同塔雙回牛從直流從西換流站閥冷傳感測量系統(tǒng)可靠性分析

胡宇林 王 蒙 秦金鋒

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州510405）

0 引言

閥冷系統(tǒng)是直流輸電工程最重要的輔助系統(tǒng)，其中閥冷的傳感測量系統(tǒng)決定著閥冷保護邏輯的設(shè)計，其可靠性是閥冷系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，南方電網(wǎng)所轄換流站出現(xiàn)過多起因閥冷傳感測量系統(tǒng)故障引起的直流閉鎖。同塔雙回牛從直流是目前南方電網(wǎng)容量最大的直流工程，因此其對閥冷系統(tǒng)的可靠性要求更加苛刻。本文將對從西換流站閥冷傳感測量系統(tǒng)的可靠性進行分析。

1 閥冷傳感測量系統(tǒng)的組成

閥冷的作用是利用水循環(huán)系統(tǒng)對可控硅換流閥進行冷卻，其傳感測量系統(tǒng)主要是對水循環(huán)系統(tǒng)進行監(jiān)視，由硬件配置和上傳報送邏輯組成。硬件配置包括傳感器、變送器和模擬I／O模塊等，上傳報送邏輯包括告警邏輯和模擬量顯示原則。水循環(huán)系統(tǒng)包括內(nèi)冷水系統(tǒng)和外冷水系統(tǒng)，閥冷傳感測量系統(tǒng)對水位、水溫、流量、水壓和電導(dǎo)率等參數(shù)進行監(jiān)視，檢測量繁多，本文擇主要的檢測量和相應(yīng)上傳報送邏輯進行敘述探討。

2 從西換流站閥冷傳感測量系統(tǒng)硬件配置

（1）傳感器配置：為防止閥冷傳感器故障導(dǎo)致直流閉鎖，對冷卻水進閥溫度、電導(dǎo)率、流量等重要參數(shù)監(jiān)測均設(shè)冗余傳感器，對直接產(chǎn)生閉鎖的傳感器（冷卻水進閥溫度、內(nèi)冷水電導(dǎo)率和高位水箱液位）均采用三重化配置。（2）變送器和模擬I／O模塊配置：均采用2套獨立的冗余配置。變送器將模擬量同時送入2套模擬量輸入模塊中，任意一模塊或采樣通道出現(xiàn)故障時，另一模塊不受影響，2臺變送器仍可正常工作，不影響冗余配置。

3 從西換流站閥冷傳感測量系統(tǒng)上傳報送邏輯

（1）告警邏輯：當檢測量達到定值時，告警邏輯對冗余傳感器檢測量進行判別和邏輯比較從而出口告警。下面選擇進閥壓力和冷卻水進閥溫度的相應(yīng)告警邏輯展開描述。

1）進閥壓力低／高告警：閥冷及主泵運行且自啟動完成的條件下，任一傳感器達到定值，邏輯如圖1所示。

圖1 進閥壓力低／高告警邏輯圖

2）進閥壓力超低／超高告警：閥冷及主泵運行且自啟動完成的條件下，2臺傳感器同時達到定值或者一傳感器故障另一傳感器達到定值，邏輯如圖2所示。

冷卻水流量高／低／超低告警、回水壓力低／超低告警、主泵出水壓力低／高告警邏輯均與進閥壓力邏輯相同。

3）冷卻水進閥溫度低／高告警：進閥溫度經(jīng)三取二邏輯選擇較近的2臺傳感器，其中任意一臺傳感器達到溫度低／高定值，邏輯如圖3所示。

圖2 進閥壓力超低／超高告警邏輯圖

圖3 冷卻水進閥溫度低／高告警邏輯圖

4）冷卻水進閥溫度超高告警：進閥溫度經(jīng)三取二邏輯選擇較近的2臺傳感器同時達到定值，或一臺傳感器故障另2臺完好傳感器同時達到定值，或2臺傳感器故障另一臺傳感器達到定值，邏輯如圖4所示。

