水電廠電氣自動(dòng)化控制設(shè)備穩(wěn)定性技術(shù)探析

□（新疆烏魯瓦提水利樞紐管理局）

水電廠電氣自動(dòng)化控制設(shè)備穩(wěn)定性技術(shù)探析

□楊正暉（新疆烏魯瓦提水利樞紐管理局）

保持電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的穩(wěn)定性對(duì)于水電廠正常運(yùn)行具有重要的意義，我國(guó)目前在電氣自動(dòng)化控制方面的研究方向是正確的，但是在設(shè)備穩(wěn)定性技術(shù)上還需要不斷提升，保證國(guó)家用電單位和人們的正常生活不受影響。文章在分析影響電氣自動(dòng)控制設(shè)備穩(wěn)定性因素的基礎(chǔ)上，提出改善設(shè)備穩(wěn)定性的具體措施，再通過(guò)3種檢測(cè)方法檢驗(yàn)自動(dòng)化控制設(shè)備的穩(wěn)定性，促進(jìn)水電廠電氣自動(dòng)化控制設(shè)備穩(wěn)定性技術(shù)得到全面提升。

水電廠；電氣；自動(dòng)化控制設(shè)備；穩(wěn)定性

0 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)用電需求量也逐年增加，特別是炎熱夏季的到來(lái)，很多省市在2016年夏天的電力負(fù)荷已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)往年的峰值，給電力行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。不少城市由于供電緊張都已經(jīng)出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象，給水電廠造成了很大的工作壓力，水電廠的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的工作壓力也隨之增加。因此，為了確保電氣自動(dòng)化控制設(shè)備能夠長(zhǎng)久可靠的運(yùn)行下去，需要對(duì)水電廠電氣自動(dòng)控制設(shè)備穩(wěn)定性技術(shù)進(jìn)行探析。

1 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備故障案例分析

以葛洲壩電廠為研究對(duì)象，對(duì)其2015年電氣自動(dòng)化控制設(shè)備故障進(jìn)行分析（具體統(tǒng)計(jì)數(shù)字見(jiàn)表1），從而找到促進(jìn)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備穩(wěn)定性技術(shù)。

表12015 年葛洲大壩電廠自動(dòng)化控制設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表

電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)決定了水電廠機(jī)電組的安全，一旦出現(xiàn)故障，將會(huì)影響整個(gè)發(fā)電機(jī)組的正常工作，對(duì)水電廠造成經(jīng)濟(jì)和時(shí)間上的損失。因此，在對(duì)水電廠電氣自動(dòng)化控制設(shè)備進(jìn)行控制的時(shí)候，首先，必須明確影響電氣自動(dòng)化控制穩(wěn)定性的因素。

2 電氣自動(dòng)化設(shè)備穩(wěn)定性的影響因素分析

2.1 氣候

大自然環(huán)境對(duì)設(shè)備的影響包括空氣溫度、適度、污染等，這種影響是慢性的，容易被技術(shù)檢測(cè)人員忽視。如高溫狀態(tài)下設(shè)備自身的溫度就會(huì)持續(xù)上升，給設(shè)備的結(jié)構(gòu)帶來(lái)?yè)p害，影響設(shè)備的性能，妨礙其正常的工作。在高濕環(huán)境中，設(shè)備會(huì)受到潮氣的侵蝕，容易出現(xiàn)漏電、短路的情況。

2.2 設(shè)備自身

水電廠周邊的環(huán)境對(duì)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)期的影響，雖然水電廠在選擇電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的時(shí)候具有很強(qiáng)的針對(duì)性，但是長(zhǎng)期處于潮濕的環(huán)境中，設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行后會(huì)產(chǎn)生很多衍生問(wèn)題。例如控制設(shè)備內(nèi)部原件在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)受到來(lái)自外界的沖擊力和磨損，長(zhǎng)時(shí)間的消耗會(huì)使得原件的承受能力下降，從而導(dǎo)致電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的工作能力持續(xù)下降的現(xiàn)象發(fā)生。如果技術(shù)檢測(cè)人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)原件的性能遭到破壞，繼續(xù)使用下去必然會(huì)導(dǎo)致其他設(shè)備也會(huì)隨之出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題。電氣自動(dòng)化設(shè)備在能運(yùn)行的過(guò)程中，自身會(huì)產(chǎn)生一定的電磁波，對(duì)關(guān)聯(lián)的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，如果技術(shù)人員沒(méi)有針對(duì)這樣的問(wèn)題采取科學(xué)的規(guī)避措施，就會(huì)影響整個(gè)水電廠設(shè)備正常使用，造成更加嚴(yán)重的后果。

3 提高電氣自動(dòng)化控制設(shè)備穩(wěn)定性的措施

3.1 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的氣候防護(hù)

