二次設(shè)備狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)實(shí)踐及應(yīng)用

【摘要】二次設(shè)備狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)通過收集設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)信息、運(yùn)行信息及檢測(cè)信息數(shù)據(jù)對(duì)信息進(jìn)行加工和處理，綜合應(yīng)用各種方法對(duì)設(shè)備可能潛在的故障進(jìn)行推理分析，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估，為選擇合理的檢修策略提供決策支持，系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)功能，生產(chǎn)人員和管理人員可共享數(shù)據(jù)庫資源和診斷知識(shí)庫資源及診斷結(jié)果，從而提供管理和決策依據(jù)，是一種動(dòng)態(tài)交互式的自適應(yīng)智能系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】二次設(shè)備；狀態(tài)檢修；設(shè)備管理；在線監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)挖掘

引言

為進(jìn)一步提升設(shè)備狀態(tài)檢修為企業(yè)所帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。本文論述了以信息技術(shù)為支撐，構(gòu)建一套能夠全面支撐電力企業(yè)開展二次設(shè)備狀態(tài)檢修工作的狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)設(shè)備的健康狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，對(duì)設(shè)備做出全面的狀態(tài)評(píng)價(jià)，得出設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)檢修提供決策依據(jù)，保證生產(chǎn)運(yùn)行需要，提高設(shè)備的安全性和可用性，延長設(shè)備使用壽命，節(jié)約維護(hù)資金。

二次設(shè)備狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)旨在建立繼電保護(hù)設(shè)備健康狀態(tài)的后臺(tái)評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)，全面掌握繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行歷史和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，利用輔助決策系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的健康狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，做出相對(duì)全面的狀態(tài)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)檢修提供決策依據(jù)，達(dá)到節(jié)約資源、提高效率、保障設(shè)備的安全運(yùn)行。

二次設(shè)備狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)的主要功能定義為：獲取并處理二次設(shè)備相關(guān)基礎(chǔ)資料、設(shè)備實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)等反映設(shè)備健康狀態(tài)的特征參數(shù)，評(píng)價(jià)設(shè)備當(dāng)前健康狀況。對(duì)狀態(tài)劣化和趨勢(shì)不良的設(shè)備及時(shí)發(fā)布狀態(tài)預(yù)警消息，并進(jìn)行有效的故障模式和原因的分析。最終通過綜合優(yōu)化檢修策略模型分析，提出檢修決策建議。

1、背景分析

狀態(tài)檢修是近年來電網(wǎng)企業(yè)普遍關(guān)注的課題，隨著技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，狀態(tài)檢修作為一種檢修模式更能降低維修成本、縮短檢修停電時(shí)間、延長設(shè)備壽命的檢修模式，越來越受到電網(wǎng)企業(yè)的重視。開展?fàn)顟B(tài)檢修工作質(zhì)量達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)是國家電網(wǎng)公司加快推進(jìn)設(shè)備檢修方式轉(zhuǎn)變、提升運(yùn)檢效益和效率的重要決策，也是國家電網(wǎng)公司加強(qiáng)運(yùn)檢對(duì)標(biāo)管理、強(qiáng)化檢修規(guī)范建設(shè)的重要手段[1]，對(duì)全面推進(jìn)“大檢修”體系建設(shè)，構(gòu)建適應(yīng)“兩個(gè)一流”的現(xiàn)代運(yùn)維檢修體系具有重要的意義。

目前電力系統(tǒng)設(shè)備的分類和檢修現(xiàn)狀可分為[2]：直接與高壓側(cè)有關(guān)的設(shè)備一般屬于一次設(shè)備，如變壓器、開關(guān)等，由于一次設(shè)備造價(jià)高、回路少，已經(jīng)完成了狀態(tài)檢修；與控制保護(hù)有關(guān)、帶弱電的設(shè)備，屬于二次設(shè)備，如繼電保護(hù)、電表等，一般單元造價(jià)相對(duì)較低且回路非常復(fù)雜，因此較少應(yīng)用狀態(tài)檢修。然而由于一次設(shè)備實(shí)行狀態(tài)檢修效果非常好，使得發(fā)生故障的頻率和時(shí)間大大減小，就必然對(duì)二次設(shè)備的檢修提出新的挑戰(zhàn)，繼電保護(hù)裝置作為二次設(shè)備中的重要組成，其誤動(dòng)和拒動(dòng)都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行影響很大。

