CN111140515B - 一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法，包括手动切换、周期切换、故障切换三种方式，故障切换需要兼顾考虑优先切换至同一母线的备用主循环泵及优先级顺序两大原则。该故障切换方式还包括切换失败回切过程。本方法在阀冷系统自动运行模式下，可通过手动切换或周期切换两种方式实现主循环泵的轮换，当运行主循环泵发生故障时，也可进行主循环泵的故障切换，将故障泵退出运行，便于有效管理冷却系统主循环泵的运行，提高冷却效率和冷却效果。

Description

一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法

技术领域

本专利申请属于循环泵故障切换技术领域，更具体地说，是涉及一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法。

背景技术

柔性直流功率模块一种重要的电子器件，对其进行实时监测具有极强的实际应用价值，为做好柔性直流功率模块运行状况实时监测，需要监测柔性直流功率模块的运行关键参数，因此进行相关项目的研制。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法，能够避免上述形式的弊端，具有简单可靠的特点。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法，包括手动切换、周期切换、故障切换三种方式，故障切换需要兼顾考虑优先切换至同一母线的备用主循环泵及优先级顺序两大原则。

本发明技术方案的进一步改进在于：手动切换的过程为，手动切换可在就地HMI及运行人员工作站两个地方操作，当任意两个主循环泵运行，其余两个主循环泵正常备用时，在HMI或运行人员工作站按下“选择一个运行主循环泵、一个备用主循环泵运行”按钮实现单泵切换控制，或“选择两个备用主循环泵运行”按钮实现双泵切换控制。

本发明技术方案的进一步改进在于：周期切换的过程为，冷却系统在自动模式下运行，当主循环泵启动进入全压运行状态时，控制系统开始对运行主循环泵的连续运行时间计时，当累计运行时间达到设定的周期切换定值时，控制系统立即将运行主循环泵运行时间清零，同时切换运行的主循环泵至备用泵，具体切换过程为：

当运行主循环泵和备用主循环泵数量均大于等于2时，在所有主循环泵均无故障正常备用情况下，其中第一个运行主循环泵连续无故障工频运行时间达到设定切换周期后自动停止运行，同时第一个备用主循环泵软启投入延时若干秒转入工频运行，为了避免多台循环泵同时切换对系统造成冲击，下一个运行主循环泵向下一个备用主循环泵切换需等待上一个运行主循环泵向上一个备用主循环泵切换成功后再执行切换，下一个运行主循环泵连续无故障工频运行时间达到设定切换周期后自动停止运行，下一个备用主循环泵软启投入延时若干秒转入工频运行，以此类推。

本发明技术方案的进一步改进在于：设定切换周期为168h；上一个运行主循环泵向上一个备用主循环泵切换成功后延时1-2min，下一个运行主循环泵向下一个备用主循环泵进行切换；备用主循环泵软启投入延时的时间为2-5s。

本发明技术方案的进一步改进在于：故障切换的过程为：

当运行主循环泵发生故障时，控制系统将根据运行主循环泵及备用泵健康状况比较计算各种切换条件的优先级顺序，故障主循环泵优先选择往高优先级备用泵方向切换，主循环泵共设置了三个优先级顺序：

1）优先级1，第一优先级，备用泵完全没故障；

2）优先级2，第二优先级，备用泵仅工频故障；

3）优先级3，第三优先级，备用泵仅软启故障；

主循环泵切换首先选择高优先级备用泵切换，当高优先级条件不满足时，往次优先级备用泵切换，次优先级条件也不满足时，往第三优先级备用泵进行切换；如果备用泵依然不满足第三优先级，说明无备用泵可用，原故障主循环泵维持运行。

本发明技术方案的进一步改进在于：在无备用泵可用条件下，运行的主循环泵故障类型为表1中序号1-序号4故障类型时，可保持长时间运行；为序号5-序号6故障类型时，可短时运行，需尽快检修处理；为序号7-序号8故障类型时，主泵将停运，导致阀冷系统流量压力保护条件满足而出口跳闸；

表1 主循环泵切换相关故障。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述故障切换的过程还包括切换失败回切过程，该切换失败过程为：

