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        特高壓直流輸電系統(tǒng)測(cè)量屏HCM3000主機(jī)掉電分析

        2019-04-11 11:10:24郝文斌張振華單浩東
        山東電力技術(shù) 2019年3期
        關(guān)鍵詞:屏柜板卡模擬量

        郝文斌,張振華,單浩東,張 湛

        (國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司,山東 濟(jì)南 250118)

        0 引言

        特高壓直流輸電系統(tǒng)測(cè)量屏主要包括極測(cè)量、閥組測(cè)量、換流變壓器測(cè)量。主要功能是對(duì)直流量和交流量進(jìn)行測(cè)量、濾波、預(yù)處理等功能,可以接收光輸入信號(hào),所測(cè)量的信號(hào)經(jīng)過(guò)測(cè)量板卡ESP10B內(nèi)部程序的預(yù)處理,通過(guò)TDM總線發(fā)送給相應(yīng)的控制、保護(hù)系統(tǒng)。測(cè)量系統(tǒng)冗余配置,保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,極控系統(tǒng)和閥控系統(tǒng)具有不同的測(cè)量系統(tǒng)。

        以魯固直流工程為例,介紹極測(cè)量屏(PMI)和閥組測(cè)量屏(CMI)的測(cè)量與上傳功能,通過(guò)試驗(yàn),分析測(cè)量屏掉電故障。

        1 PMI/CMI的測(cè)量與上傳

        1.1 PMI的測(cè)量與上傳

        極控制和極保護(hù)系統(tǒng)的極層測(cè)量系統(tǒng)共用1個(gè)機(jī)箱,通過(guò)不同的板卡獨(dú)立采集、處理和傳輸,如圖1所示。左側(cè)6塊板卡為極控制系統(tǒng)配置的測(cè)量板卡,右側(cè)8塊板卡為極保護(hù)系統(tǒng)配置的測(cè)量板卡。EOT11C接收合并單測(cè)量的光信號(hào),并分配給測(cè)量板卡ESP10C進(jìn)行初步處理。

        圖1 極層測(cè)量板卡配置

        測(cè)量屏柜采集一次電流、電壓的信號(hào),經(jīng)過(guò)模擬量接口裝置DFU410A,轉(zhuǎn)換為±10 V的信號(hào)直接送到測(cè)量系統(tǒng)的ESP10C板卡中。ESP10C板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的采樣處理,ESP10C板卡上的ITM11C將處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為控制保護(hù)所需要的TDM協(xié)議,送到控制保護(hù)系統(tǒng)處理器中[1]。

        PMI通過(guò)屏柜下方DFU410A裝置進(jìn)行模擬量的測(cè)量,如圖2所示。極保護(hù)(PPR)主要采取高低端換流變壓器進(jìn)線電壓、直流場(chǎng)光TA/零磁通TA的模擬量(通過(guò)合并單元)、直流濾波器相關(guān)電流,完成極區(qū)、雙極區(qū)、直流濾波器區(qū)域電氣量保護(hù)[2];極控制(PCP)通過(guò)PMI測(cè)量高低端換流變壓器進(jìn)線電壓、直流場(chǎng)光TA/零磁通TA的模擬量 (通過(guò)合并單元)等,完成極功率控制/電流控制PPC、過(guò)負(fù)荷限制OLL、直流功率調(diào)制MODS、電壓角度參考值計(jì)算VARC、線路開(kāi)路試驗(yàn)控制OLT、同層極間分接頭同步TCC等功能。

        圖2 PMI模擬量測(cè)量

        1.2 CMI的測(cè)量與上傳

        閥控制和閥保護(hù)系統(tǒng)的閥層測(cè)量系統(tǒng)共用1個(gè)機(jī)箱,通過(guò)不同的板卡獨(dú)立采集、處理和傳輸,如圖3所示。左側(cè)5塊板卡為閥組控制系統(tǒng)配置的測(cè)量板卡,右側(cè)5塊為閥組保護(hù)系統(tǒng)配置的測(cè)量板卡。EOT11C接收合并單元的光信號(hào),并分配給測(cè)量板卡ESP10C進(jìn)行初步處理。

