换流站阀控VCU系统紧急故障的分析与处理

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每面VCU 柜有两层机架，分别为：U2和U9层。

如图2
所示。

图1　VCU 装置PS900A
现场告警图
图2　VCU 装置原理图
U2.1和U9.1位置的PS900A 板卡接收来自PCPA 的CP 脉冲，返回PCPA 系统FP 脉冲，并通过U2.10U
近年来，电力系统的快速发展带动高压直流输电线路得到广泛的应用，其有着多方面的优势，比如：联网方便、线路走廊窄、功率易于调节、输送容量大的优势，有着良好的应用前景。

随之而来的就是发现了继电保护系统中仍然存在着很多的问题。

本次以伊敏站VCU 系统查出现的相关问题进行了具体分析，并简要地分析一下目前换流站继电保护系统中设备存在的安全隐患，提出了一些预防措施[4-7]。

一、故障前运行工况
（一）故障前运行工况
故障前，伊敏站双极大地方式运行，功率2100MW，交流场＃1、＃2母线运行于500kV。

同时61＃、62＃、63＃母线也在运行。

伊换#1线、伊换#2线、巴换#1线和巴换#2线都在工作中。

此外，伊敏站内第一回线使用53B 站用变来供电，35kV 站则使用I 回并备用II 回和III 回来运行。

在10kV 电压级别中，110断路器和120断路器既备用又热备用，而400V 母线则分段运行。

极II 的PCPA 处于“运行”状态， PCPB 处于“备用”状态，而PPRA 和PPRB 均处于“运行”状态。

（二）事故简述
2017年7月21日6时33分，伊敏换流站后台监测到极Ⅱ阀控单元接口故障、VCU 故障，阀控切换到B 系统继续运行。

现场检查发现极ⅡVCU C 相屏柜A 系统PS900A alarm 告警灯常亮。

极Ⅱ极控系统切换至PCPB“运行”状态，PCPA 退至“服务”状态，如图1所示。

二、故障过程及原因分析
（一）阀控单元简要介绍
伊敏站每极的阀控单元（VCU）由A、B、C
三相组成，
换流站阀控VCU 系统紧急故障的分析与处理
乔小冬(1982.10-)，男，汉族，河北张家口，工程师，研究方向：换流阀及继电保护。

摘要：换流阀作为换流站的主要设备，用于高压直流线路的远距离或超远距离输电。

它是换流变压器的重要部件，在直流系统中发挥着十分重要的作用。

阀控VCU 是控制换流阀的“大脑”，用于对换流阀进行控制、监测和保护。

本文将简述换流阀中VCU 系统故障的原因，并通过对比分析控制逻辑和生产实际中出现过的异常情况，发现了基建安装工艺不良导致板卡引脚变形的问题。

关键词：换流阀；阀控VCU；紧急故障；PS906A；背板
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VCUB\VCUC 柜A 系统重启进行了重启，故障仍存在。

极II PCPA 主机重启现场对极II PCPA 主机进行了重启，故障仍存在。

极II 极控PCPA 系统至阀控VCU A 柜A 系统通信链路检查现场通信链路为：PCPA-RS871两块
RS8771-VCU U2.1和U9.1的PS900A。

图3　极控PCP 至阀控VCU 通信原理图
RS871为极控系统PCP 与RS8771之间的接口板，用作控制脉冲发生器与阀控单元之间使用 CP/IP 光纤通信。

RS8771是一块两通道的 CP/FP 光纤通信板，用作发送阀点火脉冲和接收阀回报信号，以及发送极控系统
active
信号。

如图4所示（红色框内为active 信号，绿色框内为点火脉冲及回报信号）。

图4　极控PCP 至阀控VCU 通信图
（四）VCU 故障定位及排除故障
OWS 出现极2 VCU A 系统紧急故障，阀新增故障晶闸管报警，出现故障编码：145至160。

根据故障定位公式（VCU.NO-1）×288+(PS906A.NO-1)×16+Channel.NO，其中VCU.NO.=VCU 的编号；PS906A.NO.=PS906A 板卡编号；Channel.NO.=PS906A 板卡背面的通道号；计算为（1-1）×288+（10-1）×16+Channel.NO，判断为第10块906A 板卡（即U2.17 PS906A 板卡）和第10块906A 板卡所对应的VCU 背板PS913可能存在故障。

