換流閥冷卻系統模塊超差等異常報警信號故障處理及原因分析

趙偉杰 羅 薇 陳 文 甘 濤 王小嶺

（1. 中國南方電網超高壓輸電公司昆明局，昆明 650000；2. 國家能源局云南監管辦公室，昆明 650000）

0 引言

換流閥冷卻系統是用于給換流閥散熱降溫的水冷系統[1-2]。換流閥將熱量傳遞給水使水溫上升，升溫后的水將熱量傳遞給室外換熱設備，室外換熱設備最終將熱量傳遞到室外大氣。在整個冷卻過程中通過數百個傳感器監測各類數據，采用可編程邏輯控制器（programmable logic controller, PLC）對數據處理分析控制[3]。

1 故障過程

1）模塊超差異常報警

2020年6月25日15:36運行監盤人員發現后臺工作站出現眾多模塊超差報警信號，但閥冷就地控制保護室人機界面沒有任何異常報警,告警信號如圖1所示。

圖1 模塊輸入輸出超差告警信號SRE列表

在對DI5A、DI5B模塊做模擬超差試驗時，當DI5A掉電時，閥冷控制保護室人機界面以及后臺沒有任何異常報警。

2）控制總線故障異常報警

在模擬閥冷系統控制總線故障時，后臺工作站及就地人機界面皆出現“閥冷系統控制總線故障報警信號”，接著將A、B兩套閥冷系統電源斷電，斷電以后將閥冷系統控制總線恢復正常，再恢復控制電源，就地人機界面的報警信號會消失，但是后臺工作站的報警信號一直未消失。

3）閥冷失去冗余能力異常報警

后臺工作站報“閥冷失去冗余能力”告警信號，但閥冷就地控制保護室人機界面沒有任何異常報警。

2 故障報警信號說明及故障處理

2.1 告警信號說明

模塊超差故障：兩個相互冗余的模塊，一個或者多個通道接收到不一樣的輸入值。

閥冷系統控制總線故障：閥冷控制屏柜內部總線通信存在至少一處的斷點。

閥冷失去冗余能力：指閥冷外冷風機有一組或者幾組失電。

2.2 故障處理

針對直流控制保護系統后臺工作站有報警信號，閥冷控制保護系統人機界面沒有報警信號的異常情況，根據Profibus通信規約[4-5]，直流控制保護系統后臺僅檢索閥冷控制保護系統上傳的跳變信號，為了消除此信號，在保證閥冷控制保護系統與直流控制保護系統的通信正常情況下，分別對有超差告警信號的各個模塊做模擬模塊輸入輸出超差試驗，當再次產生模塊輸入輸出超差信號及閥冷系統控制總線故障報警信號后，將相應模塊及閥冷系統控制總線恢復正常，后臺工作站及就地人機界面的閥冷系統控制總線故障報警信號和模塊超差信號基本皆消失。但是“內冷系統DI5A模塊與DI5B輸入超差出現”報警信號依舊存在，試驗結果如圖2所示。

圖2 模擬模塊輸入輸出超差試驗結果

6月 27日 21:10，1#閥塔壓差表壓差正常為0.69MPa，閥塔壓差低報警定值為0.63MPa，將壓差低報警定值修改為 0.80MPa，后臺工作站及就地人機界面皆出現“1#閥塔壓差低出現”報警信號。接著做模擬DI5A、DI5B模塊輸入超差試驗，后臺工作站及就地人機界面出現“內冷系統 DI5A模塊與DI5B輸入超差出現”告警信號，“內冷系統 DI5A模塊與DI5B輸入超差消失”信號，如圖3所示。

圖3 DI5A與DI5B模塊輸入超差試驗結果SRE列表

3 原因分析

3.1 “內冷系統DI5A模塊與DI5B模塊輸入超差出現”告警信號原因分析

圖4為閥冷系統拓撲，可知，DI5A模塊在閥冷控制保護系統第一個接口模塊的第5個位置。根據表1閥冷系統組態架構可知，DI5A模塊地址為16～19位字。查看閥冷系統模塊超差部分的程序可知，DI5A、DI5B模塊超差只有17、18位字有超差比較功能，即DI5A、DI5B模塊只做了1#～4#閥塔壓差和總跳閘信號輸入做了超差，圖5為閥冷系統模塊超差部分程序，圖6為DI5A輸入模塊信號連接圖。

圖4 閥冷系統拓撲

表1 閥冷系統組態架構

當只對DI5A、DI5B整個模塊做模擬模塊輸入超差試驗時，直流控制保護系統后臺工作站和閥冷控制保護系統人機界面都不會報模塊輸入超差告警信號。當正常運行時，DI5A、DI5B所有輸入信號一致時，無超差告警信號。當其中一個模塊故障（掉電）時，PIW17、PIW18輸入均為0，依然無超差告警信號。模擬17、18字中任一個信號輸入有告警，則DI5A、DI5B會有“閥塔壓差低”告警信號，即兩個模塊都有高電平信號 1。此時，對其中一個模塊模擬故障（掉電），則故障模塊輸入信號為0，另一個正常模塊依舊為1，則出口“內冷系統DI5A模塊與 DI5B模塊輸入超差出現”告警信號，恢復故障模塊，則告警信號消失。

根據上述試驗結果分析可知，若閥冷控制保護系統的輸入模塊正常時為0，有異常告警為1，當兩個輸入模塊一個為1、一個為0，則報模塊超差，模塊失電為 0，則針對 DI5A、DI5B模塊的模塊超差功能試驗結果見表2。

3.2 “閥冷失去冗余能力”告警信號原因分析

閥冷失去冗余能力指閥冷外冷風機有一組或者幾組失電，該信號通過兩路分別上傳至直流控制保護系統，一路為軟報文上傳，另一路為硬接點上傳，如圖7所示。

圖5 閥冷系統模塊超差部分程序

圖6 DI5A輸入模塊信號連接圖

表2 DI5A、DI5B模塊超差試驗結果

圖7 閥冷失去冗余能力告警信號上傳路徑

當硬接點上傳至后臺時，根據通信協議，硬接點在傳時需要將信號取反，即軟報文1代表失去冗余能力、硬接點上傳0代表失去冗余能力，在后臺報警時，應根據不同路徑的信號代表的不同意義區別報警，否則將一直有“閥冷失去冗余能力”告警信號出現，將后臺程序按照此原理修改，即可消除“閥冷失去冗余能力”告警信號。

4 結論

1）此種模式下，告警信號出現后無法自動消失，容易誤導運行人員，導致對系統進行誤操作。

2）告警出現后，需現場模擬出相同的故障告警信號，待告警信號恢復才能使之前的告警信號一并消失，模擬故障信號的過程中存在對閥冷系統誤操作的風險，嚴重的可能會導致閥冷系統跳閘，造成換流閥閉鎖。

3）DI5A與 DI5B部分信號無超差報警，當對應信號回路出現斷點時，系統無法及時發出超差告警信號。