换流阀阀控系统异常检查处理浅谈

换流阀阀控系统异常检查处理浅谈

韩风玉

国网青海省电力公司检修公司 青海 格尔木 816000

摘要：换流阀阀控系统实现对晶闸管阀的触发和监测，同时是阀与控保系统的接口设备。阀控系统的安全可靠稳定运行对直流输电工程的稳定运行至关重要。文章分析介绍阀控系统设备故障原理、阀控系统异常检查处理内容及注意事项，给直流系统的稳定运行提供了宝贵的经验。

关键词：阀控系统；异常；故障编码

1引言

换流阀是直流输电系统的“心脏”，而阀控系统承担着触发、保护换流阀的作用，同时对换流阀运行状态进行实时监测，保障换流阀的可靠运行。若阀控系统运行出现异常将直流导致直流输电系统无法正常运行。因此，熟练掌握换流阀阀控系统设备作用、工作原理及异常检查处理关键点对保证直流输电系统安全运行至关重要。

2阀控系统设备及其作用介绍

阀控制单元VCU是极控PCP和晶闸管控制单元TCU的接口，它将来自极控PCP控制脉冲发生器的控制脉冲(CP)转换为触发相连阀上单个晶闸管的触发脉冲（FP），收集TCU反馈的晶闸管状态信息并进行处理，监视避雷器动作和阀塔漏水情况等，实现对换流阀的监视与保护。

图1 VCU机箱结构图

阀控系统主要设备包括电源系统、VCU控制机箱、光纤及晶闸管监视单元（THM）等。VCU柜的电源采用冗余设计，每个系统采用两个冗余的电源模块，经过耦合后，为VCU提供电源。VCU能够对电源的工作状态进行监视，当冗余电源中的1路存在故障时，VCU会输出电源系统故障信号到控制系统。

某换流站单极系统包括三面VCU屏柜，分别实现对A、B、C相阀塔的控制，VCU机箱包括5种板卡，共同实现换流阀的控制功能。5种板卡为PS900A、PS906A、PS861E、PS912、PS919，其中PS900A为阀控中央板，是VCU控制和监视功能的核心处理单元，同时具有串口监视功能，通过串口连接线可查询阀控系统状态信息；PS906A是光接口板，每块光接口板PS906A有两套完全相同且相互独立的系统A 和系统B，产生触发脉冲 FP，同时监视晶闸管控制单元返送的指示脉冲IP，可以实现16路FP信号输出，16路IP信号接收。在一块PS906A板卡背面，上半部分为16路FP输出通道，下半部分为16路IP接收通道；PS861E是阀控系统通信板卡，与控制保护系统PCP中的THM系统进行通信，接收控制保护系统状态信息，同时输出阀控VCU动作事件。2块PS861E通信板位于VCU屏柜U2板卡箱中，上半部分PS861E板为VCU屏柜A系统通信板卡，下半部分PS861E板为VCU屏柜B系统通信板卡；PS912为VCU机箱背板，为PS900A、PS906A、PS861E提供电源和信号传输；PS919为通信转接板，为机架内两块PS861E提供电源和通道。

在换流阀触发控制系统，控制脉冲发生器按一定的时间间隔发出控制脉冲CP至相应的VCU单元。阀控VCU单元将接收到的控制脉冲CP转换为触发脉冲FP，并发送至光接口板PS906A中的二极管单元，二极管单元将FP的电脉冲转换为光FP脉冲，通过光缆发送到晶闸管控制单元TCU。光信号指示脉冲IP从晶闸管控制单元TCU发出，用于指示相应晶闸管已承受正向电压。每个IP脉冲指示相应晶闸管的正常与否，通过晶闸管监视系统的信息指示晶闸管状态。

图2 阀控系统触发回路图

3 阀控系统异常检查处理步骤及注意事项

3.1 阀控系统异常检查处理步骤

3.1.1 VCU柜防护静电措施
3.1.1.1控制柜应装有防静电护腕和地线，连接在机柜的边框上。
3.1.1.2当处理控制柜中的电路板或其它的对静电放电敏感的材料时，操作人必须佩戴防静电护腕。
3.1.1.3当处理电路板时，电路板应该放在装有静电放电防护垫的工作台上。如果当时没有静电放电防护垫，应该用一个维护垫连接到柜子的接地点上。工作台的防护垫应该远离静电设备。应该将没有用到的电路板立即放回到它们的防护袋中。

3.1.2 THM晶闸管监视系统信号读取步骤

3.1.2.1打开“超级终端”；

3.1.2.2建立设置COM端口；

3.1.2.3选择波特率、数据位、数据流控制、停止位和奇偶校验，点击应用后确定；

3.1.2.4用RS232串口线将THM晶闸管监视单元PS830板卡和电脑连接起来；

3.1.2.5连接THM后，按“enter”，超级终端中会显示“＞”符号，按“C=choice”界面显示“CHOICE NR”，直接输入“00”到“19”查看THM信息。

