电力设备的故障诊断与故障树分析

设备状态监测与故障诊断作业

标题：故障树分析在故障诊断中的应用概述

1

故障树分析在故障诊断中的应用概述

摘要: 在介绍故障树分析基本理论的基础上，分析和总结了故障树分析方法在故障诊断的应用现状，提出了目前故障树分析的主要发展方向。

关键词：故障树分析，故障诊断，模糊故障树

ABSTRACT: Based on the introduction of the basic theory of fault tree analysis, the

present situation of fault tree analysis in fault diagnosis is analyzed and summarized; the main

developing direction of fault tree analysis is given.

KEYWORDS：fault tree analysis(FTA), fault diagnosis, fuzzy fault tree

前言

故障树分析(Fault Tree Analysis，简称 FTA)方法，利用故障树将系统故障原因自顶向下逐级进行分析，估计顶事件的发生概率和底事件重要度，是系统可靠性分析、故障检测与诊断常用的一种分析方法。这种方法通过把系统可能发生或已经发生的事故(即顶事件)作为分析起点，将导致事故的原因事件按因果关系逐层列出，用树形图表示出来，构成一种逻辑模型。找出事件发生的各种可能途径及发生概率，找出避免事故发生的各种方案并优选出最佳安全对策[1]。

故障树分析既可用定性模型也可以用定量模型。故障树的果因关系清晰、形象，对导致事故的各种原因及逻辑关系能做出全面、简洁、形象地描述，因而在各行业故障诊断中得到广泛而重要的应用。

1 故障树分析的基本理论

1.1 故障树分析的原理及步骤

故障树(FT)模型是一个基于被诊断对象结构、功能特征的行为模型，是一种定性的因果模型，以系统最不希望事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件为中间事

２０１１牟第１１期　

中图分类号：ＴＭ３２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—２５５２（２０１１）１１—００９３—０３　

基于故障树的ＡＶＲ故障诊断分析　

高伟波，刘洪文，谷志锋　

（军械工程学院电力工程教研室，石家庄０５０００３）　

摘要：ＡＶＲ作为装备配套电站的核心部件，对电站电压的稳定以及正常工作起着重要的作用。　

首先分析了ＡＶＲ的缺陷以及故障树的特点和建立步骤，其次根据ＡＶＲ的结构和以往故障排除的　经验，对ＡＶＲ电压调节故障进行研究，将故障梳理成比较完整的故障树，并完成故障诊断流程　

的设计，从而较好的设计和实现了ＡＶＲ故障的诊断。　

关键词：ＡＶＲ；故障树分析法；调压故障；诊断流程　

Ｆａｕｌｔ　ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ＡＶＲ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＴＡ　

ＧＡＯ　Ｗｅｉ＿ｂ０．ＬＩＵ　Ｈｏｎｇ　ｗｅｎ．ＧＵ　Ｚｈｉ．ｆｅｎｇ　

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｏｒｄｎａｎｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　０５０００３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＶＲ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ　ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　

ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｌｅｖｅｌｉｎｇ　ｏｆｆ　ｔｈｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｗｏｒｋ　ｎｏｒｍａｌｌｙ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓ　

ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｓｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｆｅｃｔ　ｏｆ　ＡＶＲ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｆａｕｌｔ　ｔｒｅｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｅｐｓ　ｉｎ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ．　

Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｏｆ　ｆｏｒｍｅｒ　ｆａｕｌｔ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｏｆ　ＡＶＲ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ　ｆａｕｌｔ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｆａｕｌｔ　ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｓ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｍａｋｉｎｇ　

电力设备检测与诊断技术

近年来，我国电力系统发展很快，交流750KV系统已于2005年10月在西北电网投入运行，±800KV系统也在规划建设当中，技术进步不仅能够推动行业的发展，而且能够促进技术自身的发展。电力系统的快速发展，同时又促进了电力设备制造、系统运行与维护、检测监控与综合自动化等技术的不断进步。其中，电气设备状态检测与故障诊断技术就是一个典型的例子。故障诊断是根据设备运行状态信息查找故障源，并确定相应决策的一门综合性的新兴学科。它能实现设备在带负载、不停机的情况下，通过使用先进的技术手段、对设备状态参数进行检测和分析，判断设备是否存在异常或故障、故障的部位和原因以及故障的劣化趋势等，以确定合理的检修时间和方案，进而达到减少事故停机损失、提高设备运行的可靠性和经济效益、降低设备维修费用等目的。对于规模和容量越来越大、电压等级不断提高的庞大的电力系统来说，状态检测与故障诊断技术的应用，显然具有非常显著的社会、经济等多方面的意义和价值。

