發(fā)電廠電氣二次設(shè)備檢修方法探討

華能江蘇南通發(fā)電有限公司 陳 燁 張希萌

1 發(fā)電廠電氣二次設(shè)備檢修的重要性和必要性

重要性。我國(guó)發(fā)電廠二次設(shè)備的應(yīng)用范圍很廣，種類(lèi)也很復(fù)雜，如現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備、運(yùn)行設(shè)備、故障設(shè)備等。由于二次設(shè)備種類(lèi)繁多，必須保證二次設(shè)備的正常運(yùn)行才能保證電廠的正常運(yùn)行。而且國(guó)家對(duì)二次設(shè)備的安全性也有一定的要求，這就演變成了對(duì)運(yùn)維人員檢修技術(shù)的考驗(yàn)：一是對(duì)自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)有全面了解的專(zhuān)業(yè)人員需定期檢查設(shè)備環(huán)，二是應(yīng)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行篩選和檢查，開(kāi)展檢修和維護(hù)工作。在檢修工作中，專(zhuān)業(yè)管理人員應(yīng)與維修人員密切配合，探尋并采取合適的檢修工藝和方法。一旦設(shè)備發(fā)生故障，就可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備停機(jī)，造成利潤(rùn)損失或安全問(wèn)題，因此二次設(shè)備的維護(hù)和檢查就顯得非常重要。

必要性。發(fā)電廠是中國(guó)發(fā)電的主要基地，其中日益智能化的二次設(shè)備應(yīng)用廣泛，參與到了電力生產(chǎn)和保護(hù)以及電廠內(nèi)部運(yùn)行管理的每個(gè)環(huán)節(jié)，如故障記錄儀、繼電保護(hù)、自動(dòng)防盜等設(shè)備，在沒(méi)有電氣二次設(shè)備的情況下均無(wú)法運(yùn)行。如果二次設(shè)備出現(xiàn)故障，將影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 發(fā)電廠二次設(shè)備的檢修方法

2.1 發(fā)電廠二次系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)介及功能介紹

發(fā)電廠二次系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)自上而下分為工作站層、間隔層和過(guò)程層。

最頂層通過(guò)接入各級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電廠所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的聚合。該層采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過(guò)事件日志、告警通知等技術(shù)，對(duì)電廠二次系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出最易受攻擊的部位，進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)防性維護(hù)。該層為電廠運(yùn)行和控制提供對(duì)話接口，完成數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和指令發(fā)布，并與調(diào)度中心進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，可遠(yuǎn)程配置設(shè)備參數(shù)的過(guò)程級(jí)別和間隔級(jí)別。目前智能電站工作站層可實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)故障的原因分析，事件日志功能也有利于故障跟蹤和原因跟蹤。間隔層可匯總該層的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)一次設(shè)備的線路傳輸、母線、斷路器等問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)、控制、鎖定、同步等功能。它作為連接工作站控制層和過(guò)程層的主線，有助于實(shí)現(xiàn)兩層間的快速通信；過(guò)程層由智能開(kāi)關(guān)、電子變壓器、合并單元組成，是一次設(shè)備和二次設(shè)備的結(jié)合層。其主要功能是在電廠運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控電源和設(shè)備狀態(tài)，還可控制設(shè)備的智能運(yùn)行和驅(qū)動(dòng)設(shè)備。

2.2 發(fā)電廠電氣二次設(shè)備故障診斷技術(shù)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)。是復(fù)雜故障的鑒別技術(shù)之一，不僅可對(duì)某些故障做出準(zhǔn)確的判斷，還可顯示故障的嚴(yán)重程度及后續(xù)可能發(fā)生的故障。實(shí)際應(yīng)用主要是基于BP，檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，可以自動(dòng)化。傳感器用于設(shè)備故障診斷，基于傅里葉變換理論，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于故障類(lèi)型診斷，BP根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的相關(guān)性和自學(xué)習(xí)功能對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修；信號(hào)變換診斷技術(shù)。是一種現(xiàn)代數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換方法，方法較多、難度較大但也是最接近科學(xué)的，如小波變換。這種轉(zhuǎn)換方法的另一個(gè)功能是調(diào)整信號(hào)或電信號(hào)。如，在運(yùn)行過(guò)程中利用小波變換在多尺度環(huán)境下進(jìn)行奇點(diǎn)處理，不僅不影響正常工作而且穩(wěn)定性和可靠性強(qiáng)，可放心應(yīng)用。

2.3 發(fā)電廠二次系統(tǒng)檢修的主要內(nèi)容

發(fā)電廠二次系統(tǒng)的維護(hù)主要針對(duì)過(guò)程層和間隔層設(shè)備，工作站層維護(hù)較少。一般二次系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)比一次系統(tǒng)更抽象，主要內(nèi)容是直流和交流電機(jī)的網(wǎng)絡(luò)、通信和控制。其中工作站層的維護(hù)主要針對(duì)工作站的操作系統(tǒng)，如CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬等。在日常維護(hù)中升級(jí)工作站的系統(tǒng)補(bǔ)丁和殺毒軟件，防止信息安全事故的發(fā)生。此外還需檢查電廠二次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)、監(jiān)控管理軟件的響應(yīng)、備份數(shù)據(jù)庫(kù)操作日志，盡量避免連續(xù)發(fā)生事故。

