直流換流站極控制保護(hù)主機(jī)故障導(dǎo)致站間通訊故障案例分析

黃瑤玲 吳萍 鄭華 萬(wàn)泉

摘要

本文通過(guò)某直流換流站的一起極控制保護(hù)主機(jī)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(duì)措施，對(duì)直流輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行工作起到積極作用。

【關(guān)鍵詞】極控制保護(hù)主機(jī) 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(hù)主機(jī)作為核心設(shè)備之一，直接關(guān)系到整個(gè)直流輸電系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。本文通過(guò)某直流換流站的一起極控制保護(hù)主機(jī)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(duì)措施，對(duì)直流輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(hù)主機(jī)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(kāi)狀態(tài)，極Ⅱ直流控制保護(hù)主機(jī)A系統(tǒng)自動(dòng)切換至主用狀態(tài)運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)極Ⅱ直流控制保護(hù)主機(jī)B系統(tǒng)主機(jī)死機(jī)，隨對(duì)極Ⅱ直流控制保護(hù)主機(jī)B系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行斷電重啟，在主機(jī)重啟過(guò)程中，雙極極控制保護(hù)主機(jī)均發(fā)極間通信故障，極Ⅱ直流控制保護(hù)主機(jī)A系統(tǒng)發(fā)站間通信故障，直流系統(tǒng)無(wú)功控制方式由自動(dòng)狀態(tài)退至OFF狀態(tài)，極Ⅰ與極Ⅱ有功運(yùn)行方式均由雙極功率控制轉(zhuǎn)為單極功率控制，極Ⅱ運(yùn)行控制方式由聯(lián)合控制轉(zhuǎn)為獨(dú)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(hù)主機(jī)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(hù)主機(jī)內(nèi)PCIF通訊板卡負(fù)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(jī)的PCIF板卡向兩個(gè)通信切換模塊QHLD335同時(shí)發(fā)送“Active”信號(hào)，QHLD335收到信號(hào)后會(huì)切換至對(duì)應(yīng)通道（通道A或通道B，并亮起對(duì)應(yīng)指示燈），此時(shí)建立正常的極間通信或站間通信。當(dāng)極直流控制保護(hù)主機(jī)系統(tǒng)發(fā)生切換時(shí)，QHLD335收到的“Active”信號(hào)也相應(yīng)發(fā)生切換，此時(shí)會(huì)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(rèn)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(hù)B系統(tǒng)主機(jī)在重啟時(shí)極間通信、站間通信均中斷，直流控制系統(tǒng)自動(dòng)切換系統(tǒng)控制方式。進(jìn)一步分析其根本原因?yàn)闃OⅡ直流控制保護(hù)B系統(tǒng)主機(jī)在上電啟動(dòng)瞬間，負(fù)責(zé)極間通信和站間通信的PCIF板卡可能瞬時(shí)工作異常。PCIF板工作異常時(shí)可能向通訊切換模塊QHLD335誤發(fā)“Active”信號(hào)，導(dǎo)致通信切換模塊瞬時(shí)切換至與極Ⅱ直流控制保護(hù)主機(jī)B系統(tǒng)進(jìn)行通信，而此時(shí)極Ⅱ直流控制保護(hù)主機(jī)B系統(tǒng)正在啟動(dòng)過(guò)程中，無(wú)法建立正常通信，因此導(dǎo)致雙極極控制保護(hù)主機(jī)均發(fā)極間通信故障，極Ⅱ直流控制保護(hù)主機(jī)A系統(tǒng)發(fā)站間通信故障。

2.2 極Ⅱ直流控制保護(hù)B系統(tǒng)主機(jī)死機(jī)原因分析

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

通過(guò)上述檢查情況，初步分析認(rèn)為極Ⅱ直流控制保護(hù)B系統(tǒng)主機(jī)死機(jī)是由于主機(jī)自身硬件存在異常，導(dǎo)致Windows負(fù)載率在運(yùn)行過(guò)程中瞬時(shí)突變。

2.3 處理措施

由于極n直流控制保護(hù)B系統(tǒng)主機(jī)在Windows系統(tǒng)啟動(dòng)后未運(yùn)行任何程序時(shí)，負(fù)載率就高達(dá)66%，且該主機(jī)曾出現(xiàn)過(guò)兩次死機(jī)現(xiàn)象，檢修人員隨對(duì)其進(jìn)行了更換。更換后，檢查主機(jī)MAIN程序正常啟動(dòng)后， Windows負(fù)載率下降并維持在71%左右，與其他正常主機(jī)對(duì)比基本一致。

為避免極n單系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步檢查極Ⅱ直流控制保護(hù)B系統(tǒng)主機(jī)無(wú)跳閘出口，無(wú)相關(guān)告警后，向調(diào)度申請(qǐng)后將極Ⅱ直流控制保護(hù)B系統(tǒng)恢復(fù)至備用，并將逆變站無(wú)功控制方式打至AUTO狀態(tài)，整流站操作直流雙極有功運(yùn)行方式轉(zhuǎn)至雙極功率控制，極Ⅱ運(yùn)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(hù)B系統(tǒng)主機(jī)在斷電重啟過(guò)程中，由于PCIF板卡工作異常導(dǎo)致誤發(fā)“Active”信號(hào)，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(yùn)行維護(hù)中首次出現(xiàn)該現(xiàn)象。但由此可見(jiàn)，極控制保護(hù)主機(jī)內(nèi)PCIF板卡運(yùn)行的可靠性將嚴(yán)重影響直流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，因此后期需與設(shè)備廠家對(duì)更換下來(lái)的主機(jī)從硬軟件兩方面進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)檢測(cè)，避免再次出現(xiàn)同類故障。

參考文獻(xiàn)

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