國產監視器及閥基電子設備的應用

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摘要VBE(閥基電子設備)是連接控制保護系統到換流閥的執行設備，其穩定可靠的工作對換流站的正常運行起著重要的作用。葛南直流綜合改造中采用了許繼柔性直流公司研制的可控硅監視（TM）及閥基電子設備（VBE），這是國內直流換流站首次用上國產VBE系統，是直流工程國產化的又一重要進程。本文對該設備的運行情況進行詳細的介紹。

關鍵詞可控硅監視（TM），VBE(閥基電子設備)，綜合改造

1閥基電子設備(VBE)系統

閥基電子設備（VBE）是高壓直流輸電中控制系統的重要組成部分。它通過光纖把極控和閥內的TE板連接起來。它不但對晶閘管進行控制，而且還監測晶閘管及其輔助部件的狀態。

VBE的晶閘管控制單元（TC）接收來自極控的觸發控制信號，而且向晶閘管電子設備（TE）傳送光控制信號，實現對晶閘管級的監測，完成對晶閘管的觸發。

VBE的晶閘管監測單元（TM）收集換流閥和晶閘管的狀態信息，并將這些信息處理后發送到極控，如果檢測出異常情況，還將產生相應的報警或跳閘信號。

葛南直流工程設計的VBE系統每極采用1個TM柜+3個VBE控制機柜的配置方案，其中TM柜安裝于主控室、3個VBE控制柜對應于每相的閥塔就近安裝于閥廳。能夠實現一極12個換流閥的控制功能（TC）和換流閥狀態監視功能（TM）、避雷器監測與漏水監測裝置功能。具備與南橋、葛洲壩換流站現有控制保護系統完全兼容的接口。

VBE系統與控制保護的接口位于TM柜。TM柜內安裝監測控制裝置，實現匯總3個VBE控制機柜的換流閥監測信息、通過110VDC開入開出接口及光纖接口與控制保護系統實時交換信息、輸出報警和跳閘信號、提供就地詳細信息顯示、調試串口輸出等功能。

每個VBE柜安裝兩個VBE插件箱，一個避雷器監測與漏水監測裝置插件箱，一個VBE接口轉換裝置，每個VBE插件箱完成對兩個單閥的控制和監視功能，每個單閥最多可以控制和監視128個晶閘管單元，而本工程中每個單閥晶閘管數量為120個，所以能夠滿足本工程控制和監視閘管數量的要求。避雷器監測與漏水監測裝置插件箱完成該相閥塔的避雷器監測和漏水監測功能，接口轉換裝置實現將控制保護系統的觸發控制信號及觸發脈沖轉換分解為該VBE控制柜所需的觸發控制信號及觸發脈沖，通過直連光纖向控制保護系統EOC信號等VBE工作狀態信息；完成與VBE屏與TM柜之間的控制轉換及通信信息收發。

每極有3面完全相同的VBE200閥基電子設備控制柜，分別為A、B、C三相閥基電子設備控制柜。

VBE200閥基電子設備控制柜主要由2個VBE插件箱、1個VBE接口裝置及VHA插件箱和它們的交直流供電回路組成。

1.1直流電源供電

兩路獨立的110V直流電源進線，經過開關電源轉換為24V直流電源，主要提供給VBE插件箱、VBE接口裝置插件箱和VHA插件箱，分為插件箱工作電源和光發射電源。

1.2VBE插件箱結構與功能簡介

1）系統冗余設計，分為I、II兩個系統；

2）每個機箱可控制兩個單閥；

3）機箱內配置IO板、MC板、LE板、LR板4種插件；

4）接口插件提供以下功能：對LR板、LE板上CPLD的編程接口，通過ST光纖接口接收1個PCP系統發出的FCS信號（兩路），通過ST光纖接口發出1個PCP系統1所需的EOC信號（兩路），通過ST光纖接口接收VBE接口裝置轉發的PCP系統1發出的系統有效選擇信號（一路）；

5）MC插件提供以下功能：通過LE板完成兩個單閥的控制功能，通過LR板讀取兩個單閥的TE板回送信息，通過串行光纖接口與VBE接口裝置通信上傳TE板監視信息，通過串行光纖接口與VBE接口裝置通信上傳本VBE控制機箱內部監視信息，通過ST光纖接口接收VBE接口裝置轉發的PCP系統發出的BTPD信號（一路），通過ST光纖接口接收VBE接口裝置轉發的PCP系統發出的RELEASEOK信號（一路），內部控制信號測試端口；

