2024年3月19日发(作者：丙淼淼)
数字化变电站智能设备常见故障快速排查及隔离
摘要：电力行业已逐渐由传统电力技术向着智能化方向发展，数字化及智能变
电站的建设和投产使用已在全国范围内不断普及。数字化变电站由于其相对传统
变电站较为复杂的网络拓扑结构和通讯协议，部分智能化设备在长时间运行过程
中会出现异常和缺陷。本文就数字化变电站常见故障及异常情况进行讨论分析，
提出并总结对运行人员快速查找和隔离异常和故障设备的方法。
关键词：数字化变电站；智能化设备；光纤；采样
前言
数字化变电站建设从2006年云南省投运的第一座110kV变电站数字化变电站
开始，标示着我国智能电网技术的实施迈向了一个新阶段。就数字化变电站而言，
较传统变电站繁琐复杂的电缆布线，数字化变电站采用了就地式的智能终端参与
控制，以光纤为主要载体实现了二次设备间信息更为快捷、方便的交互。由于广
东气候常年温和潮湿，在夏季6月-10月长达5个月时间室外气温高达30多摄氏
度，数字化智能设备在运行过程中逐渐出现老化、通讯异常等缺陷和故障。因此
及时识别变电站内智能设备异常和故障、快速并准确查找故障点并将其隔离处理，
成为提高数字化变电站的运行可靠性和管理效率的关键一环。
1、数字化变电站一般网络拓扑简介
一般常规变电站在数字化改造后的网络结构标准化，现阶段的数字化变电站
的网络结构图，分为一次设备及过程层、间隔层和站控层。在南京新宁光电自动
化有限公司2008年发表的数字化变电站文献[1]有相关呈现：
图1 数字化变电站一般网络拓扑
2、数字化设备异常分析及处理
2.1保护量、测量量采样通道异常
数字化变电站的所有采样都必须经过就地的电子式互感器进行采样，电子式
互感器采样异常成为影响智能设备运行的首要原因。光电式互感器构造、和合并
单元通讯原理在2011年数字化变电站应用及发展相关论文[2]有呈现：
按照数字化变电站一般网络拓扑和间隔层采样信息分配的共享特性，无论是
何间隔的电流、电压采样光信号，都要经过合并单元打包后，发送至各电压等级
的母线保护装置。换而言之，110kV母线保护、220kV母线保护A和母线保护B
是获得共享各自电压等级的所有采样信息，因此母线保护是对采样异常反应最快
的装置。一般数字化智能设备异常可通过优先检查相应电压等级的母线保护装置
得到异常的初步判断。通过母线保护告警筛查可知采样电流、电压偏离正常值的
间隔支路，再通过该间隔支路相应的合并单元确定存在故障的是在A网还是B网
的保护量或测量量的采样通道，决定是否重启该间隔设备或是旁代该间隔以隔离
故障和停电检修。
2.2合并单元激光电源异常
智能合并单元(OEMU)在数字化变电站网络过程层中扮演着光纤信号处理、解
析、分配的角色。当合并器用于220kV以上电流互感器时，必须配备激光模件给
高压侧的采集器供电。在OEMU700系列合并器技术说明书[3]上有关220kV高压
光电式电子互感器所采用的合并单元OEMU702型号背板插件结构图：
图3 OEMU702合并器机箱结构及端子示意图
由于激光电源需要保持对间隔电子式电流互感器采集器供能，220kV线路带
电情况下，其输出功率由负荷大小决定。但由于合并单元配置的激光电源模件在
负荷变化较大时功率切换不佳易出现故障，故障一般分为激光电源插件故障和取
能回路故障两种。与2.1的采样通道异常的影响相似，激光电源的常见两种故障
必然影响采集器光信号的输出，因此对线路间隔保护、220kV母线保护的保护、
测量电流数据都有影响，结合母线保护光纤数据失效告警、该间隔线路保护合并
单元告警，判断出合并单元激光电源有异常情况。
激光电源故障的处理，需要退出该线路间隔和对相应220kV母线保护（A或
B）的数据光纤，或直接退出该线路间隔和对应的220kV母线保护（A或B）的整
套保护功能，然后进行电源插件更换。若是取能回路故障则需退出该线路间隔的
数据光纤，并把线路间隔进行旁代路停电检修。
2.3隔离开关位置判别异常
按数字化变电站一般网络拓扑，在过程层上为每个间隔配置独立的智能控制
终端。舍弃常规变电站各间隔机构、端子箱采用众多接点方式与保护测控进行通
信，采用智能控制终端通过以太网或光纤信号方式与一次设备和间隔层设备之间
进行通信。在隔离开关位置采样方面，智能控制终端通过隔离开关辅助接点位置
来判别位置分、合信号。
对于敞开式数字化变电站，智能终端设备在母线隔离开关位置判别上易发异
常，原因多为智能就地柜的智能终端位置采样插件散热不足，插件无法正常工作。
刀闸位置判别异常信号，在后台监控机反馈多为间隔刀闸位置中间态或间隔刀闸
