（电力系统及其自动化专业论文）电力设备状态检修系统的设计与实现.pdf

塑坚查兰堕：! 兰垡堡兰j 竺堕旦! 垒! 王 a b s t r a c t i th a sg r e a te f f e c to i lt h ep o w e rs y s t e mt h a tt h ee q u i p m e n t sw o r kr e l i a b l y w i t ht h e i n n o v a t i o no fp o w e rs y s t e ma n dt h ei m p r o v e m e n to f t h et e c h n o l o g ys u c ha sf a u l td i a g n o s i s ， o n 1 i n e i n s p e c t i o n ，i t i s i m p e r a t i v e t o p u t i n t o p r a c t i c ep o w e re q u i p m e n t c o n d i t i o n m a i n t e n a n c e t h e p a p e r i sf o c u so nt h e d e s i g nt h o u g h t a n d i m p l e m e n t a t i o n o ft h ec o n d i t i o n m a i n t e n a n c es y s t e m ( c m s ) ，a n di ti ss t r u c t u r e da sf o l l o w i n g ， c h a p t e r 1o u t l i n e st h eb a s i cc o n c e p to f t h ec m s c h a p t e r2a n d3 d e s c r i b et h ed e s i g no ft h ec m si nd e t a i l s ，t h ef a r m e ri sd e v o t e dt o f u n c t i o nm o d u l ed e s i g n ，s u c ha s e q u i p m e n tm a n a g e m e n t ，e x a m i n a t i o nm a n a g e m e n ta n d c o n d i t i o nm a i n t e n a n c ea n a l y s i s ，w h i l et h el a t t e re m p h a s i z e s0 nt h ea r c h i t e c t u r a ls y s t e m c h a p t e r4d e s c r i b e st h ec o n d i t i o nm a i n t e n a n c ea n a l y s i so ft h et r a n s f o r m e rp a r t i c u l a r l y , f o c u s e do nd i s s o l v e dg a sa n a l y s i s ( d g a ) w i t ha na r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ( a n n ) u s i n g a n n t e c h n i q u e ，i n c i p i e n tf a u l t so f t h et r a n s f o r m e r sc o u l db ed i a g n o s e da c c o r d i n gt ot h et e s t d a t ac o l l e c t e df r o md g a s o m e i m p r o v e m e n t so f a n n sc h a r a c t e r i s t i c sa r ep r o p o s e d ，w h i c h p o s s e s ss u p e r i o rp e r f o r m a n c eb o t hi nd e v e l o p i n gt h ed i a g n o s i ss y s t e ma n di ni d e n t i f y i n gt h e p r a c t i c a lf a u l tc a s e sc o m p a r e d w i t ht r a d i t i o n a lm e t h o d k 三三m 如劬眦。，训m 刊豳m 眦旧啦m 川渤蛔。咖蜘强 a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k 塑耍查兰堡主兰些堡苎 型型墅型堑篁堕! ! ! 丝 第一章电力设备状态检修概述 1 引言 电力设备在长时间的运行中，由于受到电磁振动、机械磨损、化学作用、大气腐蚀、 电腐蚀等影响，它们的健康状态逐渐变坏，在不同程度上影响了该设备的安全可靠地运 行。