輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)研究

徐淑文，李志剛，韓 旭

（淄博供電公司，山東 淄博 255000）

0 引言

在電力企業(yè)的運營成本中，設(shè)備維護(hù)費用占有相當(dāng)大的比重。我國電力系統(tǒng)長期以來遵循“定期檢測、定期維修”的周期性檢修制度，在及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷、減少事故、確保安全方面的確發(fā)揮了重要作用。但隨著電壓等級的提高、設(shè)備容量的增大，這種傳統(tǒng)檢修方法已不能適應(yīng)新時期的需要，暴露出的問題十分突出。一方面，變電站不斷增加、檢修任務(wù)日益繁重，而減員增效措施的推行又迫使電力部門要在人工減少的情況下保證檢修質(zhì)量；另一方面，檢修停電已成為影響供電可靠性的主要因素，必須設(shè)法在確保安全的同時減少停電時間。

保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性的一個強(qiáng)有力措施就是在提高電力設(shè)備使用率的同時保障其正常運行。目前的設(shè)備檢修體制即計劃檢修不能滿足要求，為適應(yīng)電力部門向市場化、現(xiàn)代企業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，出現(xiàn)了一種新的檢修策略——電力設(shè)備狀態(tài)檢修。所謂狀態(tài)檢修是根據(jù)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)視和診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，判斷設(shè)備異常、預(yù)知設(shè)備故障的一種檢修，狀態(tài)檢修是一種先進(jìn)的管理方式，能有效地克服定期檢修造成的設(shè)備過修或失修的問題，提高設(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

目前，我國電力系統(tǒng)電力設(shè)備狀態(tài)檢修實現(xiàn)方式主要有兩種：

1）離線故障診斷，即根據(jù)設(shè)備運行數(shù)據(jù)、缺陷記錄、停電試驗等手段發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的征兆，分析設(shè)備可能發(fā)生故障的原因和部位，從而提出處理的方法。

2）在線監(jiān)測，其基本原理是通過安裝在運行設(shè)備上的在線儀器實時監(jiān)測實際工況下的設(shè)備狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常并及時進(jìn)行處理。

輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助系統(tǒng)采用離線故障診斷方式，為企業(yè)提供適度動態(tài)配置的試驗報告無紙化、自動化管理和設(shè)備狀態(tài)輔助分析。

1 狀態(tài)檢修

狀態(tài)檢修 （CBM,condition based maintenance）或預(yù)知性維修 （PDM,predictive diagnostic maintenance）。狀態(tài)檢修始于1970年,由美國杜邦公司I．D．Quinn首先倡議。這種維修方式以機(jī)械設(shè)備當(dāng)前的實際工作狀況為依據(jù),通過高科技狀態(tài)監(jiān)測手段,識別故障的早期征兆,對故障部位、故障嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢作出判斷,從而確定各機(jī)件的最佳維修時機(jī)。狀態(tài)檢修是當(dāng)前耗費最低，技術(shù)最先進(jìn)的維修制度,它為設(shè)備安全、穩(wěn)定、長周期、全性能、優(yōu)質(zhì)運行提供了可靠的技術(shù)和管理保障。

2007年國家電網(wǎng)公司 《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修管理規(guī)定》將狀態(tài)檢修定義為：是企業(yè)以安全、可靠性、環(huán)境、成本等為基礎(chǔ)，通過設(shè)備的狀態(tài)評價、風(fēng)險分析，制定設(shè)備的檢修計劃，達(dá)到設(shè)備運行可靠、檢修成本合理的一種設(shè)備維修策略。

圖1 狀態(tài)檢修的基本流程

它的主要過程如圖1所示，通過定期的對所有設(shè)備的上述7個步驟的操作，就可以制定出設(shè)備的檢修試驗計劃及順序，供用戶參考。相應(yīng)地減少了定期檢修模式下陪修陪試率高的問題。

開展輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修的目標(biāo)是增強(qiáng)設(shè)備檢修的針對性和有效性，提高設(shè)備可用率、供電可靠率及企業(yè)綜合效益。

2 山東電網(wǎng)及淄博供電公司設(shè)備狀態(tài)檢修開展?fàn)顩r

山東電網(wǎng)自80年代末開始探索電氣設(shè)備狀態(tài)檢修，制訂了有關(guān)狀態(tài)檢修的技術(shù)政策和管理制度，由生產(chǎn)技術(shù)部具體負(fù)責(zé)；山東電力研究院負(fù)責(zé)狀態(tài)檢修實施過程的技術(shù)把關(guān)、重點課題的攻關(guān)、各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和規(guī)律總結(jié)、設(shè)備異常情況的分析判斷、專業(yè)培訓(xùn)；各供電公司負(fù)責(zé)狀態(tài)檢修的具體實施、各類數(shù)據(jù)的積累和上報，取得了較好效果。主要采取的技術(shù)措施有：延長預(yù)試周期和大修周期、推廣應(yīng)用帶電測試和在線監(jiān)測手段、嚴(yán)密指導(dǎo)線路清掃等。2007年3月，山東電力集團(tuán)公司以2007（158）號文形式發(fā)布了《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗規(guī)程》，以山東公司為主承擔(dān)了國家電網(wǎng)公司《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修關(guān)鍵技術(shù)研究框架》的編寫和《公司系統(tǒng)檢修模式與標(biāo)準(zhǔn)體系研究》的課題研究任務(wù)。

