摘要：根据《国家电网公司直流换流站运维管理规定》，换流站运维人员须每年对换流阀冷却系统跳闸保护逻辑及系统定值进行校验，换流阀冷却系统配置有流量及压力保护、温度保护、液位保护、泄漏保护等，目前采用修改定值或使用电位计模拟方法进行保护检验。人工校验方式存在无法准确校验阀冷系统保护动作值是否与运行定值一致，人工接入并调节多个电位器耗时长，且准确性难以保证，需多次启、停主循环泵以满足保护检验的状态，会对主循环泵机封造成损伤而发生漏水等诸多问题。因此，换流站现场亟需一种全新的换流阀冷却系统校验技术，保证校验工作的准确性和可靠性，提升换流站自动化运维水平。
关键词：换流阀；换流阀冷却系统；PLC
基于PLC控制的换流阀冷却系统现场校验技术，拟研发一套自动化测试装置，可精确设定换流阀冷却系统仪表保护值，使各项验证试验更接近实际运行工况，可保证保护检验的准确性和可靠性，提升换流阀冷却系统保护检验工作的质量和效率。
一、阀冷测试装置系统原理
测试装置仿真产生需要的流量、压力、液位、温度等仪表数据并接入换流阀冷却系统，实时模拟现场仪表数值和换流阀冷却系统运行工况。对换流阀冷却系统跳闸保护定值和逻辑进行分析，在测试装置中实现跳闸保护逻辑的测试功能。对换流阀冷却系统的主循环泵控制逻辑进行分析，通过读取换流阀冷却系统总线的方式在测试装置中实现主循环泵和相关设备状态和故障信息一览，明确主循环泵控制原理。通过光调制模块模拟上位机下发到换流阀冷却系统和冷却系统上传到上位机的光调制信号逻辑。
图1 换流阀冷却系统测试装置系统原理图
二、仪表逻辑测试技术
（1）现场仪表仿真
通过人机界面输入某个仪表的工程值，PLC软件经过计算将工程值转换成对应的0~10V电压信号并从PLC的模拟量输出模块输出，隔离转换模块将从PLC模拟量模块接收的0~10V电压信号转换成对应的4~20mA电流信号，通过航空插头将4~20mA电流信号接入换流阀冷却控制系统，实现现场仪表的仿真。
基于PLC控制的仪表仿真技术可精确设定仪表值，利于换流阀冷却系统的仪表仿真测试。
（2）仪表报警和跳闸保护测试
在人机界面设定仪表高低报警定值，用于仪表报警和跳闸保护测试。人机界面设计流量、温度、压力和液位仪表的高低报警测试功能。在人机界面选择仪表某报警测试，则PLC软件经过计算将仪表值输出为低于或高于报警值的某一个值，仿真换流阀冷却系统仪表的报警。在人机界面选择某跳闸测试，则PLC软件将单个或两个仪表值输出为跳闸值，仿真换流阀冷却系统跳闸。仪表报警值计算公式如下：
仪表低报警值=（低报警设定值-超低报警设定值）÷2+超低报警设定值；
仪表超低报警值=超低报警设定值÷2；
仪表高报警值=（超高报警设定值-高报警设定值）÷2+高报警设定值；
仪表超高报警值=（超高报警设定值-高报警设定值）÷2+超高报警设定值；
基于PLC控制的仪表报警和跳闸保护测试技术可快速设定仪表值，提高换流阀冷却系统的测试效率。
三、主循环泵逻辑测试技术
（1）总线通讯
换流阀冷却系统测试装置与换流阀冷却控制系统通过总线耦合器实现电气隔离和无干扰通信，换流阀冷却系统测试装置在总线上实时接收主循环泵相关的设备状态和设备报警信息
（2）模拟传动
PLC将接收到的主循环泵相关的设备状态和设备报警信息在人机界面显示，模拟主循环泵的运行状态和控制逻辑。
基于PLC控制的主循环泵逻辑测试技术无需真实启动主循环泵，有利于保护主泵的机封和轴承。
四、光调制逻辑测试技术
（1）上位机模拟
换流阀冷却系统测试装置设计光调制模块，用于模拟换流阀冷却系统的上位机。换流阀冷却系统测试装置光调制模块的输出接换流阀冷却系统光调制模块的输入，换流阀冷却系统测试装置光调制模块的输入接换流阀冷却系统光调制模块的输出。换流阀冷却系统测试装置通过光调制模块向换流阀冷却系统下发命令和状态，换流阀冷却系统通过光调制模块向换流阀冷却系统测试装置上传状态。
（2）光调制信号
在换流阀冷却系统测试装置的人机界面下发信号有“远程启动阀冷系统”、“远程停止阀冷系统”、“远程切换主循环泵”、“换流阀解锁”、“换流阀闭锁 ”和“直流系统可用”，换流阀冷却系统上传信号有“阀冷系统跳闸”、“阀冷系统可用”、“请求功率回降”、“阀冷系统就绪”、“阀冷系统具备冗余能力”和“阀冷系统激活”。
基于PLC控制的换流阀冷却系统测试装置光调制模块可真实模拟上位机与换流阀冷却系统的光调制通讯。
结语：
综上所述，基于PLC控制的换流阀冷却系统现场校验技术可准确模拟换流阀冷却系统仪表值，高效校验换流阀冷却系统仪表报警和跳闸逻辑，仿真模拟主泵切换逻辑，保护主泵设备，真实校验换流阀冷却系统光调制通讯。
参考文献：
[1] 鲁延. 三种轨道机器人各显“神通”.报纸论文宁夏日报.2018.03
论文作者:刘钊1,叶太阳2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/22
标签：系统论文; 仪表论文; 测试论文; 设定值论文; 装置论文; 逻辑论文; 模块论文; 《电力设备》2019年第13期论文;