大集中水电生产管理信息系统设备缺陷管理案例分析(1)

第３７卷　第６期

２０１３年１２月２０日水电自动化与大坝监测ＨｄｒｏｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＤａｍ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎ　　　ｙｐｇＶｏｌ．３７　Ｎｏ．６Ｄｅｃ．２０，２０１３：／．ｉｓｓｎ．１６７１ＤＯＩ１０．３９６９－３８９３．２０１３．０６．００８ｊ

大集中水电生产管理信息系统设备缺陷管理案例分析

王　勇１，潘　凌１，杜蕴蕴２

（）北京市　１北京市　１１．国网新源控股有限公司技术中心，０００６８；２．国网新源控股有限公司，００７６１

摘要：本文以国网新源控股有限公司水电生产管理信息系统应用为背景，通过对系统内抽水蓄能电站静止变频启动装置缺陷进行分类统计和缺陷分析，为生产管理部门提供缺陷维护的侧重方向，为厂家

为现场生产人员提供设备消缺维护方面的统计分析资料，是国网新提供设备制造方面的重点关注点，

源公司水电生产管理信息系统应用成效的典型应用之一。

关键词：水电生产管理信息系统；水电厂；静止变频启动装置；缺陷

０　引言

国网新源控股有限公司（以下简称“国网新源公

）司”管辖下的已投运抽水蓄能电站和常规水电站有

其生产管理均采用大集中水电生产管理信息２０余家，

系统，用于电站的设备维护、技术监督和运行、水工、

巡检、培训、信息、指标、资料等生产技术管理。

对于每个抽水蓄能电站来说，均配置１套或２

套用于机组抽水方向启动的静止变频启动装置（以

。Ｓ下简称ＳＦＣ）ＦＣ是抽水蓄能电站机组抽水方向

其功能主要为：将工频启动的主要辅助设备之一，

转化为频率在０～５５０Ｈｚ的输入电压，０Ｈｚ范围可

调的输出电压，在抽水方向拖动机组从零至额定转

速并网。

在较长时间内，各电站用ＳＦＣ拖动机组至抽水工

且各个电站只熟悉本厂况启动失败的缺陷均有发生，

内ＳＦＣ设备缺陷和类型。通过大集中水电生产管理

信息系统来进行国网新源公司系统内电站缺陷统计

和分析总结工作，能更好地对ＳＦＣ进行专业的技术管

理，降低缺陷发生的几率，并提供有针对性的维护指

预防Ｓ导意见，ＦＣ缺陷发生。

１　国网新源公司系统内静止变频启动装置

设备情况

、或输入电抗器）晶ＳＦＣ装置一般由输入变压器（

平波电抗器、晶闸管逆变器、输出变压器闸管整流器、

（或输出电抗器）和控制器等组成，图１为当前采用较

１］。多的高—低—高接线方案［图１　ＳＦＣ典型配置２　缺陷统计

为了更好地发挥大集中水电生产管理信息系统

的优势，将ＳＦＣ按照其功能大致分为输入输出单元、

控制单元、冷却单元和功率单元，其缺陷统计按照ＳＦＣ

各部分的主要功能进行统计。通过统计国网新源公司系统内各单位ＳＦＣ的设备参数，可以看出国网新源公司系统在单机容量大于２如００ＭＷ以上机组的ＳＦＣ配置情况，表１所示。

