变电设备状态检修信息管理系统模型初步设计_图文

1、第19卷第4期2006年4月文章编号:10072290X (2006 0420036204广东电力GUANGDO NG E L ECTR I C P OW ER Vol 119No 14Ap r 12006 变电设备状态检修信息管理系统模型初步设计陈展尘(广东电网公司肇庆供电局, 广东摘要:, 理, 包括系统数据库信息的主要来源、(M I S 必须建立的关联。, , 如何将系统切块, 建立各部分子模块的关联, 采。结论是, 全面推行设备状态检修制度的电力企关键词:电力企业; ; 状态检修; 信息管理系统中图分类号:TP391:T M63文献标识码:APreli m i n ary desi g

2、n of i n forma ti on managem en t system m odel fortran sfor m i n g equ i p m en t st a te ma i n tenanceCHE N Zhan 2chen(Zhaoqing Power Supp ly Bureau, Guangdong Power Grid Cor p. , Zhaoqing, Guangdong 506060, China Abstract:This paper expounds the inevitable trend t o i m p le ment state maintena

3、nce manage ment syste m of transfor m ing equi pments in power enter p rises . The p rinci p les of the state maintenance syste m of transfor m ing equi pments are elaborated on, which include main infor mati on s ource of syste m database, maj or techniques app lied t o the syste m and necessary in

4、cidence bet w een the system and large management inf or mati on syste m (M I S . Taking a state maintenance syste m of transfor m ing equi pments for instance, the paper makes a discussi on on the way t o realize equi pment state maintenance, the method t o divide the syste m and build up incidence

5、 among the sub modules, the adop ti on of scientific and p ractical statistic and judging methods, etc . It dra ws a conclusi on that power enter p riseswill sure gain tre mendous econom ic benefits fr om carrying out equi pment state maintenance syste m.Key words:power enter p rise; transfor m ing

6、equi pment; state maintenance; inf or mati on manage ment syste m (I M S 我国电力系统长期以来遵循“应修必修, 修必修好”的周期性检修制度, 在及时发现设备缺陷、减少事故、确保设备运行安全等方面曾经发挥了重要的作用。但是, 由于采用单一的检修管理模式, 不考虑设备实际运行状况而作出相应的调整, 造成对有些设备维修不足, 有些则维修过头, 导致资金和人力投入的极大浪费。特别是随着当今电力系统向大容量、大系统、自动化方向的发展, 这种传统的检修维护体系已不能适应电力系统发展的需要。主要的问题体现在:一方面, 随着电网的不断壮大

7、、变电站和电力设备的不断增加, 检修任务日益繁重, 而减员增效措施的推行又迫使电力部门在减少员工的同时必须保证设备检修质量和安全运行; 另一方面, 检修停电已成为影响供电可靠性指标的主要因素, 而供电可靠性指标是考核电力企业管理水平和影响民生的一个重要指标, 所以必须设法在确保设备安全的同时减少不必要的停电时间。与定期检修方式相比, 电力设备采用状态检修具有更大的优越性, 主要体现在:一、能根据设备实际运行状况及时发现设备存在缺陷并进行处理, 预防设备事故发生, 极大提高设备安全运行的可靠性; 二、可以提高设备检修的效率, 使检修更有针对性, 为企业节省大量的人力物力; 三、可以适当收稿日期:

8、2005212215第4期陈展尘: 变电设备状态检修信息管理系统模型初步设计37延长设备检修周期, 提高设备可用率, 减少设备停电时间和操作次数, 延长设备的使用寿命。近几年来, 随着创一流供电企业的要求和提高供电可靠性的需要, 状态检修已成为电力部门各级领导放在战略高度重视和研究的课题。由于各种在线检测设备、光纤网络、计算机及通信技术的飞速发展, 电力部门信息化水平迅速提高, 同时变电设备的质量和性能也得到了很大改善和提高, 开展状态检修的条件日趋成熟。2状态检修系统的技术构成在通过离线故障诊断和在线监测收集到的数据基础上, 进一步实现状态检修的关键, 就是要建立、为设备检。通过专, 为变电

9、设备的。在对变电设备状态的描述中, 由于涉及到许多不确定的情况或很难对设备状态作出精确描述, 通过引入模糊状态量, 建立设备的模糊状态模型, 采用模糊聚类分析对设备的故障特征进行识别。再次是应用具有自学习功能的人工神经网络(ANN 技术。人工神经网络系统能通过对录入专家知识库内实例样本的学习, 将获得的知识隐式分布在整个神经网络模型中, 从而具备了极强的综合诊断能力。通过人工神经网络系统建立设备不同专业数据之间的关联, 最终实现设备的运行状态预测。最后是建立一个完整的数据库。数据库的格式及内容设置必须满足系统的各项功能要求, 能够灵活调用和访问, 并考虑不同操作系统的兼容性, 防止数据的流失。

