閆廷俊

摘 要：本文基于高壓開(kāi)關(guān)的組成部件各自獨(dú)立發(fā)生故障條件下的故障成因。，構(gòu)建了一個(gè)可以全面描述故障發(fā)生成因的故障樹(shù)，并對(duì)故障樹(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化。最后，分析當(dāng)故障發(fā)生后，從底層到頂層的故障概率及其相關(guān)關(guān)系，得到了造成頂層故障原因的重要程度判據(jù)。依據(jù)此判據(jù)可以形成故障排查最優(yōu)路徑，實(shí)現(xiàn)故障成因的及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：故障樹(shù)；最優(yōu)路徑

1 緒論

故障樹(shù)是一種基于特定邏輯思路的圖，按照已知結(jié)果，分析原因的思維邏輯，故障樹(shù)提供了一種因果倒置的分析流程。在樹(shù)狀結(jié)構(gòu)中，樹(shù)干，樹(shù)枝和樹(shù)葉可以看作故障推理的級(jí)別，當(dāng)一個(gè)故障發(fā)生后，將其設(shè)定為故障樹(shù)的根，按照干枝葉的預(yù)先設(shè)定邏輯，逐級(jí)推理，直至在葉節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)故障成因。

在定性的故障診斷技術(shù)中，Caceres等最早利用了樹(shù)的概念，根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性建立了清晰分析故障成因的故障樹(shù)。將故障樹(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)可靠性分析，根據(jù)相關(guān)評(píng)價(jià)導(dǎo)則，總結(jié)了各故障模式與故障特征量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)各故障特征的特點(diǎn)，提出了故障概率的綜合評(píng)價(jià)方法。應(yīng)用故障樹(shù)實(shí)現(xiàn)故障診斷已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于城軌供電系統(tǒng)，油罐火災(zāi)成因分析，發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析，船舶電力系統(tǒng)失電等多種故障成因中。

2 故障樹(shù)的基本原理

故障樹(shù)可以把高壓開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的故障與組成系統(tǒng)各個(gè)單元的故障結(jié)合起來(lái)，可以找出造成某一特定故障的可能原因，從而幫助現(xiàn)場(chǎng)人員找到造成某種故障最有可能的故障成因。

故障樹(shù)用一些與門，或門符號(hào)，表征事件之間的因果關(guān)聯(lián)和邏輯關(guān)系。同時(shí)故障樹(shù)用一些事件符號(hào)，表征邏輯推理的級(jí)別和順序。

上表所示是故障樹(shù)中這些符號(hào)的邏輯意義。其中，頂事件表示對(duì)全局有最不利影響的故障事件。在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，頂事件是對(duì)輸電安全，供熱安全有最不利影響的事件。在高壓開(kāi)關(guān)運(yùn)行過(guò)程中，頂事件是類似開(kāi)關(guān)爆炸，燃燒的事件。底事件是單個(gè)元部件組成的故障事件，在高壓開(kāi)關(guān)運(yùn)行過(guò)程中，底事件是各種故障類型。中間事件是由單個(gè)元部件組成的有限混合故障類型，通常可以表示為底事件。

3 建立故障樹(shù)及其分析方法

故障樹(shù)建立的基本原則：應(yīng)該明確樹(shù)的根枝葉層次和界限，為了便于分析，盡量采用簡(jiǎn)化邏輯關(guān)系。樹(shù)的根枝葉層次代表了故障事件的推理邏輯的層次，這個(gè)層級(jí)應(yīng)該盡可能的少。同時(shí)按照故障→成因的順序，從上到下建立故障樹(shù)。建立過(guò)程中，邏輯門直接和事件相連，不允許邏輯門之間的級(jí)聯(lián)。

故障樹(shù)建立的方法：結(jié)合需要，了解高壓開(kāi)關(guān)柜系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)和涉及的各種參數(shù)，進(jìn)行故障統(tǒng)計(jì)，注意收集小概率事件的故障案例。將要分析的最極端故障設(shè)為頂事件。確定頂事件對(duì)所要研究的故障進(jìn)行深入分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，找出對(duì)電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行最不利的故障后果。結(jié)合故障分類模式，確定明確選擇樹(shù)枝的數(shù)目和樹(shù)葉的數(shù)目，確定故障樹(shù)的規(guī)模。明確底事件，中間事件和頂事件的關(guān)系，避免出現(xiàn)邏輯矛盾和邏輯混亂。

故障樹(shù)建好后，需要利用故障樹(shù)，分析當(dāng)頂事件發(fā)生時(shí)，故障成因及其解決對(duì)策。這需要應(yīng)用故障樹(shù)的定性和定量分析策略。下圖為利用故障樹(shù)形成故障判別的流程圖。

故障樹(shù)建立流程圖

4 故障處理案例分析

某220kV站母線接地所造成短路，從而產(chǎn)生電弧光導(dǎo)致了開(kāi)關(guān)柜爆炸。結(jié)合故障樹(shù)來(lái)分析造成母線接地的幾種可能概率。首先依據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，明確最小割集。并依據(jù)最小割集，將構(gòu)成割集的獨(dú)立底事件，依據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的故障比率，構(gòu)造了各個(gè)底事件的故障概率。依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)造了底事件發(fā)生能引起頂事件發(fā)生的條件概率，可以排列出最小割集和母線短路之間的重要度關(guān)系，其中絕緣件老化和柜內(nèi)進(jìn)水故障的重要度=0.05×0.11+0.1×0.36=0.091，排在第一位。絕緣件破裂和污染物增多的重要度=0.1×0.45+0.07×0.18=0.0676，排在第二位。在進(jìn)行故障排查時(shí)要優(yōu)先以上四種故障。

5 結(jié)論

以故障類別為依據(jù)，構(gòu)建了故障樹(shù)。以設(shè)備故障最為故障頂層，以故障成因?yàn)楣收蠘?shù)底層，分析了故障和故障成因之間的相關(guān)性。將故障差別度作為設(shè)計(jì)故障樹(shù)的優(yōu)化目標(biāo)。最后，本文結(jié)合實(shí)際案例，以爆炸故障為分析材料介紹了基于故障樹(shù)的分析方法。這兩種方法相互輔助，可以有效分析故障成因。

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