换流站辅助系统接口屏CAN总线故障分析
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图4 ASI系统CAN故障原理图Fig.4 Schematic diagram of CAN ASI faulty
表1 N40至N71号结点对应信息表Tab.1 Information of node N40 to N71结点号N40-N55 N56-N63 N54-N71板卡名称PS851 PS851 PS853作用采集10 kV开关运行状态信息采集如空调、消防、UPS等系统的状态信息控制10 kV开关分、合操作
换流站辅助系统接口屏CAN总线故障分析
丁杰峰;陈旭;吴卫;李卓;王海军
【摘 要】详细介绍了换流站辅助系统接口屏(ASI)的配置,对换流站辅助系统接口屏在运行过程中出现的CAN总线故障进行了深入分析,同时对该结构下可能出现的问题进行了扩展分析,查找解决办法,提出了改进意见,极大地提高了站用电系统运行的安全性和冗余性.
现场检查站控设备室内双极辅助系统接口屏ASI+1、极I PCP室内极I辅助系统接口屏ASI+1以及极II PCP室内极II辅助系统接口屏ASI+1内所有板卡运行指示灯正常，ASI主机运行正常，未出现程序故障及死机。
随后查询软件逻辑图，发现从N40号结点至N71号结点全部显示为0，该现象意味着ASI主机无法正常接收各个结点的远传信号，因此需要从CAN总线的连接情况进行分析。
经调研发现国内早期使用ABB技术设计的换流站，如龙政直流（龙泉至政平）、江城直流（江陵至鹅城），目前ASI系统均只有一套，无冗余配置，在运行过程中若出现故障，将会极大地影响站用电系统的安全稳定运行，从而降低直流系统的可靠性。
本文通过对龙泉站ASI系统运行过程中出现的CAN总线故障进行深入总结分析，归纳扩展了在该结构下可能出现的其他问题，并提出了改进意见，极大地提高了站用电系统运行的安全冗余性。
2.2 故障情况分析
查询软件逻辑图得知，ASI主机监视N40至N71结点的总线图如图6，双极辅助系统接口屏ASI+1柜内+B3、+B8、+B13层所有板卡（对应结点号为N40至N71）均通过+B3层的PS831板卡将数据传输至LFL屏内（ASI主机与LFL主机共同放置在LFL屏内，但功能各自独立互不影响）+B5层的PS831板卡，再通过+B5层与ASI主机相连。
由于ASI主机负责接收并处理上述三个接口屏传输的信号和指令，用于全面管控站用电中压和低压系统，因此出现故障需重启或更换板卡时，会影响到整个站用电系统，在处理过程中将无法通过OWS监视整个站用电系统一次设备状态及相关数据，所有自备投系统也将处于瘫痪状态，此时风险程度非常高。在处理前应首先将10 kV、极I 400V以及极II 400 V自备投系统全部打至OFF，并安排人员现场留守10 kV和400 V开关室，就地观察开关状态，出现异常及时进行手动切换运行方式。工作前要与工作负责人沟通，做好前期准备工作，重启主机需要3～5 min，更换一块板卡需要10 min，应尽量缩短主机停摆时间。
【正文语种】中 文
【中图分类】TM721.1
0 引言
换流站辅助系统接口屏（ASI）的主要作用是控制换流站内站用电系统运行方式的转换，并对其运行信息进行实时监控。换流站站用电系统负责为站内交直流控制保护系统、辅助系统以及事故照明系统等提供电源，正常情况站内采用两回独立供电，一回备用的运行方式，任何一路故障时由ASI负责切换[1]。若ASI故障退出运行，将会导致站用电系统无法正常切换，从而降低了直流系统运行的可靠性。
图6 ASI主机监视N40至N71号结点的总线图Fig.6 The bus diagram of the host monitoring the nodes N40 to N71
2.3 故障扩展分析
上述故障出现后，由于ASI系统结构存在缺陷且无冗余配置，在CAN总线故障发出时，可能导致其他更为严重的后果，因此换流站组织运维人员进行分析、排查ASI系统可能出现的其他故障，分别对 应各种情况分析并制定了应对措施，具体如下：
（1）将龙泉站ASI主机由目前的独立配置修改为双重化配置，提高系统冗余性。
