一起主泵切换隐患引起的直流闭锁事件分析

2020-12-04倪汝冰布晓萌马千里江德明

电力与能源 2020年4期

孙梦，倪汝冰，布晓萌，马千里，江德明

(国网上海市电力公司检修公司，上海 200063)

高压直流输电具有造价低、线损小、传输距离远、调控方便等优势[1]，在我国近30年发展迅速。作为直流输电系统的核心设备，换流阀运行时会产生高热量，使阀体内各元件温度急剧上升，因此阀水冷系统对换流阀的稳定运行意义重大。阀水冷系统是一个密闭的循环系统，通过冷却液的不断流动带走阀体内各元件由于消耗功率产生的热量[2-3]，结合A站一起主泵切换隐患引起的直流闭锁事件，对水冷控制系统中自动模式和手动模式原理进行分析，并排查出手动切泵模式下的逻辑设计缺陷，该缺陷直接导致本次直流闭锁事故，对其他换流站水冷控制系统有隐患排查指导作用。

1 事件概述

1.1 事件前设备运行情况

直流双极全压500 kV大地回线方式运行，双极功率为720 MW。交流滤波器组DA12，DA13，DA14，DA25正常运行,四台直流滤波器正常运行。极1泵一运行、泵二备用，极2泵一运行、泵二备用。

1.2 事件介绍

某年2月15日，A站极1内冷水主泵的泵1自动切换至泵2(逻辑图见图1)，因泵2故障未切换成功，泵1继续运行；泵2故障10 s后复归。现场检查未发现设备异常。2月17日16：11，检修人员就地将极1内冷水泵2切至手动启动，泵2启动正常，双泵同时运行2 s后将泵2手动停运，并将控制方式切至自动模式。2月17日16：21：54，运行人员在OWS界面将主泵控制模式由自动改为手动，进行极1主泵从泵1切至泵2操作，OWS报泵2故障、控制故障，泵2未能启动成功，泵1停运，3 s后运行人员立即将控制模式改回自动，1 s后泵一启动，6.5 s时主水流量低保护动作，极1 ESOF出现，极1闭锁。功率由极2转带，双极输送功率由720 MW降为极2输送580 MW，损失140 MW。

2 事故原因分析

2.1 原理介绍

A站水冷控制系统(CCP)设计原理可以分为自动控制和手动控制两类。

2.1.1 自动控制

(1)非故障状态下的自动切泵。假设当前运行工况为泵1运行，定期切泵需要切换至泵2。在自动控制模式下，正常切泵逻辑如下：E1P1_ON(泵1运行)、E1P2_NOT_FLR(泵2无故障)、PERIOD_PULSE(周期切泵)三条信号，通过选择器SP21，分为两路分别至RS触发器S1TAR和S2TAR。至S1TAR这一路，由于RS触发器下节点RET11信号为“1”，所以出口为“0”，A27_4_PUMP1_OFF_ORD(PUBLIC)(停运泵一)信号为“1”，即至S1TAR这一路的信号将泵一停运。至S2TAR这一路，RS触发器S2TAR出口为“1”，START_P2_ORD(PUBLIC)(启动泵二)信号为“1”，该信号将泵二运行。

(2)故障状态下的自动切泵。同样假设当前运行工况为：泵1运行，定期切泵需要切换至泵2。泵1正常，泵2有故障(逻辑图见图2)。

在自动控制模式下，故障切泵逻辑如下：同理，三条信号E1P1_ON(泵1运行)、E1P2_NOT_FLR(泵2无故障)、PERIOD_PULSE(周期切泵)通过选择器SP21出口，分别至RS触发器S1TAR和S2TAR。至S1TAR这一路，出口A27_4_PUMP1_OFF_ORD(PUBLIC)(停运泵一)信号为“1”，发出泵一停运信号，但该信号在发出后7 s才执行。至S2TAR这一路，出口START_P2_ORD(PUBLIC)(启动泵二)信号为“1”，应该启动泵二。但由于泵二故障，并不能启动运行。在S2TAR的出口的另一条路，具有一个5 s延时的展宽。初始情况默认泵二正常，NOT_STP2维持5 s信号“0”，5 s后，信号变为“1”。而此时已知泵二故障，即P2_FLR为“1”，所以SET_P1出口信号为“1”，与门出口至选择器SP11出口信号为“1”。故一路至S1TAR，启动泵一；另一路至S2TAR，出口为“0”，停运泵二。该判别的过程均在5 s展宽后，7 s泵一停运之前发生。所以在泵一正常，泵二故障状态下的自动切泵，系统判别出泵二的故障状态，使得泵一继续运行，泵二不会投入。

2.1.2 手动控制

非故障状态下的手动切泵。假设当前运行工况为泵1运行，手动切泵需要切换至泵2(逻辑图见图3)。

(1)若泵一，泵二均为正常状态，无故障，则运行路径为：MAN_P2_ON(手动控制泵二)指令分别通到两个选择器SP21及SP11。选择器出口至两个RS触发器。其中S1TAR这一路，A27_4_PUMP1_OFF_ORD(PUBLIC)(停运泵一)信号为“1”，即停运泵一。S2TAR这一路，START_P2_ORD(PUBLIC)(启动泵二)信号为“1”。综上可知，在泵一、泵二均处于正常状态的情况下，手动切泵与无故障情况下的自动切泵结果一样。

(2)若泵一正常，泵二有故障，则运行路径如下。初始路径同样按照无故障情况运行，结果会发出两条指令：A27_4_PUMP1_OFF_ORD(PUBLIC)(停运泵一)信号为“1”，即停运泵一；START_P2_ORD(PUBLIC)(启动泵二)信号为“1”，即启动泵二。系统会在指令发出7 s后，执行停运泵一的指令。由于泵二故障，启动泵二的指令并不能成功启动泵二。在该情况下，可以判断泵二故障状态，并反馈至选择器SP11，由于选择器的上节点MAN_P_SW(手动控制选择器)指令为“1”，因此选择器在手动切泵模式下一直选择上面一路，即MP1和MP2，泵二故障状态不能被反馈到运行路径中，即选择器SP11相当于失效状态。故最终结果泵一退出运行，泵二未成功启动，主循环水流量低，直流发生闭锁。