摘要：在高压直流输电系统中,晶闸管作为换流阀的核心部件得到广泛应用。对于晶闸管两端的电压监测是触发晶闸管工作和监视晶闸管状态的基本条件。提出了一种基于非逻辑器件的监测电路,大大提高了电压监测的安全性、可靠性。 研究基于ＳＩＥＭＥＮＳ平台的阀控系统晶闸管监测工作原理，并以换流站实际故障为例，阐述晶闸管监测回路故障的排查和处理方法，为其他直流工程提供参考依据。
关键词：换流站；阀控系统；监测
1换流站晶闸管监测工作原理
换流站的阀控系统是阀内各种信号和晶闸管运行状态统计的汇集地，与晶闸管控制单元、晶闸管元件监测设备、阀组控制和保护系统、阀避雷器电子监测设备、阀冷却系统泄漏检测设备等都有信息交换。晶闸管换流阀的控制和保护由阀电子设备实现，它包括晶闸管控制单元和晶闸管元件监测设备。晶闸管元件监测设备通过通信光缆与阀控单元相连，其主要功能是：检测并定位故障晶闸管元件及晶闸管控制单元的位置；当某个阀内故障晶闸管元件数及动作的正向保护触发（ＢＯＤ）数超过规定数量时，发出告警或跳闸信号给站控系统；检测阀控单元到晶闸管控制单元的光发射器和光接收器的裕度。
ＳＩＥＭＥＮＳ平台阀控系统的晶闸管监测回路主要由晶闸管、晶闸管电压监测ＴＶＭ板、光接收板、晶闸管控制与监测ＴＣ＆Ｍ等部分组成。每个晶闸管级都安装有１块ＴＶＭ板，保证串联的晶闸管间的直流电压分布均匀，同时从以下几个方面来监控光触发晶闸管两端的电压：检测晶闸管的阻断能力；检查晶闸管是否可触发导通（建立正向电压）；检查晶闸管电流是否过零（建立负向电压）；检查晶闸管是否由内部的正向过电压保护触发导通（ＢＯＤ）。ＴＶＭ与阻尼电路并联连接，因此电流通过阻尼电路时不通过ＴＶＭ板。ＴＶＭ不包括任何集成逻辑器件，电磁兼容性强。当晶闸管两端的正向电压超过门槛值时，ＴＶＭ会发送１个６μｓ宽的脉冲到ＶＢＥ的光接收板，表示该晶闸管触发准备就绪，信号被锁存；当负向电压超过门槛值时，ＴＶＭ会发送１个２μｓ宽的脉冲；若监测到ＢＯＤ动作则发送１２μｓ宽脉冲，如图１所示。
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图1预检模式脉冲时序图
ＴＣ＆Ｍ在检测到极控制发来的ＦＩＲＩＮＧＣＯＮＴＲＯＬＳＩＧＮＡＬ信号的前沿时发出１个触发脉冲，并通过光发射板发送到相应晶闸管。阀内晶闸管第一个和最后一个被触发之间的延时小于１μｓ。晶闸管两端电压再次超过正向门槛电压值时，会产生一个新的触发脉冲使晶闸管开通，该功能在电流断续运行期间是必须的。在触发控制信号下降沿之后阀将退出导通。当晶闸管关断且反向电压低于－１５０Ｖ时，ＴＶＭ产生１个２μｓ宽的回报信号送往ＶＢＥ。这个信号的延时取决于串联晶闸管恢复电荷Ｑｒｒ的分布。为减少这一延时，ＴＣ＆Ｍ在检测到单个阀段内负电压建立回报信号不少于５个时，即向极控制发出阀电流过零信号。
2晶闸管监测回路故障排查和处理方法研究
2.1晶闸管监测回路监视方法
换流站现场发生ＶＢＥ机架光接收板黄灯闪烁异常。查阅光接收板说明书后，初步分析导致该板卡黄灯闪烁频率异常的原因为光接收板故障或换流阀回报信号异常。如图２所示，每块光接收板上设计有2对回报信号测试孔。为进一步确定故障，决定利用该测试孔检测光接收板的回报信号。
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图 2光接收板测试孔位置
2.2晶闸管监测回路故障分析
将示波器的两个通道分别接入光接收板卡的－Ｘ３１Ａ、－Ｘ３２Ａ（两套系统的正向电压）进行对比，波形如图所示。
图3 两套系统的正向电压对比
正常状态下，两套系统的正向电压脉冲波形应完全一样，为周期２０ｍｓ的等距等幅脉冲波形。但通过对比图３、图４可知，两套系统丢失的回报信号脉冲不一致，呈随机状态。导致光接收板黄灯闪烁频率异常的可能因素有ＴＶＭ板异常、回报光纤异常、光接收板异常、ＶＢＥ机架异常。由于正压信号和负压信号均采用同一根光纤传输，且光接收板接收到的负压信号全部正常，因此可彻底排除回报光纤异常的可能性。两套系统接收到的正压信号不一致，具体表现为：系统Ａ正压信号丢失，但系统Ｂ正压信号正常；系统Ｂ正压信号丢失，但系统Ａ正压信号正常；相同时间窗口内，有时系统Ａ丢失正压信号的次数比系统Ｂ少，有时系统Ｂ丢失正压信号的次数比系统Ａ少。如果ＴＶＭ板异常，那么两套系统接收的正压信号应同时丢失，因此可基本排除ＴＶＭ板异常。综上所述，可确定导致光接收板黄灯闪烁频率异常的原因是光接收板异常，更换后异常消除。
３结语
本文重点研究了基于ＳＩＥＭＥＮＳ平台的阀控系统的晶闸管监测回路工作原理，介绍了该晶闸管监测回路的测试方式及故障排查、处理方法。
参考文献
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