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[摘 要]水电站的发电设备是将水的能量转化为电能的最重要的工业机械设备，发电站电气设备的可靠运行关系着我国工业生产，生活用电的质量，水电站电气设备故障会影响国民经济的发展。随着科学水平的发展，水电站电气设备不断更新，只有更为科学的分析方法才能满足现代先进电气设备可靠性研究的需求。本文作者根据工作经验，总结了水电站电气设备可靠性研究的重要意义和我国取得的重大成果，重点讲解了故障树分析方法的应用。
[关键词]水电站 电气设备 可靠性 故障树
中图分类号：TV547.3 文献标识码：TV 文章编号：1009―914X（2013）25―0564―01
引言
我国地幅辽阔，黄河长江横跨东西，为我国提供了丰富的水力资源。水是可再生资源，利用水利发电，在倡导保护环境与人类与自然和谐相处的现代社会，水电站在我国电力行业有着不可替代的地位。另外水电站的建造不仅能起到清洁发电的作用还可以为防洪，农业灌溉，水利运输等带来方便和经济效益。另外，大力发展水电站可以调整我国的能源结构，节省不可再生资源，水利发电可以缓解我国重要工业城市的电量不足。但随着电力能源应用越来越广，对发电设备的可靠性要求也越来越严格。改革开放以后发电设备事故导致的大面积停电给我国带来了大量的经济损失，并且危害社会稳定。水电站电气设备的可靠性可以影响水电站正常的工作状态和发电效率，因此，研究分析水电站电气设备可靠性，以便采取相应措施使电气设备长期正常稳定工作。
1电力系统可靠性研究的任务和成果
研究水电站电气设备的可靠性运行十分重要。首先，在水电站发电过程中使用可靠性分析可以提高水电站的运行效率，增加水电站的经济效益。其次，提高水电站发电设备电力元件的可靠性可以帮助提高整个电力系统运行的可靠性。因此，不断开展对水电站电气设备可靠性的研究，可以建立科学系统的理论指导产品的生产，使用过程。
1.1电力系统可靠性研究的任务
电力系统可靠性是指为用户提供安全、质量合格且连续电能的能力。电力质量合格是指电能的电压和频率在合适的范围内波动。研究电力系统的可靠性要求我们达到以下几方面的任务。①由于电力系统包括的范围较大，在研究电力系统的可靠性时应根据不同环节的要求，分析系统不稳定的主要原因，建造不同的数学分析模型和计算公式。②研究单个电力元件和由元件组成的设备可靠性的计算模型，计算标准，研究如何用统计学的理论分析元件发生故障的概率，建立系统的计算方法。③寻找提高电气设备可靠性的措施[1]。
1.2电力系统可靠性研究的成果
我国电力工作人员和专家学者已经根据我国的实际情况建立了水电站电气设备可靠性数据的统计体系和完善的数据库。每年我国电力可靠性管理中心都会针对电力系统的运行发表管理年报。开展此项活动不仅督促各电力部门加强电气设备可靠性的研究，还为电气设备可靠性研究提供了研究平台，创造了条件。随着市场经济的发展，电力系统的不确定性使电力系统稳定运行的能力发生不断变化。所以，电力专业人员要不断改进可靠性准则，对电气设备运行风险进行评估，制定符合电力系统的可靠性分析方法。
2水电站电气设备可靠性分析
2.1发电控制设备分析