—２５—

２０１３，３７（６

）表１　国网新源公司系统ＳＦＣ配置参数区域表

单机容量２００～３００ＭＷ电压等级１０．５～１８ｋＶＳＦＣ容量７～２２ＭＷ水／去离子水冷却ＳＦＣ主要的３种冷却方式去离子水／空气冷却

空气冷却ＳＦＣ用变压器容量９～３３ＭＶＡ变压器冷却方式

油浸式自然冷却强迫油循环水冷

．１　ＳＦＣ输入输出单元缺陷统计

ＳＦＣ输入单元包括输入输出变压器及其附属设备、输入输出断路器，在生产管理信息系统中进行条件的检索，其输入输出单元的缺陷有：气体继电器误动、

变压器温控仪误报警、变压器冷却水电动阀操作故障、隔离开关辅助触点动作不到位、ＳＦＣ输入断路器和接地隔离开关故障等。

这类缺陷为ＳＦＣ系统的主要缺陷类型。．２　ＳＦＣ控制单元缺陷统计

ＳＦＣ控制系统的核心是其控制器，由处理单元、存储器单元和各种输入／输出插板构成。

ＳＦＣ软件的功能包括：ＳＦＣ的调节，

计算应当采用的控制角的大小以及应当导通的桥臂，

控制机组的转速和转矩；

操作各元件，监视各外部设备的状态，与各外部输入／输出（例如启停命令）接口，维修和查找事故、

处理报警时显示特定的变量，并经硬接线和串行通信发送和接收信号与指令；ＳＦＣ的继电保护功能也用软件集成在控制器中，有的产品保护范围含输入／输出变压器，有的保护范围则只是从网桥到机桥。ＳＦＣ控制系统，因为涉及和ＳＦＣ关联的监控、

励磁等系统，其缺陷主要有两类，一类为ＳＦＣ自身控制系统故障，如转子起始位置判断故障、控制器内部故障；另一类为和ＳＦＣ关联系统的缺陷，如监控系统压水故障、励磁系统起励故障、监控系统为送入机组断路器触点信号等。

．３　ＳＦＣ冷却单元缺陷统计

晶闸管采用风／水冷却方式、水／水冷却方式或强迫风冷方式。小容量的ＳＦＣ可以采用强迫风冷方式，靠安装在整流器和逆变器柜顶的风机将热量排出。ＳＦＣ冷却单元缺陷集中表现在水／去离子水冷却系统，

其缺陷有：去离子水压力报警、去离子水电导率报警、去离子冷却单元中的膨胀罐压力低等。．４　ＳＦＣ功率单元缺陷统计

ＳＦＣ功率单元主要是指ＳＦＣ整流及逆变的全控

—２６—

三相整流逆变设备，其分为电网测的整流桥和电机侧的机桥，主要功能是将电网的交流电变为直流电，并将直流逆变为从零变化的交流电源，拖动电机启动。

功率单元即ＳＦＣ的晶闸管逆变整流部分和ＳＦＣ直流电抗器、

动力电缆等，其缺陷最少，仅发生一起晶闸管故障，发生几起过流故障报警。

３　缺陷分析

３．１　ＳＦＣ引起开机失败的缺陷分析

从生产管理系统缺陷可以统计出，近１年半时间因ＳＦＣ故障引起的机组开机不成功为３３次，缺陷发生部位的统计图谱如图２所示。

图２　ＳＦＣ导致开机失败缺陷分析

通过进一步分析，得出的原因主要有：

（１

）控制器和操作面板连接（供电电源故障引起，主要是设备出厂时接线错误或者其他原因引起的ｋｅｙｐ

ａｄ供电电压波动导致的故障）；（２）Ｓ２传动轴断裂（手动操作柄的手把在断路器操作过程中引起不平衡力矩导致，建议拆除该手动操作手柄）

；（３

）去离子冷却水压力下降（判断为去离子水分蒸发引起）

；（４

）冷却单元故障（一般为阀门、压力传感器、去离子单元等故障）

；（５

）输入／出单元故障（输入输出变压器气体继电器故障，油位下降故障）。３．２　对ＳＦＣ启动过程的三类缺陷分析

通过上述列表内的ＳＦＣ三类缺陷分析，三类缺陷一般为ＳＦＣ附属设备，如变压器冷却单元，气体继电器，ＳＦＣ冷却回路阀门，冷却水压力，隔离开关位置接点信号，ＳＦＣ和监控、励磁等设备的通信报警等缺陷。ＳＦＣ本体的控制回路、