因此，电力设备在经过一定时间运行以后，必须进行检修，修复缺陷，更换不合格 部件，使设备恢复到健康状态。 世界各国每年用于设备检修的费用相当惊人。据美国统计局公布的数字，美国1 9 8 0 年全年的税收75 0 0 亿美元，用于工业设备检修的费用约25 0 0 亿美元，其中至少7 5 0 亿检修费用属于浪费性质，主要是修理了不该修理的设备。我国设备年检修费用约为8 0 0 多亿元，约占资产总额的7 9 ，由于设备检修体制与检修手段相对落后，检修过程 中的浪费严重，总的检修效益低下。电力设备检修作为设备检修中的大类，同样存在着 以上类似问题。 电力设备的检修制度直接关系到设备的利用率、事故率、使用寿命、人力财力物力 的消耗，以及企业的整体效益等诸多问题。检修制度的优劣，还将显著影响电力系统的 供电可靠性，企业的劳动生产率等。 当今世界的电力设备检修制度基本上有两种，即定期检修制度和状态检修制度。前 者以时间周期为标准，其主要缺点是检修具有一定的盲目性，而后者以设备的实际运行 状态为标准，其主要的优点是可以克服检修的过剩与不足，减少浪费，提高效率。随着 电力生产体制的改革以及故障诊断等相关技术的进步和普及，在我国电力系统推行状态 检修体制势在必行。 2 设备检修体制演变 工业发展从手工作坊到机械化和电气化，各个时期的设备管理与检修方式有很大变 化。一般来说可概括为四个阶段。第1 次产业革命时期( 以蒸汽机为代表) 对设备实行事 后检修，运行人员兼做检修工作；第2 次产业革命时期( 以电力应用为代表) 实行预防性 检修，检修从生产中分离出来，形成相对独立的专业工作，开始有了专业性检修队伍： 第3 次产业革命时期( 以原子能、空间技术、电子计算机技术为代表) 实行经济维修，丌 始应用设备寿命周期费用的思想进行设备管理；第4 次产业革命时期( 以信息技术的快 速发展为代表) 开始了以设备状态监测和故障诊断为基础的预知检修，即状态检修。图 1 1 列出了各种设备检修方式。可见，设备检修体制是随着生产力的发展和科学技术的 进步而不断演变的。它在很大程度上反映出生产力发展水平和技术管理水平的高低。 塑坚查兰堡兰兰竺笙兰 一二堕翌坠堡坚查旦! ! ! ! 生 r 一事后检修b m ( b r e a km a i n t e n a n c e ) 比如故障检修等 l 一预防检修p m ( p r e v e n t i o nm a i n t e n a n c e ) 比如计划检修s m ( s c h e d u l em a i n t e n a n c e ) 等 0 一定期检修f t m ( f i x e dt i m e m a i n t e n a n c e ) 设 改善检修。“6 。o ”8 1 “。“8 “。8 ) 。r 一检修预防p ( m a i n t e n a n c ep r e v e n t i n g ) ”i 比如设讣对策和无检修设计等 7 - 划划设计 管 一设备综合管理( e q u i p m e n tm a n a g e m e n t ) 卜制造安浆 j l 生产运行检修 一i 榆 全员检修t p m ( t o t a lp r e v e n t i o n m a i n t e “a “c e ) 卜寿命周期成本最小检修( m i n i m u ms e r v i c el i f e 修；c o s tm a i n t e n a n c e ) 方l 一以i j 靠性为中心的检修r c m ( r e l i a b i l i t y c e n t e r e dm a i n t e n a n c e ) 式i n 知检修( p r e d i c t i v ed i a g n o s t i c m a i n t e n a n c e ) l 状态检修( c o n d i t i o nb a s e dm a i n t e n a n c e ) 包括设备诊断和设备现代化管理等 圈11 设备检修方式 3 传统定期检修制度 定期检修制度是在事故检修的基础上发展起来的。在电网发展初期，事故发生后4 进行设备的维修。随着电网的发展，事故后果日趋严重，客观上要求改变这一被动局面， 实行以预防为主的检修制度。 定期检修制度又称计划检修制度。1 9 3 2 年，前苏联的奥尔忠尼其则工厂开始实行， 由于贯彻预防为主的原则，扭转了被动的事故后维修局面。建国后，我国在学习前苏联 经验的基础上，长期实行以故障检修、预防性计划检修为主的检修体制。这利t 检修制度 包括大修、小修、临修、定期维护等形式。在该体制下，检修项目、工期安排和检修周 期均由管理部门根据经验预先制定好的。定期检修贯彻“到期必修，修必修好”的原则。 当设备到达预定检修的时间周期时，不论设备是否存在缺陷和问题，都要进行检修，这 种检修的盲目性显而易见。定期检修虽然强调“修必修好”，然而在实际操作过程中， 难免发生不同程度的问题。对于那些没有必要进行检修的设备进行检修，特别是解体大 修，轻则影响其性能，重则降低其寿命。 塑兰查兰堡主堂堡丝苎 一一j 型型塑型堑量笪堡! ! 