（2）由于目前龙泉站ASI和极II ASI相关PS831板卡共用A、B路电源，如果其中一块板卡故障需更换时，将会影响到另一块板卡，导致10 kV中压区域自备投和极II 400 V低压区域自备投同时不可用，建议将其分离至A、B路电源分别供电，减小故障处理时的影响范围，从而提高运行可靠性。
【期刊名称】《湖北电力》
【年(卷),期】2017(041)010
【总页数】6页(P54-59)
【关键词】换流站;辅助系统接口屏;CAN总线;站用电系统
【作 者】丁杰峰;陈旭;吴卫;李卓;王海军
【作者单位】国网湖北省电力有限公司检修公司,湖北 武汉 430050;国网湖北省电力有限公司检修公司,湖北 武汉 430050;国网湖北省电力有限公司检修公司,湖北 武汉 430050;国网湖北省电力有限公司检修公司,湖北 武汉 430050;国网湖北省电力有限公司检修公司,湖北 武汉 430050
图7 ASI系统连接图Fig.7 Connection graph of ASI system
（1）当 ASI、P1.ASI或 P2.ASI接口屏内任意板卡（一块或多块）故障时
若ASI屏内任意板卡故障，需对其进行重启或者更换故障板卡时，会影响10 kV自备投系统，在处理过程中将无法通过OWS监视站用电系统10 kV中压区域一次设备状态及相关数据，应先将10 kV自备投系统打至OFF状态，并安排人员现场留守10 kV开关室，就地观察开关状态，出现异常及时进行手动切换运行方式，然后进行故障检查。由于P1.ASI和P2.ASI结构与ASI结构相同，因此处理方法同上。
上述三类情况故障处理结束之后，在恢复站用电系统自备投系统之前，应首先通过软件查询是否存在跳闸出口信号，并点击站用电系统监控界面上的自备投复归按钮后，方可正常投入自备投系统。
3 反措及建议
综上所述，换流站辅助系统接口屏的正常运行会直接影响到站用电系统的安全稳定运行，因此针对换流站辅助系统接口屏CAN总线故障将会导致站用电系统无法正常切换及无法监视站用电系统运行状态的问题，提出以下建议：
1 龙泉换流站辅助系统接口屏配置情况
龙泉换流站辅助系统接口屏（ASI）主要由四部分组成，分别是ASI接口屏、极I ASI接口屏、极II ASI接口屏以及ASI主机，其中ASI接口屏位于站控设备室内，极I ASI接口屏位于极I PCP室内，极II ASI接口屏位于极II PCP室内，ASI主机位于站控设备室直流线路故障定位仪（LFL）屏内（由于空间问题ASI与LFL共用一块屏，该屏以LFL命名，但两者功能相互独立，接线相互独立，是两个完全独立的系统），其作用分别为：
（4）ASI主机主要负责接收并处理上述3个接口屏传输的信号和指令，用于全面控制站用电中压和低压系统。
图1 ASI所辖区域划分Fig.1 Division of ASI area
2 故障情况分析
2.1 故障情况介绍
2013年10月8日，龙泉换流站ASI发CAN总线故障及严重故障告警，监盘发现OWS站用电界面10 kV中压区域相关电压、电流、功率等数据停止刷新，且无法监视相关区域一次设备状态。而极I 400 V和极II 400 V相关参数仍可正常刷新，一次设备状态指示正常。
图5 N40至N71号结点显示结果Fig.5 Displayed results of node N40 to N71
因此导致该故障的情况可能有5种：
（1）ASI柜内+B3层PS831故障；
（2）LFL柜内+B5层PS831故障；
（3）LFL柜内ASI主机内PCIB板卡故障；
（4）从ASI柜至LFL柜段光纤故障；
（5）LFLห้องสมุดไป่ตู้内PS831板卡至PCIB板卡段连线故障。
后经运维人员逐一排查，发现ASI主机中PCIB板卡及LFL柜内PS831板卡均存在故障，经更换后恢复正常。
经分析发现在本次ASI主机发CAN总线故障时，将导致10 kV中压区域的开关信息采集和开关控制出现中断，ASI主机无法获取10 kV中压区域的开关状态信息并且无法通过软件自动控制10 kV自备投的正常切换，此时站用电系统只能通过400 V自备投来操作自动切换功能，极大地降低了站用电系统运行的可靠性。
