電氣設(shè)備狀態(tài)維修策略的技術(shù)與應(yīng)用

鄭荔仙

【摘 要】本文講述了電器設(shè)備維修策略逐漸從以時(shí)間周期為基礎(chǔ)的定期維修制度向以設(shè)備狀態(tài)為基礎(chǔ)的狀態(tài)維修制度過(guò)渡，并取得了一定的成效。將實(shí)施狀態(tài)維修的關(guān)鍵技術(shù)概括為狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、狀態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)及狀態(tài)評(píng)估技術(shù)并分別闡述了它們的操作過(guò)程和意義。

【關(guān)鍵詞】電器設(shè)備；狀態(tài)維修；策略

狀態(tài)維修，即利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)獲取的設(shè)備狀態(tài)和故障信息，判斷設(shè)備異常，預(yù)測(cè)故障發(fā)展趨勢(shì)，在故障發(fā)生前，根據(jù)設(shè)備狀態(tài)決定對(duì)其維修。它有三層含義：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備狀態(tài)診斷、維修決策。狀態(tài)監(jiān)測(cè)是狀態(tài)維修的基礎(chǔ)；狀態(tài)診斷是以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為依據(jù)，綜合設(shè)備歷史信息，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家系統(tǒng)等技術(shù)來(lái)判斷設(shè)備健康狀況。

1.定期維修存在的問(wèn)題

電氣設(shè)備的初始狀況和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況有很大差異，而定期維修制度幾乎無(wú)視這些狀況的差異，采用統(tǒng)一的、一刀切的定期維修方式，往往是要么維修過(guò)剩，要么維修不足，出現(xiàn)“小病大治”、“無(wú)病亦治”的盲目維修的現(xiàn)象，這容易出現(xiàn)如下弊端：一些狀態(tài)良好的設(shè)備，因盲目維修而出現(xiàn)故障或潛在故障，維修達(dá)不到恢復(fù)設(shè)備原有的可靠性的作用，而是增加了設(shè)備的故障隱患和故障率；降低了設(shè)備的可用性，許多維修迫使設(shè)備停機(jī)，影響企業(yè)生產(chǎn)；增大設(shè)備運(yùn)行管理成本，電氣設(shè)備的大修費(fèi)用是企業(yè)管理中重要的支出費(fèi)用，這會(huì)直接影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此要重視電氣設(shè)備的狀態(tài)維修。

2.狀態(tài)維修的技術(shù)要求

2.1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)

狀態(tài)監(jiān)測(cè)是根據(jù)設(shè)備診斷的目的，針對(duì)設(shè)備故障模式，選用適當(dāng)方法和裝置來(lái)檢查測(cè)量設(shè)備的狀態(tài)信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，抑制各種干擾信息，提取能反映設(shè)備狀態(tài)特征的信息的一項(xiàng)信息檢測(cè)處理技術(shù)。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)首先要解決的問(wèn)題是確定監(jiān)測(cè)周期。一方面，按安全性要求確定狀態(tài)監(jiān)測(cè)周期。檢測(cè)過(guò)于頻繁會(huì)浪費(fèi)維修資源，因此需要綜合權(quán)衡來(lái)確定，而絕對(duì)不發(fā)生任何功能故障是不可能的，必須把功能故障發(fā)生的概率控制到規(guī)定的可接受的可靠性水平之內(nèi)，以確保安全性。這種規(guī)定的可接受的可靠性水平是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際情況及故障后果所事先確定的。另一方面，按經(jīng)濟(jì)性要求確定狀態(tài)監(jiān)測(cè)的間隔期。當(dāng)故障不危及設(shè)備安全，而預(yù)防性維修工作的費(fèi)用損失少于故障損失時(shí)，則按最少費(fèi)用損失的要求來(lái)確定狀態(tài)監(jiān)測(cè)的間隔期。

2.2 狀態(tài)預(yù)測(cè)

狀態(tài)預(yù)測(cè)就是快速而全面地評(píng)估電氣設(shè)備的狀態(tài)，以及通過(guò)預(yù)測(cè)值和實(shí)際值的相互比較，監(jiān)視這段時(shí)間內(nèi)設(shè)備狀態(tài)的變化，并判斷預(yù)測(cè)值是否準(zhǔn)確以及有無(wú)安全隱患等。預(yù)測(cè)中比較常用的主要有時(shí)間序列法、回歸分析法、模糊預(yù)測(cè)法、灰色預(yù)測(cè)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。時(shí)間序列預(yù)測(cè)是最常使用且有效的傳統(tǒng)狀態(tài)預(yù)測(cè)方法，它反映了不同時(shí)刻觀測(cè)值的相關(guān)性，即狀態(tài)變化的"慣性"，這種慣性現(xiàn)象實(shí)際上反映了觀測(cè)值的變化趨勢(shì)?；貧w預(yù)測(cè)是根據(jù)電氣設(shè)備的歷史資料，建立可以進(jìn)行數(shù)學(xué)分析的數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)設(shè)備的未來(lái)狀態(tài)。模糊預(yù)測(cè)是應(yīng)用模糊邏輯和預(yù)報(bào)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)將數(shù)據(jù)和語(yǔ)言形成模糊規(guī)則庫(kù)，然后選用一個(gè)線性逼近非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)行預(yù)測(cè)。從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，單純的模糊預(yù)測(cè)其精度往往不盡人意。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法是各種人工智能方法中的一種典型方法。它利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，選取歷史數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，然后構(gòu)造適宜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用某種訓(xùn)練算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，使其滿足精度要求之后，再進(jìn)行預(yù)測(cè)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法是一種非常有效的非線性系統(tǒng)預(yù)測(cè)方法，它在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中已經(jīng)取得了成功的應(yīng)用。

