基于故障樹的高壓開關故障排查優化處理對策

閆廷俊

摘 要：本文基于高壓開關的組成部件各自獨立發生故障條件下的故障成因。，構建了一個可以全面描述故障發生成因的故障樹，并對故障樹進行簡化。最后，分析當故障發生后，從底層到頂層的故障概率及其相關關系，得到了造成頂層故障原因的重要程度判據。依據此判據可以形成故障排查最優路徑，實現故障成因的及時發現。

關鍵詞：故障樹；最優路徑

1 緒論

故障樹是一種基于特定邏輯思路的圖，按照已知結果，分析原因的思維邏輯，故障樹提供了一種因果倒置的分析流程。在樹狀結構中，樹干，樹枝和樹葉可以看作故障推理的級別，當一個故障發生后，將其設定為故障樹的根，按照干枝葉的預先設定邏輯，逐級推理，直至在葉節點發現故障成因。

在定性的故障診斷技術中，Caceres等最早利用了樹的概念，根據系統結構特性建立了清晰分析故障成因的故障樹。將故障樹應用于系統可靠性分析，根據相關評價導則，總結了各故障模式與故障特征量之間的對應關系，并根據各故障特征的特點，提出了故障概率的綜合評價方法。應用故障樹實現故障診斷已經被廣泛應用于城軌供電系統，油罐火災成因分析，發動機故障分析，船舶電力系統失電等多種故障成因中。

2 故障樹的基本原理

故障樹可以把高壓開關系統的故障與組成系統各個單元的故障結合起來，可以找出造成某一特定故障的可能原因，從而幫助現場人員找到造成某種故障最有可能的故障成因。

故障樹用一些與門，或門符號，表征事件之間的因果關聯和邏輯關系。同時故障樹用一些事件符號，表征邏輯推理的級別和順序。

上表所示是故障樹中這些符號的邏輯意義。其中，頂事件表示對全局有最不利影響的故障事件。在電網運行過程中，頂事件是對輸電安全，供熱安全有最不利影響的事件。在高壓開關運行過程中，頂事件是類似開關爆炸，燃燒的事件。底事件是單個元部件組成的故障事件，在高壓開關運行過程中，底事件是各種故障類型。中間事件是由單個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 建立故障樹及其分析方法

故障樹建立的基本原則：應該明確樹的根枝葉層次和界限，為了便于分析，盡量采用簡化邏輯關系。樹的根枝葉層次代表了故障事件的推理邏輯的層次，這個層級應該盡可能的少。同時按照故障→成因的順序，從上到下建立故障樹。建立過程中，邏輯門直接和事件相連，不允許邏輯門之間的級聯。

故障樹建立的方法：結合需要，了解高壓開關柜系統的各種工作狀態和涉及的各種參數，進行故障統計，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為頂事件。確定頂事件對所要研究的故障進行深入分析，結合現場實際，找出對電網生產運行最不利的故障后果。結合故障分類模式，確定明確選擇樹枝的數目和樹葉的數目，確定故障樹的規模。明確底事件，中間事件和頂事件的關系，避免出現邏輯矛盾和邏輯混亂。

故障樹建好后，需要利用故障樹，分析當頂事件發生時，故障成因及其解決對策。這需要應用故障樹的定性和定量分析策略。下圖為利用故障樹形成故障判別的流程圖。

故障樹建立流程圖

4 故障處理案例分析

某220kV站母線接地所造成短路，從而產生電弧光導致了開關柜爆炸。結合故障樹來分析造成母線接地的幾種可能概率。首先依據工作經驗，明確最小割集。并依據最小割集，將構成割集的獨立底事件，依據生產過程中發生的故障比率，構造了各個底事件的故障概率。依據專家經驗，構造了底事件發生能引起頂事件發生的條件概率，可以排列出最小割集和母線短路之間的重要度關系，其中絕緣件老化和柜內進水故障的重要度=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。在進行故障排查時要優先以上四種故障。

5 結論

以故障類別為依據，構建了故障樹。以設備故障最為故障頂層，以故障成因為故障樹底層，分析了故障和故障成因之間的相關性。將故障差別度作為設計故障樹的優化目標。最后，本文結合實際案例，以爆炸故障為分析材料介紹了基于故障樹的分析方法。這兩種方法相互輔助，可以有效分析故障成因。

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