2008年4月，淄博供電公司被確定為國家電網(wǎng)公司首批試點單位。公司以輸變電生產(chǎn)MIS為基礎(chǔ)，組織相關(guān)技術(shù)人員開發(fā)應(yīng)用了“輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)”，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集處理、設(shè)備狀態(tài)評價、檢修決策建議、檢修計劃生成等功能。該系統(tǒng)經(jīng)過試運行，能夠滿足基層供電企業(yè)開展?fàn)顟B(tài)檢修所需信息要求，為開展設(shè)備狀態(tài)檢修工作奠定了堅實基礎(chǔ)。2008年11月，淄博供電公司通過了國家電網(wǎng)公司組織的狀態(tài)檢修驗收，被批準(zhǔn)可以正式開展輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修工作。經(jīng)過兩年多的研發(fā)改進(jìn)淄博供電公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修工作也已初見成效。

3 輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)

淄博供電公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)根據(jù)實際工作的需要分為三部分：變電檢修部分、變電運行部分、輸電線路部分。該系統(tǒng)采用當(dāng)前主流的 SSH（Struts2+Spring2+Hibernate3）組合，建立AJAX框架DWR，通過JSON輕量級數(shù)據(jù)交換格式，以及富客戶端框架EXT2.0技術(shù)，建立了高可靠性、強(qiáng)冗余度、富靈活性的應(yīng)用平臺，實現(xiàn)了從信息收集到績效評估的全程計算機(jī)管理。

3.1 該系統(tǒng)主要特點及創(chuàng)新點

1）推行輸變電設(shè)備多層管理。

采用AJAX-EXT2.0框架技術(shù)，結(jié)合JAVA編程語言，實現(xiàn)了變電一二次接線圖的WEB信息查詢方式，使設(shè)備信息與圖形信息實現(xiàn)了結(jié)合，為輸變電GIS的實現(xiàn)做出了探索性的試驗。多層是指變電一次系統(tǒng)圖 （二次屏位圖）、單接線圖 （二次屏圖）、設(shè)備結(jié)構(gòu)圖、部件結(jié)構(gòu)圖、電氣元件多層管理。其作用是將變電設(shè)備信息圖形化，使供電企業(yè)各級人員快速熟悉和掌握電網(wǎng)的實際配置情況和設(shè)備結(jié)構(gòu)，實時監(jiān)控變電設(shè)備信息的準(zhǔn)確性和及時性。

2）創(chuàng)新開展輸變電設(shè)備狀態(tài)實時、歷史、全壽命三級評價。

輸變電設(shè)備評價報告分為實時狀態(tài)評價、歷史狀態(tài)量評價和全壽命狀態(tài)評價，目前開發(fā)的變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)主要是開展實時狀態(tài)評價和歷史狀態(tài)量評價以及初步全壽命狀態(tài)評價，遠(yuǎn)景目標(biāo)是開展全壽命狀態(tài)評價。

實時狀態(tài)評價是對輸變電設(shè)備現(xiàn)存的未消除的狀態(tài)量進(jìn)行評價，根據(jù)評價結(jié)果修訂變電設(shè)備狀態(tài)檢修周期，依據(jù)修訂后的輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修周期自動生成年度變電設(shè)備檢修計劃、三年輸變電設(shè)備滾動檢修計劃。

歷史狀態(tài)量評價是對輸變電設(shè)備大修 （初始）后的所有狀態(tài)量進(jìn)行評價，確定變電設(shè)備年度大修計劃、三年變電設(shè)備大修滾動計劃。

全壽命狀態(tài)量評價是對輸變電設(shè)備自投運后所有的狀態(tài)量進(jìn)行評價，確定變電設(shè)備年度更換、技改計劃、三年變電設(shè)備更換、技改滾動計劃。

