李明　李勇

摘要：在線故障處理系統(tǒng)是利用計算機技術為設備建立在線故障處理平臺，實時調節(jié)設備故障狀態(tài)下的運行模式。近年來，水電站設置在線故障處理系統(tǒng)作為調控模塊，滿足了水輪機組安全控制運行要求。文章分析了水輪發(fā)電機原理及在線故障處理系統(tǒng)特點，為水輪發(fā)電機設計智能性的故障感應系統(tǒng)，對常見故障提出在線處理方法。

關鍵詞：水輪發(fā)電機；在線故障處理系統(tǒng)；計算機技術；設備故障；水電站 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM312 文章編號：1009-2374（2015）18-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.073

在線故障處理技術應用于水輪發(fā)電機是技術革新的產物，也是帶動電力產業(yè)經濟發(fā)展的關鍵因素。我國發(fā)電行業(yè)市場逐漸走向開放性，這為企業(yè)參與科技化改造創(chuàng)造了有利條件，嚴格控制水輪發(fā)電機運行效率是重點。因而，全面推廣在線故障處理技術用于電力行業(yè)，有助于緩解企業(yè)生產壓力，借助高端科技實現產業(yè)技術升級。

1 水輪發(fā)電機的原理

發(fā)電機采用立軸半傘式水輪發(fā)電機，推力軸承位于發(fā)電機轉子下部的下機架上。軸系由上端軸、轉子支架中心體、發(fā)電機主軸和水輪機主軸組成，并由發(fā)電機上導軸承支撐。發(fā)電機采用密閉雙路無風扇自循環(huán)端部回風空氣冷卻系統(tǒng)，熱風由12個固定在定子機座周圍的針式高效冷卻器冷卻。

2 在線故障處理系統(tǒng)的特點

從宏觀角度來說，在線故障系統(tǒng)也是以網絡現代化建設為中心的保障性活動，所有項目內容與水輪發(fā)電機在線故障處理是相互配套的，本質上是為了更好地服務于水力發(fā)電行業(yè)改革經營。現階段，水輪發(fā)電機組在線故障處理具有操控便捷、功能多樣等特點，滿足了水電站設備故障監(jiān)測與處理要求。

2.1 操控便捷

在線故障系統(tǒng)與工業(yè)計算機聯(lián)用具有易操控特點，這種特點對未來水輪發(fā)電機控制方案具有多方面指導作用。例如，計算機網絡構建云計算中心指揮，根據地區(qū)與地區(qū)之間供電傳輸要求，即時啟動云網絡傳輸服務功能，實時掌握水電站機組運行動態(tài)。此外，測量技術、檢測技術、加工技術、材料合成技術等均是水輪機工作中不可缺少的技術方式，根據發(fā)電生產需要實施自主搭配，體現了在故障處理系統(tǒng)的可操控性能。

2.2 功能多樣

水輪發(fā)電機在線故障處理系統(tǒng)之所以特殊，關鍵在于計算機系統(tǒng)的多功能特點?；谟嬎銠C平臺完成故障信號傳輸是“多樣式服務”，水輪發(fā)電機在線故障處理系統(tǒng)具有可持續(xù)性，而且有特定的經營周期、維護周期、調試周期等，其在線故障處理系統(tǒng)也要隨之跟蹤調整，為水力發(fā)電創(chuàng)造更加優(yōu)越的環(huán)境。因而，除了針對機組故障實施處理外，在線系統(tǒng)也配備了多種故障監(jiān)測服務，大大減小了值班人員調控機組的難度。

3 在線故障感應系統(tǒng)模塊設計

新時期我國電力行業(yè)步入新的發(fā)展階段，水輪發(fā)電機是水力發(fā)電生產的基本保障，利用機組調控發(fā)電作業(yè)狀態(tài)，滿足了廣大用戶實際用電需求。在線故障處理系統(tǒng)是發(fā)電機監(jiān)控的主要功能模塊，其故障感應系統(tǒng)是尤為關鍵的構成部分，整體規(guī)模圍繞著故障感應信號傳輸進行設置，主要包括：

3.1 感應模塊

設置電子感應器作為主控元件，24h對探測信號進行感應與收錄，掌握最準確的故障感應信息。水輪發(fā)電機是基于人工智能平臺的新裝置，其感應模塊設計符合新電子技術的應用要求，自帶了智能掃描與識別技術。例如，遠程傳輸中為了增加信號強度，利用超遠程感應儀器作為中轉中心，延續(xù)了不同信號的傳輸強度。

3.2 處理模塊

原始故障信號并非完全有用，此時要經過機器人故障感應處理模塊詳細篩分，從信號類別、路徑、強度等綜合篩查，選擇與機組故障有關的信息。由于工業(yè)計算機技術日趨成熟，在線故障處理配備了強大的服務器，可同時完成多類信號處理任務。因此，遠程信號傳輸也經過多層次處理，使調度中心所得數據更加準確。

3.3 傳輸模塊

信號傳輸是故障系統(tǒng)感應人工指令的介質，應時刻掌握信號輸出與傳輸的具體動態(tài)，提出切實可行的設備控制方案。遠程控制是信號傳遞模式的發(fā)展趨勢，利用遠程網絡實現信號一體化調度，加快了探測數據傳輸與執(zhí)行的工作效率。當前，在線故障系統(tǒng)主要借助無線網實現信號遠程傳遞或設定中轉站延長信號傳輸路徑。

