直流換流站極控制保護主機故障導(dǎo)致站間通訊故障案例分析

黃瑤玲 吳萍 鄭華 萬泉

摘要

本文通過某直流換流站的一起極控制保護主機故障導(dǎo)致站間和極間通訊故障案例，分析了故障發(fā)生的原因以及特殊工況下該故障引起直流輸電系統(tǒng)整流側(cè)和逆變側(cè)控制方式的不一致，提出了合理的解決辦法和應(yīng)對措施，對直流輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行工作起到積極作用。

【關(guān)鍵詞】極控制保護主機 站間通訊 故障分析

在直流輸電系統(tǒng)中，直流換流站控制保護主機作為核心設(shè)備之一，直接關(guān)系到整個直流輸電系統(tǒng)的安全、可靠運行。本文通過某直流換流站的一起極控制保護主機故障導(dǎo)致站間和極間通訊故障案例，分析了故障發(fā)生的原因以及特殊工況下該故障引起直流輸電系統(tǒng)整流側(cè)和逆變側(cè)控制方式的不一致，提出了合理的解決辦法和應(yīng)對措施，對直流輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行工作起到積極作用。

1 案例概述

2018年6月16日，某換流站極Ⅱ直流控制保護主機B系統(tǒng)發(fā)嚴(yán)重故障告警，監(jiān)控界面顯示其狀態(tài)為斷開狀態(tài)，極Ⅱ直流控制保護主機A系統(tǒng)自動切換至主用狀態(tài)運行。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)極Ⅱ直流控制保護主機B系統(tǒng)主機死機，隨對極Ⅱ直流控制保護主機B系統(tǒng)主機進行斷電重啟，在主機重啟過程中，雙極極控制保護主機均發(fā)極間通信故障，極Ⅱ直流控制保護主機A系統(tǒng)發(fā)站間通信故障，直流系統(tǒng)無功控制方式由自動狀態(tài)退至OFF狀態(tài)，極Ⅰ與極Ⅱ有功運行方式均由雙極功率控制轉(zhuǎn)為單極功率控制，極Ⅱ運行控制方式由聯(lián)合控制轉(zhuǎn)為獨立控制。

2 故障分析及處理

2.1 直流控制方式異常變化原因分析

該換流站直流控制保護主機極間通信和站間通信接線方式基本一致，為交叉連接方式，其通信功能由極直流控制保護主機內(nèi)PCIF通訊板卡負責(zé)完成。極間通信示意圖如圖1所示，極Ⅱ站間通信示意圖如圖2所示。

正常情況下，處于“Active”狀態(tài)的極直流控制主機的PCIF板卡向兩個通信切換模塊QHLD335同時發(fā)送“Active”信號，QHLD335收到信號后會切換至對應(yīng)通道（通道A或通道B，并亮起對應(yīng)指示燈），此時建立正常的極間通信或站間通信。當(dāng)極直流控制保護主機系統(tǒng)發(fā)生切換時，QHLD335收到的“Active”信號也相應(yīng)發(fā)生切換，此時會與另一系統(tǒng)建立正常的極間通信或站間通信。據(jù)此分析認為：直流控制方式異常變化的直接原因是極Ⅱ直流控制保護B系統(tǒng)主機在重啟時極間通信、站間通信均中斷，直流控制系統(tǒng)自動切換系統(tǒng)控制方式。進一步分析其根本原因為極Ⅱ直流控制保護B系統(tǒng)主機在上電啟動瞬間，負責(zé)極間通信和站間通信的PCIF板卡可能瞬時工作異常。PCIF板工作異常時可能向通訊切換模塊QHLD335誤發(fā)“Active”信號，導(dǎo)致通信切換模塊瞬時切換至與極Ⅱ直流控制保護主機B系統(tǒng)進行通信，而此時極Ⅱ直流控制保護主機B系統(tǒng)正在啟動過程中，無法建立正常通信，因此導(dǎo)致雙極極控制保護主機均發(fā)極間通信故障，極Ⅱ直流控制保護主機A系統(tǒng)發(fā)站間通信故障。

2.2 極Ⅱ直流控制保護B系統(tǒng)主機死機原因分析

檢修人員在檢查中發(fā)現(xiàn)，極Ⅱ直流控制保護B系統(tǒng)主機在系統(tǒng)重啟后而MAIN主程序尚未啟動時，Windows負載率約為66%.當(dāng)MAIN程序啟動后，負載率升至85%-90%左右。而正常情況下，極直流控制保護主機在操作系統(tǒng)啟動后其他應(yīng)用程序尚未啟動時，負載率僅為30%左右，MAIN主程序正常運行后Windows負載率約為70%左右。

通過上述檢查情況，初步分析認為極Ⅱ直流控制保護B系統(tǒng)主機死機是由于主機自身硬件存在異常，導(dǎo)致Windows負載率在運行過程中瞬時突變。

2.3 處理措施

由于極n直流控制保護B系統(tǒng)主機在Windows系統(tǒng)啟動后未運行任何程序時，負載率就高達66%，且該主機曾出現(xiàn)過兩次死機現(xiàn)象，檢修人員隨對其進行了更換。更換后，檢查主機MAIN程序正常啟動后， Windows負載率下降并維持在71%左右，與其他正常主機對比基本一致。

為避免極n單系統(tǒng)長時間運行，現(xiàn)場進一步檢查極Ⅱ直流控制保護B系統(tǒng)主機無跳閘出口，無相關(guān)告警后，向調(diào)度申請后將極Ⅱ直流控制保護B系統(tǒng)恢復(fù)至備用，并將逆變站無功控制方式打至AUTO狀態(tài)，整流站操作直流雙極有功運行方式轉(zhuǎn)至雙極功率控制，極Ⅱ運行控制模式轉(zhuǎn)至聯(lián)合控制方式。

3 反措及建議

極11直流控制保護B系統(tǒng)主機在斷電重啟過程中，由于PCIF板卡工作異常導(dǎo)致誤發(fā)“Active”信號，造成值班系統(tǒng)極間通信與站間通信出現(xiàn)異常，在常規(guī)直流系統(tǒng)運行維護中首次出現(xiàn)該現(xiàn)象。但由此可見，極控制保護主機內(nèi)PCIF板卡運行的可靠性將嚴(yán)重影響直流系統(tǒng)穩(wěn)定運行，因此后期需與設(shè)備廠家對更換下來的主機從硬軟件兩方面進行進一步試驗檢測，避免再次出現(xiàn)同類故障。

參考文獻

[1]姚其新，張侃君，韓情濤，文博.龍泉換流站直流控制保護系統(tǒng)運行分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2015，43（11）：142-147。