堕 定期检修制度对我国建立预防为主的检修制度曾经起到积极的促进作用。但随着电 网规模的扩大，电压等级的提高，设备容量的增大，电力设备趋向于多参数、大容量、 复杂化，其安全经济运行对社会的影响也越来越大，检修投入大幅度上升，这种检修制 度也逐渐暴露出许多问题。实践表明，在当代电网水平下，定期检修制度主要存在着以 下的缺陷： 1 临时性检修频繁。一些缺陷较多的设备往往不能适应由管理部门统一制定的计 划检修安排，运行不到下一个检修时刻就必须强迫停运，进行事故性检修，导 致电网发电、供电与检修计划经常被打乱。 2 检修不足。设备由于各种原因在检修期未到时产生局部故障，但受到检修计划 制约，不得不带病运行，有时故障继续恶化造成运行代价和维修费用增大以及 不必要的事故损失，甚至严重事故。 3 检修过剩。对于设备状态较好的机组，进行了不必要的检修，由此造成设备有 效利用时间的损失和人力、物力、财力的浪费，甚至引发检修故障。 4 盲目检修。根据计划检修的标准项目和依靠经验制定的部分非标准项目进行检 修，对设备并不一定能作到对症下药，由此导致不该修的修了，而该修的未修 或没有足够重视，带来“修未修好”的问题。 就我国目前情况而论，定期检修的不足主要倾向是检修过剩。大连电业局( 大连电 业局早在1 9 9 2 年春开始了状态检修试点) 的统计数据很好的说明了这个问题： 在1 9 8 3 1 9 9 1 年该局共测线路绝缘子1 1 l 万片次，发现零值( 表明绝缘损坏) 4 1 4 片，平均劣化率0 0 1 8 5 ：而且从未发现在一串中同时有两片零值的，可见，每隔卜2 年进行如此规模的普测意义不大； 在对1 9 8 2 1 9 9 4 年间继电保护装置不正确动作率的统计中，如以电压等级来分，2 2 0 、 6 6 及l o k v 级的不正确动作率之比为2 4 5 ：3 5 ：i ，因此对i o k v 级的与2 2 0 k v 级同样每 年定检是不合适的。 西安灞桥热电厂的例子从另一面说明了定期检修的不足： 以4 号汽轮发电机组为例，以每年2 次的小修或有大修的年度1 次小修进行检修安 排，同时保证3 年一次大修。1 9 9 3 1 9 9 7 年5 年间，定期检修共1 0 次( 其中大修2 次) ， 累计投入资金约3 0 0 万元，累计停运时间1 9 0 0 h ，占总统计时间的4 3 3 ，停运损失电 量2 2 8 0 万k w h ，直接动用检修人员约6 4 0 人工。而在此期间该设备非计划停运共5 次， 非计划停运时间共2 5 h 。显然，如此频繁的定期检修并没有完全杜绝故障隐患，其投入 产出不成比例。 图1 2 的统计数据从另一个侧面反映出周期性检修体制所存在的问题。从1 9 9 6 年统 计的国内2 0 0m w 火电机组非计划停运与降出力责任原因分类看，检修占了主要部分。 显然，定期检修体制已严重影响了电力企业的市场竞争力。 浙适叁堂塑土堂竺丝苎 一! 业竺叠鲨查堡! ! 坚 图1 21 9 9 6 年全国2 0 0m w 机组1 f 计划停运与降出力责任原因分类 4 状态检修制度 4 1 简介 由于传统的检修体制存在明显缺陷，因此对设备实行更先进、更科学的管理和检修 体制，无论从电力系统自身的利益还是从社会的要求出发，都是必须的。状态检。参体制 就是应这种需求发展起来的种新的检修制度。 状态检修( c o n d i t i o nm a i n t e n a n c e ) 体制是建立在管理方式和科学技术手段的进步、 尤其是监测和诊断技术发展基础之上的。它根据状态监测和故障诊断等技术所获取的信 息，在故障将要发生之前或运行经济性下降到某一限度时，有目的进行适当和必要的检 修。状态检修的特点是“应修必修，修必修好”。 这种检修方式以设备当前的实际工作状况为依据，而非传统的以设备使用时间为依 据，它通过先进的状态监测与诊断手段，识别故障的早期征兆，对故障部位、故障程度 和发展趋势做出判断，根据诊断结果进行检修。状态检修与定期检修在对设备是否“应 修”及何时“应修”的判据上有本质的差别。定期检修是根据人为经验积累而产生的对 设备共性的认识，而状态检修更注重对设备个性的把握，通过对个体的实际试验数据分 析、缺陷情况、运行情况、历史数据等加以综合判断，给出该设备的综合状念评价( 不 仅仅限于合格与不合格) ，在处理好设备个体的状态检测分析的基础上，再通过计算机 统计、分析、预测的能力产生对各类设备总体发展趋势的状态预测，使设备检修管理更 加透明更加科学。 由于科学地提高了设备的可用率和明确了检修目标，这种检修是耗费最低的检修体 制，它为设备安全、稳定、长周期、高性能优质运行提供了可靠的技术和管理保障。 塑望生兰堡! 兰竺堡墨些上坐墅型鉴查竺些! 堑兰 4 2 国内外状态检修发展状况 状态检修随着故障诊断技术的发展而逐渐进入实用化，由于其带来的巨大效益，在 国内外电力行业引起了广泛重视，理论研究和生产实践都在进一步深入，应用范围也在 逐步扩大。 目前，国外在状态检修技术研究与实践应用方面都已取得了显著成绩。世界上先进 发达国家和地区，如美、同、英、德等国，都有应用这项技术的报道。 日本从8 0 年代丌始实行以状态监测为基础的预知检修。