4 水輪發(fā)電機常見故障的處理方式

一般來說，水輪發(fā)電機主要故障包括電機過負荷、定子溫度過高、機組功能失效等，這些故障不僅中斷了水力發(fā)電運行模式，也容易造成機組設備受損?；谏鲜鲈诰€故障處理系統(tǒng)平臺，值班人員要懂得如何解決機組運行故障，通過在線觀察與分析提出科學的處理方式。具體如下：

4.1 電機過負荷

4.1.1 故障現象。隨著社會用電需求量增長，水電站機組發(fā)電指標大幅度增加，滿載運行是水輪發(fā)電機普遍存在的問題，這必然導致機組因荷載超標而發(fā)生過負荷故障問題。點擊過負荷故障表現形式多樣，主要包括：控室上位機發(fā)“定子過負荷”信號，相應語音提示報警；發(fā)電機定子電流超過額定值；發(fā)電機有、無功負荷及轉子電流之一或全部超過額定值。

4.1.2 故障處理。降低電機運行荷載是故障處理的關鍵，檢修人員要盡可能減小機組運行荷載，這對緩解故障問題是十分有效的。例如，查發(fā)電機的功率因數和電壓，電流的變化情況；如電壓或頻率升高，應立即降低無功或有功負荷，使定子電流降至額定值，如調整無效，應迅速查明原因，采取有效措施，消除過負荷。

4.2 定子溫度過高

4.2.1 故障現象。定子長期滿荷載運行會發(fā)生溫度過高問題，這也是水輪發(fā)電機主要故障之一。通過在線故障感應系統(tǒng)監(jiān)測發(fā)現，發(fā)電機定子在用電高峰期易受到溫度影響，破壞了定子結構工作的協(xié)調性，常常發(fā)出錯誤的狀態(tài)信號。例如，中控室上位機發(fā)“定子溫度升高”信號，相應語音提示報警；發(fā)電機定子線圈或冷、熱風溫度指示超過正常值。

4.2.2 故障處理。值班員發(fā)現發(fā)電機溫度過高時，應立即報告值長；值班人員應立即檢查風洞內是否有絕緣焦嗅味及其他異常現象；檢查定子三相電流是否平衡，如有明顯不平衡現象，應立即設法消除或降低定子電流。必要時可實時添加溫度調控系統(tǒng)，利用人工通風、電機通風等方式，及時調節(jié)機房內的工作溫度，以免定子出現溫度故障。

4.3 發(fā)電機電氣參數顯示失常

4.3.1 故障現象。設備故障對機組工作性能造成不利影響，強化水輪發(fā)電機組故障監(jiān)測可降低故障造成的護理影響。發(fā)電機定子或轉子電氣參數個別或幾個指示突然失常，發(fā)電機運行正常。

4.3.2 故障處理。當發(fā)現某一參數指示突然失常時，值班人員應根據具體情況及其有關參數指示情況進行分析，判斷是否該表計本身或二次回路故障；如定子電壓指示為零，同時有功、無功指示失常，而定子、轉子電流指示正常時，應檢查電壓互感器及其一、二次回路是否正常。

4.4 機組功能失效

4.4.1 故障現象。發(fā)電機發(fā)電運行中突然變成調相機，發(fā)電機有功負荷顯示為零，無功顯示升高，定子電流顯示稍降低；定子電壓顯示正常，轉子電流稍有降低；導葉開度至空載開度以下。

4.4.2 故障處理。當發(fā)電機變?yōu)檎{相機，如無“水輪機事故”信號出現，也未接到現地值班人員關于“緊急停機”的報告時，值守人員應立即加上有功負荷，使發(fā)電機轉為發(fā)電的運行工況；如在遠方操作加不上有功負荷，應立即通知值班人員到現地操作，使機組帶上有功負荷。

5 結語

在線故障處理系統(tǒng)設計完成，水電站要根據發(fā)電作業(yè)實況擬定操控模式，充分發(fā)揮在線故障處理系統(tǒng)的功能特點，為水電站自動化建設提供技術性支撐。除了考慮故障感應信號傳輸外，設定存儲區(qū)也是很關鍵的，可以及時捕捉與水輪發(fā)電機作業(yè)相關的信號，為值班人員采取故障處理措施提供指導性意見。

參考文獻

[1] 劉曉波，黃其柏.基于動態(tài)核聚類分析的水輪機組故障模式識別[J].華中科技大學學報（自然科學版），2009，（9）.

[2] 吳明強，李霽紅，曹愛東，史慧.故障診斷專家系統(tǒng)綜合智能推理技術研究[J].計算機測量與控制，2014，（10）.

[3] 沈東，褚福濤，陳思.水輪發(fā)電機組振動故障診斷與識別[J].水動力學研究與進展（A輯），2010，（1）.

[4] 李君勝，閆樹仁，王海，王樹坤.計算機在水力發(fā)電機組設計、制造中的應用[J].水利科技與經濟，2008，（1）.

[5] 王秀英.淺析水力發(fā)電機組檢修所存在的問題及解決策略[J].科技與企業(yè)，2013，（23）.

[6] 楊曉萍，南海鵬，張江濱.信息融合技術在水輪發(fā)電機組故障診斷中的應用[J].水力發(fā)電學報，2004，（6）.

作者簡介：李明（1987-），男（土家族），鳳灘水力發(fā)電廠助理工程師，高級工，研究方向：水力發(fā)電運行；李勇（1980-），男（苗族），鳳灘水力發(fā)電廠助理工程師，高級工，研究方向：水力發(fā)電運行。

（責任編輯：陳 倩）