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(yè)及板件組成的硬件結(jié)構(gòu)，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(guān)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(guān)鍵詞：測控裝置;電源插件;故障分析;故障處理

在電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)領(lǐng)域，變電站自動化系統(tǒng)作為調(diào)度自動化系統(tǒng)的廠站設(shè)備，變電站自動化系統(tǒng)的主要作用完成對變電站一次設(shè)備二次設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及控制;在當(dāng)前的通用變電站自動化系統(tǒng)的三層兩網(wǎng)的架構(gòu)中[1]，變電站自動化系統(tǒng)的測控裝置是間隔層的核心設(shè)備，測控裝置的穩(wěn)控運行是確保變電站自動化系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)。

當(dāng)前的電網(wǎng)調(diào)度自動化專業(yè)領(lǐng)域，按照廣東電網(wǎng)地區(qū)的自動化設(shè)備故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，測控裝置的故障占總二次設(shè)備故障的45%，現(xiàn)場統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，測控裝置的故障原因按照設(shè)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(shù)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(gòu)及原理

間隔層Bay Level由測控裝置、繼電保護裝置、間隔層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及與站控層網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)備等構(gòu)成，面向單元設(shè)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(jié)構(gòu)，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(gòu)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(guān)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(huán)境的影響，容易產(chǎn)生故障，其中電解電容長期運行后容易發(fā)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(dǎo)致電路電源環(huán)路增益下降、不穩(wěn)定，導(dǎo)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(chǎn)品質(zhì)量的影響，受環(huán)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)生變形及燒毀的情況;光耦元件外觀外觀良好，沒有發(fā)生異常的情況;功率三極管有發(fā)熱嚴重的情況，個別功率三極管發(fā)熱嚴重，但極少發(fā)生元件燒毀的情況。從外觀觀察，部分電解電容發(fā)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(zhì)在陰陽兩極進行相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)， 保持厚度動態(tài)平衡。 受到運行年限及運行環(huán)境的影響，動態(tài)生成的氧化鋁的平整度變差， 其電容結(jié)構(gòu)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(yīng)產(chǎn)生的熱和氫氣會加速電解液的揮發(fā)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(xiàn)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(dǎo)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(xiàn)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(xiàn)場作業(yè)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(shù)據(jù)遙信數(shù)據(jù)進行技術(shù)的封鎖，避免出現(xiàn)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(yīng)急措施，可以對鼓漲的電容進行更換。

4 結(jié)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(yè)及板件組成的硬件結(jié)構(gòu)，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(guān)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(xiàn)場作業(yè)表明，本文所述的更換測控裝置電源板件的方法作業(yè)規(guī)范，安全有效。

參考文獻

[1]南方電網(wǎng)智能變電站二次系統(tǒng)通用設(shè)計規(guī)范.

[2]雷登云，王力緯，侯波，等.基于無偏濾波算法的開關(guān)電源 ESR 在線監(jiān)測技術(shù) [J] .電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)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(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)工作.