日本发电设备检修 ! ：】 哙重 点进行了状态检修对于本国技术特点适用性的研究，并在检修中采用设备诊断和寿命评 估技术。 美国认为解决传统检修制度缺陷的措施是采用能优化检修计划的r c m ( 以可靠性 为中心的维修策略，r e l i a b 1 i t yc e n t e r e dm a i n t e n a n c e ，) 美国电力研究院某研发中 心就已经推出优化检修的一系列技术方案和相关系统，并在多家电站推广应用，取得了 良好效果。 德国也积极采用状态检修提高检修效率。最近几年，德国对发电厂的检修工作进行 了探讨，他们的看法是：目前应在发电厂开发设备监控与诊断技术的基础上，推行状态 检修，或在检修工作中尽量增 加状态检修项目。 国内推行状态检修的工作 虽然刚刚起步，但已引起国家 有关部门的高度重视，早在 1 9 8 7 年，国务院在颁布的全 民所有制工业交通设备管理条 例中指出：“应采用以设备 状态监测为基础的方法，不断 提高设备管理和维修现代化水 平”。而且，我国也已经有部 分研究单位和企业在丌展这方 面的理论研究与试点应用工 作，如大连电业局在6 6k v 及 以下配电网上开展了不少试点 工作，并取得了一定的成绩和 经验。从几年的实践经验看已 战障模式特征f l 。_ 。1 。_ 。1 1 ，。一1 。1 。一 图13 电力设备维修的分类原则 堂坚查堂竺= ! ：! 堂垡堡苎里丝堕鱼坚查竺j ! ! 堕 大大节省了维修费、提高了可靠性。他们根据试点经验，提出了如图1 3 的检修分类原 则。 从该分类原则可以看出，大连电业局并不是对所有的设备都实行状态检修，而是需 要具体分析，具体对待，如对大量重要性低的部件，则采用坏了换的策略，并不值得搞 状态检修：对于目前检测技术不成熟的设备，还是实行传统的定期检修。 现在，电力系统各网、省公司也都正在积极进行状态检修的试点和技术推广工作。 可以预见，状态检修这一先进的技术和管理体制必将在我国电力行业中得到越来越多的 推广和应用，取得令人瞩目的经济和社会效益。 4 3 状态检修与在线监测 要进行状态检修，首先要掌握设备的状况，检测技术的配套发展，是实现状态检修 的必要条件。 1 9 8 1 年我国第一个5 0 0 k v 平武输变电工程首先从国外引进了红外热像仪“，其灵 敏度和准确度都很高。至今，红外检测技术在我国的应用已较广泛。经验表明，这是电 气设备实现在线监测的有效手段。近年来，国内生产厂家也推出了不少较好的红外测温 产品。 美国在8 0 年代推出了利用微机进行变压器的气相色谱在线监测设备，可以同时预 报多台变压器的潜伏性故障。我国在这方面也有产品化的报道。随着额定电压的提高， 有些电力设备停电试验的灵敏度、可靠性已不能达到要求，例如对1 1 0 5 0 0 k v 的套管、 互感器等，停电后仍加l o k v 用q s 一1 电桥等手段测t 西的方法等。而改用合适的方法进 行工作电压下c 和t 9 8 的检测后，已有效的发现过一些缺陷。 随着微电子技术的发展及微机的推广应用，国内外在在线监测仪器方面成绩卓著， 诸如断路器状态监视仪、绝缘材料早期劣化诊断装置、电缆劣化在线监测装置、电力设 备故障放电测量仪等设备相继进入现场实用，为全面推广状态检修制度，准备了较好的 硬件技术基础。 随着新的监测方法、设备的不断推陈出新，在实践中人们也体会到衡量一种检测技 术时，要全面考虑其有效性、可靠性、经济性等各个方面。在采用新仪器、新方法时， 一定要分析采用后对提高可靠性所带来的效益与其投入的比例是否值得。因此凡是有利 于掌握设备状态、有效而又经济合理的手段都应充分利用，如过去行之有效的设备巡视、 定期试验的项目不应排斥在状态检修外，而是考虑如何更好的发挥其作用。而从实验方 法来看，电气方法、非电气方法，凡是有效的、性能价格比高的都应积极采用，例如油 中溶解气体色谱分析( 化学方法) 、红外检测( 热像方法) 、超声检测( 声学方法) 等非 电气方法已经发挥了很好的作用，今后是如何进一步用好的问题。而对于常规试验不能 塑里查兰堡：! ：兰垡堡墨! 些尘些鱼鲨查旦竺! 墅苎 满足要求的情况，则需要认真比较+ i 价l l ，谨慎采用新的在线监测设备。 必须指出，尽管在线监测是状态检修的前提，但状态检修并不等同于在线监测。现 阶段的在线检测设备存在以下不足： 1 价格偏贵，尤其是国夕 产品，而国内产品一般质量还无法与国外相衡； 2 稳定性不够，对于一般电力设备具有十几、二十多年的运行年限来说，睑测设 备的寿命一般不能满足要求； 3 对于设备的突发性事故，在线监测无能为力，对于渐变事故，常规试验辅以先 进的数据处理方法也能满足要求，而处于两者之间的在几周内发展起来的故障 出现概率较少。 以上原因限制了在线检测设备的广泛使用。同时也应该看到，新的在线监测手段能 在运行电压下连续工作，能够比停电测试更有效、更及时地发现设备早期缺陷，可以减 少停电次数，降低劳动强度，因此对于技术成熟可靠性高的监测设备，也应积极采用。 4 4 开展状态检修的经济和社会效益 推行状态检修将取得巨大的经济和社会效益已成为共识。根掘美国对典型电站丌展 状态检修的统计，在4 0 0 13 0 0 m w 的电厂成功应用此项技术后，净收益为每年1 6 2 力 美元，推行状态检修的投资及回报的累积数据参见图l4 。