哈郑工程PCS9550控制保护系统阀组检修软隔离措施分析.doc

哈郑工程PCS9550特高压直流控制保护系统阀组检修软隔离措施分析Soft Isolation Measures of Valve Group Overhaul of Ha-Zheng PCS9550 UHVDC Control and Protection System王森，张朝峰，张国华摘要：特高压换流站内阀组数量较多，阀组控制主机之间联系复杂，为了保证单一阀组检修时，不影响其他阀组的正常运行，本文以哈郑工程PCS9550特高压控制保护系统为研究对象，详细分析了各阀组主机之间、阀组主机与极控制主机之间、阀组主机与极保护主机之间的通信通道、信号交换、相互监视等内容，对单阀组检修时的软隔离措施进行分析，建议增加直流极控系统与交流站控系统之间的软隔离措施，以确保检修工作的安全。关键词：哈郑工程；阀组检修；软隔离措施；交流站控0 引言特高压直流工程以超远距离、超大容量输电为优势，近几年得到蓬勃发展。由于特高压直流输电工程运行方式多样，检修维护过程中的风险也随之增加。如何确保停运设备的检修工作不影响其他在运设备的安全稳定运行，值得我们进行深入的探讨。哈郑工程PCS9550控制保护系统为南京南瑞继保有限公司针对特高压直流输电工程开发的控制保护系统，并首次在哈郑特高压直流输电工程中使用。控制保护系统各主机之间通过各类控制总线进行相互联系，完成各种控制、监视等信号的交换，形成完整的控制保护系统。当某一控制保护主机运行状态异常时，将通过控制总线对其他主机产生相应的影响。当单阀组的控制保护主机进行检修试验时，如果不采取相应的隔离措施，将对在运阀组的控制保护主机的运行状态产生影响，甚至导致在运阀组的停运。基于此，本文对哈郑工程的控制保护系统各主机之间的通信结构进行了细致的介绍，分析各主机之间交换的信息及其功能，通过对控制保护软件逻辑的详细分析，找出了当前隔离措施中存在的问题，以期对后续工程起到借鉴意义。图1 特高压换流站单极一次接线简图如图1所示，每个特高压换流站中共有四个阀组，每极两阀组，下面将检修安全隔离措施涉及到的各种控制保护主机进行介绍：CCP1：高端阀组控制主机CCP2：低端阀组控制主机CPR1：高端阀组保护主机CPR2：低端阀组保护主机PCP：极控制主机PPR：极2极保护主机本文以高端阀组检修，低端阀组运行为例，对控制保护的隔离措施进行分析。在该运行工况下，为确保两阀组的控制保护主机之间实现隔离，需将相应主机之间传输的信号进行置位。1 高低端阀组CCP主机之间交换的信号及隔离措施高低端阀组控制装置之间的总线联系图如下：图2 高低端阀组控制系统总线结构图高低端阀组主机之间信息交换的通道有两个：主通道为高端阀组以光纤直连的形式与低端阀组进行通信；备用通道为高端阀组经过极控主机与低端阀组进行通信。其中，当低端阀组监视到主通道故障时，将自动从备用通道接收信号。图3 高端阀组控制系统通道选择图高低端阀组之间传送的信号主要的作用是：相互监视、执行闭锁、操作协调。1.1、低端CCP对高端CCP的监视信号高端检修时，低端阀组控制主机监视高端阀组控制主机的状态，会导致低端阀组产生三级故障，影响低端阀组的正常运行，因此，这些信号应该置位。三级故障：轻微故障、严重故障和紧急故障。轻微故障不影响控制系统正常运行；严重故障时，当无备用系统可用时，本系统将继续运行，但其运行性能不受保障，当有备用系统时，本系统退至服务状态；紧急故障时，当无备用系统可用时，本系统将执行闭锁逻辑，当有备用系统时，本系统退至服务状态。信号置位：信号位置分为0、1两种。当信号被置位为0时，强制该信号不起作用；当信号被置位为1时，强制该信号起作用。