3）創(chuàng)新開展輸變電設(shè)備風(fēng)險評估。

輸變電風(fēng)險評估參照國網(wǎng)公司的矩陣法風(fēng)險評估辦法，結(jié)合國內(nèi)供電企業(yè)變電管理的實際，通過對輸變電配置文件緊緊圍繞社會聲譽(yù)評估、安全聲譽(yù)評估、成本聲譽(yù)評估、可用率聲譽(yù)評估、運行聲譽(yù)評估、環(huán)保聲譽(yù)評估六個方面進(jìn)行定量評估，同時安全聲譽(yù)與輸變電狀態(tài)量緊密結(jié)合，進(jìn)行定量風(fēng)險評估，自動生成輸變電設(shè)備綜合風(fēng)險評估，為公司年度計劃的制定提供準(zhǔn)確的判斷依據(jù)。

4）完善計劃管理流程，強(qiáng)化計劃執(zhí)行的剛性管理。

輸變電狀態(tài)檢修計劃在電力系統(tǒng)率先實施車間周計劃、車間日計劃、班組日計劃、員工日計劃的執(zhí)行體系，強(qiáng)化了計劃執(zhí)行的剛性管理。

5）開發(fā)統(tǒng)計分析，自動生成技術(shù)監(jiān)督、狀態(tài)量月度報表。

輸變電狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)增加了智能化功能，系統(tǒng)對高壓試驗和油務(wù)試驗記錄歷史數(shù)據(jù)自動分析和判斷，依據(jù)數(shù)據(jù)增長率自動生成變化趨勢圖，每月系統(tǒng)將對所有變電狀態(tài)量進(jìn)行梳理，變電狀態(tài)檢修技術(shù)監(jiān)督、設(shè)備狀態(tài)量月度報表自動生成，圖2所示。

圖2 設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計

設(shè)備在使用過程中逐漸老化，僅僅從頁面的龐大數(shù)據(jù)中尋找老化程度，給工作人員帶來很大的負(fù)擔(dān)，手段單一。為此我們專門采集數(shù)據(jù)，以表格的表現(xiàn)形式羅列出通過試驗所得到的數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)對比增長率誤差，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到增長率分析報告。管理人員可以方便的得到某個設(shè)備狀態(tài)。通過JFREECHAR把枯燥的數(shù)字以折線圖的形式表現(xiàn)出來，工作人員可以非常直觀的得出結(jié)果。

6）創(chuàng)新跨平臺單點登錄模式，提高了系統(tǒng)的兼容性。

開發(fā)過程中，通過實施跨平臺單點登錄模式改造的方式，使原有的地市公司及各個專業(yè)車間的不同編程語言編寫的各類跨平臺系統(tǒng)，整合到一個集成化的應(yīng)用平臺上，結(jié)合對數(shù)據(jù)的分析，建立了不同數(shù)據(jù)庫服務(wù)器間的數(shù)據(jù)通道，從而快速的解決了“數(shù)據(jù)孤島”的信息共享及多次登錄問題。同時考慮了生產(chǎn)信息的采集，將電力生產(chǎn)、信息采集與員工的績效考核結(jié)合起來，使電力生產(chǎn)、信息采集、員工業(yè)績考評同時完成，在保證電力生產(chǎn)任務(wù)完成的同時，也完成了信息采集工作，在國內(nèi)也屬首創(chuàng)。

3.2 取得的成效

“輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)”的建設(shè)運行，改變了公司現(xiàn)有生產(chǎn)管理方式，為正確決策提供了強(qiáng)大的信息基礎(chǔ)，為加強(qiáng)控制提供了有力的保障平臺，為有效執(zhí)行提供了標(biāo)準(zhǔn)的流程。

1）實現(xiàn)了狀態(tài)檢修導(dǎo)則要求的七大步驟及每一步的細(xì)化、落實。系統(tǒng)涵蓋變電檢修、變電運行、輸電線路三個專業(yè)，具備信息收集、狀態(tài)評價、風(fēng)險評估、檢修計劃、檢修實施、績效評估七個環(huán)節(jié)，為輸變電資產(chǎn)管理策略的制定提供了科學(xué)依據(jù)。

2）實現(xiàn)了設(shè)備的立體多層管理。系統(tǒng)將原有輸變電設(shè)備臺帳平面管理提升為立體多層管理，建立了輸變電系統(tǒng)圖、單接線圖與設(shè)備臺帳相互制約的拓?fù)溥壿嬯P(guān)系，實現(xiàn)了設(shè)備臺帳的實時監(jiān)控，確保了輸變電設(shè)備臺帳的準(zhǔn)確性。最終為統(tǒng)籌規(guī)劃、設(shè)計、采購、建設(shè)、生產(chǎn)運行等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)設(shè)備全壽命周期管理打下基礎(chǔ)。

