一起換流閥接口設備故障的典型分析處理

摘 要：本文主要介紹某換流站一起換流閥接口設備板卡故障典型分析和處理步驟。

關鍵詞：換流閥；極控制系統；閥控裝置；接口設備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.027

0 引言

本文所述故障分析和處理方法具有一定的典型性，可在其它類似故障分析處理中予以借鑒。

1 系統簡介

某換流站直流系統解鎖運行時，極控制系統（以下簡稱PCP）通過閥控裝置（以下簡稱VCP）向換流閥接口設備（以下簡稱VCU）發送控制脈沖（CP），換流閥接口設備（以下簡稱VCU）將控制脈沖轉換為觸發脈沖（FP），再通過高壓光纜發送至換流閥每個晶閘管級的控制單元（以下簡稱TCU），觸發每個晶閘管，實現交直流轉換，其結構如圖1：

如圖1所示，直流系統解鎖后，PCPA、PCPB均向VCU系統發出頻率為1MHz的控制脈沖（CP），不同的是，處“Active”狀態的VCU系統收到控制脈沖（CP）后，在PS900內，將PS906板發回的TCU板回報信號（IP）與1.25MHz的高頻信號調制后作為回報信號（FP）發回PCP，而處“備用”狀態的VCU在接收到PCP發送的控制脈沖（CP）后，PS900板將不接收PS906發回的IP信號，但自產一個周期為20μs的單脈沖，與1.25MHz的高頻信號調制后作為回報信號（FP）發回PCP。VCU冗余的觸發系統的工作原理圖如圖2：

2 故障征象及分析

2.1 故障征象

2016年6月3日，某換流站單元Ⅰ備用極控系統PCPB頻繁報出“330kV側VCU接口故障，故障編碼12290”事件，并退出備用。主要事件列表如下：

01：49：25：379 PCP B 330kV側VCU接口故障編碼12290

01：49：25：379 PCP B 緊急故障出現

01：49：25：380 PCP B 退出備用

01：49：25：380 PCP B 330kV側VCU接口正常

01：49：25：380 PCP B 緊急故障消失

01：49：55：383 PCP B備用

……

2.2 故障分析

經查詢極控制系統邏輯，在系統解鎖后，若備用VCU系統PS900板產生的單脈沖寬度超過80μs時，系統即報出“330kV側VCU接口故障，故障編碼*****”事件。

故障編碼為一個十進制數，轉換為二進制數后，低12位表示PCP監視的12個閥組的回報信號的狀態，自低位至高位對應閥組為：Y1-Y6，D1-D6，其中：“1”表示回報信號故障；“0”表示回報信號正常。自第13位起，表示閥組觸發狀態，其中：“1”表示閥組觸發，“0”表示閥組未觸發，對應閥組與低位對應閥組相同。針對故障編碼“12290”，轉換為二進制數為：“11 000000000010”，表示在Y橋1號閥、Y橋2號閥觸發時，發生Y橋2號閥回報信號故障。

全部故障事件有共同特征如下：

a.故障事件均由處于“備用”狀態的PCP B報出，即由VCU B回報信號異常導致；

b.所有故障均由Y橋2號閥回報信號異常導致；

c.故障事件從產生到消失為1ms，加上事件延時時間5ms，故障存在總周期總計約為6ms。

根據上述故障征象，推斷與回報信號（FP）相關的故障點有如下：

a.PCPB DSP板（PS801）、接口板（PS930）；

b.VCPB Y橋2號閥所在脈沖轉接板（PS871）、光電轉換板（PS877）；

c.VCUS Y橋2號閥所在轉接板（SWIUP）、光通訊板（PS877）、脈沖轉接板（PS871）；

d.VCUB閥控中央單元板（PS900A）；

e.上述板卡間通信電纜或光纖。

2.3 故障排查

2.3.1 控制脈沖（CP）異常排查

由控制脈沖（CP）異常導致回報信號（FP）異常。現場從2個電信號接口即PCPB柜內接口板（PS930）、VCU柜內Y橋2號閥所在脈沖轉接板（PS871）接入CP/FP電接口專用測試線進行錄波，錄波顯示PCPB能夠正確對Y橋2號閥發出控制脈沖（CP），并能夠下達至VCUB Y橋2號閥所在脈沖轉接板（PS871），排除了控制脈沖（CP）下發回路及板卡故障，如圖3：

2.3.2 板卡間通信電纜或光纖故障排查

現場對VCU柜內對調VCPB Y橋2號閥、Y橋5號閥所在光電轉換板（PS877）回報信號（FP）光纖。光纖對調后故障發生轉移，基本上排除了PCP至VCUS之間的故障點，現場對VCPB光電轉換板（PS877）與VCUS轉接板（SWIUP）之間Y橋2號閥回報信號光纖進行了更換，故障仍存在，排除了此段光纖故障可能性。

至此，排除了VCU系統之外的板卡、板卡間通信電纜或光纖故障，故障點應在VCU柜內。

2.3.3 VCUB閥控中央單元板（PS900）故障排查

由于Y橋2號閥回報信號（FP）由VCUB閥控中央單元板（PS900）自產一個周期為20μs的單脈沖，與1.25MHz的高頻信號調制后發回PCPB，可能與閥控中央單元板（PS900）相關，現場在其回報信號（FP）輸出端接入CP/FP電接口專用測試線進行錄波，波形顯示VCUB閥控中央單元板（PS900）發回的回報信號（FP）正常，如圖4：

測試結果排除了VCUB閥控中央單元板（PS900A）板卡故障。至此，除VCUB Y橋2號閥所在光通訊板（PS877）外，所有故障點可能性均已排除，可確定該光通訊板故障。

3 故障處理

現場對VCUB Y橋2號閥所在光通訊板（PS877）進行了更換，更換后故障消除，運行至今未再次報出。

4 反措及建議

（1）對板卡類備件進行清查，確保備品備件齊全并處于可用狀態，清查重點為：板卡程序是否正確下載；板卡跳線針腳是否完好，跳線模塊是否齊全；

（2）直流系統停運檢修期間對閥控系統備用光纖進行維護和測試，確保備用光纖處可用狀態。

5 結束語

該起故障處理涉及環節多，分析定位較為困難，通過對各個環節的測試和排除最終查明了故障原因并進行了進一步測試，該故障具有一定的典型性，可在其它類似故障分析處理中予以借鑒。

參考文獻：

[1]韓偉，徐玲玲.靈寶換流站控制/直流保護系統與閥的接口設計[J].高電壓技術，2005，31（02）.

[2]徐玲玲.直流輸電換流站電容器運行情況分析及改進措施[J].高電壓技術，2004，30（11）.

[3]王春成.高壓直流輸電控制保護系統接口和典型回路綜述[J].電力勘測設計，2010（04）.