        每個(gè)閥組分別有閥組測(cè)量接口屏3套(CMIA、CMIB、CMIC),采集一次電流、電壓信號(hào),經(jīng)過(guò)模擬量接口裝置DFU410A,轉(zhuǎn)換為±10V的信號(hào)直接送到測(cè)量系統(tǒng)的ESP10C板卡中。ESP10C板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的采樣處理,ESP10C板卡上的ITM11C將處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為控制保護(hù)所需要的TDM協(xié)議,送到閥控主機(jī)、閥保護(hù)主機(jī)處理器 EPU20A 中[3]。

        圖3 閥層測(cè)量板卡配置

        CMI通過(guò)屏柜下方DFU410A裝置進(jìn)行模擬量的測(cè)量,如圖4所示。閥保護(hù)(CPR)主要采取換流變閥側(cè)電流/電壓、換流變壓器進(jìn)線電壓等,完成換流器區(qū)域電氣量保護(hù);閥控制(CCP)主要采取換流變閥側(cè)電流、換流變壓器進(jìn)線電流/電壓、直流場(chǎng)光TA/零磁通互感器的模擬量(通過(guò)合并單元),完成換流器觸發(fā)控制CFC、控制脈沖發(fā)生單元CPG、模式順序控制MSQ(執(zhí)行閥組的投退、緊急停運(yùn)等操作)、換流變壓器分接頭控制TCC等功能。

        圖4 CMI模擬量測(cè)量

        2 測(cè)量屏柜掉電試驗(yàn)

        PMI以及CMI屏柜的HCM3000機(jī)箱雖有兩路互為冗余的110 V直流電源,但是對(duì)于機(jī)箱板卡而言,用于控制系統(tǒng)的測(cè)量板卡和保護(hù)系統(tǒng)的測(cè)量板卡的供電電源都是這兩路110 V電源,導(dǎo)致用于控制和用于保護(hù)的測(cè)控板卡無(wú)法單獨(dú)斷電檢修,甚至在兩路110 V電源以及機(jī)箱本身電池模塊故障的情況下,同時(shí)導(dǎo)致控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)退出運(yùn)行。針對(duì)該缺陷,網(wǎng)聯(lián)調(diào)試做了相關(guān)測(cè)控屏柜掉電試驗(yàn)。

        2.1 PMI掉電試驗(yàn)

        2.1.1 試驗(yàn)記錄

        試驗(yàn)前工況:雙極全壓C01模式0.1 pu,站間通信正常。

        試驗(yàn)操作:模擬逆變側(cè)極ⅡPMI2A/B屏柜掉電,先將逆變側(cè)極ⅡPMI2A屏柜電源空開(kāi)斷開(kāi),記錄相關(guān)動(dòng)作后果;再將變側(cè)極ⅡPMI2B屏柜電源空氣開(kāi)關(guān)斷開(kāi),記錄相關(guān)動(dòng)作后果[3]。

        試驗(yàn)后工況:

        將逆變側(cè)極ⅡPMI2A屏柜電源空開(kāi)斷開(kāi)后,極Ⅱ控制系統(tǒng)報(bào)“與極測(cè)量系統(tǒng)TDM總線故障”“與極測(cè)量TDM總線故障切系統(tǒng)”等報(bào)文后切換極Ⅱ控制系統(tǒng)B為主系統(tǒng);極Ⅱ極保護(hù)系統(tǒng)報(bào)“保護(hù)系統(tǒng)故障三取二邏輯狀態(tài)切換”“極保護(hù)系統(tǒng)嚴(yán)重故障”等報(bào)文后極Ⅱ極保護(hù)系統(tǒng)A退出運(yùn)行,保護(hù)三取二邏輯轉(zhuǎn)為二取一。

