同塔雙回牛從直流從西換流站閥冷傳感測(cè)量系統(tǒng)可靠性分析

胡宇林 王 蒙 秦金鋒

（中國(guó)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(cè)量系統(tǒng)決定著閥冷保護(hù)邏輯的設(shè)計(jì)，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(guò)多起因閥冷傳感測(cè)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(duì)閥冷系統(tǒng)的可靠性要求更加苛刻。本文將對(duì)從西換流站閥冷傳感測(cè)量系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析。

1 閥冷傳感測(cè)量系統(tǒng)的組成

閥冷的作用是利用水循環(huán)系統(tǒng)對(duì)可控硅換流閥進(jìn)行冷卻，其傳感測(cè)量系統(tǒng)主要是對(duì)水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，由硬件配置和上傳報(bào)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(bào)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(cè)量系統(tǒng)對(duì)水位、水溫、流量、水壓和電導(dǎo)率等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，檢測(cè)量繁多，本文擇主要的檢測(cè)量和相應(yīng)上傳報(bào)送邏輯進(jìn)行敘述探討。

2 從西換流站閥冷傳感測(cè)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(duì)冷卻水進(jìn)閥溫度、電導(dǎo)率、流量等重要參數(shù)監(jiān)測(cè)均設(shè)冗余傳感器，對(duì)直接產(chǎn)生閉鎖的傳感器（冷卻水進(jìn)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(dú)立的冗余配置。變送器將模擬量同時(shí)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(shí)，另一模塊不受影響，2臺(tái)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(cè)量系統(tǒng)上傳報(bào)送邏輯

（1）告警邏輯：當(dāng)檢測(cè)量達(dá)到定值時(shí)，告警邏輯對(duì)冗余傳感器檢測(cè)量進(jìn)行判別和邏輯比較從而出口告警。下面選擇進(jìn)閥壓力和冷卻水進(jìn)閥溫度的相應(yīng)告警邏輯展開(kāi)描述。

1）進(jìn)閥壓力低／高告警：閥冷及主泵運(yùn)行且自啟動(dòng)完成的條件下，任一傳感器達(dá)到定值，邏輯如圖1所示。

圖1 進(jìn)閥壓力低／高告警邏輯圖

2）進(jìn)閥壓力超低／超高告警：閥冷及主泵運(yùn)行且自啟動(dòng)完成的條件下，2臺(tái)傳感器同時(shí)達(dá)到定值或者一傳感器故障另一傳感器達(dá)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(jìn)閥壓力邏輯相同。

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

圖2 進(jìn)閥壓力超低／超高告警邏輯圖

圖3 冷卻水進(jìn)閥溫度低／高告警邏輯圖

4）冷卻水進(jìn)閥溫度超高告警：進(jìn)閥溫度經(jīng)三取二邏輯選擇較近的2臺(tái)傳感器同時(shí)達(dá)到定值，或一臺(tái)傳感器故障另2臺(tái)完好傳感器同時(shí)達(dá)到定值，或2臺(tái)傳感器故障另一臺(tái)傳感器達(dá)到定值，邏輯如圖4所示。

圖4 冷卻水進(jìn)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(jìn)閥溫度；冷卻水電導(dǎo)率高／超高告警邏輯參考進(jìn)閥溫度，但增加“閥冷及主泵運(yùn)行且自啟動(dòng)完成”條件。

（2）模擬量顯示原則：冗余傳感器的檢測(cè)量經(jīng)過(guò)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(bào)高（值），沒(méi)高報(bào)低；4）有低報(bào)低，沒(méi)低報(bào)高。雙冗余傳感器的上傳及顯示：1）2臺(tái)傳感器均正常時(shí)，選擇不利值（即接近閉鎖或告警的值），如果達(dá)到告警值，則選擇告警傳感器的值。2）一臺(tái)傳感器故障則取另一臺(tái)完好傳感器的值。三冗余傳感器的上傳及顯示：1）3臺(tái)傳感器完好時(shí)的三取二邏輯：取2個(gè)相近值（差值最小的2個(gè)）；減數(shù)相等則取較高的2個(gè)值；3臺(tái)傳感器的值相等時(shí)，取傳感器1和傳感器2。2）一臺(tái)傳感器故障，取另外2臺(tái)；2臺(tái)傳感器故障，取另外一臺(tái)。

4 南網(wǎng)其他直流工程閥冷傳感測(cè)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(wú)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(duì)雙冗余配置的檢測(cè)量涉及閉鎖直流時(shí)選取遠(yuǎn)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(jìn)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(tái)傳感器均達(dá)到定值后延時(shí)出口。2臺(tái)傳感器均故障時(shí)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(cè)量系統(tǒng)均對(duì)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(bào)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(cè)量系統(tǒng)可靠性對(duì)比、故障分析和改進(jìn)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(yán)重不足，直接涉及閉鎖的傳感器故障時(shí)會(huì)引起直流閉鎖，存在很大隱患。

深圳換流站閥冷對(duì)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(shí)出口，且2個(gè)冗余傳感器均故障時(shí)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(duì)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(xì)致，正常情況下選擇不利值，但達(dá)到告警值時(shí)選擇告警值，可靠性是最高的。

故障分析：引起閥冷傳感測(cè)量系統(tǒng)故障的原因主要包括傳感器故障、上傳報(bào)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(wú)此類事故。日常運(yùn)行維護(hù)應(yīng)重點(diǎn)對(duì)2套冗余系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值對(duì)比分析，出現(xiàn)故障及時(shí)維護(hù)，以免失去冗余性。

改進(jìn)措施：（1）對(duì)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(duì)于采用雙冗余配置的，應(yīng)增加二取一邏輯；改進(jìn)單種傳感器直接閉鎖直流的保護(hù)邏輯，可與其他檢測(cè)量配合出口，降低單種傳感器故障帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。（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(hù)出口應(yīng)增設(shè)適當(dāng)延時(shí)。

6 結(jié)語(yǔ)

本文從傳感器等硬件配置和上傳報(bào)送邏輯方面介紹了牛從直流從西換流站的閥冷傳感測(cè)量系統(tǒng)，并與其他南網(wǎng)超高壓所轄換流站進(jìn)行對(duì)比，簡(jiǎn)略提出幾點(diǎn)改進(jìn)思路，最后可得出從西換流站閥冷傳感測(cè)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(jìn)措施［J］.河南科技，2011（22）