直流換流站極控制保護主機故障導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致站間和極間通訊故障案例，分析了故障發生的原因以及特殊工況下該故障引起直流輸電系統整流側和逆變側控制方式的不一致，提出了合理的解決辦法和應對措施，對直流輸電系統安全穩定運行工作起到積極作用。

【關鍵詞】極控制保護主機 站間通訊 故障分析

在直流輸電系統中，直流換流站控制保護主機作為核心設備之一，直接關系到整個直流輸電系統的安全、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致站間和極間通訊故障案例，分析了故障發生的原因以及特殊工況下該故障引起直流輸電系統整流側和逆變側控制方式的不一致，提出了合理的解決辦法和應對措施，對直流輸電系統安全穩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系統發嚴重故障告警，監控界面顯示其狀態為斷開狀態，極Ⅱ直流控制保護主機A系統自動切換至主用狀態運行。現場檢查發現極Ⅱ直流控制保護主機B系統主機死機，隨對極Ⅱ直流控制保護主機B系統主機進行斷電重啟，在主機重啟過程中，雙極極控制保護主機均發極間通信故障，極Ⅱ直流控制保護主機A系統發站間通信故障，直流系統無功控制方式由自動狀態退至OFF狀態，極Ⅰ與極Ⅱ有功運行方式均由雙極功率控制轉為單極功率控制，極Ⅱ運行控制方式由聯合控制轉為獨立控制。

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PCIF通訊板卡負責完成。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同時發送“Active”信號，QHLD335收到信號后會切換至對應通道（通道A或通道B，并亮起對應指示燈），此時建立正常的極間通信或站間通信。當極直流控制保護主機系統發生切換時，QHLD335收到的“Active”信號也相應發生切換，此時會與另一系統建立正常的極間通信或站間通信。據此分析認為：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系統主機在重啟時極間通信、站間通信均中斷，直流控制系統自動切換系統控制方式。進一步分析其根本原因為極Ⅱ直流控制保護B系統主機在上電啟動瞬間，負責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“Active”信號，導致通信切換模塊瞬時切換至與極Ⅱ直流控制保護主機B系統進行通信，而此時極Ⅱ直流控制保護主機B系統正在啟動過程中，無法建立正常通信，因此導致雙極極控制保護主機均發極間通信故障，極Ⅱ直流控制保護主機A系統發站間通信故障。

2.2 極Ⅱ直流控制保護B系統主機死機原因分析

檢修人員在檢查中發現，極Ⅱ直流控制保護B系統主機在系統重啟后而MAIN主程序尚未啟動時，Windows負載率約為66%.當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啟動后其他應用程序尚未啟動時，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系統主機死機是由于主機自身硬件存在異常，導致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系統主機在Windows系統啟動后未運行任何程序時，負載率就高達66%，且該主機曾出現過兩次死機現象，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單系統長時間運行，現場進一步檢查極Ⅱ直流控制保護B系統主機無跳閘出口，無相關告警后，向調度申請后將極Ⅱ直流控制保護B系統恢復至備用，并將逆變站無功控制方式打至AUTO狀態，整流站操作直流雙極有功運行方式轉至雙極功率控制，極Ⅱ運行控制模式轉至聯合控制方式。

3 反措及建議

極11直流控制保護B系統主機在斷電重啟過程中，由于PCIF板卡工作異常導致誤發“Active”信號，造成值班系統極間通信與站間通信出現異常，在常規直流系統運行維護中首次出現該現象。但由此可見，極控制保護主機內PCIF板卡運行的可靠性將嚴重影響直流系統穩定運行，因此后期需與設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運行分析[J].電力系統保護與控制，2015，43（11）：142-147。