高压直流输电中直流站控系统常见异常情况分析

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【摘 要】 直流站控是直流输电的重要控制设备，其主要进行直流场设备的控制和监控以及换流站的无功控制，直流站控的正常稳定工作是直流系统稳定运行的保障。直流站控出现故障可能导致出现FASOF或者CSD等换流器顺序动作，导致极可能出现闭锁。在文中对其可能出现问题进行了分析，探究了这些问题的根本原因，对出现该类问题时进行解决有一定帮助。

【关键词】 直流站控 现场总线 FASOF CSD

1 直流站控简介

直流站控是直流输电的重要控制设备之一，其主要完成对直流开关场高压设备（如断路器、隔离开关、接地开关）的控制和监视功能，以及完成换流站的无功控制（交流滤波器的投/切）等功能。

直流站控为冗余控制系统，配有两个中央控制器和一个系统切换单元。两套系统的硬件、软件配置完全相同，以主/热备用方式运行。系统采用标准SIMATIC S5-155H处理器实现冗余控制。正常情况下载一种一套系统上运行，当该套系统发生故障不可用时，会自动切换至备用系统运行，切换过程平滑不会造成数据丢失。

2 直流站控常见异常情况分析

直流站控的SIMATIC S5处理器工作较为稳定，但由于直流站控控制的设备种类及数量较多在日常运行中任会出现异常情况。部分异常情况甚至可能导致极控启动CSD和FSOF顺序导致直流闭锁。下面对一些常见的直流站控故障原因进行分析。

2.1 直流站控工作异常，发两套直流站控均故障信号。同时启动换流器CSD顺序

从直流站控图纸（图1）上可以看到上方两个圆圈是两套S5系统输出单元，输出量是

系统是否正常即图上所示的“READY”的数字量。

若直流站控两套系统中的SIMATIC S5控制器的“READY”信号消失，直流站控输出单元下方的的K6G和K7G的常闭接点闭合，K6G和K7G的串联回路接通，从而直接启动交流滤波器就地接口屏内的CSD关断顺序。CSD顺序是极控系统以10MW/sec的功率变化率控制Icap降低至Imin，达到Imin后，由保护启动换流器闭锁顺序。

S5控制器的“READY”信号消失的原因可以通过查看SIMATIC S5的软件图来确认。从PB12的Segment1和2中可以找到“Ready”信号输出的判断逻辑，现以系统1为例Q1.5即为图1中的“Ready”信号，上面这段逻辑的意思是当155H（站控处理器）在备用或者主用时候（即正常运行时候），若没有所有交流滤波器故障，则输出“Ready”。再向上查找，可以找到判断所有交流滤波器故障的逻辑段。（见图2、3）

从该逻辑段中可以看到当直流站控监测到直流滤波器13组交流滤波器的6MD66现场总线均故障时，延时10S后将F 92.6置1，同时Q1.5也将无“Ready”信号输出。

因此我们可以得到，当直流站控连接的所有6MD66现场总线均故障（一般情况下是直流站控的总线出口有问题）时，系统会判定系统1和系2故障，停止继续发出“Ready”信号，再由图1中的继电器出口启动CSD顺序。

2.2 丢失所有交流滤波器时，直流站控请求极控启动FASOF顺序

直流系统在正常运行时，需要通过投退交流滤波器来控制交流母线电压以及系统无功交换。而交流滤波器的投退是由直流站控直接控制的。当此控制功能发生异常时候将导致启动FASOF顺序，极控系统以200MW/sec的功率变化率将Icap降低至Imin，如果Icap达到Imin，同控制关断顺序一样由保护启动换流器闭锁顺序。

我们可以软件控制原理中查阅发生该异常的原因。从直流站控软件图中我们可以看到（见图4）

当T 91 Trip delay due to No AC Filter时候Q0.0就会输出1请求极控启动FSOF，再看T91的逻辑当极1和极2均解锁或者有一极解锁时，若没有A型和B型滤波器延时2S后T91输出1，即请求极控FSOF。（见图5）

2.3 直流站控所连接的现场总线通信异常Fieldbus Disturbed和Fieldbus Fault

直流站控系统的现场总线用于连接各个继保室的交流滤波器I/O设备和主控楼的主控制器，主要传输事件记录、命令和校验信号等。通过直流站控系统交流滤波器现场总线，直流站控完成对直流开关高压场设备（如断路器、隔离开关、接地开关）的控制和监视以及实现对换流站无功设备的控制和监视。

高肇直流站控共有2套现场总线，现以第一套现场总线为例。直流站控系统1总线的主站IM308C接有两个OLM分别为U111、U112和一个中继器Repeater。其中U111主要负责SU200，SIMADYN D的通信；U112负责6MD66的通信。

在日常运行工作中现场总线容易受到设备不稳定运行灯扰动而发出Fieldbus Disturbed的信号，查图可发现如下程序段即直流站控现场总线连接的任意一个子站包括SU200，6MD66，Y开关故障或者通信异常均会发该扰动信号。（见图6）

而总线故障Fieldbus Fault信号则不一样，查图可知，以第一套现场总线为例。（见图7）

判断其故障的条件是现场总线所连得SU200均故障或者其所连的6MD66和Y开关均故障。所以在发现SER出现Fieldbus Fault信号时要特别引起注意，很有可能是总线的物理链路出现了问题。

3 结语

本文主要针对高压直流输电中直流站控系统的几种常见异常情况及其故障原因进行分析。我们可以看到直流站控是直流输电的重要设备，其故障可能直接导致直流系统发生闭锁，因此在日常运行维护中要对其出现的问题进行仔细分析，引起足够的重视。

参考文献：

[1]肇庆换流站运行规程.

[2]西门子光盘资料.

[3]高压直流输电现场使用技术问答.