当主循环泵需要自动切换至备用主循环泵，若切换后备用主循环泵因不可检测故障使主泵出水压力低和进阀压力低两者同时满足时，将直接回切到主循环泵工频回路全压启动运行；若备用主循环泵启动过程中发生电源故障、或者工频回路故障、或者过热报警故障时，将自动回切到主循环泵软启动运行，3s后转入工频全压运行，软启与工频回路共同维持备用主循环泵运行5s后再转入工频回路运行。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：本方法在主循环泵故障切换时，先切换无任何故障的主循环泵，没有无故障主循环泵就切至软启回路无故障的主循环泵（软启动避免水流冲击），再没有就切工频回路无故障的主循环泵，再没有就不切换；本发明还包括切换失败回切过程，方法简单，便于整体控制，并具有较高的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例的主循环泵周期性切换逻辑图；

图2是本发明实施例的四台主循环泵相互切换顺序流程图；

图3是本发明实施例的P01主泵向P03或P04主泵切换逻辑框图（备用泵无故障）；

图4是本发明实施例的P02主泵向P04或P03主泵切换逻辑框图（备用泵无故障）；

图5是本发明实施例的P03主泵向P01或P02主泵切换逻辑框图（备用泵无故障）；

图6是本发明实施例的P04主泵向P02或P01主泵切换逻辑框图（备用泵无故障）；

图7是本发明实施例的P01主泵向P03或P04主泵切换逻辑框图（备用泵仅工频故障）；

图8是本发明实施例的P02主泵向P04或P03主泵切换逻辑框图（备用泵仅工频故障）；

图9是本发明实施例的P03主泵向P01或P02主泵切换逻辑框图（备用泵仅工频故障）；

图10是本发明实施例的P04主泵向P02或P01主泵切换逻辑框图（备用泵仅工频故障）；

图11是本发明实施例的P01主泵向P03或P04主泵切换逻辑框图（备用泵仅软启故障）；

图12是本发明实施例的P02主泵向P04或P03主泵切换逻辑框图（备用泵仅软启故障）；

图13是本发明实施例的P03主泵向P01或P02主泵切换逻辑框图（备用泵仅软启故障）；

图14是本发明实施例的P04主泵向P02或P01主泵切换逻辑框图（备用泵仅软启故障）；

图15是本发明实施例的P01主泵向P03主泵切换失败回切逻辑框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明公开了一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法，参见图1-图14，包括手动切换、周期切换、故障切换三种方式，故障切换需要兼顾考虑优先切换至同一母线的备用主循环泵及优先级顺序两大原则，其中循环泵为四台，P01、P02主循环泵运行，P03、P04主循环泵正常备用，P01、P03为同一母线，P02、P04为同一母线。

手动切换的过程为，手动切换可在就地HMI及运行人员工作站两个地方操作，当任意两个主循环泵运行，其余两个主循环泵正常备用时，在HMI或运行人员工作站按下“选择一个运行主循环泵、一个备用主循环泵运行”按钮实现单泵切换控制，或“选择两个备用主循环泵运行”按钮实现双泵切换控制。

具体举例为：当P01、P02主循环泵运行，P03、P04主循环泵正常备用时，在HMI或运行人员工作站按下“选择P01、P03主泵运行”按钮则实现P01与P03主循环泵的单泵切换控制，按下“选择P03、P04主泵运行”按钮则实现P01、P02与P03、P04主循环泵的双泵切换控制。

周期切换的过程为，冷却系统在自动模式下运行，当主循环泵启动进入全压运行状态时，控制系统开始对运行主循环泵的连续运行时间计时，当累计运行时间达到设定的周期切换定值时，控制系统立即将运行主循环泵运行时间清零，同时切换运行的主循环泵至备用泵，具体切换过程为：

当运行主循环泵和备用主循环泵数量均大于等于2时，在所有主循环泵均无故障正常备用情况下，其中第一个运行主循环泵连续无故障工频运行时间达到设定切换周期后自动停止运行，同时第一个备用主循环泵软启投入延时若干秒转入工频运行，为了避免多台循环泵同时切换对系统造成冲击，下一个运行主循环泵向下一个备用主循环泵切换需等待上一个运行主循环泵向上一个备用主循环泵切换成功后再执行切换，下一个运行主循环泵连续无故障工频运行时间达到设定切换周期后自动停止运行，下一个备用主循环泵软启投入延时若干秒转入工频运行，以此类推。其中设定切换周期为168h；上一个运行主循环泵向上一个备用主循环泵切换成功后延时1-2min，下一个运行主循环泵向下一个备用主循环泵进行切换；备用主循环泵软启投入延时的时间为2-5s。

具体举例为：4台主循环泵一共有6种组合运行方式，分别为P01与P02、P01与P03、P01与P04、P02与P03、P02与P04、P03与P04，实际运行中可能出现以上任意一种组合运行方式，阀冷系统在自动模式下运行时，主循环泵启动进入全压运行时，PLC（控制系统）开始对运行主循环泵的连续运行时间计时，当累计运行时间达到设定的周期切换定值时，系统立即将运行主循环泵运行时间清零，同时切换运行的主循环泵至备用泵。