        繼續(xù)操作將逆變側(cè)極ⅡPMI2B屏柜電源空開(kāi)斷開(kāi)后,極Ⅱ控制系統(tǒng)報(bào)“與極測(cè)量系統(tǒng)TDM總線故障”“極監(jiān)視功能閉鎖極”等報(bào)文后極閉鎖;極Ⅱ極保護(hù)系統(tǒng)報(bào) “保護(hù)系統(tǒng)故障三取二邏輯狀態(tài)切換”“極保護(hù)系統(tǒng)嚴(yán)重故障”等報(bào)文后極Ⅱ極保護(hù)系統(tǒng)B退出運(yùn)行,保護(hù)二取一邏輯轉(zhuǎn)為一取一。

        2.1.2 結(jié)果分析

        在極測(cè)量屏A/B都下電后先由“極監(jiān)視功能閉鎖極”。關(guān)于極監(jiān)視功能,當(dāng)極控系統(tǒng)監(jiān)視到“整流器故障”“直流低電壓故障”“融冰模式下雙極電流差動(dòng)故障”“極母線直流分壓器壓力故障”“極中性母線直流分壓器壓力故障”出現(xiàn)時(shí),出口極閉鎖。

        除此之外,在極監(jiān)視閉鎖之后,極控系統(tǒng)還報(bào)出“極控切換邏輯跳閘”,出現(xiàn)此閉鎖信號(hào)的原因是由于極測(cè)量屏A/B全部下電,極控屏HCM3000發(fā)出“軟件不正?!毙盘?hào)給邏輯切換模塊,當(dāng)主備系統(tǒng)邏輯切換模塊都判斷出系統(tǒng)不正常時(shí),極控發(fā)閉鎖極命令。極控系統(tǒng)可導(dǎo)致系統(tǒng)不正常的信號(hào)除“HCM3000軟件不正?!毙盘?hào)(此信號(hào)與閥控系統(tǒng)判據(jù)不同),還有“電源不正?!薄癏CM3000機(jī)箱硬件不正常”“VBE不正?!本唧w實(shí)現(xiàn)方法與CMI掉電類似,在CMI掉電中會(huì)做具體分析。

        極控“HCM3000軟件不正常”信號(hào):當(dāng)出現(xiàn)“極保護(hù)全部不正?!薄昂喜卧收稀薄皳Q流變進(jìn)線電壓故障”“EDI板卡故障”“TDM總線故障”(該信號(hào)由極測(cè)量屏直接通過(guò)TDM總線傳至極控屏)、“無(wú)直流濾波器運(yùn)行”“軟件三取二跳交流斷路器”信號(hào)時(shí),HCM3000 發(fā)送“軟件不正常”信號(hào)給 RCD100[4]。

        2.2 CMI掉電試驗(yàn)

        2.2.1 試驗(yàn)記錄

        試驗(yàn)前工況:極Ι全壓C26模式0.2 pu,站間通信正常。

        試驗(yàn)操作:模擬逆變側(cè)極Ι CMI11A/B屏柜掉電,先將逆變側(cè)極Ι CMI11A屏柜電源空開(kāi)斷開(kāi),記錄相關(guān)動(dòng)作后果;再將變側(cè)極極Ι CMI11B屏柜電源空開(kāi)斷開(kāi),記錄相關(guān)動(dòng)作后果[3]。

        試驗(yàn)后工況:

        將逆變側(cè)極Ι CMI11A屏柜電源空開(kāi)斷開(kāi)后,極Ι高端閥控制系統(tǒng)報(bào)“與閥組測(cè)量系統(tǒng)TDM總線故障”“自動(dòng)切換到冗余系統(tǒng)”等報(bào)文后切換極Ι高端閥組控制系統(tǒng)B為主系統(tǒng);因閥保護(hù)裝置在網(wǎng)聯(lián)調(diào)試還未做TDM故障三取二邏輯切換模塊,故未做出轉(zhuǎn)二取一動(dòng)作。

        繼續(xù)操作將逆變側(cè)極Ι CMI11B屏柜電源空開(kāi)斷開(kāi)后,極Ι高端閥控制系統(tǒng)報(bào)“與閥測(cè)量TDM總線全部故障切換系統(tǒng)”“閥控切換邏輯跳閘”等報(bào)文后閉鎖高端閥組;因閥保護(hù)裝置在網(wǎng)聯(lián)調(diào)試還未做TDM故障三取二邏輯切換模塊,故未做出轉(zhuǎn)一取一動(dòng)作。