6）LE插件提供以下功能：接收MC板的觸發信號，兩塊LE板互為冗余，將觸發信號由電信號轉換為光信號，發送到TE板上，控制TE板的工作，16路光信號輸出；

7）LR插件提供以下功能：接收16路來自TE板的狀態回檢光信號，將光信號轉換為電信號，通過背板總線將狀態回檢信號發送到MC板，判斷負向回檢信號，向MC發送負向電壓建立信號，判斷du/dt區間回檢信號數量，向MC板發送du/dt信號，LR板內部系統1和系統2互為冗余。

2可控硅監控（TM）系統

每極有1面可控硅監控TM200控制柜,TM柜內安裝監測控制裝置，實現匯總3個VBE控制機柜的換流閥監測信息、通過110VDC開入開出接口及光纖接口與控制保護系統實時交換信息、輸出報警和跳閘信號、提供就地詳細信息顯示、調試串口輸出等功能。

TM200控制柜主要由1個TM插件箱、1個監控工控機及開關電源、電源斷路器和通訊網關組成。

2.1TM監控系統

VBE200監控系統具有實時報警、數據查詢、圖形顯示等功能，使用快捷方便。

TM插件箱結構與功能簡介：

1）系統冗余設計，分為A、B兩個系統；

2）A、B系統獨立光纖接口對應于PCP系統直接連接，接收來自PCP系統的4個信號：RELOK觸發脈沖釋放、Alpha=90觸發角接近90°、UnderVoltage低電壓信號、Select通道選擇；

3）對VBE柜通信接口：提供3路串行光纖通信接口對應于3個VBE柜（每路包含2發1收共3根光纖），提供VBE系統主動被動信號選擇光纖輸出（1根輸出光纖），提供VBE系統RELEASEOK信號選擇光纖輸出（1根輸出光纖）；

4）對監視系統通信接口：提供1路RS232通信接口、提供MODBUS通信協議、可向監視系統傳送詳細報警位置信息、通過監視系統通信設定，可設定當前TM工作于測試狀態，將VBE上傳信息進行處理。

5）調試串口：提供1路RS232通信接口、內部調試使用，可監視內部RAM等實時運行信息、對PCP系統DIO接口、設計6路光電隔離110VDCDI輸入通道（目前使用2路，1路用于接收PCP發出的ST信號，1路用于接收PCP發出的BYPSS信號。）

3VBE系統與PCP系統接口

葛南直流控制保護系統采用南瑞公司MACH2系統，基于不同技術的VBE、TM的設計差別較大，因此它與控制系統間交換信號的差別也較大。換流站控制直流保護系統與VBE、TM系統基于同一技術時，生產廠家不需做額外的接口工作即可實現兩者的連接;而基于不同技術時，生產廠家則需做額外的接口工作。考慮到換流站VBE、TM系統是跟隨閥進行生產的，與一次系統連接緊密，是信號的發送方，故此次葛南直流改造的VBE、TM系統接口需要在系統接口設計穩定可靠的前提下，滿足PCP系統的要求，保持與現有系統的兼容及一致性，提供方便可靠的VBE系統接入方案。接口方案如下：

1）TM控制柜布置于主控室，完成以下功能：（1）接收VBE檢測信息；（2）匯總產生報警跳閘信息并提供與PCP系統的DIO電氣連接；以DIO電氣連接接收PCP系統控制指令；（3）提供就地液晶屏顯示詳細報警信息，并可提供打印功能；（4）提供詳細報警信息就地查看串行端口。

2）3個VBE控制柜對應與各相閥塔布置于閥廳，完成以下功能：

（1）接收PCP的觸發脈沖及觸發控制信號，轉換為對TE板的控制信號，完成對本相閥塔的觸發控制；

（2）向PCP系統返回閥控的回報信號（討論待定）；

（3）檢測本相閥塔TE板回報信號；

（4）檢測本相閥塔漏水檢測信號及避雷器動作信號；

（5）接收TM柜發來的信息，并將檢測到的各相關信息高速可靠的發送至TM柜。

3）為兼容現有系統，TM控制柜與PCP系統之間接口形式保持現有設計，即：

（1）TM柜以DIO電纜形式向PCP系統上報VBE系統的報警及跳閘信息；

（2）TM柜以DIO電纜形式接收PCP系統發出的模擬試驗狀態等控制信號；

（3）TM柜以光纖接口形式接收PCP系統發出的閥控信號；

（4）VBE控制柜與PCP系統之間采用光纜連接，針對現有系統該部分接口連接不滿足系統設計雙重化冗余配置的要求的狀況，建議由PCP系統提供冗余的觸發脈沖輸出、控制信號輸出、閥控回檢輸入等信號的光纖接口。

4結論

許繼柔性直流公司研制的可控硅監視（TM）及閥基電子設備（VBE），這是國內直流換流站首次用上國產VBE系統，2010年4月投運以來運行正常，這是直流工程國產化的又一重要進程。