摘要： 变电站作为电力输送链路里不可或缺的核心基础设施，直接保障电网电能稳定供给。本文以综合自动化变电站的运维技术作为研究对象，梳理变电站运行阶段各类典型故障的排查处置手段与常态化运维方案，同时从数据备份防护、智能终端巡检、UPS 电源规范化管理、间隔层设备防护、通信系统迭代升级、传输通道质量管控、远程运维实操要点七个维度，总结自动化变电站运维管控重点，为一线运维技术人员开展现场工作提供参考思路。 **关键词：**自动化变电站；运维检修；故障处置；综合自动化系统
1 变电站综合自动化系统运行故障及处置方案
1.1 故障排查手段
1.1.1 电源核查法
自动化变电站设备经过试运行稳定期后，一般很少出现本体硬件损坏类故障，多数异常问题都源自供电电压波动。故障排查时优先对供电回路、电压参数进行检测，判断故障是否由线路板短路、断路问题引发；除此之外，熔断器过热熔断也是一类常见诱因。该排查方式更加适合工况稳定、硬件性能良好的自动化设备。
1.1.2 分区比对排除法
综合自动化变电站系统架构繁杂，集成计算机后台、通信传输链路、直流子系统、远动终端、中央信号单元等多个模块。分区比对排除法依托二分排查思路，通过梳理各模块之间的信号关联节点，逐步缩小故障锁定范围，快速筛除运行正常单元，精准定位故障点位，有效提升故障排查效率，但该方法对运维人员现场实操经验有较高要求。
1.2 典型故障处理措施
1.2.1 通信网络故障
（1）通信链路中断大多由通信接口松动、通信模块损坏引发，处理流程如下：先检查保护装置与管理机之间的接线及通信接口，接线松动则重新紧固端子完成修复；接线无异常的情况下，更换通信模块、重新调整接线，模块更换完成后务必拧紧接口，避免反复返工。 （2）保护管理机死机故障，诱因包含硬件本体损坏、不同设备通信规约不匹配造成报文过载、数据吞吐量超限等。检修时先观察设备信号灯状态，信号灯无亮起，说明设备未正常投运，需要排查管理机和交换机之间的连线，定位线路故障点并修复；信号灯点亮正常，则优先更换配套硬件、重新整理接线，修复完成后重启设备验证。 （3）光电转换装置故障多伴随监控信号中断、网络传输异常现象。检修前先确认光电转换机所属位置，安置在二次安全室的转换机重点核查传输设备接线，通过紧固端子、更换设备完成修复；部署在站控层的转换机遵循自上而下的顺序，优先排查站控层侧设备，定位故障位置。
1.2.2 数据采集异常故障
在网络通讯正常前提下，单路信号采集失效，一般分为压板投退信号异常、通信出口模块损坏两类问题。针对压板投退信号故障，先核查压板信号上传状态：无信号返回，说明保护管理机和保护装置之间通讯异常，优先执行重启操作，重启无效再深度排查；能够正常收到信号，大多是压板软节点参数与自动化系统适配性不足，重新配置软节点参数即可解决。通信出口模块损坏的场景，直接对模块进行维修或者更换。 硬节点故障需要先统计异常节点数量：多个硬节点同时故障，重点核查管理插件和接线模板的适配性，更换插件、模板并紧固接线实现匹配；仅单个硬节点故障，重点核查触点线路通断情况，更换故障线缆。
1.3 告警误报故障
误告警现象大多来自通信规约适配问题，系统对正常信号做出错误告警判定。不同厂商保护装置内置通信算法存在差异，叠加信号传输时延、保护上送报文数量庞大等因素，海量软报文接入自动化系统之后，干扰系统监视逻辑，从而产生误报警。解决办法为清空保护装置内部存储的历史事件记录。
2 变电站综合自动化系统运维方式
2.1 现场日常运维
