變電站及發(fā)電廠設(shè)備故障檢修軟件的開發(fā)

廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院 冉明皓

國網(wǎng)天津市電力公司檢修公司 趙星云

隨著科技的發(fā)展，電能已經(jīng)成為當(dāng)下社會生活最重要的能源之一，因此確保電氣設(shè)備的安全運行以保證正常供電就顯得至關(guān)重要。電力系統(tǒng)中的故障事故形成的原因較多，因此減少系統(tǒng)性故障也應(yīng)從多方面入手。本文總結(jié)了關(guān)于發(fā)電廠及變電站GIS設(shè)備的故障種類及對應(yīng)的解決措施，歸納了電氣設(shè)備的日常維護(hù)方法。并在Windows開發(fā)環(huán)境下，使用VB 6.0做成發(fā)電廠及變電站的故障管理系統(tǒng)，方便電廠工作人員的使用和維護(hù)。

眾所周知，電力系統(tǒng)主要由發(fā)電廠發(fā)電、線路輸電、變壓器配電和用電等環(huán)節(jié)構(gòu)成，而現(xiàn)代的電力系統(tǒng)除了上述幾個環(huán)節(jié)之外，還包括對電能的控制監(jiān)測，信息通信等功能，是一個龐大而又復(fù)雜的系統(tǒng)。因此在如此龐大的系統(tǒng)下，出現(xiàn)故障往往第一時間較難以掌握問題的關(guān)鍵，這就需要工作人員對發(fā)電廠的電氣設(shè)備有全面的了解和關(guān)鍵有效的診斷手段，在故障發(fā)生的較短時間內(nèi)能及時處理。我國對負(fù)荷供電大致分為三個等級，其中一類負(fù)荷和二類負(fù)荷都有著較高的電能質(zhì)量要求，因此建立一個發(fā)電廠的故障管理系統(tǒng)十分必要。隨著國家對電力系統(tǒng)的完善和發(fā)展，我們對該故障管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫整理越來越完善，通過多年來學(xué)者們的經(jīng)驗和總結(jié)，我們將發(fā)電廠和變電站的故障類型和解決方法歸納至本故障管理系統(tǒng)中，日后也會不斷進(jìn)行完善，實現(xiàn)電力系統(tǒng)故障檢測的優(yōu)化。

1 變電站GIS設(shè)備故障

變電站GIS設(shè)備，即封閉式氣體絕緣組合電器是將多種變電設(shè)備，如斷路器、互感器等統(tǒng)一封閉在充SF6氣體的金屬體中。在超高壓和特高壓輸電領(lǐng)域中，GIS更顯示出常規(guī)開關(guān)設(shè)備無法比擬的優(yōu)勢。所以研究GIS設(shè)備的故障檢修問題具有十分重要的意義。如果設(shè)備發(fā)生故障，設(shè)備內(nèi)部會存在死角，空間太小，很難準(zhǔn)確的找出故障原因，同時還需要注意SF6在室內(nèi)易造成人窒息，甚至還有可能產(chǎn)生部分氣體出廠不合格，其中內(nèi)含有有毒雜質(zhì)，給生命安全帶來威脅，因此檢修難度大。

1.1 GIS故障種類

GIS設(shè)備的故障種類大致分為五種，故障樹如圖1所示。

圖1 GIS設(shè)備的故障種類

其中操作機構(gòu)和二次設(shè)備老化的故障多為設(shè)備本身的故障問題，如隔離開關(guān)不能正常斷合，出現(xiàn)短路，大面積停電等問題。而局部放電故障往往是因為設(shè)備剛剛投入使用，并沒有進(jìn)行試運行，安裝環(huán)境與設(shè)備運行環(huán)境不符。SF6氣體泄漏和微水超標(biāo)故障一般是因為運行時間較長，導(dǎo)致膠圈的性能老化。

1.2 GIS設(shè)備故障診斷

GIS設(shè)備的故障點一般發(fā)生于斷路器或者是互感器。斷路器故障一般是不能及時完成分合閘的開關(guān)工作，而互感器往往是因為在電流或電壓的轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)較大偏差，GIS設(shè)備具體的故障診斷如表1所示。

表1 GIS設(shè)備具體的故障診斷

1.3 GIS設(shè)備的故障檢修

一旦有故障發(fā)生時，工作人員首先需要做的事就是確定故障發(fā)生類型，確定后按照檢修步驟來檢修電氣設(shè)備，并總結(jié)引起故障的原因和解決問題的經(jīng)驗，必要時需要更換相關(guān)部件，操作過程中，首要保證工作人員的自身安全，按步驟完成檢修任務(wù)。有關(guān)GIS設(shè)備的檢修類型和相關(guān)解決手段整理如圖2所示。

圖2 GIS設(shè)備的檢修類型和相關(guān)解決手段

1.4 變電站設(shè)備維護(hù)

除了完善故障檢修方案，對變電站設(shè)備進(jìn)行日常的維護(hù)也是至關(guān)重要的。工作人員要結(jié)合設(shè)備的日常運轉(zhuǎn)情況，制定切實可行的維護(hù)、檢修方法，詳細(xì)記錄工作過程，可以提升維護(hù)、檢修工作效率滿足了我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)的電力需求。變電站維護(hù)可以總結(jié)為如圖3所示。