图1所示为P01、P02主循环泵运行时向P03、P04主循环泵切换逻辑框图，在P03、P04主循环泵均无故障正常备用情况下，P01主循环泵连续无故障工频运行时间达到设定切换周期后自动停止运行，同时P03主循环泵软启投入延时3秒转入工频运行，为了避免两台泵同时切换对系统造成冲击，P02主循环泵向P04主循环泵切换需等待P01主循环泵向P03主循环泵切换成功后再执行切换，P02主循环泵连续无故障工频运行时间达到设定切换周期后自动停止运行，P04主循环泵软启投入延时3秒转入工频运行。

阀冷系统主循环泵其他组合方式下的切换控制原理与P01、P02主循环泵运行时向P03、P04主循环泵切换原理完全相同，此处不再重复叙述。

故障切换的过程为：

当运行主循环泵发生故障时，控制系统将根据运行主循环泵及备用泵健康状况比较计算各种切换条件的优先级顺序，故障主循环泵优先选择往高优先级备用泵方向切换，主循环泵共设置了三个优先级顺序：

1）优先级1，第一优先级，备用泵完全没故障；

2）优先级2，第二优先级，备用泵仅工频故障；

3）优先级3，第三优先级，备用泵仅软启故障；

主循环泵切换首先选择高优先级备用泵切换，当高优先级条件不满足时，往次优先级备用泵切换，次优先级条件也不满足时，往第三优先级备用泵进行切换；如果备用泵依然不满足第三优先级，说明无备用泵可用，原故障主循环泵维持运行。

在无备用泵可用条件下，运行的主循环泵故障类型为表1中序号1-序号4故障类型时，可保持长时间运行；为序号5-序号6故障类型时，可短时运行，需尽快检修处理；为序号7-序号8故障类型时，主泵将停运，导致阀冷系统流量压力保护条件满足而出口跳闸；

序号	故障报文	故障说明	延时
				1	QFK01B断路器未合	AP1动力柜QFK01B工频控制回路故障	2s
2	工频故障	QFP01G断路器分断	500ms
				3	QFK01A断路器未合	AP1动力柜QFK01A软启控制回路故障	2s
4	软启故障	QFP01R断路器分断或软启动器故障	500ms
				5	过热	主循环泵轴承≥主循环泵过热设定值	3s
6	漏水	主循环泵检漏开关动作	2s
				7	安全开关未合	主循环泵QSP01安全开关分断	500ms
8	AP1柜交流动力电源故障	站用电400VⅠ段失电（低电压监视继电器）	2s

表1 主循环泵切换相关故障。

由于图2只反映了各主循环泵切换的大致流程，实际运行过程中，需兼顾考虑优先切换至同一母线的备用主循环泵及优先级顺序两大原则，下面举例详述各种组合运行方式下发生各种故障的主泵详细切换控制策略：其中P01、P03位于同一母线，P02和P04位于同一母线。

1）P01、P02主循环泵运行时的切换

P01或P02出现软启过程中发生软启回路故障、P01或P02主循环泵运行时发生工频回路故障、或P01或P02主循环泵运行周期到，P01或P02主循环泵将向P03或P04主循环泵切换：

a、优先级1（第一优先级，备用泵完全没故障）切换顺序：

当前P01、P02主循环泵运行，P03主循环泵无故障正常备用，当P01主循环泵需要切泵时，P01主循环泵将向P03主循环泵切换，同时P03主循环泵先软启经3s延时后转为全压运行，再经5s转为工频回路运行；如果P03主循环泵有故障不满足备用，P04主循环泵无故障正常备用，P01主循环泵将向P04主循环泵切换，P04主循环泵先软启经延时3s转为全压运行，再经5s转为工频回路运行，如图3所示。

当前P01、P02主循环泵运行，P04主循环泵无故障正常备用，当P02主循环泵需要切泵时， P02主循环泵将向P04主循环泵切换，P04主循环泵先软启经3s延时后转为全压运行，再经5s转为工频回路运行；如果P04主循环泵有故障不满足备用，P03主循环泵无故障正常备用，P02主循环泵将向P03主循环泵切换，P03主循环泵先软启经延时3s转为全压运行，再经5s转为工频回路运行，如图4所示。