图1 5 则显示了实行状态捡修 幽1 5 ：状态检修带米利润的主要组成部分 塑垩查堂堡：! 兰些堡兰 一一旦型丝至坚查旦j 竺! ! 堕 所带来利润的主要组成部分。这些收益的取得是延长了设备大修间隔、降低了小修频率、 做到了应修必修、修必修好的结果。 大连电业局的实践表明，自推行状态检修制度以来，全局每年投入检修的人力、物 力和财力，均比以前大幅下降，同时停电次数不断下降，供电可靠率逐年提高，由此创 造的经济效益年均千万元以上。 归纳起来，在电力行业中推行状态检修的直接效益有以下几点： 1 节省大量检修费用； 2 提高电厂可用系数； 3 增加发供电能力； 4 延长设备使用寿命； 5 确保发供电可靠性； 6 降低检修成本，减少检修风险。 4 5 开展状态检修要解决的问题 现阶段，在我国推行电力设备状态检修体制所面临和需要解决的问题主要有以下两 方面： 4 5 1 管理问题 思想观念需要更新。由于长期过于强调安全，忽视经济性、科学性，使检修工作缺 乏理论指导，综合效益差。 人员技术素质有待提高。现有运行检修人员还不完全具备实施状态检修所需要的较 全面的技术知识，对状态信息的收集方法，有关文档的整理规则尚不熟悉。 数据资料缺乏。有关设备的设计、制造、安装、运行、维护的历史数据记录零散不 全，尤其是缺乏全国范围的同类型设备及部件的可靠性统计数据。 现行体制需要完善。现行检修工作的计划制定、决策实施、经费拨付、效益评定等 方式都不利于新的检修技术和体制的实施。 针对不同设备型号、不同运行方式、不同检修史进行优化检修或状态检修的决策系 统研究还处于起步阶段，故障可能性及检修风险的预测和分析、决策系统的网络化、状 态数据共享和管理等问题有待进一步研究。 塑坚叁兰堡= ! ：! 兰竺堡苎 生! ! 丝鱼鲨查丝些壁 4 5 2 技术问题 状态监测与故障诊断技术需要提高和完善。状态监测与故障诊断技术正逐步在电力 系统中得到广泛应用。这方面的基础研究工作开展较好的有一些大专院校、研究所。他 们研究开发了一批状态监测与故障渗断系统，并在电力系统得到初步应用，在生产实践 中起到了积极的作用。但这些研究工作以及开发的系统普遍考虑较多的是设备的安全 性，在设备的检修管理与检修决策方面做的工作还不能完全满足电力设备状态检修的需 要。而且，现有监测号诊断技术对于大型电力设备的某些故障机理研究尚不够透彻，监 测与渗断的手段不多，获取的信启、也不够全面，在故障的渗断率和诊断的正确率、系统 的稳定性等方面还存在问题。 可靠性技术在设备检修中的运用有待进一步深入。可靠性技术在我国电力生产与管 理中正在得到重视，有关机构得到健全，已成立了国家电力可靠性管理中心。但复杂系 统的可靠性预测技术与方法还需要进一步研究，应用的深度与广度也有待加强。以可靠 性为中心的维修方案与实施经验有待提炼和总结。 寿命管理与预测技术的深入研究和实用化。寿命管理和预测在取得实用成绩的同 时，要想成功地运用于状态检修工作中，还需要解决一些问题，如设备寿命计算中复杂 边界条件、寿命损耗累积准则、材料在不同温度、应力条件下的寿命损耗特性、剩余寿 命评价等。 基于多目标优化的检修智能决策技术和仿真技术的深入研究。 因此要搞好状态检修，首先要利用各种有效手段( 运行巡视、离线或在线检测) 掌 握设备的各方面信息，经过认真、科学的综合分析后才能得出设备的真实状况，预测其 发展趋势，再根据其在系统中的地位，有区别地提出检修方案决策。如果后来进行了检 修，则检修后的结果又可以反过来丰富用作诊断的知识库，使以后的诊断分析更加合理。 5 状态检修系统 针对状态检修制度目前存在的问题，为了充分发挥状态检修的优势，必须用系统化、 信息化的观点来规划设计。 状态检修系统需要从硬件软件管理等多方面考虑。在计算机、信息技术高速发展的 今天，状态检修系统的设计必须紧跟最新技术，与国际标准接轨，必须保证功能模块设 计合理，体系结构开放先进。本文结合绍兴电力局修试( 检修、试验) 工区状态检修系 统( s e a s ) 的设计重点分析状态检修系统软件平台的建立。第二章具体分析功能模块 的设计，第三章具体分析状态检修系统的结构设计。本人参与了陔系统的设计丌发，结 合该系统，重点研究了多层分布式技术的应用和状态检修分析模块中的各种算法，在此 基础上，对传统算法进行了改进。 塑兰盔堂堡! ! 兰堡堡苎一 鲨查盟竺墨堑兰堂! ! i l 第二章状态检修系统功能设计 1 。概述 出于状态检修系统是一个跨部门、跨系统的大型综合管理信息系统，如绍兴局的：状 态检修系统( s e a s ) 涉及到的部门有：信息中心、调度、生技、安监、运行、物资等 各主要生产管理部门，涉及到的系统有局m i s 、调度m z s 、调度s c a d a 系统、运行m i s 、 物资m i s 、在线监测系统、红外监测装置、色谱工作站、仪表校验装置、变压器变形测 试装置等，所以在设计状态检修系统的功能模块时除考虑自身的相对独立性和丌放性以 外，还得重点考虑与其他已有系统模块的集成。 下图是s e a s 的主要功能模块结构图。