电网企业开展设备状态检修的思路

电网企业开展设备状态检修的思路、方法及问题分析

来源：电力技术网

陈伟根钱国超(重庆大学)

摘要电网企业为了降低运行成本、提高设备的利用率和改善电力质量和用户服务，迫切需要由原来的计划检修向状态检修发展，电气设备实行状态检修技术势在必行。目前我国在设备管理与预测、设备可靠性技术以及设备状态监测及故障诊断技术等方面已经取得了一些可实际应用的成果，但还存在不少问题，论文从电网企业开展设备状态检修技术的思路、方法及问题作一些探讨。

关键词状态检修思路方法问题

0前言

电力系统是一个由众多发、送、输、配、用电设备连接而成的大系统，这些设备的可靠性及运行状况直接决定整个系统的稳定和安全,也决定着供电质量和供电可靠性。检修是保证电力设备健康运行的必要手段，它关系着设备的利用率、事故率、使用寿命、人力物力财力的消耗，以及电力企业的整体效益等诸多问题。所以，做好电气设备的检修工作，及早发现事故隐患并及时予以排除，使其始终以良好的状态投入运行，具有十分重要的意义。

随着电力工业的科技进步，电气系统中电力设备的检修体制和技术不断发展。但随着电力系统向高电压、大容量、互联网发展，以及用电部门要求的提高，对电力系统的安全可靠性指标的要求也越来越高。沿用多年的计划检修体制暴露了严重缺陷，如临时性维修频繁、维修不足或维修过剩、盲目维修等，这使得国家每年在设备维修方面耗资巨大。在电力系统中推行状态检修是电气设备检修制度发展的必然选择。其直接效益有：节省大量维修费用，延长设备使用寿命，提高供电可靠性，减少检修风险。美国电力研究院诊断检修中心的统计表明，实施状态检修提高设备利用率在5%以上，节约检修费用25%~30%。

“状态检修”是针对传统的对电气设备进行定期的“计划检修”存在的各种弊端，提出的一种全新的检修概念。“计划检修”是按照预防性试验规程所规定的试验周期，到期必修，而不顾电气设备绝缘的实际状况，具有很大的盲目性和强制性，因而造成设备的“过度检修”，浪费了大量的人力、物力。同时，这种过度检修还有可能引人新的绝缘隐患，或者由于检修的不慎所造成，或者由于频繁的拆装所造成。而“状态检修”则是基于设备的实际工况，根据其在运行电压下各种绝缘特性参数的变化，通过分析比较来确定电气设备是否需要检修，以及需要检修的项日和内容，具有极强的针对性和实时性。因此，可以简单地把状态检修概括为“当修即修，不做无为检修”。正因如此，近年来“状态检修”已引起电力部门及国内外研究者的普遍关注。随着传感技术、微电子、计算机软硬件和数字信号处理技术、人工神经网络、专家系统、模糊集理论等综合智能系统在状态监测及故障诊断中应用，使基于设备状态监测和先进诊断技术的状态检修技术得到发展，成为电力系统中的一个重要研究领域。

1状态检修技术及其理论内涵

状态检修CBM(condition based maintenance)，又称预知性检修PDM(predictive diagnostic maintenance)。根据Steed.J.C的定义，它是利用设备在需要维修之前，存在一个使用寿命这一特点而展开的一种预测方法。这种方法充分利用这个设备或者设备的某些重要部件的寿命特征，通过数据采集和数据分析来预测设备状态发展的趋势。这种检修方式是以设备当前的实际状况为依据，通过高科技监测手段，对设备进行纵向(历史和现状)、横向(同类设备的运行

状况)的比较分析，来识别故障的早期征兆，并对故障部位、故障严重程度及发展趋势作出判断，以确定其最佳检修时机。状态检修方式以设备当前的工作状况及其在系统的重要性为依据，而非传统的以设备使用时间为依据，由于科学地提高了设备的可用率和明确了检修目标，在不降低可靠性的基础上，总体上降低了检修费用，提高了企业的效益。美国电力研究院(EPRI)和工业设备维护公司(CSI)的统计数据表明：在电力系统实施状态检修可以提高设备可用率2%-10%，延长设备寿命10%-15%。