当前P03、P04主循环泵运行，P01主循环泵无故障正常备用，当P03主循环泵需要切泵时， P03主循环泵将向P01主循环泵切换，P01主循环泵先软启经3s延时后转为全压运行，再经5s转为工频回路运行；如果P01主循环泵有故障不满足备用，P02主循环泵无故障正常备用，P03主循环泵将向P02主循环泵切换，P02主循环泵先软启经延时3s转为全压运行，再经5s转为工频回路运行，如图5所示。

当前P03、P04主循环泵运行，P02主循环泵无故障正常备用，当P04主循环泵需要切泵时， P04主循环泵将向P02主循环泵切换，P02主循环泵先软启经3s延时后转为全压运行，再经5s转为工频回路运行；如果P02主循环泵有故障不满足备用，P01主循环泵无故障正常备用，P04主循环泵将向P01主循环泵切换，P01主循环泵先软启经延时3s转为全压运行，再经5s转为工频回路运行，如图6所示。

b、优先级2（第二优先级，备用泵仅工频故障）的切换顺序：

当前P01、P02主循环泵运行，P03、P04主循环泵均仅工频故障可作为备用，当P01主循环泵需要切泵时，P01主循环泵将向P03主循环泵切换，P03主循环泵先软启经3s延时后一直保持软启回路全压运行；如果此时P03主循环泵软启回路也故障不满足备用，P04主循环泵依然为仅工频故障可作为备用，P01主循环泵将向P04主循环泵切换，P04主循环泵先软启经3s延时后一直保持软启回路全压运行，如图7所示。

当前P01、P02主循环泵运行，P03、P04主循环泵均仅工频故障可作为备用，当P02主循环泵需要切泵时，P02主循环泵将向P04主循环泵切换，P04主循环泵先软启经3s延时后一直保持软启回路全压运行；如果此时P04主循环泵软启回路也故障不满足备用，P03主循环泵依然为仅工频故障可作为备用，P02主循环泵将向P03主循环泵切换，P03主循环泵先软启经3s延时后一直保持软启回路全压运行，如图8所示。

当前P03、P04主循环泵运行，P01、P02主循环泵均仅工频故障可作为备用，当P03主循环泵需要切泵时，P03主循环泵将向P01主循环泵切换，P01主循环泵先软启经3s延时后一直保持软启回路全压运行；如果此时P01主循环泵软启回路也故障不满足备用，P02主循环泵依然为仅工频故障可作为备用，P03主循环泵将向P02主循环泵切换，P02主循环泵先软启经3s延时后一直保持软启回路全压运行，如图9所示。

当前P03、P04主循环泵运行，P01、P02主循环泵均仅工频故障可作为备用，当P04主循环泵需要切泵时，P04主循环泵将向P02主循环泵切换，P02主循环泵先软启经3s延时后一直保持软启回路全压运行；如果此时P02主循环泵软启回路也故障不满足备用，P01主循环泵依然为仅工频故障可作为备用，P04主循环泵将向P01主循环泵切换，P01主循环泵先软启经3s延时后一直保持软启回路全压运行，如图10所示。

c、优先级3（第三优先级，备用泵仅软启故障）的切换顺序：

当前P01、P02主循环泵运行，P03、P04主循环泵均仅软启故障可作为备用，当P01主循环泵需要切泵时，P01主循环泵将向P03主循环泵切换，P03主循环泵直接经工频回路全压启动运行；如果此时P03主循环泵工频回路也故障不满足备用，P04主循环泵依然为仅软启故障可作为备用，P01主循环泵将向P04主循环泵切换，P04主循环泵直接经工频回路全压启动运行，如图11所示。

当前P01、P02主循环泵运行，P03、P04主循环泵均仅软启故障可作为备用，当P02主循环泵需要切泵时，P02主循环泵将向P04主循环泵切换，P04主循环泵直接经工频回路全压启动运行；如果此时P04主循环泵工频回路也故障不满足备用，P03主循环泵依然为仅软启故障可作为备用，P02主循环泵将向P03主循环泵切换，P03主循环泵直接经工频回路全压启动运行，如图12所示。

当前P03、P04主循环泵运行，P01、P02主循环泵均仅软启故障可作为备用，当P03主循环泵需要切泵时，P03主循环泵将向P01主循环泵切换，P01主循环泵直接经工频回路全压启动运行；如果此时P01主循环泵工频回路也故障不满足备用，P02主循环泵依然为仅软启故障可作为备用，P03主循环泵将向P02主循环泵切换，P02主循环泵直接经工频回路全压启动运行，如图13所示。