该功能框图基本表达了s e a s 的内含的功能 模块和涉及的相关系统，其中虚线框内表示s e a s 系统本身，虚线外为与之关联的外部 系统。 色谱：l 。作站 训度s c a d a 仪表校验 局m i s运行m s 调度m i s 红外监测 变压器变形测试 千千千 1 vvv 设备管理 i 试验管理一数据采集 千 -+ ， 安全管理 人 状态检修分析 -一 数据库综合管理 赞用管理k ，一刊风险分析决策 l ：1 备品备件管理矿综合查询n 生产计划管理 丰十 物资m i s调度x i s 图2 1 状态检修系统功能模块图 ( 绍兴f u 力局) 下面分节对s e a s 主要功能模块展开分析。 塑竖查兰塑：! 兰篁堡兰 一鳖堡竺墨竺些堕兰! ! l 2 设备管理 设备管理是设备检修的基础。建立合理、科学的设备管理模块是搞好设备状态检修 的前提。 2 1 基本属性管理 1 、建立和维护好设备层次关系 根掘电力设备的内含的层次关系，对设备建立变电所间隔设备类型具 体设备信息附属信息的主从关系。其中，设备间隔的管理尤其重要。设备间隔是一 种在局部范围内相对独立的整体，包含一次设备、二次设备、仪表设备、直流设备等， 并为系统设备间提供相互贯穿、相互关联的依据。 2建立设备参数库 对同一类型、型号、规格、厂家的设备铭牌参数实行统一维护，这样不仅可以减少 维护的工作量而且有利于减少人员输入的不规范、不统一，也为状态检修中检测分析各 类设备制造质量提供准确依据。设备库中的信息可尽量详细，可以具体到每个支持瓷瓶、 构架、部件、螺丝的型号规格，以利于检修时的备品备件准备。 3 建立设备的检修工艺卡 设备检修工艺卡内附检修方法、工艺要求、经验汇总等内容。使设备检修工艺成为 设备管理的部分，这样保证新设备投运的同时也完成该设备检修方法的维护工作，避 免设备管理与试验管理的脱节。 4 建立设备检修的安全措施卡( 安措卡) 设备检修安措卡写明设备检修的典型安全措施，并成为设备维护的部分，使设备 检修的技术措施和安全措施同时得到及时的提醒和保证( 如变压器吊芯大修工作包中同 时拥有工艺卡和安措卡) 5 建立设备消耗性材料定额与物资系统库的关联 把设备与其相应的消耗性材料信息和数量相关联，为大修材料计划的编制提供可靠 保证。 综合考虑以上五方面，可以建立比较完整，面向检修的设备信息，为没备检修奠定 坚实的基础。 2 。2 设备的动态维护 设备一旦发生变动，特别是直接关系到试验项目、试验标准改变的设备变动( 如无 油化改造导致设备类型的变化、设备型号变动导致试验项目变化等) 必须要有一套严密 塑兰奎兰堡主兰竺堡兰 型茎鲨坐塑登型塑i ! ! 生 的管理流程控制，以避免可能出现的后续工作错误甚至造成严重的数据丢失。为此对设 备各种变动类型要做充分的考虑，以下为可能发生的变动情况和相应的处理方法： 1 ，调度命名变更 调度命名的变更( 如1 4 0 2 线改1 4 0 3 线) 只更动相应间隔内各设备的命名对设备 具体参数、试验数据、缺陷、运行数据、红外检测等数据并不发生影响，因此对相关模 块的标识做相应改动后仍可保留其数据的连续性。 2 设备调换 设备调换对整个数据库影响最大，应满足：首先对设备调换的整个过程做数据记录， 对该设备的试验数据、缺陷数据等相关数据立即停用( 但必须保存在相应的变动库中) ， 对新换上设备及时输入其设备参数、检修工艺、备品备件及与维护相关的试验、检测标 准，使设备管理和后续工作不脱节。 3部件调换 部件调换包括主变的套管、分接开关、开关的均压电容、操作机构等的调换工作， 首先应将整个过程记录在案，相关部件的试验数据停用( 保存在变动库中) ，及时输入 参数、检修工艺、备品备件及与维护相关的试验、检测标准。 4 设备移位 设备移位是指某一具体设备装设地点发生的变动( 如设备从某一变电所的某一间隔 移动到另一地点的另一间隔中) ，设备移位只是将该设备的从属关系做相应修改，其相 关试验数据的仍可保持连续性。 5 ，现场铭牌的核对、修改 对现场试验时发现的设备或者设备部件变化，应考虑让现场试验人员将设备变动情 况做数据记录，同时让其在现场重新定义该设备的试验项目，保证现场试验数据采集的 继续进行。试验完成后，应对发生变动的设备及时提醒，由工区专职主管根据设备变动 流程进行变动处理，以保证设备数据和相关数据的一致性。 2 3 设备缺陷管理 设备缺陷情况是设备的一个重要属性。设备缺陷主要指设备本身存在的不足或运行 中表现出来的缺陷，一般是在对设备投运前的检修，运行后巡检、试验、检修中发现。 常见的缺陷如液压机构渗油、电磁锁损坏、闸刀瓷瓶裂痕，弹簧机构卡塞、变压器主变 本体漏油、套管漏油、散热器漏油等等。缺陷发现后，需要根据缺陷性质的不同采取不 同的处理方法。 塑竖查兰堡兰兰些堡兰 一一兰塑坠型墨至篓竺堡兰! 生 2 3 1 缺陷与设备状态的关系 1 通过缺陷管理对设备状态可以进行量化监控： a 对正在发生而未处理完毕的紧急或重大缺陷应立即设置该设备健康状 态为不良； b 对已处理完毕的缺陷，应要求相关技术专职在审核时确定对此次缺陷 处理的综合评价( 影响该设备今后健康状态，不影响健康状态，缺陷 无法处理则转入a 状态) ，为计算机提供可以准确判断的依据： c 缺陷频度( 分重大、紧急和全部类) 显示，缺陷频度可以用下方式描 述：缺陷频度( 次年) = 时间段内查询的缺陷次数时间段( 换算为年) ， 这样可以了解到该设备故障率，如果结合相关标准，可以直观地进行 分析。 