状态检修技术是随着故障诊断技术的不断发展而逐渐进入实用化，并由于其巨大的经济效益而在工业界引起广泛重视，理论研究和生产实践都在进一步深入。国外在状态检修技术研究与实践应用方面都已取得了较成功的经验。美国、德国、日本、法国都有应用这项技术的报道。与状态检修密切相关、能直接提高状态检修工作质量的理论与技术主要包括4个方面的内容，即设备寿命管理与预测技术、设备可靠性分析技术、设备状态监测与故障诊断技术和信息管理与决策技术。

1.1设备寿命管理与预测技术

大多数工业化国家的电力基础设施在20世纪60与70年代间得到极大扩充,因此，多数电力主设备的在役时间在25~30年左右，且进入老化阶段的设备所占份额愈来愈大。这种情况迫使各电力公司考虑如何延长设备寿命并保证效益。状态检修中寿命预测与评估技术的应用，有利于科学合理地安排检修和提高设备的可用率。变压器剩余寿命的评估是当今监测与诊断工作的重要内容之一。现有的大多数估计变压器寿命方法，仅简单考虑负荷、温度、绝缘材料的现状，由于变压器遭受到的短路次数、过电压次数、设计弱点、修理和现场运输等因素都会影响变压器发挥功能的能力。要正确估算变压器的寿命，必须获得有关运行状况和历史信息，需要对变压器技术情况有更深入的了解。研究及实验表明，变压器很少由于技术性或使用寿命的原因退出运行，而主要受经济寿命的限制。因此，ABB公司和欧洲一些重要电业部门为避免对剩余寿命进行定量评估，开发了一种变压器排列等级方法，为变压器的寿命评估作了大量工作。

1.2电力设备的可靠性技术

图1典型“浴盆曲线”图

1.3设备状态监测与故障诊断技术

设备状态监测是故障在线诊断和离线分析的基础。目前发电机状态监测的技术手段相对比变压器等电气设备的状态监测技术成熟，只是在实际应用时，如何准确判断电机状态,还需进一步工作经验积累。美国电力研究院(EPRI)下属的监测诊断中心(M&D)利用40多项先进的测量技术和分析软件，对美国50家最大的电力公司的电厂、电网中80%的设备进行了在线监测和故障分析，了解设备的运行状况和健康水平，并据此制定设备维护和检修计划。我国对运行变压器的状态监测作了大量的工作，有单一信息量和多信息量的，但从应用效果看不甚理想。关于开关的状态检修及故障诊断，由于其故障机理较为清楚，故障诊断原理与方法比较成熟，国内已研究出检测装置和检测方法。故障诊断技术的研究已经由单一地偏重故障机理与诊断方法的研究发展到故障诊断专家系统的研制开发。迄今为止，国内外现有的专家系统尚不能对设备故障故障进行全面的自动诊断，还依赖于有经验的专家进行判断，其主要原因是由于这些专家系统所包含的知识还不足以全面反映故障的征兆与其原因之间的映射关系。

1.4信息管理与决策技术

近30年来，管理决策作为一门独立学科，有了很大发展。状态检修作为一种先进的检修体制，是与多方面的管理工作分不开的。图2为状态检修的一个简化决策流程。世界各国从不同的管理目标出发，形成了不同的管理系统。芬兰的IVO输电服务公司开发的变电站检修管理系统(SOFIA)是一建立在对一座变电站的长期检修计划的基础上，,从寿命周期费用(lifecyclecost)着手，使用设备的劣化模型的数学形式(状态模型)来估计设备将来状态的一种检修管理系统。SOFIA 在考虑预算及其设备状态的情况下，通过检修费用的优选，降低总费用[18]。荷兰B.V. KEMA与荷兰Delft技术大学在考虑市场情况及技术条件的前提下，研制了一种包括状态检修在内的多种策略均衡应用的mainman检修管理系统，其特点在于引入了诊断专家系统，使可靠性和安全性达到可接受的水平。