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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(gè)冷卻過(guò)程中通過(guò)數(shù)百個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)各類(lèi)數(shù)據(jù)，采用可編程邏輯控制器（programmable logic controller, PLC）對(duì)數(shù)據(jù)處理分析控制。

1 故障過(guò)程

1）模塊超差異常報(bào)警

2020年6月25日15:36運(yùn)行監(jiān)盤(pán)人員發(fā)現(xiàn)后臺(tái)工作站出現(xiàn)眾多模塊超差報(bào)警信號(hào)，但閥冷就地控制保護(hù)室人機(jī)界面沒(méi)有任何異常報(bào)警,告警信號(hào)如圖1所示。

圖1 模塊輸入輸出超差告警信號(hào)SRE列表

在對(duì)DI5A、DI5B模塊做模擬超差試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)DI5A掉電時(shí)，閥冷控制保護(hù)室人機(jī)界面以及后臺(tái)沒(méi)有任何異常報(bào)警。

2）控制總線故障異常報(bào)警

在模擬閥冷系統(tǒng)控制總線故障時(shí)，后臺(tái)工作站及就地人機(jī)界面皆出現(xiàn)“閥冷系統(tǒng)控制總線故障報(bào)警信號(hào)”，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(jī)界面的報(bào)警信號(hào)會(huì)消失，但是后臺(tái)工作站的報(bào)警信號(hào)一直未消失。

3）閥冷失去冗余能力異常報(bào)警

后臺(tái)工作站報(bào)“閥冷失去冗余能力”告警信號(hào)，但閥冷就地控制保護(hù)室人機(jī)界面沒(méi)有任何異常報(bào)警。

2 故障報(bào)警信號(hào)說(shuō)明及故障處理

2.1 告警信號(hào)說(shuō)明

模塊超差故障：兩個(gè)相互冗余的模塊，一個(gè)或者多個(gè)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(diǎn)。閥冷失去冗余能力：指閥冷外冷風(fēng)機(jī)有一組或者幾組失電。

2.2 故障處理

針對(duì)直流控制保護(hù)系統(tǒng)后臺(tái)工作站有報(bào)警信號(hào)，閥冷控制保護(hù)系統(tǒng)人機(jī)界面沒(méi)有報(bào)警信號(hào)的異常情況，根據(jù)Profibus通信規(guī)約，直流控制保護(hù)系統(tǒng)后臺(tái)僅檢索閥冷控制保護(hù)系統(tǒng)上傳的跳變信號(hào)。

為了消除此信號(hào)，在保證閥冷控制保護(hù)系統(tǒng)與直流控制保護(hù)系統(tǒng)的通信正常情況下，分別對(duì)有超差告警信號(hào)的各個(gè)模塊做模擬模塊輸入輸出超差試驗(yàn)，當(dāng)再次產(chǎn)生模塊輸入輸出超差信號(hào)及閥冷系統(tǒng)控制總線故障報(bào)警信號(hào)后，將相應(yīng)模塊及閥冷系統(tǒng)控制總線恢復(fù)正常，后臺(tái)工作站及就地人機(jī)界面的閥冷系統(tǒng)控制總線故障報(bào)警信號(hào)和模塊超差信號(hào)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(bào)警信號(hào)依舊存在，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 模擬模塊輸入輸出超差試驗(yàn)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(bào)警定值為0.63MPa，將壓差低報(bào)警定值修改為0.80MPa，后臺(tái)工作站及就地人機(jī)界面皆出現(xiàn)“1#閥塔壓差低出現(xiàn)”報(bào)警信號(hào)。接著做模擬DI5A、DI5B模塊輸入超差試驗(yàn)，后臺(tái)工作站及就地人機(jī)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(hào)，“內(nèi)冷系統(tǒng)DI5A模塊與DI5B輸入超差消失”信號(hào)，如圖3所示。

圖3 DI5A與DI5B模塊輸入超差試驗(yàn)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(hào)原因分析

圖4為閥冷系統(tǒng)拓?fù)洌芍珼I5A模塊在閥冷控制保護(hù)系統(tǒng)第一個(gè)接口模塊的第5個(gè)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(hào)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(hào)連接圖。

圖4 閥冷系統(tǒng)拓?fù)?/p>

表1 閥冷系統(tǒng)組態(tài)架構(gòu)

當(dāng)只對(duì)DI5A、DI5B整個(gè)模塊做模擬模塊輸入超差試驗(yàn)時(shí)，直流控制保護(hù)系統(tǒng)后臺(tái)工作站和閥冷控制保護(hù)系統(tǒng)人機(jī)界面都不會(huì)報(bào)模塊輸入超差告警信號(hào)。當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)，DI5A、DI5B所有輸入信號(hào)一致時(shí)，無(wú)超差告警信號(hào)。當(dāng)其中一個(gè)模塊故障（掉電）時(shí)，PIW17、PIW18輸入均為0，依然無(wú)超差告警信號(hào)。模擬17、18字中任一個(gè)信號(hào)輸入有告警，則DI5A、DI5B會(huì)有“閥塔壓差低”告警信號(hào)，即兩個(gè)模塊都有高電平信號(hào)1。

此時(shí)，對(duì)其中一個(gè)模塊模擬故障（掉電），則故障模塊輸入信號(hào)為0，另一個(gè)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(hào)，恢復(fù)故障模塊，則告警信號(hào)消失。

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果分析可知，若閥冷控制保護(hù)系統(tǒng)的輸入模塊正常時(shí)為0，有異常告警為1，當(dāng)兩個(gè)輸入模塊一個(gè)為1、一個(gè)為0，則報(bào)模塊超差，模塊失電為0，則針對(duì)DI5A、DI5B模塊的模塊超差功能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

3.2 “閥冷失去冗余能力”告警信號(hào)原因分析

閥冷失去冗余能力指閥冷外冷風(fēng)機(jī)有一組或者幾組失電，該信號(hào)通過(guò)兩路分別上傳至直流控制保護(hù)系統(tǒng)，一路為軟報(bào)文上傳，另一路為硬接點(diǎn)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(hào)連接圖

表2 DI5A、DI5B模塊超差試驗(yàn)結(jié)果

圖7 閥冷失去冗余能力告警信號(hào)上傳路徑

當(dāng)硬接點(diǎn)上傳至后臺(tái)時(shí)，根據(jù)通信協(xié)議，硬接點(diǎn)在傳時(shí)需要將信號(hào)取反，即軟報(bào)文1代表失去冗余能力、硬接點(diǎn)上傳0代表失去冗余能力，在后臺(tái)報(bào)警時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同路徑的信號(hào)代表的不同意義區(qū)別報(bào)警，否則將一直有“閥冷失去冗余能力”告警信號(hào)出現(xiàn)，將后臺(tái)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(hào)。

4 結(jié)論

1）此種模式下，告警信號(hào)出現(xiàn)后無(wú)法自動(dòng)消失，容易誤導(dǎo)運(yùn)行人員，導(dǎo)致對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行誤操作。

2）告警出現(xiàn)后，需現(xiàn)場(chǎng)模擬出相同的故障告警信號(hào)，待告警信號(hào)恢復(fù)才能使之前的告警信號(hào)一并消失，模擬故障信號(hào)的過(guò)程中存在對(duì)閥冷系統(tǒng)誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重的可能會(huì)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(hào)無(wú)超差報(bào)警，當(dāng)對(duì)應(yīng)信號(hào)回路出現(xiàn)斷點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)發(fā)出超差告警信號(hào)。

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(bào)警信號(hào)故障處理及原因分析”，作者為趙偉杰、羅薇 等。