        2.2.2 結(jié)果分析

        關(guān)于閥控切換邏輯跳閘:經(jīng)程序以及屏圖分析,當(dāng)CCP邏輯切換模塊RCD100收到HCM3000通過(guò)EDI板卡傳輸來(lái)的 “電源正常”“HCM3000機(jī)箱硬件正?!薄癏CM3000軟件無(wú)故障”“VBE正常”開(kāi)關(guān)量信號(hào),當(dāng)著4個(gè)信號(hào)全部為“1”時(shí),RCD100經(jīng)邏輯判別,判定本系統(tǒng)為OK狀態(tài),并將 “系統(tǒng)正?!薄癗O ESOF”信號(hào)報(bào)給HCM3000(“系統(tǒng)正?!边€會(huì)發(fā)送給冗余系統(tǒng)HCM3000)。HCM3000收到RCD100上報(bào)的本系統(tǒng)“系統(tǒng)正?!焙腿哂嘞到y(tǒng)“系統(tǒng)正?!毙盘?hào)若同時(shí)為0,閥控系統(tǒng)同時(shí)執(zhí)行閥層Y閉鎖。關(guān)于“閥控切換邏輯跳閘”報(bào)文是由RCD100發(fā)送的“NO ESOF”信號(hào)置“0”時(shí)直接報(bào)出,并不執(zhí)行其他動(dòng)作。

        由以上分析可知,當(dāng)HCM3000通過(guò)EDI板卡傳輸給RCD100的“電源正?!薄癏CM3000機(jī)箱硬件正?!薄癏CM3000軟件無(wú)故障”“VBE正?!?個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào),有一個(gè)信號(hào)為“0”時(shí),CCP就將出口Y閉鎖。對(duì)于這4個(gè)信號(hào),導(dǎo)致其不正常的原因如下:

        1)電源正常信號(hào)。需要將屏柜前方-F161 DC110V電源開(kāi)關(guān)以及-F211 DC24V電源開(kāi)關(guān)同時(shí)合上,如圖5所示。

        圖5 直流電源開(kāi)關(guān)

        2)HCM3000機(jī)箱硬件正常信號(hào)。由HCM3000的SR10機(jī)箱內(nèi)部自行判斷發(fā)出該信號(hào)。

        3)HCM3000軟件無(wú)故障信號(hào):當(dāng)出現(xiàn)“閥組保護(hù)全部不正常”“同步電壓故障”“換流變進(jìn)線電壓故障”“Uac交流母線電壓故障”“TDM總線故障”(該信號(hào)由閥測(cè)量屏直接通過(guò)TDM總線傳至閥控屏,具體產(chǎn)生邏輯有待與廠家確認(rèn))、“板卡初始化錯(cuò)誤(來(lái)自EDI的開(kāi)關(guān)量)”“與極控IFC總線故障”“合并單元故障”“閥保護(hù)跳交流斷路器”信號(hào)時(shí),HCM3000發(fā)送的 “HCM3000軟件無(wú)故障信號(hào)”置“0”。

        4)VBE正常信號(hào)。由 CCP屏 HCM3000機(jī)箱EVC板卡接受來(lái)自VBE的“VBE正?!毙盘?hào),并通過(guò)EDI送給 RCD100,進(jìn)行相關(guān)邏輯判斷[4]。

        3 結(jié)語(yǔ)

        在特高壓直流輸電工程中,測(cè)量屏作為模擬量、開(kāi)關(guān)量采集傳輸?shù)闹袠?,在整個(gè)控制保護(hù)系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用。測(cè)量屏掉電后HCM3000裝置策略會(huì)做出多種改變,其后果可能導(dǎo)致控制系統(tǒng)的切換、保護(hù)取量邏輯的改變,嚴(yán)重時(shí)將造成閥組閉鎖。通過(guò)模擬工程中測(cè)量屏掉電工況分析控制和保護(hù)的邏輯關(guān)系,對(duì)可能出現(xiàn)的后果進(jìn)行總結(jié)。

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