10、1状态检修系统的设计际的检修管理维护方法, 这和一贯提倡的“应修必修、修必修好”的总体检修原则并不矛盾, 关键是能否准确地把握设备是否需要检修及何时进行检修, 所以它与周期性检修存在着本质的区别。变电设备周期性检修是根据经验积累而产生的对设备共性的认识, 是广义的检修, 代表一般性。而状态检修更注重对设备个性的把握, 是狭义的检修, 代表特殊性。对于电力系统变电设备而言, 针对设备个性的检修更能提高设备运行效率和保证资源的有效利用。目前, 我国电力系统变电设备的状态检修实现方式主要有两种:一、离线故障诊断, 即根据设备运行数据、缺陷记录、停电试验等手段发现设备故障的征兆, 分析设备可能发生故障

11、的原因和部位, 从而提出处理的方法; 二、在线监测, 其基本原理是通过安装在运行变电设备上的在线仪器实时检测实际工况下的设备状态, 当发现异常时及时进行处理。上述两种方法是实现变电设备状态检修的基础, “离线故障诊断”是对已存在的故障进行分析, 而状态检修的实质是要求分析设备的当前状态及未来趋势, 在发生故障之前提出检修计划, 做到防患于未然。“在线监测”能够对设备实时状态数据进行监控, 但缺乏综合分析和判断能力。因此必须在此基础上再配置一套统计、分析功能强大的变电设备状态检修系统才能实现真正的状态检修。3状态检修系统总体规划状态检修系统的总体规划包括以下三个方面内容。311状态检修系统的基础

12、:设备数据库设备数据库由设备基本参数、日常运行维护记录、缺陷记录、检修记录、离线试验数据以及设备在线检测数据组成, 数据库中的数据必须保证其完整性和正确性, 否则即使操作系统功能再强大亦是枉然, 所以说设备数据库是整个状态检修系统的基础。312状态检修系统的核心:智能统计分析和辅助决策应用人工智能技术及人工神经网络技术, 建立设备状态综合统计分析和检修生产辅助决策平台, 构成状态检修系统的核心。通过设备个体的各种状态量数据录入, 形成一个包含巨大信息量的数据38广东电力第19卷 库, 在此基础上运用智能专家系统软件对其进行纵、横向交叉比较及跨专业的综合推理和分析, 对设备运行状态进行综合评定,

13、 最终得出设备运行状态的综合评价及提出设备状态检修决策建议。313状态检修系统的信息桥梁:生产管理信息测试。访问设备数据库, 由于涉及到许多不能用准确数据对设备状态作出精确描述的情况, 于是。图2设备状态检修系统设备畴的不同得出三状态分析记录表图个结论:一是机械性能分析结果为良; 二是导电性能分析结果为良; 三是绝缘性能分析结果为一般。再通过智能专家系统对以上三个结论进行综合分析, 最终得出1系统状态检修系统是生产管理信息系统的一个子模块, 生产管理信息系统是一个大系统, 它包含着多个不同功能和专业的子系统。信息管理流程, 交换信息, 支撑, , 失去与外界的任何联系。4变电设备状态检修系统介

14、绍411主要功能对变电设备进行状态检测和分析, 是开展状态检修工作的必由之路。所采用的变电设备状态综合分析和辅助决策系统必须立足生产实际, 创新运用先进的人工智能技术, 最终实现对设备状态的跨专业综合分析。以下采用某变电设备状态检修系统进行举例说明, 系统操作界面见图1、图2 。号主变压器运行状态的综合分析结果为一般。可见, 对变电设备的运行状态进行判断是通过综合分析该设备的所有运行数据后, 由智能专家系统对设备进行一个科学的、合理的综合判断, 并对设备提出状态检修的辅助决策建议。而作为判据的设备运行数据可区分为两类:一是通过现场停电试验或在线检测得出的准确数据, 与试验标准相比较便马上可以直