高端阀组检修时，低端阀组需要执行的软隔离措施见表1：表1 高低端控制系统监视信号信号位置信号名称信号作用置位CCP2OCCPA_NOT_ALIVE与另一系统的同一信号相与后，导致运行阀组控制主机严重故障。0CCP2FIBER_SUPERR_OCCPA与另一系统的同一信号相与后，导致运行阀组控制主机严重故障。0CCP2FIBER_DT_VALID_OCCPA与另一系统的同一信号相与后，导致运行阀组控制主机严重故障。1CCP2OCCPA_EMERGGENCY_FLT与停运阀组ACTIVE信号相与后，导致运行阀组控制主机严重故障。0CCP2FOCCPA_RCV_CCPA_ERR导致运行阀组控制主机严重故障。01.2、低端CCP接收高端CPR的闭锁信号哈郑工程中，直流系统的闭锁类型分为X/Y/Z/U/V五种闭锁类型，X/Y/Z闭锁动作后果为闭锁本极，U/V闭锁的动作后果为闭锁本阀。阀组保护中有部分保护动作时要执行X/Y/Z闭锁，例如阀直流差动保护（VDCDP）动作后执行X闭锁，需要闭锁本极的两个阀组，其动作路径如下：图4 X闭锁信号传输路径高端阀组CPR1动作执行X闭锁时，需要向两个阀组CCP发送X闭锁信号，由于CPR1与CCP2没有直接的联系，需要经过中间环节转发，其路径有两个：一是经过CCP1转发给CCP2；二是经过CCP1、PCP转发给CCP2。因此，CCP1转发给CCP2的闭锁信号和PCP转发给CCP2的闭锁信号都应被置数，防止运行阀组误闭锁，低端阀组需要执行的软隔离措施见表2：表2 低端CCP2接收高端CCP1的闭锁信号表信号位置信号名称信号作用置位CCP2X_BLOCK_CPR_FOV导致本阀组闭锁。0CCP2Y_BLOCK_CPR_FOV导致本阀组闭锁。0CCP2Z_BLOCK_CPR_FOV导致本阀组闭锁。01.3、低端CCP接收高端CCP的状态信号高端阀组检修时，高端阀组设备的状态信号会给低端阀组的正常起停等操作产生影响，例如，低端阀组收到高端阀组的BPI_CLOSE_IND=0时，低端阀组无法形成RFO，无法解锁运行，低端阀组需要执行的软隔离措施见表3：表3 低端CCP2接收高端CCP1的状态信号表信号位置信号名称信号作用置位CCP2DEBLOCK_IND_N_FOV闭锁本阀组降压的条件。1CCP2BLOCK_IND_FOV影响本阀组的启停顺序。1CCP2BPI_CLOSE_FOV为0时，本阀组无法形成RFO，无法解锁。1CCP2METAL_BYPASS_OV为0时，本阀无法进行OLT试验。1CCP2其余信号对运行及操作没有影响。02、高端阀组CCP1与极控PCP之间交换的信号及隔离措施高端阀组CCP1与极控PCP之间通信通道有两个：主通道是CCP1经过CTL LAN与PCP进行通信；备用通道是高端阀组CCP1通过低端阀组的CCP2与PCP进行通信。图5 极控PCP与高端阀组CCP的通信连接图其中，PCP主机监视到主通道故障时，将自动从备用通道接收信号。图6 极控PCP的通道选择图CCP与PCP之间传输的信号的主要作用是：操作协调、执行闭锁、相互监视。2.1、PCP对高端CCP的监视信号PCP主机监视CCP主机的通道有两个：实时控制LAN和站层控制LAN。PCP监视CCP1的状态，会导致PCP产生三级故障，因此，这些信号应该置位。图7 PCP对CCP1的监视回路图表4 PCP监视高端CCP1的信号表信号位置信号名称信号作用置位PCPCCP1A_NOT_ALIVE_A与另一系统的同一信号相与后，导致运行极控主机轻微故障。0PCPFIBER_SUPERR_CCP1A_A与另一系统的同一信号相与后，导致运行极控主机轻微故障。