圖3 變電站維護(hù)

2 發(fā)電廠電氣設(shè)備故障

由于我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電能儼然成為最重要的資源之一。 我國能源部門的主要電力生產(chǎn)方式是依然是熱電廠發(fā)電。大部分電廠發(fā)電都是依靠大型機組，無疑可以有效地提高發(fā)電效率。但是，大型設(shè)備的壽命也是有限的，而且大型設(shè)備的故障一旦發(fā)生，往往很難在較短時間內(nèi)及時解決。發(fā)電機組的故障情況是我們不得不思考的一個重要問題。只要及時進(jìn)行設(shè)備的檢修和維護(hù)，就可以為電廠提供穩(wěn)定的性能。因此，有必要進(jìn)行預(yù)測以改善工廠的運行并迅速消除工廠電氣設(shè)備的故障。如何通過消除電氣設(shè)備運行的障礙來確保發(fā)電廠的安全可靠運行。這是一個值得深入研究的問題。

2.1 常見故障及解決措施

一般情況下，發(fā)電廠往往會發(fā)生電氣設(shè)備故障，接地故障又或者是線路的回路故障等，其中設(shè)備故障一般是發(fā)電機或者變壓器的原因。而線路故障往往是因為絕緣，導(dǎo)線斷裂或者溫升過高導(dǎo)致短路。具體故障情況和解決措施如表2所示。

表2 發(fā)電廠電氣設(shè)備故障

2.2 發(fā)電廠日常維護(hù)方式

對于電廠來說，檢修管理并維護(hù)電氣設(shè)備不是一蹴而就的任務(wù)，而是一項長期性工作，所以不僅需要在故障發(fā)生時及時解決，更重要的是加強發(fā)電廠的日常維護(hù)工作?？茖W(xué)的管理系統(tǒng)，切實可行的設(shè)備管理方案和對高素質(zhì)人才的培訓(xùn)實踐可提高設(shè)施的正常運行，提高電廠的市場效率和競爭力，這是長期的工作要求，為企業(yè)發(fā)展提供了必要的保證。具體的維護(hù)措施如圖4所示。

圖4 發(fā)電廠日常維護(hù)方式

3 故障管理軟件的開發(fā)

故障管理系統(tǒng)是采用VB6.0為環(huán)境，知識庫使用Access建立的數(shù)據(jù)庫。設(shè)計初衷意在構(gòu)建一個完整的發(fā)電廠及變電站的故障檢修系統(tǒng)，把近年來相關(guān)的故障進(jìn)行歸納，便于工作人員對電廠的使用和維護(hù)。所以該故障管理系統(tǒng)主要有以下幾點內(nèi)容。

3.1 用戶登錄

系統(tǒng)的初始登錄界面如圖5所示，單擊“登錄”按鈕后，按要求輸入用戶名和密碼后（本系統(tǒng)設(shè)置為123456）才能完成登錄，當(dāng)輸入的用戶名或密碼與設(shè)定值不同時會提示：用戶名或密碼出錯。具體如圖6所示。

圖5 系統(tǒng)的初始界面

圖6 登錄界面

正確登錄后即可進(jìn)入本系統(tǒng)的目錄，分為四大內(nèi)容，分別是發(fā)電廠故障，變電站GIS設(shè)備故障，工作日記和系統(tǒng)簡介。具體如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)的目錄

3.2 發(fā)電廠故障查詢

點擊進(jìn)入到發(fā)電廠故障模塊后，可以輸入故障類型查詢對應(yīng)的故障現(xiàn)象和解決措施，如圖8所示。

圖8 發(fā)電廠故障查詢

對于其故障的應(yīng)對措施也總結(jié)其中，具體描述情況如圖4所示的思維圖所示。

3.3 變電站GIS設(shè)備故障查詢

點擊進(jìn)入變電站GIS設(shè)備故障界面后，對三種故障類型做了詳細(xì)介紹和總結(jié)，對檢修人員的實用性較強，而且便于后續(xù)新故障類型出現(xiàn)時及時添加。具體如圖9所示。

圖9 變電站GIS設(shè)備故障查詢

3.4 工作日記

此故障管理系統(tǒng)還設(shè)計了一個工作日記的功能，在工作人員進(jìn)行日常的檢修過程中，可以及時將設(shè)備情況或異常情況記錄在工作日記中，便于工作交接或后續(xù)的維護(hù)情況調(diào)查。如圖10所示。

圖10 工作日記

結(jié)語：通過VB6.0的編程完成了發(fā)電廠和變電站故障管理軟件系統(tǒng)的設(shè)計，不僅方便初學(xué)者和工作人員的學(xué)習(xí)和使用，日后還可以對其功能進(jìn)行完善和改進(jìn)，而且該系統(tǒng)具有的故障查詢功能極大的方便了檢修人員的維護(hù)過程，對提高發(fā)電廠檢修效率有著顯著作用。

發(fā)電廠和變電站故障的知識庫建立需要龐大的信息數(shù)據(jù)來支持，作者在查閱大量文獻(xiàn)，將多年來的故障類型和解決措施均總結(jié)在本文并統(tǒng)一歸納在此故障管理系統(tǒng)中，希望能幫助工作人員在變電站的維護(hù)檢修工作中起到一定的幫助作用，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，滿足居民和國家的用電需求。