隔層端口設(shè)備維護(hù)相對(duì)繁瑣，主要體現(xiàn)在GOOSE信號(hào)能力測(cè)試、GOOSE控制保護(hù)能力測(cè)試、正確控制功能、響應(yīng)性測(cè)試、讀取驗(yàn)證設(shè)備模型、內(nèi)存性能保護(hù)、時(shí)鐘同步服務(wù)校正等。發(fā)電廠二次系統(tǒng)過(guò)程層的維護(hù)包括采樣同步和合并單元的正確性維護(hù)，主要包括時(shí)鐘系統(tǒng)的時(shí)差校正及各種網(wǎng)絡(luò)接口和線路的檢測(cè)。智能交換機(jī)的檢修主要是測(cè)試指令的完成、交換機(jī)的監(jiān)控狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和接口的測(cè)試。另外由于過(guò)程層一般都有工業(yè)交換機(jī)，所以需定期檢查和維護(hù)交換機(jī)的延時(shí)，避免因工業(yè)交換機(jī)故障導(dǎo)致電廠二次系統(tǒng)故障[1]。

2.4 診斷設(shè)備故障

二次設(shè)備出現(xiàn)故障會(huì)影響發(fā)電廠的運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)維修人員應(yīng)迅速找到具體設(shè)備進(jìn)行診斷和維修，恢復(fù)其正常運(yùn)行。目前發(fā)電廠二次設(shè)備故障的搜索和診斷主要有小波變換法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。小波變換作為一種新的分析方法，繼承了傅里葉變換的局部方法并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了理論。通過(guò)檢測(cè)和轉(zhuǎn)化得到突出問(wèn)題的特征，將檢測(cè)結(jié)果縮小到故障范圍，從而定位故障。故障定位成功后，維修人員分析故障類(lèi)型和原因，提出相應(yīng)的解決方案。

近年來(lái)將智能技術(shù)與傳統(tǒng)二次設(shè)備維護(hù)技術(shù)相結(jié)合，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展迅速的一種新型智能二次設(shè)備維護(hù)技術(shù)。在充分發(fā)揮人工智能系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上，利用人工智能控制系統(tǒng)對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定期、實(shí)時(shí)的檢查。例行檢查完成后，將獲取的用電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至人工智能系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)算法對(duì)新獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)故障用電設(shè)備進(jìn)行標(biāo)記，找到相應(yīng)的方法和維修計(jì)劃。

2.5 二次設(shè)備監(jiān)測(cè)與故障預(yù)防

要把二次設(shè)備的故障率降到最低，“預(yù)防措施”才是王道，因此發(fā)電廠的二次設(shè)備需定期檢修和維護(hù)。目前，大多數(shù)發(fā)電廠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法對(duì)設(shè)備信號(hào)系統(tǒng)、邏輯判斷系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等檢測(cè)效率較高。發(fā)電廠二次設(shè)備與一次設(shè)備的區(qū)別很大，二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控是一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)單元，與原設(shè)備的構(gòu)成存在較大差異，因此二次設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的大部分電路都是由繼電器和電纜組成，當(dāng)線路出現(xiàn)故障時(shí)修復(fù)故障比原有設(shè)備復(fù)雜得多，發(fā)電廠的成本也更高。因此發(fā)電廠首先要進(jìn)行設(shè)備管理，防止線路故障。

2.6 對(duì)二次設(shè)備的檢修進(jìn)行協(xié)調(diào)

為有效提高發(fā)電和輸電安全，有必要對(duì)發(fā)電廠實(shí)施二次檢修時(shí)的二次設(shè)備檢修進(jìn)行詳細(xì)研究：一是收集信息。它不僅涉及智能系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集，還涉及常規(guī)測(cè)試，即人工測(cè)試的數(shù)據(jù)采集。電廠維修人員必須每天檢查電氣設(shè)備，還必須包括二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在日常巡檢中應(yīng)及時(shí)、真實(shí)地記錄二次設(shè)備的數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)與其他設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)檢修找出運(yùn)行狀態(tài)可能出現(xiàn)問(wèn)題的設(shè)備，然后進(jìn)行診斷和修復(fù)設(shè)備的具體故障。

二是優(yōu)化監(jiān)控體系。目前智能化監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于新型智能發(fā)電廠，該系統(tǒng)可有效準(zhǔn)確地分析二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，也可使二次設(shè)備正常運(yùn)行，同時(shí)在一定程度上為電廠節(jié)省人力資源，達(dá)到為電廠創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的目的。但目前的電力設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用中還存在很多問(wèn)題，如監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)等硬性問(wèn)題，為此發(fā)電廠須做好相關(guān)微機(jī)設(shè)備的維護(hù)工作。