0PCPFIBER_DT_VALID_CCP1A_A与另一系统的同一信号相与后，导致运行极控主机轻微故障。1PCPCCP1A_EMERGGENCY_FLT_A与停运阀组ACTIVE信号相与后，导致运行极控主机轻微故障。与另一通道同一信号相与后，导致PCP主机严重故障。0PCPFM_CCP1A_DATA1_A导致极控主机轻微、严重故障。0PCPCCP11A_OK_1导致运行极控主机轻微故障。0PCPCCP11B_OK_1导致运行极控主机轻微故障。0PCPCCP11A_OK_2导致运行极控主机轻微故障。0PCPCCP11B_OK_2导致运行极控主机轻微故障。02.2、PCP接收高端CCP1的闭锁信号当CPR1执行X闭锁时，会将保护动作信号送给CCP1，并在CCP1中经过三取二逻辑后形成出口，该出口信号会经过PCP转发给低端CCP2，因此，应该将该信号置数。表5 PCP接收高端CCP1的闭锁信号表信号位置信号名称信号作用置位PCPFM_CCP1A_CPR导致运行阀组闭锁。02.3、PCP接收高端CCP的状态信号高端阀组检修时，高端阀组的状态信号会给极控系统的正常操作产生影响，所以，这些信号应被置数。表6 PCP接收高端CCP1的状态信号表信号位置信号名称信号作用置位PCPDEBL_IND_N两阀组的信号取或后形成闭锁信号，禁止降压运行。1PCPDEBL_IND接收对站保护闭锁信号的一个条件。0PCPBLOCK_IND允许拉开直流线路刀闸（WP_Q17）、NBS、极隔离的条件。1PCPV1_ISOL_IND用于直流场开关的联锁。13、高端阀组CCP1向极保护PPR发送的信号及隔离措施CCP1经过PCP向PPR发送数据，通道见下图。图9 PCP到PPR的信号连接图当高端阀组检修时，CCP1向PPR发送的数据会改变PPR中的保护取量，因此，需要在PPR中对接收到CCP1的信号进行处理。表8 PPR接收高端CCP1的状态信号表信号位置信号名称信号作用置位PPRDEBL_IND闭锁直流线路低电压保护的一个条件。0PPRRETARD_V1闭锁直流线路低电压保护的一个条件。0PPROPN_V1和另一阀组的OPN信号相与后，作为UD_NOM电压的选择器。0PPRLOW_AC_VOLTAGE_V1闭锁直流线路低电压保护的一个条件。0PPRTFR_TRIG_CCP1阀组检修时，不应频繁触发录波。0PPRU_Q1_CLOSE_ORD_V1作为CONV1_ON的条件。1PPRV1_BYPASSED选择保护定值0PPRCONV1_ON=0选择保护定值04、存在的问题及建议后备无功控制功能：PCS9550控制保护系统中，单极一阀组紧急停运，另一阀组运行，当PCP与两阀组间的通信都中断时，本阀组将发出命令闭锁本极，同时，当另极在非运行状态时，EMERG_STOP_BRPC信号会将所有交流滤波器跳开。当高端阀组的控制主机CCP1在检修时，被检修主机出现异常后将会将所有交流滤波器切除，可能出现滤波器频繁投切的情况。因此，建议当单阀组的控制主机在检修时将EMERG_STOP_BRPC信号置位为0。5、结语本文通过哈郑工程中PCS9550控制保护系统的总线结构入手，详细分析了控制保护分层结构，以及各层主机之间的信号交换、状态监视，从而得出在一极中的某一阀组检修的情况下，为了不影响本极内运行阀组的主机状态，需要执行的软件隔离措施，并针对该控制保护的结构特点提出相应的改进意见。参考文献1 赵婉君.高压直流输电工程技术M.北京：中国电力出版社，2004：106-112.2 王茂忠，李林，种芝艺，黄杰.宝鸡-德阳500kV直流输电工程极运行极调试的安全技术措施J.电力建设，2011（10）：78-813 杨万开，印永华，曾南超