（1）发电控制设备的初级故障树分析。发电控制设备包括励磁系统、转子、定子、继电保护装置、调速装置和控制机组顺序的系统[2]。这些元件都是发电设备中重要的元件，每个元件发生故障都会引起发电机故障，因此在故障树分析关系中属于或门关系。（2）励磁系统故障树分析：励磁系统主要包括励磁控制系统、功率柜、调节器、消磁系统。这些子系统都正常运行才会使励磁系统正常工作，因此是或门关系。（3）调速系统故障树分析：调速系统包含机械元件，电气设备和电液转换器。三个部分中的任何一部分发生故障都会导致调速系统不能正常工作，因此是或门关系。其中电气部分又包括输出继电器和控制部分，这两种子系统也是或门关系。（4）机组顺序自动控制系统分析：机组顺序自动控制系统的子系统含有机械元件，电源，继电器这些子系统中的每一个系统工作出现问题，都会导致机组顺序自动控制系统故障，因此子系统之间也是或门关系。
2.2 输变电设备分析
电气主线、变压器和断路器构成输变电设备。三种电气设备一起正常运行，输变电设备才能正常运行，它们之间是或门关系。电气主接线是一个复杂的接线系统，工作人员可以通过分解法将其分解为普通的电路，在输电设备分析里，主接线系统被看作一个基本时间常数来分析，首先通过把复杂的主接线系统分解，通过分析计算可以把它看作故障树分析过程中的一个基本事件。
2.3水电站常见电气元件的失效模式
水电站电气设备的失效形式我们可以通过宏观观察和检测设备发现。在可靠性分析过程中清楚电气设备的失效模式和失效原因十分重要。电气元件是组成电气设备的基础，电气元件故障是导致电气设备故障的主要原因。所以研究电气设备故障可以通过分析电气元件故障的模式进行。
3水电站电气设备可靠性故障树分析方法
3.1故障树的构造
故障树是指顶点和边的集合图，故障树由顶点和边结合起来但不包含闭合回路。在顶点散发出的边构成的树称为故障树。顶点表示逻辑运算，边表示子系统出现故障或水电站电气设备出现故障。根事件对应于顶事件，下一级都有引起顶事件的事件产生，这样逐级传递，会将故障树延续下去。顶事件是指事先由电气设备故障定义的故障事件。当延伸到元件故障事件时，故障树就形成了。
3.2故障树分析法的主要特点
（1）可以全面查清引起电气设备故障的原因，对引起电气设备的各种原因进行评价，分析它对系统故障的影响程度并可以相应的采取解决方法，对系统存在的不足加以改进。
（2）以重大故障为主要的分析对象，科学的总结水电站电气设备发生故障的原因。
（3）对电气设备运行的可靠性、安全性进行定量和定性分析。
（4）使用逻辑推理和科学的理论符号对水电站电气设备复杂的故障和存在的危沿着故障树系统的、逐级的分析[3]。找出事故发生的原因和故障之间的因果关系，最后根据数学理论求出电气设备故障发生的几率。
3.3故障树分析法的基本步骤[4]
（1）顶事件的选取，顶事件是指故障事件，它可以根据最容易发生问题电气设备选取，但是必须遵循以下几点原则：①必须明确的知道顶事件是否发生②顶事件可以被分解，这样才可以按照设备之间的关系建立故障树③顶事件可以定量计算。
（2）建立逻辑图和故障树进行对比：准确无误的建立故障树是故障树分析法中最重要的环节。我们可以首先建立故障和导致故障发生的原因之间的逻辑图，然后对比逻辑图建造正确的故障树。
（3）故障树的分析：故障树的分析包括对故障进行定量和定性两种分析，主要是求出顶事件即故障事件发生的几率。
4结论
分析水电站电气设备的可靠性可以提高发电站设备运行的可靠性进而提高发电站发电和输出电力的可靠性。采取正确的可靠性分析方法可以提高水电站的经济效益，因为当电气设备发生故障时通过可靠性分析发电机组自动装置可以做出正确的处理方法，将事故造成的损失降低。利用故障树分析法对水电站电气设备的可靠性计算和评估，可以直观的把握设备的运行状态，采取积极正确的应对方案，保障电力系统的稳定。
参考文献
[1] 黄杰维. 水电站电气设备的可靠性研究[J].机电信息，2011，24，：55-56
