1、第二十八卷 第一期，安徽电气工程职业技术学院学报 年 月 线路合并单元电压采样异常分析王 飞，周自强，赵 婷，胡晓军收稿日期：作者简介：王 飞（），男，安徽桐城人，高级工程师，研究方向为继电保护。周自强（），男，安徽寿县人，工程师，研究方向为继电保护。赵 婷（），女，河北柏乡人，工程师，研究方向为继电保护。胡晓军（），男，安徽无为人，工程师，研究方向为继电保护。（国网合肥供电公司，安徽 合肥）摘 要：文章介绍了一起某智能变电站 线路间隔合并单元电压采样异常情况，详细阐述了引起该故障的原因及解决故障的过程，着重介绍了对故障元件的检查、分析，最后提出了针对这类故障的防范措施。关键词：智能变电站；合
2、并单元；电压采样；故障元件；防范措施中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，：；引言智能变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能。因此在智能变电站中（）、（）和（）报文的正常通讯起到了非常关键的作用。目前过程层设备一般就地布置，运行环境恶劣，合并单元、智能终端等智能设备易受环境影响而损坏。若合并单元异常，将导致断链或采样数据无效，进而有可能引起相关保护装置不正确动作、测控装置不正确显示设备实时采样等异常。文章针对一起智能变电站某 间隔合并单元采样异常情况，结合实际光纤链路走向查找采样异常的可能原因，并据
3、此提出针对性的异常情况处理方案，详细地介绍消除这种 通讯中断故障的检查过程，保证故障得以彻底解决，保障电网安全稳定运行。异常情况概述某日 某智能站 金云 间隔监控后台发“第二套保护装置报警”“第二套合并单元安徽电气工程职业技术学院学报 第二十八卷 第一期告警总”“第二套合并单元接收母线合并单元 中断”等信号。现场检查后台信号如图 所示。图 后台信号图根据异常信号，立即检查该间隔相关二次装置。检查结果如下：（）金云 第二套合并单元装置面板指示灯“装置告警”亮、“”闪烁；（）第二套线路保护装置上模拟量采样电压值为、电流值正常；（）第二套母线保护 电流、电压采样均正常，且母线保护未发任何异常告警信号
4、；（）第二套线路故障录波器上该间隔模拟采样量电压值为、电流值正常。原因排查依据某智能站实际电压信息流，绘制相关部分电压信息流图如图。图 电压信息流图据此电压信息流图并结合上述现场检查结果可分析得出：（）第二套母线保护电压采样正常，说明 第二套母线合并单元中电压采集及处理单元工作正常，但却不能保证 第二套母线合并单元各输出光口都工作正常。（）从监控后台所发信号 金云“第二套合并单元接收母线合并单元 中断”及其第二套合并单元装置面板指示灯“装置告警”亮、“”闪烁等现象可判断出 金云 第二套合并单元级联电压输入存在异常，这也直接导致了 金云 第二套微机光纤纵差保护电压采样、第二套线路故障录波器该间隔
5、电压采样均不正确。为进一步从 第二套母线合并单元到 金云 第二套合并单元装置这段链路定位故障位置，在申请停用 金云 第二套保护并批准消缺工作的情况下，拔出 金云 第二套合并单元装置采样板级联电压光纤，将该光纤接口接入便携式继电保护测试仪抓包，测试结果为接收、母电压采样信号均正常，确定为 间隔第二套合并单元装置内部处理电压采样环节出现异常。故障处理及检查分析 故障处理过程将合并单元装置上旧 插件拆下，换上准备好的 新 插件。更换后，将装置上电，合并单元“装置告警”熄灭、“”常亮（表示 接收正常），合并单元装置恢复正常运行，到控制室查看后台监控机相关信号也复归。但是大约 分钟后，后台监控机发金云
6、开关第二套合并单元“装置闭锁”“装置告警总”等信号。检查 金云 第二套合并单元装置，此时“装置告警”灯再次点亮。通过调试软件读取装置日志，告警事件列表和日志分别如图、图。王 飞，周自强，赵 婷，胡晓军：线路合并单元电压采样异常分析图 金云 第二套合并单元事件列表图 金云 第二套合并单元日志列表如图 所示，调试软件告警窗显示“监视模块告警”，查看详细日志显示“模件异常复位”（模件为装置的 插件），初步分析应是 插件异常导致。因 插件原因导致合并单元装置异常，可能有如下两个原因：插件松动或损坏。针对两种情况可分别进行排查。（）插件松动。检查时可将合并单元装置断电，然后重新拔插 插件，确认插好后重新
7、上电观察装置面板现象。经过断电重新拔插插件检查后，金云 第二套合并单元故障现象依旧存在，因此可排除 插件松动的可能。（）插件损坏。检查时可将合并单元装置断电，然后更换新的 插件，确认插好后重新上电观察装置面板现象。装置断电后，将一块全新批次的 插件换上，刚换完插件后的几分钟内，装置运行正常，“装置告警”灯不点亮，大约 分钟后，又报出“装置闭锁”“装置告警总”，调取日志发现事件列表仍报“监视模块告警”，详细日志仍为“模件异常复位”。考虑到 插件只是一块电路板，没有 芯片等精细元件，新、老 插件同时损坏的概率极低，故排除 插件本身损坏的可能。综上，合并单元装置异常不是由 插件导致的。为判断是否由