圖4 冷卻水進閥溫度超高告警邏輯圖

高位水箱液位高／低／超低告警邏輯同進閥溫度；冷卻水電導(dǎo)率高／超高告警邏輯參考進閥溫度，但增加“閥冷及主泵運行且自啟動完成”條件。

（2）模擬量顯示原則：冗余傳感器的檢測量經(jīng)過一定的邏輯選擇上傳到監(jiān)視器上顯示。主要原則：1）送低值；2）送高值；3）有高（告警）報高（值），沒高報低；4）有低報低，沒低報高。雙冗余傳感器的上傳及顯示：1）2臺傳感器均正常時，選擇不利值（即接近閉鎖或告警的值），如果達到告警值，則選擇告警傳感器的值。2）一臺傳感器故障則取另一臺完好傳感器的值。三冗余傳感器的上傳及顯示：1）3臺傳感器完好時的三取二邏輯：取2個相近值（差值最小的2個）；減數(shù)相等則取較高的2個值；3臺傳感器的值相等時，取傳感器1和傳感器2。2）一臺傳感器故障，取另外2臺；2臺傳感器故障，取另外一臺。

4 南網(wǎng)其他直流工程閥冷傳感測量系統(tǒng)介紹

高肇直流肇慶換流站閥冷主水電導(dǎo)率傳感器采用雙冗余配置，無二取一邏輯，其余傳感器均采用單一配置。

興安直流深圳換流站閥冷內(nèi)冷水溫度、主泵出水壓力、內(nèi)冷水電導(dǎo)率和高位水箱液位傳感器采用雙冗余配置，其余傳感器均采用單一配置。對雙冗余配置的檢測量涉及閉鎖直流時選取遠離閉鎖值的量作為判據(jù)。

楚穗直流穗東換流站閥冷內(nèi)冷水流量傳感器為單一配置，主水壓力、進閥溫度、高位水箱夜位和內(nèi)冷水電導(dǎo)率傳感器為雙冗余配置，閉鎖邏輯為判斷2臺傳感器均達到定值后延時出口。2臺傳感器均故障時只保留告警。

新工程普僑直流僑鄉(xiāng)換流站和改造后天廣直流廣州換流站閥冷傳感測量系統(tǒng)均對直接涉及閉鎖的傳感器采用三冗余配置，其余重要傳感器采用雙冗余配置。上傳報送邏輯和從西換流站大同小異。

5 不同直流工程閥冷傳感測量系統(tǒng)可靠性對比、故障分析和改進措施

肇慶換流站閥冷傳感器絕大部分采用單一配置，冗余性嚴重不足，直接涉及閉鎖的傳感器故障時會引起直流閉鎖，存在很大隱患。

深圳換流站閥冷對重要傳感器采用雙冗余配置，二取一邏輯，選擇不利于閉鎖的值上傳，可靠性相較單一傳感器配置高。穗東換流站重要傳感器采用雙冗余配置，出口邏輯為二取二延時出口，且2個冗余傳感器均故障時取消閉鎖出口，保留告警，可靠性較二取一邏輯配置高。

從西換流站閥冷對重要傳感器均采用冗余配置，直接涉及閉鎖的傳感器采用三冗余配置。雙冗余配置的傳感器告警邏輯采用二取一，三冗余配置的傳感器告警邏輯采用三取二，上傳原則分類細致，正常情況下選擇不利值，但達到告警值時選擇告警值，可靠性是最高的。

故障分析：引起閥冷傳感測量系統(tǒng)故障的原因主要包括傳感器故障、上傳報送邏輯和出口邏輯缺陷。這些原因在南網(wǎng)多次導(dǎo)致直流系統(tǒng)閉鎖，從西換流站目前為止無此類事故。日常運行維護應(yīng)重點對2套冗余系統(tǒng)進行數(shù)值對比分析，出現(xiàn)故障及時維護，以免失去冗余性。

改進措施：（1）對于重要傳感器采用單一配置的，應(yīng)該增加冗余傳感器。（2）對于采用雙冗余配置的，應(yīng)增加二取一邏輯；改進單種傳感器直接閉鎖直流的保護邏輯，可與其他檢測量配合出口，降低單種傳感器故障帶來的風(fēng)險。（3）鑒于傳感器故障率較高，經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)值跳變的情況，保護出口應(yīng)增設(shè)適當延時。

6 結(jié)語

本文從傳感器等硬件配置和上傳報送邏輯方面介紹了牛從直流從西換流站的閥冷傳感測量系統(tǒng)，并與其他南網(wǎng)超高壓所轄換流站進行對比，簡略提出幾點改進思路，最后可得出從西換流站閥冷傳感測量系統(tǒng)的可靠性是目前最高的。

［1］吳豪，董躍周，馮建偉.換流站閥冷系統(tǒng)閉鎖邏輯分析及其改進措施［J］.河南科技，2011（22）