2.3 狀態(tài)評(píng)估和狀態(tài)維修

這是進(jìn)行狀態(tài)維修的前提，即對(duì)設(shè)備的現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)估，以期決定是否維修以及何時(shí)維修。因此狀態(tài)維修則是根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)，在狀態(tài)評(píng)估的前提下，以評(píng)估的結(jié)果為依據(jù)來(lái)確定維修的方式：首先決定現(xiàn)在是否需要進(jìn)行維修，只有當(dāng)認(rèn)為設(shè)備即將會(huì)發(fā)生故障或連續(xù)運(yùn)行下去其安全、可靠性不能滿足要求時(shí)，才決定安排維修；其次，根據(jù)狀態(tài)評(píng)估的結(jié)果，特別是對(duì)設(shè)備的缺陷、異常情況或在故障情況的評(píng)估及發(fā)展預(yù)測(cè)，確定狀態(tài)維修的項(xiàng)目和內(nèi)容。狀態(tài)維修是狀態(tài)評(píng)估可能的后續(xù)工作。電氣設(shè)備的狀態(tài)維修盡管可以避免定期維修帶來(lái)的多種不利，但在具體操作過(guò)程中，也必須遵循一定的經(jīng)濟(jì)原則和管理原則。

2.4 狀態(tài)評(píng)估對(duì)于狀態(tài)維修的意義

狀態(tài)維修是一種以設(shè)備狀態(tài)為基礎(chǔ)，采用預(yù)測(cè)設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)的方法，以提高設(shè)備可靠性和可用度為目標(biāo)的一種維修方式.顯然這種維修是建立在設(shè)備現(xiàn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，而設(shè)備的現(xiàn)行狀態(tài)是通過(guò)一定的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估之后予以確定.因此，可以說(shuō)設(shè)備的狀態(tài)估是開(kāi)展?fàn)顟B(tài)維修的基礎(chǔ).

狀態(tài)維修與計(jì)劃維修的最大不同點(diǎn)是維修工作的前提條件不同，計(jì)劃維修是根據(jù)事先安排的時(shí)間計(jì)劃而進(jìn)行的，而狀態(tài)維修是根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)情況而確定的.計(jì)劃維修是到期應(yīng)修，以時(shí)間期限為唯一依據(jù)條件，而狀態(tài)維修則是根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)，在狀態(tài)評(píng)估的前提下，以評(píng)估的結(jié)果為依據(jù)來(lái)確定維修的方式：首先是決定現(xiàn)在是否需要進(jìn)行維修，只有當(dāng)認(rèn)為設(shè)備即將會(huì)發(fā)生故障或連續(xù)運(yùn)行下去其安全、可靠性不能滿足要求時(shí)，才決定安排維修；其次，根據(jù)狀態(tài)評(píng)估的結(jié)果，特別是對(duì)設(shè)備的缺陷、異常情況或在故障情況的評(píng)估及發(fā)展預(yù)測(cè)，確定狀態(tài)維修的項(xiàng)目和內(nèi)容。

2.5狀態(tài)維修與故障診斷的關(guān)系

以變壓器為例。隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，一些變電站引入了變壓器在線監(jiān)測(cè)裝置和其他先進(jìn)便捷的測(cè)試設(shè)備，為故障診斷乃至故障在線診斷提供了大量數(shù)據(jù)信息。故障診斷方面，在三比值法的基礎(chǔ)上，一些學(xué)者引入專(zhuān)家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)、進(jìn)化遺傳算法等方法來(lái)對(duì)變壓器故障類(lèi)型故障位置進(jìn)行判別，取得了一定的進(jìn)展。

然而，由于變壓器故障的多樣性，再加上引發(fā)這些故障的原因非常復(fù)雜且不明顯，使得要準(zhǔn)確地判斷變壓器故障性質(zhì)及故障方式部位仍相當(dāng)困難。在受制于檢測(cè)手段、診斷方法等瓶頸限制后，故障診斷發(fā)展緩慢。

開(kāi)展故障診斷，無(wú)論是在線還是離線，無(wú)論是故障發(fā)生前還是故障發(fā)生后。目的是判斷設(shè)備是否發(fā)生故障，分析發(fā)生了什么種類(lèi)、多大程度的故障，亦即發(fā)生故障的部位，以便能夠?yàn)榫S修提供支持?，F(xiàn)在的問(wèn)題是，能否在不進(jìn)行故障診斷的條件下，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維修？回答是肯定的。開(kāi)展?fàn)顟B(tài)維修的目的是：判斷此時(shí)刻設(shè)備的健康狀況，從而決策采取何種對(duì)應(yīng)措施。重點(diǎn)在指明要不要修、什么時(shí)間修，而不是哪個(gè)部位有問(wèn)題，什么樣的問(wèn)題，及怎么修。

若以故障診斷作為狀態(tài)維修的必要條件，則狀態(tài)維修將很難開(kāi)展了。當(dāng)然，故障診斷所提供的技術(shù)能促進(jìn)狀態(tài)維修的發(fā)展。所以故障診斷可作為狀態(tài)維修的一部分，但不是必須的。

3.結(jié)束語(yǔ)

目前電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備大多采用的定期維修體制存在著嚴(yán)重缺陷，如維修不足、維修過(guò)?；蛎つ烤S修，這使我國(guó)每年在設(shè)備維修方法耗資巨大。怎么樣合理安排電氣設(shè)備的維修，節(jié)省維修費(fèi)用，同時(shí)保證系統(tǒng)有較高的可靠性，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要課題，也成為了近年來(lái)學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。

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