因此，在一次設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)推進(jìn)的基礎(chǔ)上研究二次控制系統(tǒng)狀態(tài)檢修技術(shù)，尤其是“電網(wǎng)靜靜的哨兵”繼電保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)檢修技術(shù)將具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3、系統(tǒng)構(gòu)建思想

狀態(tài)檢修要求對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行跟蹤和預(yù)測(cè)，在設(shè)備由于存在潛在故障狀態(tài)開始劣化但尚未發(fā)展到功能故障前，通過狀態(tài)評(píng)價(jià)及其發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)、故障診斷等方法確定潛在故障點(diǎn)，從而明確維修的部位和時(shí)間，及時(shí)采取維修措施以避免功能故障的發(fā)生。

本系統(tǒng)狀態(tài)檢修的實(shí)施分成3個(gè)層面的工作，即應(yīng)用配置層、評(píng)價(jià)分析層、檢修管理層，如下圖1所示：

在應(yīng)用配置層主要根據(jù)對(duì)設(shè)備功能、性能、故障模式及其影響的分析，開展以下工作：

1）定義設(shè)備的狀態(tài)。

2）在定義設(shè)備狀態(tài)的基礎(chǔ)上，需要將設(shè)備整體狀態(tài)再分解為由設(shè)備部件及其可量化的數(shù)個(gè)狀態(tài)量構(gòu)成的部件與狀態(tài)量的關(guān)聯(lián)矩陣。

3）確定狀態(tài)量的評(píng)價(jià)體系，即狀態(tài)量由一個(gè)或數(shù)個(gè)測(cè)量值按一定的評(píng)判規(guī)則計(jì)算得到。

4）根據(jù)狀態(tài)量評(píng)價(jià)體系確定需要進(jìn)行測(cè)量的量測(cè)值。

在評(píng)價(jià)分析層主要根據(jù)設(shè)計(jì)方案確定數(shù)據(jù)采集（收集）的技術(shù)方案。如對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)有急需狀態(tài)連續(xù)監(jiān)視的設(shè)備（如有缺陷但又無法停電檢修的設(shè)備）可采用技術(shù)比較成熟的帶電監(jiān)測(cè)，一般設(shè)備可采用預(yù)防性試驗(yàn)和巡視收集數(shù)據(jù)，在積累一定數(shù)據(jù)之后，再根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的規(guī)則對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)和監(jiān)視。如果設(shè)備出現(xiàn)非正常狀態(tài)，則需要進(jìn)行故障診斷，確定故障部位及原因，并進(jìn)行狀態(tài)和故障發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)，以便安排合適的時(shí)間進(jìn)行有針對(duì)性地維修；如果設(shè)備狀態(tài)正常，可進(jìn)行設(shè)備健康度評(píng)估，預(yù)測(cè)剩余壽命，如果出現(xiàn)性能老化趨勢(shì)或接近壽命極限，可安排技術(shù)改造或更新計(jì)劃。

在檢修管理層主要根據(jù)申請(qǐng)的或計(jì)劃安排的檢修任務(wù)確定檢修等級(jí)，制定檢修工作計(jì)劃和進(jìn)度，實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)工作管理，并及時(shí)整理和收集檢修記錄及相關(guān)文檔資料，為下一次檢修工作做好準(zhǔn)備，同時(shí)開展檢修績效評(píng)價(jià)，為檢修工作的持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)。