根據(jù)上述影響因素的分析，氣候?qū)υO(shè)備產(chǎn)生影響的嚴(yán)重性已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí)，那么在實(shí)際工作中，就應(yīng)該針對(duì)這些問(wèn)題，采取科學(xué)的應(yīng)對(duì)措施，保證設(shè)備處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)。例如在高溫環(huán)境中，可以采用密封、灌封、浸漬等措施進(jìn)行保護(hù)，有條件的可以安裝必要的工業(yè)除濕機(jī)，將發(fā)電房的濕度控制在安全值范圍內(nèi)，在一定程度上可以提高電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的穩(wěn)定性。

3.2 明確電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的電路圖

電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的內(nèi)部電路很復(fù)雜，在對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行研究的時(shí)候，就需要對(duì)內(nèi)部電路的控制原理進(jìn)行了解，再結(jié)合實(shí)際的運(yùn)行情況，在實(shí)踐工作中就可以保障電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的穩(wěn)定性。

3.3 提高設(shè)備質(zhì)量

電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的質(zhì)量是保證穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，才能達(dá)到設(shè)備安全使用的標(biāo)準(zhǔn)，才能在使用的過(guò)程中全面的保障經(jīng)濟(jì)性、安全性和穩(wěn)定性。保證設(shè)備的穩(wěn)定性應(yīng)該從可靠性計(jì)算公式入手：

POF=計(jì)劃停運(yùn)小時(shí)/統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)×100%=POH/PH×100%

非計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)（UOF）UOF=非計(jì)劃停運(yùn)小時(shí)/統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)×100%=UOH/PH×100%

強(qiáng)迫停運(yùn)系數(shù)（FOF）FOF=強(qiáng)迫停運(yùn)系數(shù)/統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)× 100%=FOH/PH×100%

可用系數(shù)（AF）AF=可用小時(shí)/統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)×100%=AH/ PH×100%

等效可用系數(shù)（EAF）EAF=（可用小時(shí)-降低出力等效停運(yùn)小時(shí)）/統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)×100%=（AH-EUNDH）/PH×100%

強(qiáng)迫停運(yùn)發(fā)生率（FOOR）（次/年）FOOR=強(qiáng)迫停運(yùn)系數(shù)/可用小時(shí)×8760=FOT/PH×8760

根據(jù)上述一些公式，可以針對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備進(jìn)行計(jì)劃控制，規(guī)劃未來(lái)一年內(nèi)的電氣維修次數(shù)和停運(yùn)計(jì)劃，保證能在自動(dòng)化控制設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題之前采取必要的措施進(jìn)行維修和控制。

3.4 加強(qiáng)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)

水電廠的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的工作時(shí)間是24 h不間斷的，因此，設(shè)備自身的消耗程度比較大，要想有效提高設(shè)備的穩(wěn)定性，就要采取科學(xué)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，在了解設(shè)備正常工作狀態(tài)下的各項(xiàng)參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件記錄設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)得到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的變化異常，監(jiān)測(cè)設(shè)備會(huì)發(fā)出預(yù)警。工作人員在得到警示之后會(huì)根據(jù)檢測(cè)設(shè)備給出的分析報(bào)告，對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，可以及時(shí)控制設(shè)備損害程度，從而提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.5 散熱防護(hù)處理

對(duì)整個(gè)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備進(jìn)行散熱防護(hù)處理是提高設(shè)備穩(wěn)定的前提，因?yàn)樵O(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中，相應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一定的溫度，再加之周圍環(huán)境的影響，高溫和高濕會(huì)不利于設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行，影響設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性，因此，散熱防護(hù)處理是十分必要的。例如在控制設(shè)備組中加裝冷卻空調(diào)，降低周圍環(huán)境溫度，在處理設(shè)備自身發(fā)熱的時(shí)候可以加裝散熱風(fēng)扇或散熱器。因此，我們要對(duì)設(shè)備元件的允許溫度范圍，以便對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性進(jìn)行控制，各元件允許溫度如表2所示。

3.5 保證控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性

水電廠電氣自動(dòng)化控制的程序是由專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行編程的，但是在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，也會(huì)出現(xiàn)影響設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的因素。例如控制系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)參數(shù)設(shè)計(jì)，只有對(duì)設(shè)備實(shí)際工作參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)之后才能確定設(shè)備正常工作的質(zhì)量參數(shù)和性能指標(biāo)。另外在環(huán)境設(shè)計(jì)的時(shí)候，只有改善真正的工作環(huán)境，才能從源頭保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，才能保障設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。例如在控制系統(tǒng)環(huán)境設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)⒃O(shè)備工作溫度定位＞60℃就會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，但是設(shè)備工作地區(qū)的氣候?qū)儆跓釒?，常年環(huán)境溫度＞16℃，一旦設(shè)備開(kāi)始工作，機(jī)器溫度就很容易＞60℃，那么自動(dòng)化控制就會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定，因此，設(shè)計(jì)的時(shí)候需要對(duì)設(shè)備的工作環(huán)境進(jìn)行全面的考察。

