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換流閥冷卻系統(tǒng)是用于給換流閥散熱降溫的水冷系統(tǒng)。換流閥將熱量傳遞給水使水溫上升，升溫后的水將熱量傳遞給室外換熱設(shè)備，室外換熱設(shè)備最終將熱量傳遞到室外大氣。在整個冷卻過程中通過數(shù)百個傳感器監(jiān)測各類數(shù)據(jù)，采用可編程邏輯控制器（programmable logic controller, PLC）對數(shù)據(jù)處理分析控制。

1 故障過程

1）模塊超差異常報警

2020年6月25日15:36運行監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)后臺工作站出現(xiàn)眾多模塊超差報警信號，但閥冷就地控制保護室人機界面沒有任何異常報警,告警信號如圖1所示。

圖1 模塊輸入輸出超差告警信號SRE列表

在對DI5A、DI5B模塊做模擬超差試驗時，當(dāng)DI5A掉電時，閥冷控制保護室人機界面以及后臺沒有任何異常報警。

2）控制總線故障異常報警

在模擬閥冷系統(tǒng)控制總線故障時，后臺工作站及就地人機界面皆出現(xiàn)“閥冷系統(tǒng)控制總線故障報警信號”，接著將A、B兩套閥冷系統(tǒng)電源斷電，斷電以后將閥冷系統(tǒng)控制總線恢復(fù)正常，再恢復(fù)控制電源，就地人機界面的報警信號會消失，但是后臺工作站的報警信號一直未消失。

3）閥冷失去冗余能力異常報警

后臺工作站報“閥冷失去冗余能力”告警信號，但閥冷就地控制保護室人機界面沒有任何異常報警。

2 故障報警信號說明及故障處理

2.1 告警信號說明

模塊超差故障：兩個相互冗余的模塊，一個或者多個通道接收到不一樣的輸入值。閥冷系統(tǒng)控制總線故障：閥冷控制屏柜內(nèi)部總線通信存在至少一處的斷點。閥冷失去冗余能力：指閥冷外冷風(fēng)機有一組或者幾組失電。

2.2 故障處理

針對直流控制保護系統(tǒng)后臺工作站有報警信號，閥冷控制保護系統(tǒng)人機界面沒有報警信號的異常情況，根據(jù)Profibus通信規(guī)約，直流控制保護系統(tǒng)后臺僅檢索閥冷控制保護系統(tǒng)上傳的跳變信號。

為了消除此信號，在保證閥冷控制保護系統(tǒng)與直流控制保護系統(tǒng)的通信正常情況下，分別對有超差告警信號的各個模塊做模擬模塊輸入輸出超差試驗，當(dāng)再次產(chǎn)生模塊輸入輸出超差信號及閥冷系統(tǒng)控制總線故障報警信號后，將相應(yīng)模塊及閥冷系統(tǒng)控制總線恢復(fù)正常，后臺工作站及就地人機界面的閥冷系統(tǒng)控制總線故障報警信號和模塊超差信號基本皆消失。但是“內(nèi)冷系統(tǒng)DI5A模塊與DI5B輸入超差出現(xiàn)”報警信號依舊存在，試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 模擬模塊輸入輸出超差試驗結(jié)果

6月27日21:10，1#閥塔壓差表壓差正常為0.69MPa，閥塔壓差低報警定值為0.63MPa，將壓差低報警定值修改為0.80MPa，后臺工作站及就地人機界面皆出現(xiàn)“1#閥塔壓差低出現(xiàn)”報警信號。接著做模擬DI5A、DI5B模塊輸入超差試驗，后臺工作站及就地人機界面出現(xiàn)“內(nèi)冷系統(tǒng)DI5A模塊與DI5B輸入超差出現(xiàn)”告警信號，“內(nèi)冷系統(tǒng)DI5A模塊與DI5B輸入超差消失”信號，如圖3所示。

