一起换流阀接口设备故障的典型分析处理

吕拦坡　陈晓　张嘉涛

摘 要：本文主要介绍某换流站一起换流阀接口设备板卡故障典型分析和处理步骤。

关键词：换流阀；极控制系统；阀控装置；接口设备

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

0 引言

本文所述故障分析和处理方法具有一定的典型性，可在其它类似故障分析处理中予以借鉴。

1 系统简介

某换流站直流系统解锁运行时，极控制系统（以下简称PCP）通过阀控装置（以下简称VCP）向换流阀接口设备（以下简称VCU）发送控制脉冲（CP），换流阀接口设备（以下简称VCU）将控制脉冲转换为触发脉冲（FP），再通过高压光缆发送至换流阀每个晶闸管级的控制单元（以下简称TCU），触发每个晶闸管，实现交直流转换，其结构如图1：

如图1所示，直流系统解锁后，PCPA、PCPB均向VCU系统发出频率为1MHz的控制脉冲（CP），不同的是，处“Active”状态的VCU系统收到控制脉冲（CP）后，在PS900内，将PS906板发回的TCU板回报信号（IP）与1.25MHz的高频信号调制后作为回报信号（FP）发回PCP，而处“备用”状态的VCU在接收到PCP发送的控制脉冲（CP）后，PS900板将不接收PS906发回的IP信号，但自产一个周期为20μs的单脉冲，与1.25MHz的高频信号调制后作为回报信号（FP）发回PCP。VCU冗余的触发系统的工作原理图如图2：

2 故障征象及分析

2.1 故障征象

2016年6月3日，某换流站单元Ⅰ备用极控系统PCPB频繁报出“330kV侧VCU接口故障，故障编码12290”事件，并退出备用。主要事件列表如下：

01：49：25：379 PCP B 330kV侧VCU接口故障编码12290

01：49：25：379 PCP B 紧急故障出现

01：49：25：380 PCP B 退出备用

01：49：25：380 PCP B 330kV侧VCU接口正常

01：49：25：380 PCP B 紧急故障消失

01：49：55：383 PCP B备用

……

2.2 故障分析

经查询极控制系统逻辑，在系统解锁后，若备用VCU系统PS900板产生的单脉冲宽度超过80μs时，系统即报出“330kV侧VCU接口故障，故障编码*****”事件。

故障编码为一个十进制数，转换为二进制数后，低12位表示PCP监视的12个阀组的回报信号的状态，自低位至高位对应阀组为：Y1-Y6，D1-D6，其中：“1”表示回报信号故障；“0”表示回报信号正常。自第13位起，表示阀组触发状态，其中：“1”表示阀组触发，“0”表示阀组未触发，对应阀组与低位对应阀组相同。针对故障编码“12290”，转换为二进制数为：“11 000000000010”，表示在Y桥1号阀、Y桥2号阀触发时，发生Y桥2号阀回报信号故障。

全部故障事件有共同特征如下：

a.故障事件均由处于“备用”状态的PCP B报出，即由VCU B回报信号异常导致；

b.所有故障均由Y桥2号阀回报信号异常导致；

c.故障事件从产生到消失为1ms，加上事件延时时间5ms，故障存在总周期总计约为6ms。

根据上述故障征象，推断与回报信号（FP）相关的故障点有如下：

a.PCPB DSP板（PS801）、接口板（PS930）；

b.VCPB Y桥2号阀所在脉冲转接板（PS871）、光电转换板（PS877）；

c.VCUS Y桥2号阀所在转接板（SWIUP）、光通讯板（PS877）、脉冲转接板（PS871）；

d.VCUB阀控中央单元板（PS900A）；

e.上述板卡间通信电缆或光纤。

2.3 故障排查

2.3.1 控制脉冲（CP）异常排查

由控制脉冲（CP）异常导致回报信号（FP）异常。现场从2个电信号接口即PCPB柜内接口板（PS930）、VCU柜内Y桥2号阀所在脉冲转接板（PS871）接入CP/FP电接口专用测试线进行录波，录波显示PCPB能够正确对Y桥2号阀发出控制脉冲（CP），并能够下达至VCUB Y桥2号阀所在脉冲转接板（PS871），排除了控制脉冲（CP）下发回路及板卡故障，如图3：

2.3.2 板卡间通信电缆或光纤故障排查

现场对VCU柜内对调VCPB Y桥2号阀、Y桥5号阀所在光电转换板（PS877）回报信号（FP）光纤。光纤对调后故障发生转移，基本上排除了PCP至VCUS之间的故障点，现场对VCPB光电转换板（PS877）与VCUS转接板（SWIUP）之间Y桥2号阀回报信号光纤进行了更换，故障仍存在，排除了此段光纤故障可能性。

至此，排除了VCU系统之外的板卡、板卡间通信电缆或光纤故障，故障点应在VCU柜内。

2.3.3 VCUB阀控中央单元板（PS900）故障排查

由于Y桥2号阀回报信号（FP）由VCUB阀控中央单元板（PS900）自产一个周期为20μs的单脉冲，与1.25MHz的高频信号调制后发回PCPB，可能与阀控中央单元板（PS900）相关，现场在其回报信号（FP）输出端接入CP/FP电接口专用测试线进行录波，波形显示VCUB阀控中央单元板（PS900）发回的回报信号（FP）正常，如图4：

测试结果排除了VCUB阀控中央单元板（PS900A）板卡故障。至此，除VCUB Y桥2号阀所在光通讯板（PS877）外，所有故障点可能性均已排除，可确定该光通讯板故障。

3 故障处理

现场对VCUB Y桥2号阀所在光通讯板（PS877）进行了更换，更换后故障消除，运行至今未再次报出。

4 反措及建议

（1）对板卡类备件进行清查，确保备品备件齐全并处于可用状态，清查重点为：板卡程序是否正确下载；板卡跳线针脚是否完好，跳线模块是否齐全；

（2）直流系统停运检修期间对阀控系统备用光纤进行维护和测试，确保备用光纤处可用状态。

5 结束语

该起故障处理涉及环节多，分析定位较为困难，通过对各个环节的测试和排除最终查明了故障原因并进行了进一步测试，该故障具有一定的典型性，可在其它类似故障分析处理中予以借鉴。

参考文献：

[1]韩伟，徐玲玲.灵宝换流站控制/直流保护系统与阀的接口设计[J].高电压技术，2005，31（02）.

[2]徐玲玲.直流输电换流站电容器运行情况分析及改进措施[J].高电压技术，2004，30（11）.

[3]王春成.高压直流输电控制保护系统接口和典型回路综述[J].电力勘测设计，2010（04）.