当前P03、P04主循环泵运行，P01、P02主循环泵均仅软启故障可作为备用，当P04主循环泵需要切泵时，P04主循环泵将向P02主循环泵切换，P02主循环泵直接经工频回路全压启动运行；如果此时P02主循环泵工频回路也故障不满足备用，P01主循环泵依然为仅软启故障可作为备用，P04主循环泵将向P01主循环泵切换，P01主循环泵直接经工频回路全压启动运行，如图14所示。

切换失败回切过程：如图15所示：以P01主循环泵往P03主循环泵切换为例，当P01主循环泵连续工频运行时间满自动切换周期或手动切泵指令需要自动切换至P03（主循环泵切换指令下发8s后，控制系统重新检测主泵出口压力及进阀压力，压力低于定值持续时间超过3s置位压力低标志位），若切换后P03主循环泵因不可检测故障（电源缺相等）原因使“主泵出水压力低”和“进阀压力低”两者同时满足，将直接回切到P01主循环泵工频回路全压启动运行；若P03主循环泵启动过程中发生P03主循环泵电源故障、或者P03主循环泵工频回路故障、或者P03主循环泵过热报警等故障时，将自动回切到P01主泵软启动运行，3s后转入工频全压运行，软启与工频回路共同维持P03主循环泵运行5s后再转入工频回路运行。

其他主泵切换失败回切逻辑与P01主循环泵往P03主循环泵切换失败回切逻辑相同，此处不再赘述。

Claims (5)

1.一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法，其特征在于：包括手动切换、周期切换、故障切换三种方式，故障切换需要兼顾考虑优先切换至同一母线的备用主循环泵及优先级顺序两大原则;故障切换的过程为：

当运行主循环泵发生故障时，控制系统将根据运行主循环泵及备用泵健康状况比较计算各种切换条件的优先级顺序，故障主循环泵优先选择往高优先级备用泵方向切换，主循环泵共设置了三个优先级顺序：

1）优先级1，第一优先级，备用泵完全没故障；

2）优先级2，第二优先级，备用泵仅工频故障；

3）优先级3，第三优先级，备用泵仅软启故障；

主循环泵切换首先选择高优先级备用泵切换，当高优先级条件不满足时，往次优先级备用泵切换，次优先级条件也不满足时，往第三优先级备用泵进行切换；如果备用泵依然不满足第三优先级，说明无备用泵可用，原故障主循环泵维持运行。

2.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法，其特征在于：手动切换的过程为，手动切换可在就地HMI及运行人员工作站两个地方操作，当任意两个主循环泵运行，其余两个主循环泵正常备用时，在HMI或运行人员工作站按下“选择一个运行主循环泵、一个备用主循环泵运行” 按钮实现单泵切换控制，或 “选择两个备

用主循环泵运行” 按钮实现双泵切换控制。

3.根据权利要求2所述的一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法，其特征在于：周期切换的过程为，冷却系统在自动模式下运行，当主循环泵启动进入全压运行状态时，控制系统开始对运行主循环泵的连续运行时间计时，当累计运行时间达到设定的周期切换定值时，控制系统立即将运行主循环泵运行时间清零，同时切换运行的主循环泵至备用泵，具体切换过程为：

当运行主循环泵和备用主循环泵数量均大于等于2时，在所有主循环泵均无故障正常备用情况下，其中第一个运行主循环泵连续无故障工频运行时间达到设定切换周期后自动停止运行，同时第一个备用主循环泵软启投入延时若干秒转入工频运行，为了避免多台循环泵同时切换对系统造成冲击，下一个运行主循环泵向下一个备用主循环泵切换需等待上一个运行主循环泵向上一个备用主循环泵切换成功后再执行切换，下一个运行主循环泵连续无故障工频运行时间达到设定切换周期后自动停止运行，下一个备用主循环泵软启投入延时若干秒转入工频运行，以此类推。

4.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法，其特征在于：设定切换周期为168h；上一个运行主循环泵向上一个备用主循环泵切换成功后延时1-2min，下一个运行主循环泵向下一个备用主循环泵进行切换；备用主循环泵软启投入延时的时间为2-5s。

5.根据权利要求3所述的一种柔性直流输电换流阀冷却系统主循环泵故障切换方法，其特征在于：在无备用泵可用条件下，运行的主循环泵故障类型为表1中序号1-序号4故障类型时，可保持长时间运行；为序号5-序号6故障类型时，可短时运行，需尽快检修处理；为序号7-序号8故障类型时，主泵将停运，导致阀冷系统流量压力保护条件满足而出口跳闸；

表1 主循环泵切换相关故障。

Images