2 对设备缺陷的历史情况按照不同设备类型、电压等级、缺陷程度、缺陷原因等 原则进行管理，提供设备缺陷综合查询的接口。为状态检修的综合诊断提供基 础。 2 3 2 缺陷的分级管理 不同的缺陷影响不同的专业、部位、检修性质。针对不同性质的缺陷采用不同的处 理方法，对相同性质的缺陷建立通用处理模板。在综合考虑设备缺陷对设备检修安排的 影响时，可以采用加权的方法处理不同专业的缺陷。 针对缺陷的重要程度不同，把缺陷分为三类进行处理。 1 紧急缺陷下达到工区后，必须立即以警告形式告知计划员和生产主管领导和工 作人员，只有在计划员分配班组、班组分配人员、安排处理后，才能注销警告， 同时留下事件记录。 2 重大缺陷也应以警告形式告知计划员。由计划员作进一步处理。 3 一般缺陷提供汜录存档，作为检修计划的参考。 3 试验管理 与设备管理一样，基于各种设备类型或具体设备的电气、非电气试验的管理对状态 检修工作也非常重要。科学的试验管理能增强试验的目的性，合理安排试验时间、内容， 有效的提高试验的效果。 塑兰查兰婴主兰垡堕苎 立望塑墅堑型茎堕壁! ! 生 为： 3 1 试验管理内容 试验管理主要包括试验的安排、试验记录和试验结论等。按照试验专业不同可以分 1 变电检修管理 2 电气试验管理 3 油务试验管理 4 继保试验管理 5 直流试验管理 6 仪表试验管理 3 2 试验管理方法 从试验管理的内容来看，试验管理涉及的工作项目比较多，不同的试验专业的处理 方法也不尽相同，所以在设计试验管理模块时，需要针对各种试验实行不同的方案，事 实上，现在各类型试验都有各自比较实用的处理流程。s e a s 主要从通用管理方面，增 强试验管理功能。 具体地说，就是把试验抽象出各种层次管理。一般来说，一个具体设备有多个试验 专业，一个试验专业对应一个试验类型，并可以按试验专业试验类型试验性质 试验项目试验子项目试验标准一一细分。所以可以根据这些抽象层建立共 性的管理。在需要具体到某个设备的某项试验时，只要与相关抽象层相关联即可。 4 。备品备件管理 检修中的设备部件更新、更换工作需要备用品的及时供应。检修中所必须用到的特 殊或专用设备以及工具也应该随时满足需要。解决这一问题的传统方法是预先储存大量 备品备件，而这必将造成许多不必要的资金占用和管理维护方面的人力、物力浪费。 按状态检修要求，备品备件管理的内容有： 4 1 备品分类管理 1 常备品： 故障较多的部件或使用最多的更换品。 2 非常备品： 主要是指那些几乎不发生突发性故障的定期更换品。 从经济的角度来看，最好是不储备常用品。但为了缩短突然发生故障造成的停机时 4 塑坚查兰竺! ：堂焦堡苎：鉴查丝堡墨竺型堂兰! 生 从经济的角度来看，最好是不储备常用品。但为了缩短突然发生故障造成的停机时 间，有必要储备一些常备品。非常备品则应减少。 4 2 合理选择备品储存模式 1 行业共事储存： 如一些昂贵的、较少用到的、或专用的设备、器械、备品备件等。 2 制造厂供货： 如大型成套设备等。 3 企业自己储存： 常用的标准件、小型设备或部件。 4 3 按备品类型决定最佳订货方式 1 订货点方式( 定量定货方式) ： 当库存量下降到一定数量( 即订货点) 时，即补充订购减少的备品。 2 定期订货方式： 按一定订货周期订货，但每次订货都要通过现有的库存量、已经订货尚未到货的数 量、以及预计的消耗量来计算订货数量。 3 使用量订货方式： 确定一定数量的最高库存量，只补充每次用掉的数量。 5 生产计划管理 生产计划管理是状态检修系统的一个重要组成部分。计划内容的合理组织、计划流 程的有效监控是提高状态检修系统效率的关键。 5 1 主要内容 1 日常生产计划 日常生产计划指的是年计划一季计划一月计划一周计划一工作日志这条线，是整个 生产计划的主线，其它计划附属于这条线。日常生产计划分为年计划、季度计划、月计 划、周计划、工作日志血级计划单位，年月周工作日志单独建表，所有各级均可独立考 核。年计划转进季度计划、季度计划转进月计划、月计划转进周计划。各级计划内容逐 级深化。 2 大修计划 塑坚查兰堡主堂篁堡兰 一堕查堕竺墨塑型堂! ! l 大修计划是生产计划中极其重要的模块，它具有相对独立的流程，包括形成、制定、 执行和反馈。可以通过f j 常生产计划进入或查询大修计划，大修计划的执行情况可以反 馈到日常生产计划，除此以外，它与日常生产计划基本上是独立的。 3 安装基建等计划 安装基建计划主要涉及到设备的安装建设问题，其处理类同大修计划。 5 2 流程监控 各种计划基本按照形成下达执行反馈这一流程进行，其本身具有比较 规范的操作规程。s e a s 除实现各计划的常规流程外，主要在以下方面进行加强： 1 计划之间的交互性，自动体现计划之间的联系； 2计划的时间管理和事件记录功能，全程监控计划流程； 3 计划的各种报表自动生成。 6 状态检修分析 状态检修分析模块是状态检修系统中的核心。只有全面科学的分析各类数据才可能 提供正确的检修决策。下面概括性地给出检修分析的要点，在第四章中将以电力变压器 为例具体分析。 