变电站测控装置电源插件故障分析处理

摘  要：本文首先阐述了变电站测控装置装置电源插件在测控装置中的作业及板件组成的硬件结构，通过对电源电路的具体分析，得出电源插件故障存在的故障点，进一步通过对测控装置实际故障板件的物理分析，得出测控装置电源板件的关键故障点，本文还提出了一种变电站测控装置电源板件故障的处理方法。

关键词：测控装置;电源插件;故障分析;故障处理

在电网调度自动化技术领域，变电站自动化系统作为调度自动化系统的厂站设备，变电站自动化系统的主要作用完成对变电站一次设备二次设备的数据采集及控制;在当前的通用变电站自动化系统的三层两网的架构中[1]，变电站自动化系统的测控装置是间隔层的核心设备，测控装置的稳控运行是确保变电站自动化系统可靠性的基础。

当前的电网调度自动化专业领域，按照广东电网地区的自动化设备故障数据的统计，测控装置的故障占总二次设备故障的45%，现场统计数据中，测控装置的故障原因按照设备类别分类主要的故障类别有电源板件故障、CPU板件故障、通信板件故障、采用板件故障及控制板件故障。其中电源板件故障占总数的80%，是测控装置故障的主要原因。

1  测控装置电源板件架构及原理

间隔层Bay Level由测控装置、继电保护装置、间隔层网络设备以及与站控层网络的接口设备等构成，面向单元设备的就地测量控制层[1]。测控装置单元是模块化、标准化的结构，易维护和更换方便，且模块宜允许带电插拔，一种测控装置的架构如图1所示。

测控装置独立于测控装置的其他单元，典型的测控装置电源模块是一种开关电源[2]，其等效电路原理如图2所示。

其中容易老化的元件主要为电解电容C、光耦VD及粉芯磁体元件，电子元件受运行年限、运行环境的影响，容易产生故障，其中电解电容长期运行后容易发生容值减低二失效;二极管功率三极管等元件主要起到变换作用;光耦元件是一种线性隔离元件，老化后会导致电路电源环路增益下降、不稳定，导致电源失效;粉芯磁体元件主要指变压器部分，起到隔离、存储及变换传递能量的作用，其性能主要受产品质量的影响，受环境及运行年限的影响相对其他电子元件弱。

2   测控装置电源板件故障分析

测控装置电源板件故障的原因主要是电子元件故障或者烧毁，现场通过对大量运行8年及以上的电源板件的外观观察及检测、发现电源板件所使用的全部电子元件中，粉芯磁体元件组成的变压器的外观良好，没有发生变形及烧毁的情况;光耦元件外观外观良好，没有发生异常的情况;功率三极管有发热严重的情况，个别功率三极管发热严重，但极少发生元件烧毁的情况。从外观观察，部分电解电容发生鼓涨的情况。如图3所示。

在电解电容工作过程中，电容的的氧化铝介质在阴阳两极进行相应的化学反应， 保持厚度动态平衡。 受到运行年限及运行环境的影响，动态生成的氧化铝的平整度变差， 其电容结构将不再均匀， 其电解电容的等效电容值会不断地下降。 在这个过程中，阴极反应产生的热和氢气会加速电解液的挥发和电解电容性能的退化。 随着退化的加剧，电解电容中的电解液消耗增多， 从而出现电容本体的鼓涨，鼓涨的电容会造成电路工作条件变化，从而导致电路失效。

3  测控装置电源板件故障处理方法

对于变电站运行中的测控装置，一旦装置的电源板件出现故障，测控装置无法正常运行，必须及时进行故障处理，基于现场作业安全，测控装置电源板件故障处理按以下步骤进行：

1、退出该故障测控装置的所有遥控出口压板;

2、对该测控装置采集的遥测数据遥信数据进行技术的封锁，避免出现误遥测及误遥信;

3、更换测控装置的电源插件;

4、如果没有电源插件备件进行更换，作为临时的应急措施，可以对鼓涨的电容进行更换。

4 结语

本文首先阐述了变电站测控装置装置电源插件在测控装置中的作业及板件组成的硬件结构，通过对电源电路的具体分析，得出电源插件故障存在的故障点，进一步通过对测控装置实际故障板件的物理分析，得出测控装置电源板件的关键故障点，本文还提出了一种变电站测控装置电源板件故障的处理方法，变电站现场作业表明，本文所述的更换测控装置电源板件的方法作业规范，安全有效。

参考文献

[1]南方电网智能变电站二次系统通用设计规范.

[2]雷登云，王力纬，侯波，等.基于无偏滤波算法的开关电源 ESR 在线监测技术 [J] .電子产品可靠性与环境试验，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.

作者简介：

李泽时（1975年）男，广东信宜人，高级工程师，从事电网调度自动化技术工作.