晶闸管、触发回路等均未发生较大缺陷。一般引起这类缺陷的原因大致为：测量回路卡件接触不好；冷却单元管路、阀门漏水或者滴水，冷却单元阀门拒动或者阀门不能关闭到位，

冷却单元水２２２２

·业务支撑·　王　勇，等　大集中水电生产管理信息系统设备缺陷管理案例分析

压力、去离子度等；启动过程中电子器件受到干扰引起的信号；操作机构等故障。ＳＦＣ隔离开关操作回路、３．３　不同厂家ＳＦＣ的对比分析

根据上述缺陷汇总，并对Ｃｏｎｖｅｒｔｅａｍ公司和瑞士由于ＡＢＢ两公司生产的设备缺陷进行统计分析对比，

故ＡＢＢ公司和Ｃｏｎｖｅｒｔｅａｍ公司所占市场份额不同，如图３所示。简要分析该缺陷的数量不具备可比性，可以得出以下结论：

）设备缺陷易发部位均为输入输出单元：（包括１

输入输出断路器，且发生缺陷ＳＦＣ输入输出变压器、

的设备均为设备的附属单元（如变压器冷却器阀门、。温控器、气体在线监测）

）去离子水冷却回路均出现压力低、（阀门卡涩２故障。

（）Ａ３ＢＢ控制回路发生缺陷一般为通信类的，

有转子位置测Ｃｏｎｖｅｒｔｅａｍ公司发生缺陷的范围较广，

量、调节故障，还有和上位机的通信缺陷。

）一次功率部分发生缺陷较少

。（４

（）检查Ｓ输入输出单元设备运行环境，对于１ＦＣ、设备室内的环境过于潮湿时，极易引起继电器设备触点之间绝缘降低，引起报警触发。同时，检查盘柜内检查盘柜电缆等的密封状况，部加热器的运行状况，

防止大量灰尘和潮气进入设备盘柜内引起缺陷。（）针对Ｓ检查设备盘２ＦＣ设备发生干扰等缺陷，

包括一次、二次通信电缆的接地，区分清柜接地状况，

设备和电缆接地要求。在年度维护阶段进行继电器、信号回路的校验。

）对于功率部分的冷却单元，（建议进行周期巡视，根３

据压力、去离子度的变化状况适当添加去离子水，建立冷却水压力预警功能，保证在开机前辅助系统功能无异常，同时确保添加冷却水的设备不能将杂物通过去离子水送入冷却单元，如不能使用普通的水泵，以防水泵长时间不用生锈，将铁锈加入冷却单元，造成去离子度不合格，引发故障。）变压器冷却器和功率单元外冷却回路的过滤（４