圖3 DI5A與DI5B模塊輸入超差試驗結(jié)果SRE列表

3 原因分析

3.1 “內(nèi)冷系統(tǒng)DI5A模塊與DI5B模塊輸入超差出現(xiàn)”告警信號原因分析

圖4為閥冷系統(tǒng)拓撲，可知，DI5A模塊在閥冷控制保護系統(tǒng)第一個接口模塊的第5個位置。根據(jù)表1閥冷系統(tǒng)組態(tài)架構(gòu)可知，DI5A模塊地址為16～19位字。查看閥冷系統(tǒng)模塊超差部分的程序可知，DI5A、DI5B模塊超差只有17、18位字有超差比較功能，即DI5A、DI5B模塊只做了1#～4#閥塔壓差和總跳閘信號輸入做了超差，圖5為閥冷系統(tǒng)模塊超差部分程序，圖6為DI5A輸入模塊信號連接圖。

圖4 閥冷系統(tǒng)拓撲

表1 閥冷系統(tǒng)組態(tài)架構(gòu)

當(dāng)只對DI5A、DI5B整個模塊做模擬模塊輸入超差試驗時，直流控制保護系統(tǒng)后臺工作站和閥冷控制保護系統(tǒng)人機界面都不會報模塊輸入超差告警信號。當(dāng)正常運行時，DI5A、DI5B所有輸入信號一致時，無超差告警信號。當(dāng)其中一個模塊故障（掉電）時，PIW17、PIW18輸入均為0，依然無超差告警信號。模擬17、18字中任一個信號輸入有告警，則DI5A、DI5B會有“閥塔壓差低”告警信號，即兩個模塊都有高電平信號1。

此時，對其中一個模塊模擬故障（掉電），則故障模塊輸入信號為0，另一個正常模塊依舊為1，則出口“內(nèi)冷系統(tǒng)DI5A模塊與DI5B模塊輸入超差出現(xiàn)”告警信號，恢復(fù)故障模塊，則告警信號消失。

根據(jù)上述試驗結(jié)果分析可知，若閥冷控制保護系統(tǒng)的輸入模塊正常時為0，有異常告警為1，當(dāng)兩個輸入模塊一個為1、一個為0，則報模塊超差，模塊失電為0，則針對DI5A、DI5B模塊的模塊超差功能試驗結(jié)果見表2。

3.2 “閥冷失去冗余能力”告警信號原因分析

閥冷失去冗余能力指閥冷外冷風(fēng)機有一組或者幾組失電，該信號通過兩路分別上傳至直流控制保護系統(tǒng)，一路為軟報文上傳，另一路為硬接點上傳，如圖7所示。

圖5 閥冷系統(tǒng)模塊超差部分程序

圖6 DI5A輸入模塊信號連接圖

表2 DI5A、DI5B模塊超差試驗結(jié)果

圖7 閥冷失去冗余能力告警信號上傳路徑

當(dāng)硬接點上傳至后臺時，根據(jù)通信協(xié)議，硬接點在傳時需要將信號取反，即軟報文1代表失去冗余能力、硬接點上傳0代表失去冗余能力，在后臺報警時，應(yīng)根據(jù)不同路徑的信號代表的不同意義區(qū)別報警，否則將一直有“閥冷失去冗余能力”告警信號出現(xiàn)，將后臺程序按照此原理修改，即可消除“閥冷失去冗余能力”告警信號。

4 結(jié)論

1）此種模式下，告警信號出現(xiàn)后無法自動消失，容易誤導(dǎo)運行人員，導(dǎo)致對系統(tǒng)進行誤操作。

2）告警出現(xiàn)后，需現(xiàn)場模擬出相同的故障告警信號，待告警信號恢復(fù)才能使之前的告警信號一并消失，模擬故障信號的過程中存在對閥冷系統(tǒng)誤操作的風(fēng)險，嚴(yán)重的可能會導(dǎo)致閥冷系統(tǒng)跳閘，造成換流閥閉鎖。

3）DI5A與DI5B部分信號無超差報警，當(dāng)對應(yīng)信號回路出現(xiàn)斷點時，系統(tǒng)無法及時發(fā)出超差告警信號。

本文編自2021年第3期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“換流閥冷卻系統(tǒng)模塊超差等異常報警信號故障處理及原因分析”，作者為趙偉杰、羅薇 等。