葛洲坝换流站控保系统IO板卡频繁故障原因分析及研究

2016-03-12三峡电力职业学院王丽丽

电子世界 2016年23期

关键词：层板板卡换流站

三峡电力职业学院王丽丽

国网湖北省电力公司检修公司戴迪韩情涛郑华

葛洲坝换流站控保系统IO板卡频繁故障原因分析及研究

三峡电力职业学院王丽丽

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2016年葛洲坝换流站DFT1B板卡频繁故障持续时间长达1个月，在控保厂家未能找到故障原因的背景下，本文对这一疑难问题进行了深入的研究与分析。提出了故障原因由屏柜外因素引起，并找到了板卡负载率突变这一关键线索，最终顺利锁定故障点，消除了这一疑难缺陷。

换流站；CAN总线；对时

一、首次故障情况

2016年8月20日，葛洲坝换流站极2PCPB发“DFT1B测控柜CAN总线故障”告警，随即极2PCPB系统退出运行，极2PPRB保护出口闭锁，造成葛洲坝换流站极2单保护，单控制运行。事件记录如图1所示：

图1 事件记录

对DFT1B测控柜进行检查，发现DFT1B测控柜H18层板卡有多块PS850板卡“STALL”灯亮起，同时两侧PS891电源板卡故障指示灯亮起。

图2 DFT1B测控柜板卡

故障出现后，现场检修人员立即开展检查处理工作，鉴于故障发生时是多块PS850板卡同时故障，而PS850同时故障可能性非常小，现场人员立即与厂家进行联系，并对所有故障板卡进行了更换处理。

板卡更换完成并恢复运行约2分钟后，极IIPCPA、极IIPCPB、极IIPPRA、极IIPPRB系统再次发“DFT1B测控柜CAN总线故障”、“DFT1B电源故障”、极IIPPRB保护主机发“严重故障”、“保护出口闭锁”，极IIPCPB系统“严重故障”。

图3 极2 DFT1B故障板卡

现场检查H18.3、H18.7的RS850A板卡报警，由于再次出现多块PS850板卡故障，基本可以排除PS850板卡自身故障的可能。为避免极2单控制保护系统长期运行，现场对该层板卡进行了重启，并将系统恢复运行做进一步观察。

二、后续故障处理经过

在2016年8月20日故障出现后，在8月21日，8月31日，9月2日及9月11日，同样的故障多次出现，严重危及直流系统运行。现场处理情况如下：

1）8月21日，故障出现后，检修人员对极IIDFT1B测控柜进行检查，故障现象为H18.3、H18.6两块RS850A板卡报警，将I/O机箱连同背板进行更换，并将两块RS891A电源板更换，更换后故障消除，并将系统恢复运行，观察系统运行至当日17:02分时，相同报警再次出现。

厂家人员建议将机箱两侧的RS873B总线扩展板进行更换，更换后观察系统运行3小时故障未再出现，并将PCP、PPR系统恢复正常状态。

2）8月31日，故障出现后，对极IIDFT1B测控柜进行检查，故障现象为：H18层除H18.10和H18.13两处RS850A板卡外，其余板卡均故障。按照厂家建议，将事先准备好的与H18层完全一样的I/O机箱（包括所有板卡及板卡程序和参数）整机替换现场原有H18层机箱，替换后故障消除，检查无报警信号和跳闸出口，将PCP、PPR系统恢复正常状态。

3）2016年9月2日，故障出现后，现场检查极IIDFT1B测控柜，故障现场为： H18.3、H18.8、H18.12、H18.13的RS850A板卡报警。

根据厂家意见，更换H23层机箱两侧的RS873B总线扩展板及H1823层机箱右侧CAN总线连接用的两根十芯线。更换后故障消除，将PCP、PPR系统恢复正常状态。

4）2016年9月11日，故障出现后，测量了故障层板卡的5V电压，测量结果未见异常，排除了电压异常造成板卡故障的可能。现场更换H28层十芯线及PS831板卡后故障消除，将PCP、PPR系统恢复正常状态。

三、缺陷消除

2016年9月20日，现场人员再次到站开展缺陷的分析研究工作，并找出了PS85X系列板卡的负载率观察方法，利用该方法，现场查看了DFT1B柜内的H18层板卡的负载率。

图4 极2DFT1B故障板卡

如图4所示，故障层PS850板卡负载率出现了越变，最高负载率达到了419%。由此判断PS850板卡“STALL”的原因是由于过载引起，为了找出板卡过载的原因，现场查看了DFT1B柜内其他板卡的负载率。

图5 极2 DFT1B板卡

现场分别查看了H18层，H23层，H28层PS850板卡的负载率，发现均有负载率越变的现象，说明故障现象存在于整个DFT1B屏内。

查看H23层，H28层PS851板卡发现PS851板卡负载率也出现了越变，而PS851板卡程序非常简单仅具备CAN发送功能，基本排除CAN总线上干扰导致负载越变的可能。

DFT1B屏内所有板卡除了公用CAN总线外，还共用时钟信号，在排除CAN总线干扰可能后，唯一可能导致故障的因素为时钟信号异常。

图6 DFT1B与PCP的连接

为进一步锁定故障点，现场拔掉了DFT1B与PCP之间的对时光纤，对时光纤拔掉后DFT1B板卡负载率越变现象立即消失，再次插上光纤后负载率越变现象出现，由此确定故障原因为DFT1B接收到的光对时信号异常所致。

肉眼检查DFT1B处收到的光对时信号，发现光信号非常微弱，几乎观察不到，利用备用芯替换原有对时光纤，并重新接入DFT1B屏，再次观察DFT1B屏板卡负载率，发现DFT1B板卡负载率未出现越变恢复正常，至此故障消除。

五、故障原因分析

秒脉冲对时信号由光信号转换为电信号时，当光强度高于一定数值时产生电脉冲的高电平，光强度低于一定数值时产生电脉冲的低电平。正常情况如图7所示。

图7 对时光信号与电信号的转换

但由于对时光纤异常，衰耗很大，造成光信号位于高低电平临界值附近。

图8 故障对时光信号与电信号的转换

当光信号位于高低电平临界值上下浮动时，会出现图8中的电信号波形，即一个对时秒脉冲分裂为多个对时脉冲。每个对时脉冲均会引起PS85X板卡进行中断处理，正常情况下1秒钟中断一次的，但出现图8中的情况后，1秒钟内PS85X板卡将收到多个对时脉冲，造成PS85X板卡频繁中断，导致板卡负载率突然增大，引起板卡“STALL”。