3.1.3 VCU系统PS900A板卡信号读取步骤

3.1.3.1打开“超级终端”；

3.1.3.2建立设置COM端口；

3.1.3.3选择波特率、数据位、数据流控制、停止位和奇偶校验，点击应用后确定；

3.1.3.4用RS232串口线将THM晶闸管监视单元PS830板卡和电脑连接起来；

3.1.3.5连接VCU后，按“space”，超级终端中会显示“＞”符号，按“C=choice”界面显示“CHOICE NR”，直接输入“00”到“19”后便可对其他信息进行检查。

3.2 阀控系统异常检查处理注意事项

3.2.1更换VCU柜内板卡或其它配件时，应佩戴防静电护腕。

3.2.2敷设光纤时，光纤不得弯折，不得承受压力及过大的张力。

3.2.3光纤应远离热源。

3.2.4更换光纤应使用专用工器具，应注意保持接头清洁。

3.2.5当光纤接头出现污秽时，应使用专用清洁剂或高浓度酒精来进行清洁。

3.2.6直流系统运行期间禁止查看THM及VCU系统中的重置VCU触发器、重新设置VCU、重置监控和VCU报警信号、调试VCU、用软件将VCU系统打入测试状态、清除数据等信息。

4 极开路试验过程中极控制系统紧急故障情况分析

2018年02月06日12时39分，某换流站运维人员进行极Ⅱ直流系统带线路OLT试验，12时47分，电压升至400kV，运行正常，随后在电压下降至50kV时，极Ⅱ控制B系统退出备用，极Ⅱ控制B系统紧急故障出现，极Ⅱ控制B系统报阀控单元接口故障，故障编码：9，VCU故障，故障编码：9，13时01分54秒，极Ⅱ控制B系统报阀跳闸出现，故障编码：1，现场极Ⅱ阀控系统A相U2机箱B系统主控板PS900A板卡故障指示灯为常亮状态。故障时刻，极Ⅱ控制A系统为值班系统，且无任何报警信号，极Ⅱ控制A系统运行正常，OLT试验正常完成，并未出现OLT试验失败跳交流侧进线断路器的情况。

图3 故障时刻事件信息

现场人员梳理故障报警事件，发现在值班系统P2PCPA系统发出开路试验正常，直流电压降至50kV停止OLT命令后，极Ⅱ控制A、B系统均发出了移相命令已执行及开路试验自动OLT停止，最大电压达到401.192kV（400.964kV）。说明OLT试验正常完成。

梳理故障编码位置：（1）阀控单元接口故障，故障编码：9，VCU故障，故障编码：9，查阅某换流站软件对应6脉动整流桥臂的阀星侧阀1、阀4，即实际对应本站四重阀A相阀塔阀4、阀3。（2）阀跳闸出现，故障编码：1，对应6脉动整流桥臂的阀星侧阀1，实际对应本站四重阀A相阀塔阀4。

读取阀控VCU-THM事件信息发现：极Ⅱ A相阀控柜内U2层架 B系统检测到37级晶闸管PF振荡报警，C相阀控柜内U9层架B系统检测到2级晶闸管PF振荡报警。读取阀控THM内阀本体保护定值发现：某换流站阀控系统设置的保护性触发（PF）大于4个告警，大于8个跳闸。

某换流站在直流系统调试期间曾反复发生过OLT试验即将完成直流电压降低至50kV以下时，阀控系统大量发出保护性触发晶闸管振荡告警信号，导致OLT试验结束阶段异常闭锁。通过采取在OLT试验开始前，闭锁VCU设备PF保护性触发动作逻辑，顺利完成OLT试验，在试验结束后通过阀控A、B系统轮流重启开放PF保护性触发逻辑。

5 结束语

熟练掌握阀控系统设备的结构、工作原理为开展日常运行维护工作奠定了坚实的基础，日常维护工作及检查处理阀控系统异常故障时的注意事项，为阀控系统设备的安全稳定运行提供了基本保障，分析阀控系统工作原理及日常运维工作具有实际意义。

参考文献:

[1] 直流换流站运维技能培训系列教材（ABB技术换流阀）.2012.08.

[2] 某换流站关于柴拉直流极Ⅱ直流系统带线路OLT试验不成功情况的报告.2018.02

作者简介:韩风玉（1991.03）女，工程师，大学本科，工学学士，主要从事电力系统继电保护专业、直流控制保护专业运维检修、调试工作。