[2] 曾明奇. 关于水电站的电气设备的可靠性分析与探讨[J].科技传播，2011，06：30-31
[3] 王洪茹，王大坤，林善明等. 发电设备可靠性技术及研究成果[J].科技向导，2012，32：263-264
[4] 龙正琼.水电站电气设备的可靠性研究[J].科技向导，2011，09：195
[关键词]水电站 电气设备 可靠性 故障树
中图分类号：TV547.3 文献标识码：TV 文章编号：1009―914X（2013）25―0564―01
引言
我国地幅辽阔，黄河长江横跨东西，为我国提供了丰富的水力资源。水是可再生资源，利用水利发电，在倡导保护环境与人类与自然和谐相处的现代社会，水电站在我国电力行业有着不可替代的地位。另外水电站的建造不仅能起到清洁发电的作用还可以为防洪，农业灌溉，水利运输等带来方便和经济效益。另外，大力发展水电站可以调整我国的能源结构，节省不可再生资源，水利发电可以缓解我国重要工业城市的电量不足。但随着电力能源应用越来越广，对发电设备的可靠性要求也越来越严格。改革开放以后发电设备事故导致的大面积停电给我国带来了大量的经济损失，并且危害社会稳定。水电站电气设备的可靠性可以影响水电站正常的工作状态和发电效率，因此，研究分析水电站电气设备可靠性，以便采取相应措施使电气设备长期正常稳定工作。
1电力系统可靠性研究的任务和成果
研究水电站电气设备的可靠性运行十分重要。首先，在水电站发电过程中使用可靠性分析可以提高水电站的运行效率，增加水电站的经济效益。其次，提高水电站发电设备电力元件的可靠性可以帮助提高整个电力系统运行的可靠性。因此，不断开展对水电站电气设备可靠性的研究，可以建立科学系统的理论指导产品的生产，使用过程。
1.1电力系统可靠性研究的任务
电力系统可靠性是指为用户提供安全、质量合格且连续电能的能力。电力质量合格是指电能的电压和频率在合适的范围内波动。研究电力系统的可靠性要求我们达到以下几方面的任务。①由于电力系统包括的范围较大，在研究电力系统的可靠性时应根据不同环节的要求，分析系统不稳定的主要原因，建造不同的数学分析模型和计算公式。②研究单个电力元件和由元件组成的设备可靠性的计算模型，计算标准，研究如何用统计学的理论分析元件发生故障的概率，建立系统的计算方法。③寻找提高电气设备可靠性的措施[1]。
1.2电力系统可靠性研究的成果
我国电力工作人员和专家学者已经根据我国的实际情况建立了水电站电气设备可靠性数据的统计体系和完善的数据库。每年我国电力可靠性管理中心都会针对电力系统的运行发表管理年报。开展此项活动不仅督促各电力部门加强电气设备可靠性的研究，还为电气设备可靠性研究提供了研究平台，创造了条件。随着市场经济的发展，电力系统的不确定性使电力系统稳定运行的能力发生不断变化。所以，电力专业人员要不断改进可靠性准则，对电气设备运行风险进行评估，制定符合电力系统的可靠性分析方法。
2水电站电气设备可靠性分析
2.1发电控制设备分析
（1）发电控制设备的初级故障树分析。发电控制设备包括励磁系统、转子、定子、继电保护装置、调速装置和控制机组顺序的系统[2]。这些元件都是发电设备中重要的元件，每个元件发生故障都会引起发电机故障，因此在故障树分析关系中属于或门关系。（2）励磁系统故障树分析：励磁系统主要包括励磁控制系统、功率柜、调节器、消磁系统。这些子系统都正常运行才会使励磁系统正常工作，因此是或门关系。（3）调速系统故障树分析：调速系统包含机械元件，电气设备和电液转换器。三个部分中的任何一部分发生故障都会导致调速系统不能正常工作，因此是或门关系。其中电气部分又包括输出继电器和控制部分，这两种子系统也是或门关系。（4）机组顺序自动控制系统分析：机组顺序自动控制系统的子系统含有机械元件，电源，继电器这些子系统中的每一个系统工作出现问题，都会导致机组顺序自动控制系统故障，因此子系统之间也是或门关系。