图2 ASI主机发CAN总线故障及严重故障告警Fig.2 CAN bus faulty and serious fault alarm sent from ASI host
图3 站用电界面10 kV中压区域数据停止刷新Fig.3 The data of 10 kV middle voltage area in the station power system stopped refresh
（2）当LFL柜内+B5层的PS831板卡故障时
若LFL柜内+B5层与P1.ASI相关PS831板卡故障，需对其进行重启或者更换故障板卡时，会影响400 V自备投系统，在处理过程中将无法通过OWS监视站用电系统极I400 V低压区域一次设备状态及相关数据，应先将400 V自备投系统打至OFF状态，并安排人员现场留守极I 400 V开关室，就地观察开关状态，出现异常及时进行手动切换运行方式，然后进行故障检查。
若LFL柜内+B5层与P2.ASI或者与ASI相关PS831板卡故障，需对其进行重启或者更换故障板卡时，由于P2.ASI和ASI PS831板卡共用电源，在处理任意板卡时都将影响另一块板卡，处理时应先将10 kV和极II 400 V自备投系统均打至OFF状态，然后进行故障检查。
（3）当ASI主机故障或主机内PCIA、PCIB故障时
[参考文献]（
References）
【相关文献】
[1]赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京：中国电力出版社,2004.ZHAO Wanjun.HVDC engineering technology[M].Beijing：China Electric Power Press,2004.
（1）ASI接口屏主要负责所有10 kV设备的状态信号采集、直流110 V系统相关数据采集以及中压开关操作指令控制等。
（2）极I ASI接口屏主要负责极I 400 V设备的状态信号采集（包括极I的两台10 kV/400 V干式变）以及极I 400 V低压开关操作指令控制等。
（3）极II ASI接口屏功能与极I ASI类似，主要负责极II 400 V设备的状态信号采集（包括极II的两台10 kV/400 V干式变）以及极II 400 V低压开关操作指令控制等。
表1 N40至N71号结点对应信息表Tab.1 Information of node N40 to N71结点号N40-N55 N56-N63 N54-N71板卡名称PS851 PS851 PS853作用采集10 kV开关运行状态信息采集如空调、消防、UPS等系统的状态信息控制10 kV开关分、合操作
换流站辅助系统接口屏CAN总线故障分析
丁杰峰;陈旭;吴卫;李卓;王海军
【摘 要】详细介绍了换流站辅助系统接口屏(ASI)的配置,对换流站辅助系统接口屏在运行过程中出现的CAN总线故障进行了深入分析,同时对该结构下可能出现的问题进行了扩展分析,查找解决办法,提出了改进意见,极大地提高了站用电系统运行的安全性和冗余性.
现场检查站控设备室内双极辅助系统接口屏ASI+1、极I PCP室内极I辅助系统接口屏ASI+1以及极II PCP室内极II辅助系统接口屏ASI+1内所有板卡运行指示灯正常，ASI主机运行正常，未出现程序故障及死机。
随后查询软件逻辑图，发现从N40号结点至N71号结点全部显示为0，该现象意味着ASI主机无法正常接收各个结点的远传信号，因此需要从CAN总线的连接情况进行分析。
经调研发现国内早期使用ABB技术设计的换流站，如龙政直流（龙泉至政平）、江城直流（江陵至鹅城），目前ASI系统均只有一套，无冗余配置，在运行过程中若出现故障，将会极大地影响站用电系统的安全稳定运行，从而降低直流系统的可靠性。
本文通过对龙泉站ASI系统运行过程中出现的CAN总线故障进行深入总结分析，归纳扩展了在该结构下可能出现的其他问题，并提出了改进意见，极大地提高了站用电系统运行的安全冗余性。
2.2 故障情况分析
查询软件逻辑图得知，ASI主机监视N40至N71结点的总线图如图6，双极辅助系统接口屏ASI+1柜内+B3、+B8、+B13层所有板卡（对应结点号为N40至N71）均通过+B3层的PS831板卡将数据传输至LFL屏内（ASI主机与LFL主机共同放置在LFL屏内，但功能各自独立互不影响）+B5层的PS831板卡，再通过+B5层与ASI主机相连。