表2 常用元件允許溫度表

4 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的檢測(cè)

4.1 保證檢測(cè)法

在電氣自動(dòng)化控制設(shè)備出廠之前，技術(shù)人員會(huì)通過(guò)最后一道保證試驗(yàn)的工序，對(duì)設(shè)備的質(zhì)量和性能進(jìn)行統(tǒng)一檢測(cè)，確保出廠的產(chǎn)品是符合國(guó)家電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的要求的。保證檢測(cè)法可以從最大程度上對(duì)設(shè)備存在的威脅進(jìn)行檢測(cè)，絕對(duì)保證設(shè)備在出廠的時(shí)候具備高質(zhì)量。但是通過(guò)保證檢測(cè)法需要花費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，必須提前安排檢測(cè)的工作。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法

所謂的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法就是在設(shè)備處于工作狀態(tài)的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行各項(xiàng)質(zhì)量、性能的檢測(cè)，記錄現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行整理和分析，最后得到設(shè)備的實(shí)際工作質(zhì)量參數(shù)和性能指標(biāo)，具備簡(jiǎn)便、精準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)，但是會(huì)受到外界環(huán)境因素的干擾，是目前水電廠常用的檢測(cè)方法之一。

4.3 實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)法

實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)是一種虛擬的檢測(cè)方法，但是最終得到的參數(shù)還是比較準(zhǔn)確的，在水電廠設(shè)備性能檢測(cè)工作中也是常見(jiàn)的檢測(cè)手段。因?yàn)樗梢詫?duì)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境和設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行模擬，所以具備現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法的所有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)它還可以克服現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)法的不足，避免外界環(huán)境因素的干擾，得到更加精確的數(shù)據(jù)參數(shù)。但是此種檢測(cè)方法的成本比較高，一般小型水電廠電氣自動(dòng)化控制設(shè)備檢測(cè)過(guò)程中不會(huì)采用這種方法。

4.4 方法的選擇

由于電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的元件類型有很多，對(duì)其穩(wěn)定性檢測(cè)的時(shí)候就應(yīng)該選擇不同環(huán)境對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，如果對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性參數(shù)的要求比較高，要將其劃分在一定的范圍中，或者需要確定設(shè)備真實(shí)的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，那么就需要選擇條件相對(duì)比較苛刻的試驗(yàn)場(chǎng)地。

電氣自動(dòng)化控制設(shè)備系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候是按照一定的流程，那么在測(cè)試的時(shí)候，也需要考慮設(shè)計(jì)的程序，同時(shí)結(jié)合產(chǎn)品測(cè)試的一般流程，因此，嚴(yán)格的測(cè)試流程一般為：產(chǎn)品性能指標(biāo)的測(cè)試、確定測(cè)試時(shí)間間隔、記錄每一次的測(cè)試時(shí)間、故障排除、采集整理數(shù)據(jù)、建立穩(wěn)定性指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。要想保證電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的穩(wěn)定性參數(shù)保持在一定范圍內(nèi)，就必須嚴(yán)格、準(zhǔn)確的按照測(cè)試的流程進(jìn)行檢測(cè)，才能得到更加準(zhǔn)確的參數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的穩(wěn)定性是產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)，也是保證水電廠高效運(yùn)行的前提，因此，在設(shè)備運(yùn)行中，應(yīng)該采取科學(xué)的保護(hù)措施，保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定性，才能減少水電廠工作中設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率。對(duì)水電廠電氣自動(dòng)化控制設(shè)備穩(wěn)定性技術(shù)的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，需要一線的工作人員在實(shí)踐工作中總結(jié)設(shè)備使用中出現(xiàn)過(guò)的問(wèn)題，然后將這些問(wèn)題反映給技術(shù)研究人員，促進(jìn)研發(fā)更先進(jìn)的產(chǎn)品，從而從技術(shù)層面上提高電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的穩(wěn)定性，為我國(guó)電力事業(yè)的持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

［1］王宏友.電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的穩(wěn)定性措施探究［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2014，（1）：251.

［2］劉海君.如何提高水電廠電子電氣自動(dòng)化設(shè)備的可靠性［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2016，（2）：152.

［3］王琳.貴州電網(wǎng)智能變電站自動(dòng)化設(shè)備可靠性測(cè)試的方法［J］.貴州電力技術(shù)，2016，（3）：29-31+61.

TM622

B

1673-8853（2017）01-0072-03

2016-12-13

（編輯：劉長(zhǎng)垠 韋詩(shī)佳）

楊正暉（1976-），男，工程師，主要從事電廠機(jī)械檢修和維護(hù)工作。