直流换流站极控制保护主机故障导致站间通讯故障案例分析

黄瑶玲 吴萍 郑华 万泉

摘要

本文通过某直流换流站的一起极控制保护主机故障导致站间和极间通讯故障案例，分析了故障发生的原因以及特殊工况下该故障引起直流输电系统整流侧和逆变侧控制方式的不一致，提出了合理的解决办法和应对措施，对直流输电系统安全稳定运行工作起到积极作用。

【关键词】极控制保护主机 站间通讯 故障分析

在直流输电系统中，直流换流站控制保护主机作为核心设备之一，直接关系到整个直流输电系统的安全、可靠运行。本文通过某直流换流站的一起极控制保护主机故障导致站间和极间通讯故障案例，分析了故障发生的原因以及特殊工况下该故障引起直流输电系统整流侧和逆变侧控制方式的不一致，提出了合理的解决办法和应对措施，对直流输电系统安全稳定运行工作起到积极作用。

1 案例概述

2018年6月16日，某换流站极Ⅱ直流控制保护主机B系统发严重故障告警，监控界面显示其状态为断开状态，极Ⅱ直流控制保护主机A系统自动切换至主用状态运行。现场检查发现极Ⅱ直流控制保护主机B系统主机死机，随对极Ⅱ直流控制保护主机B系统主机进行断电重启，在主机重启过程中，双极极控制保护主机均发极间通信故障，极Ⅱ直流控制保护主机A系统发站间通信故障，直流系统无功控制方式由自动状态退至OFF状态，极Ⅰ与极Ⅱ有功运行方式均由双极功率控制转为单极功率控制，极Ⅱ运行控制方式由联合控制转为独立控制。

2 故障分析及处理

2.1 直流控制方式异常变化原因分析

该换流站直流控制保护主机极间通信和站间通信接线方式基本一致，为交叉连接方式，其通信功能由极直流控制保护主机内PCIF通讯板卡负责完成。极间通信示意图如图1所示，极Ⅱ站间通信示意图如图2所示。

正常情况下，处于“Active”状态的极直流控制主机的PCIF板卡向两个通信切换模块QHLD335同时发送“Active”信号，QHLD335收到信号后会切换至对应通道（通道A或通道B，并亮起对应指示灯），此时建立正常的极间通信或站间通信。当极直流控制保护主机系统发生切换时，QHLD335收到的“Active”信号也相应发生切换，此时会与另一系统建立正常的极间通信或站间通信。据此分析认为：直流控制方式异常变化的直接原因是极Ⅱ直流控制保护B系统主机在重启时极间通信、站间通信均中断，直流控制系统自动切换系统控制方式。进一步分析其根本原因为极Ⅱ直流控制保护B系统主机在上电启动瞬间，负责极间通信和站间通信的PCIF板卡可能瞬时工作异常。PCIF板工作异常时可能向通讯切换模块QHLD335误发“Active”信号，导致通信切换模块瞬时切换至与极Ⅱ直流控制保护主机B系统进行通信，而此时极Ⅱ直流控制保护主机B系统正在启动过程中，无法建立正常通信，因此导致双极极控制保护主机均发极间通信故障，极Ⅱ直流控制保护主机A系统发站间通信故障。

2.2 极Ⅱ直流控制保护B系统主机死机原因分析

检修人员在检查中发现，极Ⅱ直流控制保护B系统主机在系统重启后而MAIN主程序尚未启动时，Windows负载率约为66%.当MAIN程序启动后，负载率升至85%-90%左右。而正常情況下，极直流控制保护主机在操作系统启动后其他应用程序尚未启动时，负载率仅为30%左右，MAIN主程序正常运行后Windows负载率约为70%左右。

通过上述检查情况，初步分析认为极Ⅱ直流控制保护B系统主机死机是由于主机自身硬件存在异常，导致Windows负载率在运行过程中瞬时突变。

2.3 处理措施

由于极n直流控制保护B系统主机在Windows系统启动后未运行任何程序时，负载率就高达66%，且该主机曾出现过两次死机现象，检修人员随对其进行了更换。更换后，检查主机MAIN程序正常启动后， Windows负载率下降并维持在71%左右，与其他正常主机对比基本一致。

为避免极n单系统长时间运行，现场进一步检查极Ⅱ直流控制保护B系统主机无跳闸出口，无相关告警后，向调度申请后将极Ⅱ直流控制保护B系统恢复至备用，并将逆变站无功控制方式打至AUTO状态，整流站操作直流双极有功运行方式转至双极功率控制，极Ⅱ运行控制模式转至联合控制方式。

3 反措及建议

极11直流控制保护B系统主机在断电重启过程中，由于PCIF板卡工作异常导致误发“Active”信号，造成值班系统极间通信与站间通信出现异常，在常规直流系统运行维护中首次出现该现象。但由此可见，极控制保护主机内PCIF板卡运行的可靠性将严重影响直流系统稳定运行，因此后期需与设备厂家对更换下来的主机从硬软件两方面进行进一步试验检测，避免再次出现同类故障。

参考文献

[1]姚其新，张侃君，韩情涛，文博.龙泉换流站直流控制保护系统运行分析[J].电力系统保护与控制，2015，43（11）：142-147。