3 發(fā)電廠電氣設(shè)備自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)存在的問(wèn)題及二次設(shè)備檢修維護(hù)具體對(duì)策

3.1 電氣設(shè)備自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)存在的問(wèn)題

發(fā)電企業(yè)思想保守，循規(guī)蹈矩。目前大部分電廠仍處于傳統(tǒng)運(yùn)維模式，思維保守、行為規(guī)范、缺乏創(chuàng)新。為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)電廠的運(yùn)維管理模式必須改革。發(fā)電廠雖得到國(guó)家的大力支持和幫助，但要真正實(shí)現(xiàn)發(fā)展還須不斷改革創(chuàng)新，采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電氣數(shù)字化和自動(dòng)化一體化生產(chǎn)，提高發(fā)電廠效率。因此，如何讓發(fā)電廠掌握先進(jìn)的管理方法和生產(chǎn)技術(shù)，突破傳統(tǒng)的管理和生產(chǎn)模式是關(guān)鍵。

發(fā)電廠機(jī)器設(shè)備老舊，技術(shù)落后。設(shè)備老化是我國(guó)發(fā)電廠生產(chǎn)效率低、運(yùn)行落后的主要原因。同時(shí)由于我國(guó)電氣化自動(dòng)化技術(shù)的落后，許多電氣化、數(shù)字化的操作方式還沒(méi)有成功應(yīng)用到發(fā)電廠的生產(chǎn)方式中，存在效率低、進(jìn)度慢等問(wèn)題。因此，為提高發(fā)電廠工作效率、保證安全發(fā)電和保質(zhì)保量輸出，發(fā)電廠應(yīng)采用先進(jìn)的安全生產(chǎn)設(shè)備，擴(kuò)大智能化系統(tǒng)。

3.2 建立基于移動(dòng)互聯(lián)的繼電保護(hù)二次安全措施在線工作管控平臺(tái)

為克服工作繁重、審批速度慢、準(zhǔn)確性低、記錄手段單一、無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控、備案查詢(xún)困難等問(wèn)題。需優(yōu)化安全措施的制定、審核、實(shí)施、備案全流程。目前信息技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。通過(guò)建立基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的繼電保護(hù)二次安全措施在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可充分發(fā)揮信息技術(shù)在信息管理方面的優(yōu)勢(shì)，提高繼電保護(hù)的效率。為完善網(wǎng)絡(luò)工作管控平臺(tái)，需深入分析網(wǎng)絡(luò)安全措施二級(jí)要求。在線工控平臺(tái)要求工作負(fù)責(zé)人、審核員、施工人員不僅要在PC端完成安全措施的編寫(xiě)、審核、執(zhí)行、歸檔等程序，還要在PC端完成各項(xiàng)工作流程。移動(dòng)端讓所有工作流程無(wú)縫連接，負(fù)責(zé)監(jiān)管領(lǐng)導(dǎo)的工作人員也可實(shí)時(shí)查看工作進(jìn)度。

3.3 設(shè)備檢修工作的開(kāi)展

在實(shí)際工作中，維護(hù)人員可利用現(xiàn)代手段對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行日常管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確分析：測(cè)試應(yīng)在日常工作中進(jìn)行，須定期進(jìn)行以驗(yàn)證設(shè)備狀態(tài)和數(shù)據(jù)正常。其中收集數(shù)據(jù)的目的主要是結(jié)合這些數(shù)據(jù)客觀判斷設(shè)備狀態(tài)是否合理，從而有針對(duì)性地進(jìn)行維修，提高工作效率；在維修時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況對(duì)重要設(shè)備增加在線監(jiān)測(cè)裝置?？杉友b溫度監(jiān)測(cè)裝置、壓力監(jiān)測(cè)裝置等，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤。這樣可用科學(xué)的方法很好地反映設(shè)備狀態(tài)變化的程度，從而保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性；維護(hù)人員不僅要進(jìn)行定期維護(hù)，還要收集和整理分析數(shù)據(jù)，以更好地提高設(shè)備運(yùn)行效率。發(fā)電廠二次工作人員還應(yīng)充分認(rèn)識(shí)一次設(shè)備與二次設(shè)備的關(guān)系，減少客觀問(wèn)題和主觀懈怠造成的故障甚至停機(jī)，從而降低發(fā)電廠成本。

簡(jiǎn)而言之，當(dāng)前環(huán)境下，采用先進(jìn)、高效的電氣二次設(shè)備檢修方法是保證發(fā)電廠正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。同時(shí)，維護(hù)發(fā)電廠二次設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，是電力企業(yè)不斷突破和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵，也是國(guó)家和人民用電質(zhì)量不斷提升的關(guān)鍵。