器需要定期清洗，更换滤芯，防止冷却用热交换单元引起故障。对于经常开关卡涩的阀门，根据条堵塞，

件，建议更换为比较好的不锈钢阀门。对于误报警的需要进行定期校验，同时确保传感器在正常传感器，

的温湿度环境下工作。

（）对于输入输出回路的断路器、隔离开关等设５

备，需要在预防性试验期间完成设备的检查试验工作，及时处理相关设备缺陷。

参考文献

［］李基成．现代同步发电机励磁系统设计及应用，第二版．１

北京：中国电力出版社，２００９

图３　两主要设备厂家的ＳＦＣ缺陷部位发生次数对比图

，王　勇（男，本科，工程师，主要研究方向：抽１９８１—）：水蓄能电站电气设备技术管理。Ｅｍａｉｌｗ０５３＠ｓｉｎａ．ｃｏｍｙ

—），潘　凌（女，本科，工程师，主要研究方向：抽水１９７６：蓄能电站技术监督管理。Ｅａｎ－ｍａｉｌｌｉｎ－＠ｓｘ．ｓｃｃ．ｃｏｍ．ｃｎｐｇｇｙｇ

，杜蕴蕴（女，本科，主要研究方向：水电站安全１９８４—）：管理。Ｅ－ｍｕｎｕｎａｉｌ－ｄｕ＠ｓｘ．ｓｃｃ．ｃｏｍ．ｃｎｙｙｇｙｇ

４　结束语

针对发生缺陷的部位和设备，对各个单位ＳＦＣ的技术管理进行如下建议：

ＨｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＥｕｉｍｅｎｔＤｅｆｅｃｔｍａｎａｅｍｅｎｔＳｓｔｅｍＣａｓｅＡｎａｌｓｉｓ　　　　　　　　ｙｑｐｇｙｙ

１１２

ＷＡＮＧ　ＹｏｎＰＡＮ　ＬｉｎＤＵ　Ｙｕｎｕｎｇ，ｇ，ｙ

（，；１．ＴｅｃｈｎｏｌｏＣｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｓｔａｔｅ　Ｇｒｉｄ　ＸｉｎＹｕａｎ　ＣｏｍａｎＬｔｄ．Ｂｅｉｉｎ１００７６１，Ｃｈｉｎａｇｙ　ｐｙ　ｊｇ　

，）２．Ｓｔａｔｅ　Ｇｒｉｄ　ＸｉｎＹｕａｎ　ＣｏｍａｎＬｔｄ．Ｂｅｉｉｎ１００７６１，Ｃｈｉｎａ　　ｐｙｊｇ

：ＡｂｓｔｒａｃｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＢａｓｅｄ　ｏｎ　Ｓｔａｔｅ　Ｇｒｉｄ　Ｘｉｎ　Ｙｕａｎ　ＣｏｍａｎＬｔｄ．ｏｆ　ｈｄｒｏｏｗｅｒ　　ｍａｎａｅｍｅｎｔ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｓｔｅｍ　ａｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｐｙｙｐｇｙｐｐ

，，ａｓ　ｔｈｅ　ｂａｃｋｒｏｕｎｄｔｈｒｏｕｈ　ｔｈｅ　ｕｍｓｔｏｒａｅ　ｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＳＦＣ　ｄｅｆｅｃｔ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｓｉｓｆｏｃｕｓｉｎｏｎｇｇｐｐ　ｇｐｙｇ　

，ｔｈｅｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｏｖｉｄｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　　ｍａｎａｅｍｅｎｔ　ｄｅａｒｔｍｅｎｔ　ｔｏ　　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｆｏｒ　ｔｈｅ　ｋｅｃｏｎｃｅｒｎｓ　ｏｆ　ｍａｎｕ－ｐｐ　ｇｐｙ

，ｆａｃｔｕｒｅｒｓ　ｔｏ　ｒｏｖｉｄｅ　ｅｕｉｍｅｎｔ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｏ　ｒｏｖｉｄｅ　ｏｎ－ｓｉｔｅ　ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｅｒｓｏｎｎｅｌ　ｏｆ　ｅｕｉｍｅｎｔ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｓｔｉ－ｐｑｐｇｔｐｐｐｑｐ

ｃａｌ　ａｎａｌｓｉｓ　ｏｆ　ｄａｔａ．Ｔｈｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｍａｎａｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｉｃａｌ　ａｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｄｒｏｏｗｅｒ　ｒｏｄｕｃｔｉｏｎｙｇｙｐｐｐｐｙｐｐｍａｎａｅｍｅｎｔ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｓｔｅｍ．ｇｙ：ＨＰＭ；；ＫｅｗｏｒｄｓＳ（Ｈｄｒｏｏｗｅｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｍａｎａｅｍｅｎｔ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｓｔｅｍ）ｈｄｒｏｏｗｅｒ　ｌａｎｔＳＦＣ；ｄｅｆｅｃｔｙｙｐｇｙｙｐｐ　

—２７—