6 1 个体状态分析 对设备个体的状态分析分为不停电采集量的分析和对历史数据的分析，现有情况下 可以不停电采集的量有：部分设备的在线检测数据、运行信息( 包括s c a d a 采集的) 、 缺陷情况、红外以及部分设备油气相色谱分析等检测手段。这些采集量中的任何一个检 测量旦越出公认标准将直接置该设备状态不良，对于未溢出标准的量将保留到历史数 据库中加以综合分析。 对于历史数据的综合状态分析和预测是状态分析的难点，主要考虑好以下两个方 面： 1 各类采集量之间的逻辑关系非常复杂，要把握好各采集量之间的内在必然联系。 2 历史数据分析的数据量将十分巨大，在分析方法和执行效率上要找到平衡点。 在历史数据的分析上遵循“近大远小”的总体原则，思路就是最近三点( 也可根掘 对数掘权的定义确定) 数据权最高，它的变化趋势确定为好或差的话就按照此趋势进行 判断，如果最近三点不能确定的( 如试验误差导致数据波动) 再追溯历史数据加以判别 总体趋势，这样可以减少判别的时间，提高判别效率。 塑坚盔兰堡圭兰垡丝苎兰堕塾韭錾堂坚堑! j ! ! l 6 2 总体状态分析 把握好设备个体的状态信息后我们可以充分利用数理统计方法和计算机处理能力 对各类设备的总体状态实施评估和预测工作，具体有：按变电所、电压等缴、设备类型、 制造厂、设备型号等等多条件组合查询方法对查询结果的试验、在线、运行、缺陷率等 可以量化的数据进行最大值、最小值、平均值、加权平均值等的再处理工作，对查询设 备的状态分布情况实砸监控( 如良好、一般、注意、不良情况) ，得出分布密度图，为 进一步决策提供更可靠的依据。 6 3 具体数据分析 为了做好个体、总体的状态评价和预测，需要对各类数据进行细致有效的分析。下 面介绍主要的数据类型和分析方法。 6 3 1 试验数据分析 1 动态分析： 在对数据进行静态分析的基础上，增强对数据的纵向、横向的动态分析。 纵向分析是指增加对试验数据变化率分析的手段，如气相色谱分析中的绝对产气率 和相对产气率的判断。通过对数据变化趋势的分析，能减少数据偶然误差的影响，提高 分析的预测能力。 横向比较是指增加对设备试验数据成组分析比较的功能，如变比误差等涉及相关设 备的试验数据比较。 2 综合分析： 通过多种方法对试验数据的结果进行综合判别。如气相色谱分析中的特征气体法、 三比值法等对设备故障判断结果的比较分析等。 6 3 2 运行数据分析 各类设备的主要运行信息，包括出口短路次数、操作次数、故障电流切断次数等数 据主要通过数据采集模块负责采集处理。同时对于调度s c a d a 、运行m i s 的运行数掘( 如 负荷情况) ，则是通过数据采集模块提供接口，统数据格式。 运行数据分析主要是统计设备的正常运行状况、非正常运行状况，以调整设备的检 修安排。 塑垩查兰堡主兰垡笙壅鲨查笪竺墨笪些堕兰! 生 6 3 3 在线监测数据分析 在线检测数据分析也是重要的检修分析内容。因为经济等原因，各地在线监测设备 类型数量不同，管理也比较分散，数据格式不统一。现阶段的工作主要是实现各监测设 备数据的转换，统一管理。随着在线监测设备的增多，在线数据在状态检修中的作用将 越来越大。 6 3 4 附盐密度分析 附盐密度体现设备所处环境的污染程度，它不和具体设备试验相关联，但这部分数 据将影响整个监测区域内所有设备的状态预测，这部分影响应加以考虑。 7 风险分析模块 严格的讲，经过状态检修分析后得到的结论还不能作为检修的最后决策，事实上， 状态检修的决策是建立在多种分析的综合之上的，其中重要的一点就是检修风险分析。 检修风险分析包括： 推迟检修或不检修以致设备发生故障的风险分析； 故障或事故带来的人身安全风险分析和资本资金风险分析； 停机检修对电力生产的影响以及经营风险的分析； 检修中人员安全及费用风险分析等。 风险分析源于可靠性理论，是一种基于概率的分析方法。利用故障树分析( f a u l t t r e e a n a l y s i s ) 、事件树分析( e v e n t t r e e a n a l y s i s ) 或逻辑树分析( l o g i ct r e ea n a l y s i s ) 等手段，可 以了解电力设备( 主要是重要设备，如电力变压器) 的故障模式、故障影响因素、影响 重要度和敏感度、故障传递关系、风险扩散途径等，进而开展风险损失评估，得到决策 的依据。风险分析在进行技术比较的同时，还要考虑非技术因素，如人们对风险的认识， 社会影响和公众的接受程度等。 风险分析是决策的基础，检修决策是目前实施状态检修最为管理层关心的问题。检 修决策的内容实际上也是检修工作的基本问题，即： 1 是否检修； 2 何时检修； 3 检修什么； 4 如何检修； 5 如何进行检修保障： 6 如何评估检修效果。 塑坚查兰堡二! 兰些丝苎 一些查丝堡墨堕些堡兰! ! l 8 综合查询模块 综合查询既包括各子模块内的查询，又包括跨模块的查询功能。 查询模块通过报表、图表等工具实现用户的各种查询要求。如对某具体设备的特性 查询，某类设备的查询。 对各种查询结果提供打印功能。 9 小结 从上面对s e a s 的功能模块的分析中可以看出，一个完整的