由于ASI主机负责接收并处理上述三个接口屏传输的信号和指令，用于全面管控站用电中压和低压系统，因此出现故障需重启或更换板卡时，会影响到整个站用电系统，在处理过程中将无法通过OWS监视整个站用电系统一次设备状态及相关数据，所有自备投系统也将处于瘫痪状态，此时风险程度非常高。在处理前应首先将10 kV、极I 400V以及极II 400 V自备投系统全部打至OFF，并安排人员现场留守10 kV和400 V开关室，就地观察开关状态，出现异常及时进行手动切换运行方式。工作前要与工作负责人沟通，做好前期准备工作，重启主机需要3～5 min，更换一块板卡需要10 min，应尽量缩短主机停摆时间。
【正文语种】中 文
【中图分类】TM721.1
0 引言
换流站辅助系统接口屏（ASI）的主要作用是控制换流站内站用电系统运行方式的转换，并对其运行信息进行实时监控。换流站站用电系统负责为站内交直流控制保护系统、辅助系统以及事故照明系统等提供电源，正常情况站内采用两回独立供电，一回备用的运行方式，任何一路故障时由ASI负责切换[1]。若ASI故障退出运行，将会导致站用电系统无法正常切换，从而降低了直流系统运行的可靠性。
图6 ASI主机监视N40至N71号结点的总线图Fig.6 The bus diagram of the host monitoring the nodes N40 to N71
2.3 故障扩展分析
上述故障出现后，由于ASI系统结构存在缺陷且无冗余配置，在CAN总线故障发出时，可能导致其他更为严重的后果，因此换流站组织运维人员进行分析、排查ASI系统可能出现的其他故障，分别对 应各种情况分析并制定了应对措施，具体如下：
（1）将龙泉站ASI主机由目前的独立配置修改为双重化配置，提高系统冗余性。
（2）由于目前龙泉站ASI和极II ASI相关PS831板卡共用A、B路电源，如果其中一块板卡故障需更换时，将会影响到另一块板卡，导致10 kV中压区域自备投和极II 400 V低压区域自备投同时不可用，建议将其分离至A、B路电源分别供电，减小故障处理时的影响范围，从而提高运行可靠性。
【期刊名称】《湖北电力》
【年(卷),期】2017(041)010
【总页数】6页(P54-59)
【关键词】换流站;辅助系统接口屏;CAN总线;站用电系统
【作 者】丁杰峰;陈旭;吴卫;李卓;王海军
【作者单位】国网湖北省电力有限公司检修公司,湖北 武汉 430050;国网湖北省电力有限公司检修公司,湖北 武汉 430050;国网湖北省电力有限公司检修公司,湖北 武汉 430050;国网湖北省电力有限公司检修公司,湖北 武汉 430050;国网湖北省电力有限公司检修公司,湖北 武汉 430050
图7 ASI系统连接图Fig.7 Connection graph of ASI system
（1）当 ASI、P1.ASI或 P2.ASI接口屏内任意板卡（一块或多块）故障时
若ASI屏内任意板卡故障，需对其进行重启或者更换故障板卡时，会影响10 kV自备投系统，在处理过程中将无法通过OWS监视站用电系统10 kV中压区域一次设备状态及相关数据，应先将10 kV自备投系统打至OFF状态，并安排人员现场留守10 kV开关室，就地观察开关状态，出现异常及时进行手动切换运行方式，然后进行故障检查。由于P1.ASI和P2.ASI结构与ASI结构相同，因此处理方法同上。
上述三类情况故障处理结束之后，在恢复站用电系统自备投系统之前，应首先通过软件查询是否存在跳闸出口信号，并点击站用电系统监控界面上的自备投复归按钮后，方可正常投入自备投系统。
3 反措及建议
综上所述，换流站辅助系统接口屏的正常运行会直接影响到站用电系统的安全稳定运行，因此针对换流站辅助系统接口屏CAN总线故障将会导致站用电系统无法正常切换及无法监视站用电系统运行状态的问题，提出以下建议：
1 龙泉换流站辅助系统接口屏配置情况