15、观明了地得出答案; 二是通过对设备的历史运行情况、缺陷情况、检修情况等模糊状态信息进行综合分析, 总结出设备所处的运行状态层次。在此基础上, 进一步利用智能软件系统进行统计、分析、预测, 得出对各类设备运行状态总体发展趋势的预测, 提出试验或检修计划建议, 从而使设备实现状态检修。412核心技术设备状态检修系统的核心技术包括:将状态推理分析、缺陷分析、状态检修辅助决策建议融合在一起的人工智能专家系统平台; 模糊集合原理; 人工神经网络技术。其系统构成如图3所示。从设备状态检修系统原理框图可以看出, 知识库集合了I EC 标准、国家标准、电力行业标准、有关电力行业的专家经验及设备制造厂家的企业标

16、准等内容, 设备数据库集合了设备在线检测数据、离线运行及试验数据, 智能分析软件通过对知识库和设备数据库内容进行访问调用并由专家系统对其进行综合分析, 同时考虑到电力系统安全、可靠、经济的要求, 提出设备状态检修辅助决策建议, 最终图1设备状态检修系统操作系统界面图从该系统的操作界面可以看出, 对某一变电站的1号主变压器进行运行状态判断, 可选择1号主变压器设备下拉菜单中的五项数据进行分析, 包括绕组的介质损耗角正切值、绕组泄漏电流、绕组直流电阻误差分析、本体油气相色谱分析、 绕组变形第4期陈展尘:变电设备状态检修信息管理系统模型初步设计39实现设备状态检修 。体包括:状态量评价等级划分; 各

17、项状态量的推理规则集; 各项状态量纵横比较规则集(三相比较、同类设备比较、历史变化率比较等 ; 状态量的相关性评价规则(重要程度、相互影响等 。同时知识库数据亦通过知识库数据对设备运行状态进行发展趋势预测, 。图5为设tg 状态量判。图3413设备数据库来源设备台帐数据、历年试验数据、历年缺陷数据、历年检修情况、设备运行维护记录、SCADA 实时信息、变形测试、红外线测温 、红外线热成像技术、在线油气相色谱分析、绝缘在线监测等等。图4的图像及数据是采用了红外线热成像仪对变压器本体各部分进行拍照及利用红外线测温仪对套管接头等重要连接部位进行温度测量, 并将其数据输入设备数据库。图5设备状态检修系

18、统变压器绕组tg 状态量判断规则集合分析图表415各相关设备及后台软件之间的接口设计41511设计的目标为使变电设备数据能够直接输入计算机应用软件系统, 保证这些数据的准确性、及时性和可利用性, 必须对变电生产现场使用的各种检测设备(包括离线设备和在线检测设备 定制数据交换接口, 利用计算机替代落后、繁重、准确程度低的人工录入工作。41512设计的实现过程各种检测设备从生产现场采集到实时数据信息后, 通过通信端口(如RS232或RS485等 连接进入计算机, 再经由变电设备状态检修系统定制的设备接口模块进行数据译码和格式转换, 最终与本系统实现标准化装配, 以供使用人员对运行中的变电设备进行监

19、控、查询、统计和分析。41513现阶段必须完成的设备接口模块a 调度SCADA 数据接口;b 变压器变形测试仪数据接口;c 红外线测温仪和红外线热成像仪数据 接口;(下转第44页图4变压器热红外线测温及成像图414知识库数据来源知识库数据的来源包括与变电设备相关的I EC 标准、国家标准、电力行业标准、电力行业专家经验、设备制造厂家标准等内容。通过知识库数据内容来定义设备的状态量, 具44广东电力表1车间第19卷某电机修造厂的负荷条件无功功率计算值/kvar580260330200160120170180120有功功率计算值/kW70016022031020080 20021020010004

20、结论本系统采用专家系统支持的智能化技术, 以计算机代替手工完成35110kV 变电所一次系统的绘制和初步设计、数据库、Aut oCAD, 最、。本系统兼有辅助, 较同类软件有所提高。:1陈跃1电气工程专业毕业设计指南:电力系统分册M1北电机修理加工新制原料备件铸造锅炉空压站线卷试验站京:中国水利水电出版社, 200312冯林桥, 许文玉, 王姿雅1电力系统及厂矿供电CAD 技术M1长沙:湖南大学出版社, 200413李长勋1Aut oCAD ActiveX 二次开发技术M1北京:国防工业出版社, 200514罗红1变电站一次系统CAD 软件的开发J 1农村电气化,1996(11 :2815朱永利, 栗然, 刘艳1电力系统厂站主接线图形的自动生成J 1电力系统及其自动化学报, 2000, 12(1 :4144, 531作者简介:卓佳(1981- , 女, 湖南常德人, 湖南大学电气与信息工程学院硕士研究生, 主要从事电