(tǒng)的隱患排查及治理工作，提高了南橋換流站閥控系統(tǒng)的穩(wěn)定性；通過(guò)總結(jié)閥控系統(tǒng)深度排查隱患工作的經(jīng)驗(yàn)，可對(duì)換流站的設(shè)備隱患排查起到借鑒作用。