2.2 输变电设备分析
电气主线、变压器和断路器构成输变电设备。三种电气设备一起正常运行，输变电设备才能正常运行，它们之间是或门关系。电气主接线是一个复杂的接线系统，工作人员可以通过分解法将其分解为普通的电路，在输电设备分析里，主接线系统被看作一个基本时间常数来分析，首先通过把复杂的主接线系统分解，通过分析计算可以把它看作故障树分析过程中的一个基本事件。
2.3水电站常见电气元件的失效模式
水电站电气设备的失效形式我们可以通过宏观观察和检测设备发现。在可靠性分析过程中清楚电气设备的失效模式和失效原因十分重要。电气元件是组成电气设备的基础，电气元件故障是导致电气设备故障的主要原因。所以研究电气设备故障可以通过分析电气元件故障的模式进行。
3水电站电气设备可靠性故障树分析方法
3.1故障树的构造
故障树是指顶点和边的集合图，故障树由顶点和边结合起来但不包含闭合回路。在顶点散发出的边构成的树称为故障树。顶点表示逻辑运算，边表示子系统出现故障或水电站电气设备出现故障。根事件对应于顶事件，下一级都有引起顶事件的事件产生，这样逐级传递，会将故障树延续下去。顶事件是指事先由电气设备故障定义的故障事件。当延伸到元件故障事件时，故障树就形成了。
3.2故障树分析法的主要特点
（1）可以全面查清引起电气设备故障的原因，对引起电气设备的各种原因进行评价，分析它对系统故障的影响程度并可以相应的采取解决方法，对系统存在的不足加以改进。
（2）以重大故障为主要的分析对象，科学的总结水电站电气设备发生故障的原因。
（3）对电气设备运行的可靠性、安全性进行定量和定性分析。
（4）使用逻辑推理和科学的理论符号对水电站电气设备复杂的故障和存在的危沿着故障树系统的、逐级的分析[3]。找出事故发生的原因和故障之间的因果关系，最后根据数学理论求出电气设备故障发生的几率。
3.3故障树分析法的基本步骤[4]
（1）顶事件的选取，顶事件是指故障事件，它可以根据最容易发生问题电气设备选取，但是必须遵循以下几点原则：①必须明确的知道顶事件是否发生②顶事件可以被分解，这样才可以按照设备之间的关系建立故障树③顶事件可以定量计算。
（2）建立逻辑图和故障树进行对比：准确无误的建立故障树是故障树分析法中最重要的环节。我们可以首先建立故障和导致故障发生的原因之间的逻辑图，然后对比逻辑图建造正确的故障树。
（3）故障树的分析：故障树的分析包括对故障进行定量和定性两种分析，主要是求出顶事件即故障事件发生的几率。
4结论
分析水电站电气设备的可靠性可以提高发电站设备运行的可靠性进而提高发电站发电和输出电力的可靠性。采取正确的可靠性分析方法可以提高水电站的经济效益，因为当电气设备发生故障时通过可靠性分析发电机组自动装置可以做出正确的处理方法，将事故造成的损失降低。利用故障树分析法对水电站电气设备的可靠性计算和评估，可以直观的把握设备的运行状态，采取积极正确的应对方案，保障电力系统的稳定。
参考文献
[1] 黄杰维. 水电站电气设备的可靠性研究[J].机电信息，2011，24，：55-56
[2] 曾明奇. 关于水电站的电气设备的可靠性分析与探讨[J].科技传播，2011，06：30-31
[3] 王洪茹，王大坤，林善明等. 发电设备可靠性技术及研究成果[J].科技向导，2012，32：263-264
[4] 龙正琼.水电站电气设备的可靠性研究[J].科技向导，2011，09：195