双位置报警状态，双位置报警信号会使对应电压等级的母差保护发告警信号。在
数字化变电站运行人员在检查相应刀闸告警信号后，应先检查一次设备机构辅助
接点、控制回路电压等正常，再可快速判断位置信号故障点应在智能控制终端处。
确定故障点后，可通过旁代本间隔方式进行故障隔离和更换智能终端插件处理。
3、总结语及建议
结合上文的分析，数字化变电站智能设备的异常快速查找一般能按照以下步
骤进行：
1）通过调度端合并信号首先判断：是数据采样异常，还是隔离开关位置判别
失效。
2）数据采样异常
先检查相应的A网或B网的母线保护，线路或主变间隔保护。通过保护告警
数据异常或失效的光纤支路查找得对应的A网或B网合并单元，检查电流、电压
采样是否异常，合并单元的电源监测回路中功率情况、线圈工作情况是否正常。
若是电流、电压采样值偏离正常值，可判断故障点在互感器采集器上；
若是电源监测回路异常，故障点在激光电源插件或取能回路上。
3）隔离开关判别失效
先检查母线保护，并检查相应线路或主变间隔保护。找到相应间隔或支路后，
检查相应隔离刀闸实际位置、辅助接点、控制回路电压状态正常，再检查智能控
制终端位置信号，故障点应在智能控制终端上。
稳定的数字化智能设备对站端一、二次设备的可靠运行起至关重要的作用。
正如上文2分析、3中的处理步骤中都可见，数字化设备的异常对线路保护、对
母线保护都有影响，其中影响最大的是母线保护。
数字化变电站和智能变电设备的普及是电力技术发展的必然结果，日后电力
智能设备的生产技术和质量将会越来越成熟，稳定性越来越高，必定有更多数字
化变电站甚至是智能变电站投入到电力生产的行列中。
参考文献
[1]徐大可.数字化变电站的现状和网络结构[J].电世界，2008，11：561-563.
[2]韩琪.数字化变电站应用及智能变电站发展趋势研究[D].山东：山东大学，
2011.7-43.
[3]南京新宁光电自动化有限公司. OEMU700系列数字式光电互感器合并器[Z].
南京：南京新宁光电自动化有限公司，2008.
作者介绍
李衍进（1992.11.03-）；性别：男；籍贯：广东中山；民族：汉；学历：本
科学士；职称：助理工程师；职务：变电运行管理；研究方向：电力自动化；单
位名称：广东电网有限责任公司中山供电局。
2024年3月19日发(作者：丙淼淼)
数字化变电站智能设备常见故障快速排查及隔离
摘要：电力行业已逐渐由传统电力技术向着智能化方向发展，数字化及智能变
电站的建设和投产使用已在全国范围内不断普及。数字化变电站由于其相对传统
变电站较为复杂的网络拓扑结构和通讯协议，部分智能化设备在长时间运行过程
中会出现异常和缺陷。本文就数字化变电站常见故障及异常情况进行讨论分析，
提出并总结对运行人员快速查找和隔离异常和故障设备的方法。
关键词：数字化变电站；智能化设备；光纤；采样
前言
数字化变电站建设从2006年云南省投运的第一座110kV变电站数字化变电站
开始，标示着我国智能电网技术的实施迈向了一个新阶段。就数字化变电站而言，
较传统变电站繁琐复杂的电缆布线，数字化变电站采用了就地式的智能终端参与
控制，以光纤为主要载体实现了二次设备间信息更为快捷、方便的交互。由于广
东气候常年温和潮湿，在夏季6月-10月长达5个月时间室外气温高达30多摄氏
度，数字化智能设备在运行过程中逐渐出现老化、通讯异常等缺陷和故障。因此
及时识别变电站内智能设备异常和故障、快速并准确查找故障点并将其隔离处理，
成为提高数字化变电站的运行可靠性和管理效率的关键一环。
1、数字化变电站一般网络拓扑简介
一般常规变电站在数字化改造后的网络结构标准化，现阶段的数字化变电站
的网络结构图，分为一次设备及过程层、间隔层和站控层。在南京新宁光电自动
化有限公司2008年发表的数字化变电站文献[1]有相关呈现：
图1 数字化变电站一般网络拓扑
2、数字化设备异常分析及处理
2.1保护量、测量量采样通道异常
数字化变电站的所有采样都必须经过就地的电子式互感器进行采样，电子式
互感器采样异常成为影响智能设备运行的首要原因。光电式互感器构造、和合并
单元通讯原理在2011年数字化变电站应用及发展相关论文[2]有呈现：
按照数字化变电站一般网络拓扑和间隔层采样信息分配的共享特性，无论是
何间隔的电流、电压采样光信号，都要经过合并单元打包后，发送至各电压等级
的母线保护装置。换而言之，110kV母线保护、220kV母线保护A和母线保护B
是获得共享各自电压等级的所有采样信息，因此母线保护是对采样异常反应最快
的装置。一般数字化智能设备异常可通过优先检查相应电压等级的母线保护装置