电气设备检修是消除设备缺陷通过检修达到以下目的：消除设备缺陷，排除隐患，保持和恢复设备铭牌出力，提高和保持设备最高效率，电气检修及一般安全要求提高设备健康水平，确保设备安全运行的重要措施。使设备安全运行，延长设备使用年限提高设备利用率。 开展电气设备状态检修有重要的意义，可以归纳为以下几点：被监测设备全过程受控．没有死区；适时维修可避免过剩维修，节约维修资金；适时维修可避免维修不足，可避免设备带病工作，减少事故的发生，减少经济损失；诊断出设备较精确的剩余寿命，合理使用设备，避免设备浪费或设备寿命不足发生事故造成损失。状态监测与故障诊断技术的含义 电气设备在运行中受到电、热、机械、环境等各种因素的作用，其性能逐渐劣化，最 终导致故障。特别是电气设备中的绝缘介质，大多为有机材料，如矿物油、绝缘纸、各种有 机合成材料等，容易在外界因素作用下发生老化。

电气设备是组成电力系统的基本元件，一旦失效，必将引起局部甚至广大地区的停电，造成巨大的经济损失和社会影响。 “监测”一词的含义是为了特殊的目的而进行的注视、观察与校核。设备的状态监测是 利用各种传感器和测量手段对反映设备运行状态的物理、 化学量进行检测， 其目的是为了判 明设备是否处于正常状态。设备的“故障诊 断”其含义是指这样的过程：专家根据状态监测所得到的各测量值及其运 算处理结果所提供的信息，采用所掌握的关于设备的知识和经验，进行推理判断，找出设备 故障的类型、部位及严重程度，从而提出对设备的维修处理建议。简言之， “状态监测”是特征量的收集过程，而“故障诊断”是特征量收集后的分析判断过程。

设备故障分析方法—故障树分析法

1.故障树分析法的产生与特点

从系统的角度来说，故障既有因设备中具体部件（硬件）的缺陷和性能恶化所引起的，也有因软件，如自控装置中的程序错误等引起的。此外，还有因为操作人员操作不当或不经心而引起的损坏故障。

20世纪60年代初，随着载人宇航飞行，洲际导弹的发射，以及原子能、核电站的应用等尖端和军事科学技术的发展，都需要对一些极为复杂的系统，做出有效的可靠性与安全性评价；故障树分析法就是在这种情况下产生的。

故障树分析法简称FTA (Failute Tree Analysis)，是1961年为可靠性及安全情况，由美国贝尔电话研究室的华特先生首先提出的。其后，在航空和航天的设计、维修，原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系统中得到了广泛的应用。目前，故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段，但其应用范围正在不断扩大，是一种很有前途的故障分析法。

总的说来，故障树分析法具有以下一些特点。

它是一种从系统到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它从系统开始，通过由逻辑符号绘制出的一个逐渐展开成树状的分枝图，来分析故障事件（又称顶端事件）发生的概率。同时也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的影响，其中包括人为因素和环境条件等在内。

它对系统故障不但可以做定性的而且还可以做定量的分析；不仅可以分析由单一构件所引起的系统故障，而且也可以分析多个构件不同模式故障而产生的系统故障情况。因为故障树分析法使用的是一个逻辑图，因此，不论是设计人员或是使用和维修人员都容易掌握和运用，并且由它可派生出其他专门用途的“树”。例如，可以绘制出专用于研究维修问题的维修树，用于研究经济效益及方案比较的决策树等。

由于故障树是一种逻辑门所构成的逻辑图，因此适合于用电子计算机来计算；而且对于复杂系统的故障树的构成和分析，也只有在应用计算机的条件下才能实现。