4、系統(tǒng)先進(jìn)性

1.統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化管理

系統(tǒng)建立了全省的二次設(shè)備統(tǒng)一管理庫，解決了之前設(shè)備臺(tái)賬分散，不利于統(tǒng)一管理的問題，通過統(tǒng)一管理提高了省公司對(duì)各變電站這邊的集中管控，能夠有效合理的進(jìn)行資金分配，避免設(shè)備浪費(fèi)，加強(qiáng)了集約化管理，提升了集團(tuán)化運(yùn)作水平。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)狀態(tài)檢修管理工作的流程化、閉環(huán)管理。從數(shù)據(jù)收集、狀態(tài)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、檢修策略、檢修計(jì)劃、績效評(píng)估等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全過程管理。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步對(duì)二次設(shè)備的精細(xì)化管理，在國家電網(wǎng)公司尚無統(tǒng)一的二次設(shè)備檢修導(dǎo)則的情況，利用系統(tǒng)的建設(shè)積累了二次設(shè)備的管理經(jīng)驗(yàn)，形成二次設(shè)備檢修導(dǎo)則，為指導(dǎo)全省的二次設(shè)備檢修帶來了極大的推動(dòng)作用，推進(jìn)了集團(tuán)化、集約化、精益化、標(biāo)準(zhǔn)化的“四化”建設(shè)，全面支撐人財(cái)物集約化“三集”管理思想，提高了甘肅省的管理水平。

2.開放的數(shù)據(jù)接口

系統(tǒng)通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口規(guī)范，提供了開放的數(shù)據(jù)接口，以一定的觸發(fā)方式（定時(shí)觸發(fā)、控制觸發(fā)）從外部系統(tǒng)或裝置中獲取反映設(shè)備健康狀態(tài)指標(biāo)的各類設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)。

保護(hù)設(shè)備臺(tái)帳、一次設(shè)備檢修計(jì)劃、各種運(yùn)行、缺陷、檢修信息從PMS系統(tǒng)獲取，一次設(shè)備臺(tái)帳從主網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)獲取，運(yùn)行巡視記錄從數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行系統(tǒng)獲取，專業(yè)巡視記錄由通過PDA作業(yè)上傳到服務(wù)器。

集成接入了智能化在線檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)可以統(tǒng)一由省公司繼保處進(jìn)行管理，而且很多時(shí)候可遠(yuǎn)程展示各設(shè)備的狀態(tài)，降低了巡檢等工作的復(fù)雜度，減少管理工作的成本。

3.支持多種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

系統(tǒng)提供對(duì)多種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的支持，例如國家電網(wǎng)公司評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、省公司評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、分公司評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等，用戶可以選擇按照哪一套評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，多種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)結(jié)果還可以進(jìn)行對(duì)比分析。

系統(tǒng)提供可設(shè)置的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)方法、評(píng)分規(guī)則都可以通過設(shè)置的方式變更，使系統(tǒng)能夠適應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的變化。

4.集中部署、分布應(yīng)用

系統(tǒng)采用“集中部署、分布應(yīng)用”的模式，將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器部署在省公司，各檢修分部、地市分公司、超高壓通過內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行訪問。這種模式可以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性、功能的一致性，與分布部署相比大大減少了維護(hù)工作量。部署架構(gòu)如下圖2所示：

5.繼電保護(hù)專業(yè)數(shù)據(jù)挖掘、分析

根據(jù)繼電保護(hù)業(yè)務(wù)，提供了缺陷分析、反措執(zhí)行、保護(hù)軟件版本、定制單執(zhí)行、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等高級(jí)功能，密切貼合保護(hù)工作實(shí)際。

5、結(jié)束語

二次設(shè)備狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)有效的提高了設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，對(duì)設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，為設(shè)備管理人員的分析決策提供有力支撐，對(duì)合理安排檢修工作，提高檢修針對(duì)性起到很強(qiáng)的指導(dǎo)作用，為設(shè)備故障、缺陷的預(yù)測(cè)和精確定位提供了實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的依據(jù)，減少了故障、缺陷原因判斷和分析的周期，極大的降低了檢修成本，提高了檢修效率，滿足了電網(wǎng)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)及管理層高效開展設(shè)備狀態(tài)檢修，快速?zèng)Q策和分析的目的。符合國網(wǎng)“三集五大”體系的建設(shè)要求，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，應(yīng)用前景十分廣闊。