日常运维工作涵盖间隔层、站控层、网络层设备巡回检查，缺陷、故障登记处置，以及根据现场环境采取对应的防护措施。间隔层是自动化系统的核心部分，决定整套系统能否稳定运行，巡检重点包含：核查测控装置运行状态、指示灯状态是否与一次设备实际工况保持一致；核对时钟同步信息，校验 GPS 对时误差；复核保护装置定值、压板投退状态，确认继电保护无异常；监测测控装置本体温度，排查插件超温隐患；检查转换开关、二次接线、接地网、压板位置，保障设备抗干扰能力。 站控层承担设备监视与遥控功能，巡检重点关注异常遥信信号、模拟量采集精度、电压电流数值是否正常，防止监控主机断网、死机黑屏，丢失事件记录。网络层是全站数据交互的通道，巡检重点查看交换机运行工况、散热条件、网线端口紧固情况，保障遥控指令下发时效性。 缺陷台账管理是对巡检发现问题汇总登记，同步包含事故应急处置流程。定期备份各类运行数据，便于分析设备老化趋势，提前管控运行风险；常态化组织反事故演练，提升运维人员事故处置响应速度，保障人员人身安全。 环境防护措施：风沙区域强化防尘防护；梅雨高湿环境做好除湿干燥；北方冬季户外设备落实防冻保温；雷雨季节重点核查防雷设备投运状态，保障电压平稳。
2.2 远程运维
变电站自动化水平持续提升，现场值守人员逐步精简，无人值守智慧运维是后续发展方向。远程运维属于无人值守模式的过渡方案，运维人员依托远程管控软件，在线完成系统诊断，降低现场出差运维工作量。后台监控采集的实时参数，是远程运维开展的基础，一旦后台遥测数据异常，系统主动推送告警信息。运维人员借助远程平台，依托主控站和子站的数据通道，不受时空限制完成参数整定、程序升级、数据同步、本地备份等运维操作，实现跨地域设备调试与故障处理。
3 变电站综合自动化系统运维管控要点
3.1 落实数据备份与安全防护
变电站自动化系统运行产生的监测参数、运行记录、配置修改记录都存储在存储介质内，一般采用本地 + 异地双机定期备份存储。数据一旦丢失，轻则影响运维追溯，重则造成电网停运、引发纠纷，带来较大损失。运行系统要做好数据库操作权限管控，规避人为误删、误改操作，保障数据完整性；设备检修完成后第一时间备份存档，运维人员对数据分类归档、标注时间，方便后续查阅调用。
3.2 强化智能终端巡检工作
智能终端是自动化变电站稳定运行的核心组件，一旦出现异常容易造成保护拒动，威胁电网安全。巡检智能终端时，重点核查应用程序、操作系统、画面组态、数据库文件，确认文件没有被随意移动、新增或者删除，文件路径改动极易引发系统不稳定、死机、黑屏、启动失败等故障。
3.3 UPS 不间断电源规范化管理
UPS 电源为整套自动化系统提供后备供电，防止电压骤升骤降损坏硬件，是系统稳定运行的保障。日常检修 UPS 时，核查设备运行工况、输入电压是否正常，通过液晶显示屏读取运行参数，判断设备有无故障；有经验的运维人员也可以根据运行异响辅助判断故障，绕组接触不良会产生 "吱" 类异响，变压器偏磁会发出类似钹声的异响。使用过程严格遵循技术说明书，保持蓄电池表面清洁，在电池触点涂抹凡士林延缓氧化；每 3 个月开展一次失电模拟试验，校验漏电保护功能有效性。
3.4 做好间隔层设备防护
第一，对站内所有装置地址统一备份，直流充电模块、测控装置等全部设备的参数台账留存，方便后期核对；第二，严禁随意修改监控主机 IP、测控装置设备地址，地址改动极易引发通信中断；第三，合理储备同型号备件，备件库存控制在合理范围，避免资金积压，保障设备损坏后可以快速更换；第四，备件更换之后，复核装置地址、软压板投退状态、保护定值，和原设备参数保持一致。
3.5 及时迭代升级通信系统
变电站通信协议种类繁多，是自动化系统通信故障高发诱因，多协议并存对系统兼容能力提出更高要求。运维阶段先梳理站内通信架构，老旧变电站可更换适配规约，减轻 CPU 报文处理压力，降低系统宕机风险；老化超期设备、接触不良的网线及时更换；监控网卡故障造成通讯异常时，更换屏蔽性能更强的硬件，提升抗干扰能力。
3.6 定期检测通信通道，保障传输质量
自动化系统的数据传输质量由通信通道决定，通道效果受设备品牌、数量、外部环境、调试工艺多重因素影响。光纤通信是当前主流方案，优势是通信稳定、链路可靠性高；短板是单纯依靠软压板无法完全消除安全隐患，建设成本偏高。通道架构优先采用双通道冗余配置，单通道故障时自动切换备用通道，保障业务不间断；物理链路加装正向、反向隔离装置，数据层面搭配加密策略、防火墙，提升通道传输安全等级。
