變電站測控裝置電源插件故障分析處理

摘? 要：本文首先闡述了變電站測控裝置裝置電源插件在測控裝置中的作業及板件組成的硬件結構，通過對電源電路的具體分析，得出電源插件故障存在的故障點，進一步通過對測控裝置實際故障板件的物理分析，得出測控裝置電源板件的關鍵故障點，本文還提出了一種變電站測控裝置電源板件故障的處理方法。

關鍵詞：測控裝置;電源插件;故障分析;故障處理

在電網調度自動化技術領域，變電站自動化系統作為調度自動化系統的廠站設備，變電站自動化系統的主要作用完成對變電站一次設備二次設備的數據采集及控制;在當前的通用變電站自動化系統的三層兩網的架構中[1]，變電站自動化系統的測控裝置是間隔層的核心設備，測控裝置的穩控運行是確保變電站自動化系統可靠性的基礎。

當前的電網調度自動化專業領域，按照廣東電網地區的自動化設備故障數據的統計，測控裝置的故障占總二次設備故障的45%，現場統計數據中，測控裝置的故障原因按照設備類別分類主要的故障類別有電源板件故障、CPU板件故障、通信板件故障、采用板件故障及控制板件故障。其中電源板件故障占總數的80%，是測控裝置故障的主要原因。

1? 測控裝置電源板件架構及原理

間隔層Bay Level由測控裝置、繼電保護裝置、間隔層網絡設備以及與站控層網絡的接口設備等構成，面向單元設備的就地測量控制層[1]。測控裝置單元是模塊化、標準化的結構，易維護和更換方便，且模塊宜允許帶電插拔，一種測控裝置的架構如圖1所示。

測控裝置獨立于測控裝置的其他單元，典型的測控裝置電源模塊是一種開關電源[2]，其等效電路原理如圖2所示。

其中容易老化的元件主要為電解電容C、光耦VD及粉芯磁體元件，電子元件受運行年限、運行環境的影響，容易產生故障，其中電解電容長期運行后容易發生容值減低二失效;二極管功率三極管等元件主要起到變換作用;光耦元件是一種線性隔離元件，老化后會導致電路電源環路增益下降、不穩定，導致電源失效;粉芯磁體元件主要指變壓器部分，起到隔離、存儲及變換傳遞能量的作用，其性能主要受產品質量的影響，受環境及運行年限的影響相對其他電子元件弱。

2? ?測控裝置電源板件故障分析

測控裝置電源板件故障的原因主要是電子元件故障或者燒毀，現場通過對大量運行8年及以上的電源板件的外觀觀察及檢測、發現電源板件所使用的全部電子元件中，粉芯磁體元件組成的變壓器的外觀良好，沒有發生變形及燒毀的情況;光耦元件外觀外觀良好，沒有發生異常的情況;功率三極管有發熱嚴重的情況，個別功率三極管發熱嚴重，但極少發生元件燒毀的情況。從外觀觀察，部分電解電容發生鼓漲的情況。如圖3所示。

在電解電容工作過程中，電容的的氧化鋁介質在陰陽兩極進行相應的化學反應， 保持厚度動態平衡。 受到運行年限及運行環境的影響，動態生成的氧化鋁的平整度變差， 其電容結構將不再均勻， 其電解電容的等效電容值會不斷地下降。 在這個過程中，陰極反應產生的熱和氫氣會加速電解液的揮發和電解電容性能的退化。 隨著退化的加劇，電解電容中的電解液消耗增多， 從而出現電容本體的鼓漲，鼓漲的電容會造成電路工作條件變化，從而導致電路失效。

3? 測控裝置電源板件故障處理方法

對于變電站運行中的測控裝置，一旦裝置的電源板件出現故障，測控裝置無法正常運行，必須及時進行故障處理，基于現場作業安全，測控裝置電源板件故障處理按以下步驟進行：

1、退出該故障測控裝置的所有遙控出口壓板;

2、對該測控裝置采集的遙測數據遙信數據進行技術的封鎖，避免出現誤遙測及誤遙信;

3、更換測控裝置的電源插件;

4、如果沒有電源插件備件進行更換，作為臨時的應急措施，可以對鼓漲的電容進行更換。

4 結語

本文首先闡述了變電站測控裝置裝置電源插件在測控裝置中的作業及板件組成的硬件結構，通過對電源電路的具體分析，得出電源插件故障存在的故障點，進一步通過對測控裝置實際故障板件的物理分析，得出測控裝置電源板件的關鍵故障點，本文還提出了一種變電站測控裝置電源板件故障的處理方法，變電站現場作業表明，本文所述的更換測控裝置電源板件的方法作業規范，安全有效。

參考文獻

[1]南方電網智能變電站二次系統通用設計規范.

[2]雷登云，王力緯，侯波，等.基于無偏濾波算法的開關電源 ESR 在線監測技術 [J] .電子產品可靠性與環境試驗，2018，36 （S1）： 14-18.

[ 3] LAHYANI A，VENET P，GRELLET G，et al. Failureprediction of electrolytic capacitors during operation of a switchmode power supply [J] . Power Electronics IEEE Transactions on，1998，13 （6）： 1199-1207.

作者簡介：

李澤時（1975年）男，廣東信宜人，高級工程師，從事電網調度自動化技術工作.