8、新 插件导致的合并单元异常，鉴于现场只有这块新 插件，为此只能把新 插件从装置拆除、再重新装上旧 插件。再次读取装置日志，此时日志只显示 断链，没有 插件异常告警。据此判断大概率是由于 新 插件致合并单元出现异常。由于该故障会引起 金云 第二套保护运行异常，属于严重缺陷，为此紧急联系厂家人员供应 新 插件。更换 新 插件后各装置均恢复正常运行，观察一段时间后故障未再发生，成功消除合并单元装置缺陷。由此可见 新 插件本身也存在异常，下面依次介绍 新、旧 插件检查分析过程。新 插件检查分析 插件外观检查通过外观检查，观察新 插件，电容、电阻和芯片等器件焊接良好，未发现 插件焊接异常情况。安徽电气工
9、程职业技术学院学报 第二十八卷 第一期 插件测试将新 插件装入机箱测试，上电可以复现现场故障，装置信息显示有“号 异常、监视 通讯异常”等异常信息。检查监视 的运行指示灯异常。从指示灯的状态，可以初步判断“监视”有异常。监视 工作原理如图，在 插件上，主 芯片通过 芯片实现过程层数据通讯，同时主 芯片通过 总线控制 插件。为了防止主 芯片异常导致误触发 插件，系统中还有一颗监视 芯片，正常情况下两个芯片通过串口通讯相互监视，当监视 芯片检测到主 芯片异常后，就会闭锁 总线接口。图 监视 工作原理图当监视 芯片本身出现了异常，引起 总线接口的闭锁动作，导致主 与 板通讯因此而中断，装置运行信息记
10、录“号 异常、监视 通讯异常”。观察 新 插件上监视 芯片部分焊接未见异常。测量监视 芯片的 电源和相关晶振均正常，排除外部电路故障原因。重新对其烧写程序，依旧不能排除故障现象，因此可能芯片本身故障。采取用正常的插件和故障插件进行了芯片调换试验方法，新 插件试验过程中工作正常，最后确定由监视 芯片故障导致 新 插件异常。旧 插件检查分析 旧 插件端口接收测试 模件是合并单元的核心，主要负责装置的 采样、同步以及数字量数据的处理，背板图如图 所示。图 背板图王 飞，周自强，赵 婷，胡晓军：线路合并单元电压采样异常分析 背板上各光纤口的功能分配见表。表 光口定义说明表光口名称作用备注 及 输入口上
11、口可选装 或 口，下口固定为 口 光纤以太网，默认使用 作为调试口 光纤以太网接口，可同时支持、点对点 发送和接收、以太网 同步 光纤以太网接口，可同时支持、点对点 发送可通过配置文件配置 和 报文的工作端口；光纤以太网口数量根据具体需要可以定制。其中合并单元装置端口（接收口）用于级联母线合并单元的 报文，合并单元 同步电流模拟量（本地）和电压 报文后经端口（至 和 至 的输出口）输出 报文给线路保护和测控装置。当端口 级联母线合并单元的 报文中断时，会引起线路保护报 断线信号。旧 插件如图 所示，其中 端口光模块如图 中红框所示。图 旧 插件端口 光模块搭建现场运行环境，将旧 插件端口 附板
12、组入机箱。数字测试仪模拟现场 第二套母线合并单元发送 报文，对旧端口 附板进行测试。此时检查测试仪输出光功率衰耗为 。装置（旧 插件端口 附板）接收母线合并单元（数字测试仪模拟）输出 报文通讯链路中断，经多次测试接收 报文始终处于中断状态。旧 插件端口输出检测旧 插件的端口 输出 报文正常，测试端口 输出光功率为 （输出标准 ）符合要求，如图 所示。图 端口 输出光功率资料来源：国电南京自动化股份有限公司 系列合并单元说明书。安徽电气工程职业技术学院学报 第二十八卷 第一期测试结果表明，旧 端口 输出 报文正常，并且端口 输出光功率正常。旧 插件端口异常分析通过以上测试，表明端口 光模块接收出
13、现异常。检查端口 光模块外观，未见明显异常，更换 插件上端口 光模块器件，使用数字测试仪模拟母线合并单元装置输出 报文，在 范围内调整发送光纤光功率衰耗时，插件接收 通讯均正常，故障现象消除。综上所述，合并单元旧 插件接收 通讯中断的原因为端口 光模块接收异常所致。防范措施（）督促二次设备生产厂家在设备设计及生产阶段严把质量关，选用质量好、性能优的配件；（）对本批次的合并单元装置及时进行全面的反措排查，更换该批次合并单元装置的全部光模块；（）加强设备巡视，完善相关备品备件，一旦发现该问题可及时检查、解决，减少对保护设备的影响，将电网受到影响降到最低。结语变电站智能化必然是电力系统工业技术的发展趋势之一，且目前在运行的智能变电站越来越多，智能变电站在运行时，不可避免地会发生设备故障及通讯故障等状况 。随着智能变电站运行年限的增长，这类问题暴露得也多了起来，因此在日常维护中运行人员要熟悉这类缺陷，发现异常后可及时定位故障位置，减少设备消缺时间，控制受影响的二次设备范围，把对电网的危害降低到最低。参考文献：刘宏新 智能变电站二次系统运行与维护 北京：中国电力出版社，王进虎，王娜 智能变电站 通信异常分类判定分析 电力安全技术，（）：朱旻路 智能变电站二次设备调试及维护探讨 电子世界，（）：责任编辑：刘显祖