得到异常的初步判断。通过母线保护告警筛查可知采样电流、电压偏离正常值的
间隔支路，再通过该间隔支路相应的合并单元确定存在故障的是在A网还是B网
的保护量或测量量的采样通道，决定是否重启该间隔设备或是旁代该间隔以隔离
故障和停电检修。
2.2合并单元激光电源异常
智能合并单元(OEMU)在数字化变电站网络过程层中扮演着光纤信号处理、解
析、分配的角色。当合并器用于220kV以上电流互感器时，必须配备激光模件给
高压侧的采集器供电。在OEMU700系列合并器技术说明书[3]上有关220kV高压
光电式电子互感器所采用的合并单元OEMU702型号背板插件结构图：
图3 OEMU702合并器机箱结构及端子示意图
由于激光电源需要保持对间隔电子式电流互感器采集器供能，220kV线路带
电情况下，其输出功率由负荷大小决定。但由于合并单元配置的激光电源模件在
负荷变化较大时功率切换不佳易出现故障，故障一般分为激光电源插件故障和取
能回路故障两种。与2.1的采样通道异常的影响相似，激光电源的常见两种故障
必然影响采集器光信号的输出，因此对线路间隔保护、220kV母线保护的保护、
测量电流数据都有影响，结合母线保护光纤数据失效告警、该间隔线路保护合并
单元告警，判断出合并单元激光电源有异常情况。
激光电源故障的处理，需要退出该线路间隔和对相应220kV母线保护（A或
B）的数据光纤，或直接退出该线路间隔和对应的220kV母线保护（A或B）的整
套保护功能，然后进行电源插件更换。若是取能回路故障则需退出该线路间隔的
数据光纤，并把线路间隔进行旁代路停电检修。
2.3隔离开关位置判别异常
按数字化变电站一般网络拓扑，在过程层上为每个间隔配置独立的智能控制
终端。舍弃常规变电站各间隔机构、端子箱采用众多接点方式与保护测控进行通
信，采用智能控制终端通过以太网或光纤信号方式与一次设备和间隔层设备之间
进行通信。在隔离开关位置采样方面，智能控制终端通过隔离开关辅助接点位置
来判别位置分、合信号。
对于敞开式数字化变电站，智能终端设备在母线隔离开关位置判别上易发异
常，原因多为智能就地柜的智能终端位置采样插件散热不足，插件无法正常工作。
刀闸位置判别异常信号，在后台监控机反馈多为间隔刀闸位置中间态或间隔刀闸
双位置报警状态，双位置报警信号会使对应电压等级的母差保护发告警信号。在
数字化变电站运行人员在检查相应刀闸告警信号后，应先检查一次设备机构辅助
接点、控制回路电压等正常，再可快速判断位置信号故障点应在智能控制终端处。
确定故障点后，可通过旁代本间隔方式进行故障隔离和更换智能终端插件处理。
3、总结语及建议
结合上文的分析，数字化变电站智能设备的异常快速查找一般能按照以下步
骤进行：
1）通过调度端合并信号首先判断：是数据采样异常，还是隔离开关位置判别
失效。
2）数据采样异常
先检查相应的A网或B网的母线保护，线路或主变间隔保护。通过保护告警
数据异常或失效的光纤支路查找得对应的A网或B网合并单元，检查电流、电压
采样是否异常，合并单元的电源监测回路中功率情况、线圈工作情况是否正常。
若是电流、电压采样值偏离正常值，可判断故障点在互感器采集器上；
若是电源监测回路异常，故障点在激光电源插件或取能回路上。
3）隔离开关判别失效
先检查母线保护，并检查相应线路或主变间隔保护。找到相应间隔或支路后，
检查相应隔离刀闸实际位置、辅助接点、控制回路电压状态正常，再检查智能控
制终端位置信号，故障点应在智能控制终端上。
稳定的数字化智能设备对站端一、二次设备的可靠运行起至关重要的作用。
正如上文2分析、3中的处理步骤中都可见，数字化设备的异常对线路保护、对
母线保护都有影响，其中影响最大的是母线保护。
数字化变电站和智能变电设备的普及是电力技术发展的必然结果，日后电力
智能设备的生产技术和质量将会越来越成熟，稳定性越来越高，必定有更多数字
化变电站甚至是智能变电站投入到电力生产的行列中。
参考文献
[1]徐大可.数字化变电站的现状和网络结构[J].电世界，2008，11：561-563.
[2]韩琪.数字化变电站应用及智能变电站发展趋势研究[D].山东：山东大学，
2011.7-43.
[3]南京新宁光电自动化有限公司. OEMU700系列数字式光电互感器合并器[Z].
南京：南京新宁光电自动化有限公司，2008.
作者介绍
李衍进（1992.11.03-）；性别：男；籍贯：广东中山；民族：汉；学历：本
科学士；职称：助理工程师；职务：变电运行管理；研究方向：电力自动化；单
位名称：广东电网有限责任公司中山供电局。