发电厂电气二次设备检修方法探讨

华能江苏南通发电有限公司 陈 烨 张希萌

1 发电厂电气二次设备检修的重要性和必要性

重要性。我国发电厂二次设备的应用范围很广，种类也很复杂，如现场监控设备、运行设备、故障设备等。由于二次设备种类繁多，必须保证二次设备的正常运行才能保证电厂的正常运行。而且国家对二次设备的安全性也有一定的要求，这就演变成了对运维人员检修技术的考验：一是对自动装置和继电保护有全面了解的专业人员需定期检查设备环，二是应定期对设备进行筛选和检查，开展检修和维护工作。在检修工作中，专业管理人员应与维修人员密切配合，探寻并采取合适的检修工艺和方法。一旦设备发生故障，就可能会导致发电设备停机，造成利润损失或安全问题，因此二次设备的维护和检查就显得非常重要。

必要性。发电厂是中国发电的主要基地，其中日益智能化的二次设备应用广泛，参与到了电力生产和保护以及电厂内部运行管理的每个环节，如故障记录仪、继电保护、自动防盗等设备，在没有电气二次设备的情况下均无法运行。如果二次设备出现故障，将影响电力系统的正常运行。

2 发电厂二次设备的检修方法

2.1 发电厂二次系统架构简介及功能介绍

发电厂二次系统逻辑结构自上而下分为工作站层、间隔层和过程层。

最顶层通过接入各级高速网络实现电厂所有实时数据的聚合。该层采用大数据技术，通过事件日志、告警通知等技术，对电厂二次系统的所有数据进行分析，找出最易受攻击的部位，进行精准的预防性维护。该层为电厂运行和控制提供对话接口，完成数据采集、监控和指令发布，并与调度中心进行实时数据交换，可远程配置设备参数的过程级别和间隔级别。目前智能电站工作站层可实现常见故障的原因分析，事件日志功能也有利于故障跟踪和原因跟踪。间隔层可汇总该层的实时生产数据，对一次设备的线路传输、母线、断路器等问题进行实时保护、控制、锁定、同步等功能。它作为连接工作站控制层和过程层的主线，有助于实现两层间的快速通信；过程层由智能开关、电子变压器、合并单元组成，是一次设备和二次设备的结合层。其主要功能是在电厂运行过程中实时监控电源和设备状态，还可控制设备的智能运行和驱动设备。

2.2 发电厂电气二次设备故障诊断技术

人工神经网络诊断技术。是复杂故障的鉴别技术之一，不仅可对某些故障做出准确的判断，还可显示故障的严重程度及后续可能发生的故障。实际应用主要是基于BP，检测方法简单，可以自动化。传感器用于设备故障诊断，基于傅里叶变换理论，神经网络用于故障类型诊断，BP根据系统设置的相关性和自学习功能对设备进行检修；信号变换诊断技术。是一种现代数学转换方法，方法较多、难度较大但也是最接近科学的，如小波变换。这种转换方法的另一个功能是调整信号或电信号。如，在运行过程中利用小波变换在多尺度环境下进行奇点处理，不仅不影响正常工作而且稳定性和可靠性强，可放心应用。

2.3 发电厂二次系统检修的主要内容

发电厂二次系统的维护主要针对过程层和间隔层设备，工作站层维护较少。一般二次系统的设备维护比一次系统更抽象，主要内容是直流和交流电机的网络、通信和控制。其中工作站层的维护主要针对工作站的操作系统，如CPU、内存、网络带宽等。在日常维护中升级工作站的系统补丁和杀毒软件，防止信息安全事故的发生。此外还需检查电厂二次系统实时数据库的响应、监控管理软件的响应、备份数据库操作日志，尽量避免连续发生事故。

隔层端口设备维护相对繁琐，主要体现在GOOSE信号能力测试、GOOSE控制保护能力测试、正确控制功能、响应性测试、读取验证设备模型、内存性能保护、时钟同步服务校正等。发电厂二次系统过程层的维护包括采样同步和合并单元的正确性维护，主要包括时钟系统的时差校正及各种网络接口和线路的检测。智能交换机的检修主要是测试指令的完成、交换机的监控状态、网络通信设备和接口的测试。另外由于过程层一般都有工业交换机，所以需定期检查和维护交换机的延时，避免因工业交换机故障导致电厂二次系统故障[1]。

2.4 诊断设备故障

二次设备出现故障会影响发电厂的运行。当出现故障时维修人员应迅速找到具体设备进行诊断和维修，恢复其正常运行。目前发电厂二次设备故障的搜索和诊断主要有小波变换法和神经网络法。小波变换作为一种新的分析方法，继承了傅里叶变换的局部方法并在此基础上发展了理论。通过检测和转化得到突出问题的特征，将检测结果缩小到故障范围，从而定位故障。故障定位成功后，维修人员分析故障类型和原因，提出相应的解决方案。