龙泉换流站辅助系统接口屏（ASI）主要由四部分组成，分别是ASI接口屏、极I ASI接口屏、极II ASI接口屏以及ASI主机，其中ASI接口屏位于站控设备室内，极I ASI接口屏位于极I PCP室内，极II ASI接口屏位于极II PCP室内，ASI主机位于站控设备室直流线路故障定位仪（LFL）屏内（由于空间问题ASI与LFL共用一块屏，该屏以LFL命名，但两者功能相互独立，接线相互独立，是两个完全独立的系统），其作用分别为：
（4）ASI主机主要负责接收并处理上述3个接口屏传输的信号和指令，用于全面控制站用电中压和低压系统。
图1 ASI所辖区域划分Fig.1 Division of ASI area
2 故障情况分析
2.1 故障情况介绍
2013年10月8日，龙泉换流站ASI发CAN总线故障及严重故障告警，监盘发现OWS站用电界面10 kV中压区域相关电压、电流、功率等数据停止刷新，且无法监视相关区域一次设备状态。而极I 400 V和极II 400 V相关参数仍可正常刷新，一次设备状态指示正常。
图5 N40至N71号结点显示结果Fig.5 Displayed results of node N40 to N71
因此导致该故障的情况可能有5种：
（1）ASI柜内+B3层PS831故障；
（2）LFL柜内+B5层PS831故障；
（3）LFL柜内ASI主机内PCIB板卡故障；
（4）从ASI柜至LFL柜段光纤故障；
（5）LFLห้องสมุดไป่ตู้内PS831板卡至PCIB板卡段连线故障。
后经运维人员逐一排查，发现ASI主机中PCIB板卡及LFL柜内PS831板卡均存在故障，经更换后恢复正常。
经分析发现在本次ASI主机发CAN总线故障时，将导致10 kV中压区域的开关信息采集和开关控制出现中断，ASI主机无法获取10 kV中压区域的开关状态信息并且无法通过软件自动控制10 kV自备投的正常切换，此时站用电系统只能通过400 V自备投来操作自动切换功能，极大地降低了站用电系统运行的可靠性。
图2 ASI主机发CAN总线故障及严重故障告警Fig.2 CAN bus faulty and serious fault alarm sent from ASI host
图3 站用电界面10 kV中压区域数据停止刷新Fig.3 The data of 10 kV middle voltage area in the station power system stopped refresh
（2）当LFL柜内+B5层的PS831板卡故障时
若LFL柜内+B5层与P1.ASI相关PS831板卡故障，需对其进行重启或者更换故障板卡时，会影响400 V自备投系统，在处理过程中将无法通过OWS监视站用电系统极I400 V低压区域一次设备状态及相关数据，应先将400 V自备投系统打至OFF状态，并安排人员现场留守极I 400 V开关室，就地观察开关状态，出现异常及时进行手动切换运行方式，然后进行故障检查。
若LFL柜内+B5层与P2.ASI或者与ASI相关PS831板卡故障，需对其进行重启或者更换故障板卡时，由于P2.ASI和ASI PS831板卡共用电源，在处理任意板卡时都将影响另一块板卡，处理时应先将10 kV和极II 400 V自备投系统均打至OFF状态，然后进行故障检查。
（3）当ASI主机故障或主机内PCIA、PCIB故障时
[参考文献]（
References）
【相关文献】
[1]赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京：中国电力出版社,2004.ZHAO Wanjun.HVDC engineering technology[M].Beijing：China Electric Power Press,2004.
（1）ASI接口屏主要负责所有10 kV设备的状态信号采集、直流110 V系统相关数据采集以及中压开关操作指令控制等。
（2）极I ASI接口屏主要负责极I 400 V设备的状态信号采集（包括极I的两台10 kV/400 V干式变）以及极I 400 V低压开关操作指令控制等。
（3）极II ASI接口屏功能与极I ASI类似，主要负责极II 400 V设备的状态信号采集（包括极II的两台10 kV/400 V干式变）以及极II 400 V低压开关操作指令控制等。