3）實現(xiàn)了計劃閉環(huán)管理的實時監(jiān)控。建立了車間周計劃、車間日計劃、班組日計劃、員工日計劃和員工日志之間相互依賴、相互監(jiān)督的關(guān)系。在計劃執(zhí)行過程中，車間控制設(shè)備、班組、車輛、臨時工；班組控制設(shè)備、人員、材料；員工落實工作對象和工作時間，做到了計劃、設(shè)備、車輛、人員、材料的相互鏈接。使公司生產(chǎn)管理由條塊管理轉(zhuǎn)變到流程管理，實現(xiàn)了計劃“橫到邊、豎到底”的全方位覆蓋，為深入推進(jìn)企業(yè)精益生產(chǎn)方式打下了基礎(chǔ)。

4）實現(xiàn)了員工績效的量化評價。制定了公司績效管理制度，將基層獎罰制度分解融入設(shè)備維護(hù)的每個環(huán)節(jié)，依據(jù)勞動定額、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對員工的各項工作進(jìn)行了量化。通過該系統(tǒng)，做到了員工工作量的實時統(tǒng)計，由過去的事后量化進(jìn)化為實時量化，實現(xiàn)了實時監(jiān)督員工的工作行為。通過數(shù)據(jù)采集與員工獎金分配的掛鉤，保證了員工在生產(chǎn)過程中及時主動錄入相應(yīng)信息，使信息采集工作成為電力生產(chǎn)的一部分，以績效管理推進(jìn)電力生產(chǎn)信息化的持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展。保證了系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。

4 存在問題及展望

4.1 問題

1）輸變電設(shè)備類型繁多、不同類型設(shè)備之間的狀態(tài)參量種類與數(shù)量都相差極大。

2）設(shè)備健康狀態(tài)表征量的選擇及其表示方法存在較大差異，狀態(tài)表征量與試驗結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系尚不十分明確。

3）實行狀態(tài)檢修所對應(yīng)的管理制度、工作流程、績效評估辦法等還有待完善。

4）設(shè)備狀態(tài)的判定標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善。雖然國家電網(wǎng)公司頒布了主要輸變電設(shè)備評價標(biāo)準(zhǔn)，但在準(zhǔn)確掌握設(shè)備實際狀態(tài)上仍有差距。

4.2 應(yīng)用前景

1）山東電力集團(tuán)公司計劃在全省供電企業(yè)推廣應(yīng)用該系統(tǒng)，逐步建立全省范圍內(nèi)的輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)，將狀態(tài)檢修工作落實到實處。

2）盡快將輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)與供電企業(yè)精益生產(chǎn)結(jié)合起來。運用精益生產(chǎn)方式優(yōu)化工作流程，使輸變電運行維護(hù)工作實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)一步提高運行維護(hù)管理水平。

3）進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)，使該系統(tǒng)成為國網(wǎng)公司SG186生產(chǎn)MIS系統(tǒng)的組成模塊，實現(xiàn)與國網(wǎng)公司生產(chǎn)MIS的互聯(lián)，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。

5 結(jié)語

輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)將依據(jù)國家電網(wǎng)公司各項狀態(tài)檢修規(guī)程的要求，按照信息收集、狀態(tài)評價、風(fēng)險評估、檢修計劃、檢修實施、績效評估七個環(huán)節(jié)，通過軟件應(yīng)用系統(tǒng)的方式固化閉環(huán)執(zhí)行，終會高效、準(zhǔn)確的評價設(shè)備狀態(tài)，提供科學(xué)、有效的管理決策，提高設(shè)備檢修、維護(hù)工作的針對性和有效性，保障狀態(tài)檢修工作規(guī)范、有序開展。

［1］國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司設(shè)備狀態(tài)檢修管理規(guī)定.

［2］國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司關(guān)于開展?fàn)顟B(tài)檢修工作意見.

［3］國家電網(wǎng)公司.Q/GDW168-2008輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程［S］.北京：中國電力出版社，2008.

［4］許婧，王晶，高峰，束洪春.電力設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)研究綜述［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2000，8：48-52.

［5］楊勇，劉峻，智勇，鄭晶晶.狀態(tài)檢修在電力生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景［J］.甘肅電力技術(shù)，2005（2）：36-39.

［6］韓曉霞，李莉，麻海燕，陳愛紅.關(guān)于電力設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的研究［J］.青海電力，2006，25（1）：13-16.

［7］任海濤，康成華，雷兆江，劉永清.關(guān)于實施輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修的探討［J］.中國科技信息，2008（4）：82-83.

［8］富旭平，金鵬程.電廠大力提倡設(shè)備狀態(tài)檢修［J］.科技信息.2008（15）：302.

［9］宋人杰，王曉東.輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修評估分析系統(tǒng)的研究［J］.繼電器，2008,09（014）：54-59.

［10］馮佳玲，謝峰.輸變電設(shè)備優(yōu)化檢修和狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)［J］.山東電力技術(shù)，2008（2）：59-62.