3.7 远程运维管控技术要点
面向无人值守智能变电站，运维人员重点核查无线网络等网络硬件工况，根据变电站规模灵活配置 POE 交换机、无线 AP，优化无线网络覆盖质量；定期调取系统运行日志，挖掘潜在隐患，开展针对性运维。
4 安科瑞 Acrel-1000 变电站综合自动化系统
4.1 方案概述
Acrel-1000 变电站综合自动化监控系统采用分层分布式架构，整体分为站控层、间隔层两层，依靠开放式以太网组网。站控层配置监控主机，提供人机交互界面，实现对间隔层设备管控，完成全站集中监控，同时支持对接远方调度平台；间隔层由多套二次子系统构成，在站控层主机或者网络失效的情况下，依旧可以独立完成本间隔就地监控。 整套方案可靠性高、扩展灵活、人机交互友好，性价比突出；站控层网络基于 TCP/IP 以太网，采用单网双机热备的配置方案，适配各类工程项目。
4.2 应用场景
适用于公共建筑、工业厂区、住宅小区等场景，面向 35kV 及以下用户侧配用电回路，实现配电回路监视与远程管控。
4.3 系统架构
4.4 系统功能
4.4.1 实时在线监测
Acrel-1000 系统以一次配电主接线图直观展示配电运行工况，实时采集各回路电压、电流、功率、功率因数等电参量，同步监视断路器、隔离开关、接地刀分合位置，采集故障、告警遥信信号。
4.4.2 告警处置功能
系统包含事故告警、预告告警两类。事故告警对应断路器非计划跳闸、保护动作信号；预告告警包含设备变位、状态异常、模拟量和温度越限等信息。
1）事故告警触发后自动推送音响告警，音量可自定义，画面中故障设备变色闪烁，弹窗展示红色告警条文，区分实时告警、历史告警，历史告警记录支持查询、打印；告警确认之后声光提示停止，多条告警可以依次排队上送，不会相互覆盖；告警点位可以在主机端灵活启用或者屏蔽。
2）每一个测量量可以自定义四档限值：物理下限、告警下限、告警上限、物理上限，用来区分预告告警和事故告警。
3）断路器累计跳闸、分闸次数到达设定阈值后，自动推送检修提醒。
4）告警推送形式丰富，支持弹窗、画面闪烁、声光报警器、语音播报、短信推送、电话通知等方式，可按需增减告警渠道。
4.4.3 遥控调节与操作
操作人员可以对一次电气设备下发控制指令，系统自带操作监护机制，监护人员在工作站内监护操作流程，杜绝误操作。 控制权限分为四级：一级为设备就地检修控制，优先级最高，就地 / 远方旋钮切至就地时闭锁远方所有操作；二级是间隔层后备控制，和站控层控制切换在间隔层完成；三级为站控层工作站遥控；四级为远方调度遥控。 就地、间隔层控制一般作为检修备用手段；无论哪一种控制模式，都遵循选择、返校、执行三步式操作，站控层设置操作员、监护员密码和操作编码，保障操作安全；同一时刻仅允许一种控制权限生效，上一条操作流程结束之后，才能发起下一次操作。 受控设备包含 35kV 及以下断路器、带电动机构的隔离开关与接地开关、站用电 380V 断路器、主变分接开关，同时支持保护装置远方复归、软压板远方投退；系统支持定时遥控，设置启停时间实现自动分合；控制输出为无源接点，直流 110V/220V、交流 220V 下接点容量 5A。
4.4.4 分级权限管理
系统配置用户权限体系，划分管理员、运维员、值班员等权限分组，分配独立账号密码，限制越权操作，为变电站管理提供安全保障。
4.5 配套硬件选型
| 应用场景 | 型号 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 35kV 变电站综合自动化系统 | Acrel-1000 | 展示变电站一次主接线图，模拟配电网络运行，适配无人值班场景；依托 SOE 事件、历史曲线、故障录波辅助运维人员快速定位故障，缩短停电时长；实时采集回路电流电压、功率、电能、谐波、电压扰动等参数，支持能耗统计分析 |