近年来将智能技术与传统二次设备维护技术相结合，人工神经网络维护技术是近年来发展迅速的一种新型智能二次设备维护技术。在充分发挥人工智能系统优势基础上，利用人工智能控制系统对电力设备的运行状态进行定期、实时的检查。例行检查完成后，将获取的用电设备运行状态数据传输至人工智能系统，根据预设的数据算法对新获取的数据进行分析处理，通过系统对故障用电设备进行标记，找到相应的方法和维修计划。

2.5 二次设备监测与故障预防

要把二次设备的故障率降到最低，“预防措施”才是王道，因此发电厂的二次设备需定期检修和维护。目前，大多数发电厂设备状态监测方法对设备信号系统、逻辑判断系统、通信系统等检测效率较高。发电厂二次设备与一次设备的区别很大，二次设备的状态监控是一个系统或一个单元，与原设备的构成存在较大差异，因此二次设备监控系统的大部分电路都是由继电器和电缆组成，当线路出现故障时修复故障比原有设备复杂得多，发电厂的成本也更高。因此发电厂首先要进行设备管理，防止线路故障。

2.6 对二次设备的检修进行协调

为有效提高发电和输电安全，有必要对发电厂实施二次检修时的二次设备检修进行详细研究：一是收集信息。它不仅涉及智能系统中的数据采集，还涉及常规测试，即人工测试的数据采集。电厂维修人员必须每天检查电气设备，还必须包括二次设备的运行状态，在日常巡检中应及时、真实地记录二次设备的数据，并将采集到的数据与其他设备的数据进行对比，通过检修找出运行状态可能出现问题的设备，然后进行诊断和修复设备的具体故障。

二是优化监控体系。目前智能化监控系统已广泛应用于新型智能发电厂，该系统可有效准确地分析二次设备的运行状态，也可使二次设备正常运行，同时在一定程度上为电厂节省人力资源，达到为电厂创造经济效益的目的。但目前的电力设备监控系统在应用中还存在很多问题，如监控系统运行时间长，导致系统死机等硬性问题，为此发电厂须做好相关微机设备的维护工作。

3 发电厂电气设备自动化应用技术存在的问题及二次设备检修维护具体对策

3.1 电气设备自动化应用技术存在的问题

发电企业思想保守，循规蹈矩。目前大部分电厂仍处于传统运维模式，思维保守、行为规范、缺乏创新。为适应时代发展趋势，发电厂的运维管理模式必须改革。发电厂虽得到国家的大力支持和帮助，但要真正实现发展还须不断改革创新，采用先进的生产技术，实现电气数字化和自动化一体化生产，提高发电厂效率。因此，如何让发电厂掌握先进的管理方法和生产技术，突破传统的管理和生产模式是关键。

发电厂机器设备老旧，技术落后。设备老化是我国发电厂生产效率低、运行落后的主要原因。同时由于我国电气化自动化技术的落后，许多电气化、数字化的操作方式还没有成功应用到发电厂的生产方式中，存在效率低、进度慢等问题。因此，为提高发电厂工作效率、保证安全发电和保质保量输出，发电厂应采用先进的安全生产设备，扩大智能化系统。

3.2 建立基于移动互联的继电保护二次安全措施在线工作管控平台

为克服工作繁重、审批速度慢、准确性低、记录手段单一、无法实时监控、备案查询困难等问题。需优化安全措施的制定、审核、实施、备案全流程。目前信息技术已广泛应用于电力系统中。通过建立基于移动互联网的继电保护二次安全措施在线监测平台，可充分发挥信息技术在信息管理方面的优势，提高继电保护的效率。为完善网络工作管控平台，需深入分析网络安全措施二级要求。在线工控平台要求工作负责人、审核员、施工人员不仅要在PC端完成安全措施的编写、审核、执行、归档等程序，还要在PC端完成各项工作流程。移动端让所有工作流程无缝连接，负责监管领导的工作人员也可实时查看工作进度。

3.3 设备检修工作的开展

在实际工作中，维护人员可利用现代手段对设备状态进行日常管理，实现数据的准确分析：测试应在日常工作中进行，须定期进行以验证设备状态和数据正常。其中收集数据的目的主要是结合这些数据客观判断设备状态是否合理，从而有针对性地进行维修，提高工作效率；在维修时应结合实际情况对重要设备增加在线监测装置。可加装温度监测装置、压力监测装置等，实现实时跟踪。这样可用科学的方法很好地反映设备状态变化的程度，从而保证设备运行的稳定性；维护人员不仅要进行定期维护，还要收集和整理分析数据，以更好地提高设备运行效率。发电厂二次工作人员还应充分认识一次设备与二次设备的关系，减少客观问题和主观懈怠造成的故障甚至停机，从而降低发电厂成本。

简而言之，当前环境下，采用先进、高效的电气二次设备检修方法是保证发电厂正常运行的基础。同时，维护发电厂二次设备的可靠性和稳定性，是电力企业不断突破和实现经济效益的关键，也是国家和人民用电质量不断提升的关键。