2017年08月09日22:56，将极II 直流系统停运，配合处理阀控VCU 内部故障导致PS900A alarm 告警缺陷。

现场检修人员对极2 VCU A U2机箱第10块906A 板卡（即U2.17 PS906A 板卡）和第10块PS906A 板卡所对应的VCU 背板PS913进行了检查，发现U2.17
PS831板卡连接至THM CAN A 系统，传输IP 信号。

U2.20和U9.20层位置的PS900板卡接收来自PCPB 的CP 脉冲，返回PCPB 系统FP 脉冲，并通过U2.10U PS831板卡连接至THM CAN B 系统，传输IP 信号。

U2层的PS900和PS906A 板卡，负责阀3和阀4（即对应于换流变Y 侧的双重阀）的脉冲和信号的处理。

U9层的PS900和PS906A 板卡，负责阀1和阀2（即对应于换流变D 侧的双重阀）的脉冲和信号的处理。

光接口板PS906A 是阀控装置接口，产生触发脉冲 FP，同时监视晶闸管控制单元返送的指示脉冲IP，可以实现16路FP 信号输出，16路IP 信号接收。

当光接口板PS906A 故障时，因无法为换流阀提供触发脉冲，VCU 装置检测到阀控装置接口故障，向直流控制系统PCP 发出闭锁命令，直流控制系统PCP 经系统切换后执行极闭锁。

（二）现场检查情况
通过现场的检查发现极II VCUA 柜阀控装置U2.01槽位PS900A 板卡alarm 灯告警，其他指示灯均正常，PS900A 板卡指示灯正常。

表1　VCU 装置PS906A 板卡含义介绍
序号名称含义1alarm 故障状态指示灯2OK VCU_OK 状态指示灯
3OR 16路IP 通道指示一路通道接收到IP 信号指示灯4CP 主动状态下，接收到控制保护系统CP 信号5FP 主动状态下，接收到处理器板PS900A 板卡发送的
FP 信号
6TST
系统处于测试模式
表2　VCU 装置PS900A 板卡含义介绍
序号名称含义1FLR 故障状态指示灯2OK VCU_OK 状态指示灯3AT/STB 运行/备用信号指示灯4STB/TST
备用/测试信号指示灯
（三）故障处理叙述
伊敏换流站组织站内人员及厂家技术人员怀疑PS900A 板卡故障，立即开展故障抢修工作，将极II PCPA 系统打至“测试”状态，对极II VCUA 柜阀控装置U2.01槽位的PS900A 板卡进行了更换。

更换PS900A 板卡后，对VCU 进行重启，alarm 告警灯仍点亮，后台告警未复归。

确定PS900A 板卡未故障。

THM、VCUB\VCUC 柜A 系统重启，现场通过断电对THM、
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PS906A X3.A4引脚变形，后查看背板PS913发现X3.A4对应接口也存在变形情况。

因X3.A4引脚变形造成接触不良，导致PS906系统与总线通信出现故障，PS900A alarm 告警因总线通信出现故障引起。

如图5所示。

对极2 VCU A U2机箱第10块906A 板卡（即U2.17 PS906A 板卡）和U2机箱VCU 背板PS913进行了更换，上电后PS900A alarm 告警复归，阀控VCU 恢复正常运行。

2017年8月10日5时28分，故障处理完成，极II 正常投入运行。

三、结束语
极2 VCU A U2机箱第10块906A 板卡（即U2.17 PS906A 板卡）和第10块PS906A 板卡所对应的VCU 背板PS913 X3.A4引脚变形，造成接触不良，导致PS906系统与总线通信出现故障，引起PS900A alarm 告警。

X3.A4引脚变形原因为厂家在出厂时装配工艺不良导致。

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图5　PS906和背板PS913 X3.A4接口存在变形
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根据数据采集的原理实行时序控制，为实现通信数据的高速采集奠定稳定基础。

从测试结果能够明显发现，本文所提出的数据采集方法不仅可以保障数据的安全性，同时也能够明显提升数据采集能力，为采集程序的有序管理提供便利条件。

作者单位：王迎山 爱立信（中国）通信有限公司
直至下一个定时脉冲触发后续的通道数据采集，从而实现时序控制的多通道通信网络数据采集的完整过程。

六、结束语
本文着重研究了多通道通信网络数据跨层采集时序的控制方法；然后结合数据采集的结果和最短路径的基本理论，分析通信网络数据跨层采集的基本原理；最后，
（上接第3页）。