| 通讯网关 | ANet-2E8S1 | 8 路隔离 RS485 串口、2 路以太网口；接入 ModbusRtu、DL/T645、CJT188、OPC UA 等协议，上送支持 ModbusTCP、104、MQTT、SNMP；断点续传，SD 卡本地存储，多协议转发，支持多通道告警配置，导轨安装，供电 AC/DC220V |
| 35kV/10kV/6kV 母线弧光保护 | ARB6-A6ARB6-A12ARB6-A18ARB6-A24ARB6-A30 | 弧光单判据动作≤3.8ms，弧光 + 电流双判据≤7.8ms；0.4kV~35kV 母线每段配置一台主机，可扩展 2~3 路网口 |
| 弧光探头 | ARB-S0 | 无源广角宽光谱探头，免维护无电池，自带滤光，全绝缘无金属，配套 20 米阻燃双股光纤；母线室、手车室、电缆室按需布置 |
| ARB-S1 | 无源广角紫外探头，免维护，ST 标准接口，适配国网项目，配套 20 米阻燃光纤 | |
| 35kV/10kV/6kV 进线电能质量监测 | APView500 | 采集相电压、相电流、零序分量，功率、电能、不平衡度；63 次谐波、间谐波、电压暂降暂升、闪变、电压中断；故障录波，PQDIF 存储，32G 内存，支持 61850 协议，多路串口、网口、GPS 对时、USB 导出波形 |
| 高压柜智能操控 + 接点测温 | ASD500 | 5 寸彩屏，一次模拟图、弹簧储能、带电闭锁、验电核相、温湿度控制、远方就地、分合闸回路监测、人体感应照明；支持柜内无线测温、全电参量采集、4~20mA 输出、GPS 对时 |
| 间隔电参量测控仪表 | APM830 | 三相电压电流、功率、四象限电能、频率、功率因数、零序电流；不平衡度、2~63 次谐波，66 类告警，SOE 事件记录，RS485 通讯，LCD 显示，支持 SD 卡扩容 |
| 变压器绕组测温 | ARTM-8 | 8 路 PT100 温度巡检，RS485 通讯，2 路继电器告警输出 |
| 无线测温采集终端 | ARTM-Pn-E | 最多接入 60 只无线测温传感器，同步采集电参量，2 路告警，RS485 接口 |
| 无线测温传感器 | ATE400 | CT 感应取电，启动电流＞5A，测温区间 - 50~125℃，精度 ±1℃，空旷传输距离 150m，合金片固定 |
| 35kV/10kV/6kV 进线、馈线保护装置 | AM6-L | 三段式方向过流、低压闭锁、过负荷、PT 断线、逆功率、三相一次重合闸、低频减载、检同期、失灵保护；双网口、双 485、4-20mA 变送、故障录波、GPS 对时、全电量采集、直流量采集 |
| 35kV 主变差动保护 | AM6-D2/AM6-D3 | 两圈变 / 三圈变差动速断、比例制动差动保护 |
| 主变后备保护 | AM6-TB | 三段复合电压闭锁过流、非电量保护、冷却风机启动、遥调分接头、PT 断线告警 |
| 厂用变保护 | AM6-S | 三段复合电压闭锁过流、零序过流、过负荷、非电量保护、PT 断线告警 |
| 大功率电机差动保护 | AM6-MD | 差动速断、比例差动、过流、堵转、热过载等电机保护 |
| 中小型异步电机保护 | AM6-M | 两段过流、零序、负序、低电压、堵转、启动超时、热过载保护 |
| PT 监测并列装置 | AM6-UB | PT 电压监测、PT 并列解列控制 |
| 电容器保护 | AM6-C | 两段过流、零序过流、过负荷、过欠压跳闸、不平衡保护 |
| 母联备自投保护 | AM6-B | 进线备投、母联备投、自适应备投、联切负荷，三段复合闭锁过流、检同期、过负荷告警 |
5 结语
自动化综合变电站故障多发位置覆盖通信网络等软件链路以及各类硬件元器件，根源在于自动化系统结构复杂，长期处在强电磁干扰环境中，电子设备容易老化受损、稳定性下降。常态化巡检维护、及时处置运行故障，能够保障变电站可靠运行，为电网电能稳定输送提供支撑。