繼電保護裝置插件的全壽命周期管理

盛 遠，厲 娜

(1.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司徐州供電分公司，江蘇 徐州 221005；2.徐州三新供電服務有限公司，江蘇 徐州 221005)

0 引言

國家電網(wǎng)有限公司作為全球最大公用事業(yè)企業(yè)，公司資產(chǎn)設備繁多、規(guī)模巨大，其資產(chǎn)構(gòu)成80 %以上為有形資產(chǎn)，而其中85 %以上為固定資產(chǎn)。隨著電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴大與設備投資不斷提高，公司資產(chǎn)管理復雜程度不斷提升，資產(chǎn)管理面臨著初始投資大、運行成本高、服役時間長、分布面積廣等困難。因此，對電網(wǎng)資產(chǎn)尤其是固定資產(chǎn)進行有效管理是電網(wǎng)公司亟需解決的重點和難點。

以某地市級供電公司為例，該公司管轄35 kV及以上變電站250座，35 kV及以上線路585條，10 kV線路1 864條。以每座變電站配置兩臺變壓器，每臺變壓器配置一臺繼電保護裝置與一臺測控裝置，每臺繼電保護裝置配置五塊插件計算，則需5 000塊插件。線路繼電保護裝置需要的插件數(shù)量為12 245塊。如此數(shù)量龐大的插件資產(chǎn)，若單純依靠人工管理，則顯得力不從心，同時也會增加錯誤率。

資產(chǎn)全壽命周期管理(asset full life cyclemanagement，AFLCM)綜合考慮設備、項目或系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、制造、采購、安裝、運行、維護、改造、更新、報廢等全過程消耗的所有資源，能夠科學合理給出一個設備、項目或系統(tǒng)各階段各資源要素消耗情況及利用情況，從而實現(xiàn)各階段資源優(yōu)化配置與降低全壽命周期內(nèi)的成本，提高資產(chǎn)的利用效能。

結(jié)合某供電公司AFLCM現(xiàn)狀，提出適用于繼電保護裝置插件的全壽命周期管理方法。

(1) 建立AFLCM成本模型，并提出AFLCM方案。

(2) 在此基礎(chǔ)上，針對該公司原繼電保護裝置插件管理粗放混亂的局面，結(jié)合AFLCM方案開發(fā)插件管理軟件。

(3) 將開發(fā)的繼電保護裝置插件全壽命周期管理軟件應用于地區(qū)某110 kV變電站。

結(jié)果表明，該繼電保護裝置插件管理軟件可有效降低資產(chǎn)全壽命周期成本，能夠有效提高生產(chǎn)效益及工作效率。

1 全壽命周期成本模型

在深入研究分析全壽命周期成本基礎(chǔ)上，結(jié)合該公司繼電保護裝置插件實際管理情況，選取有效信息并將繼電保護裝置插件固定資產(chǎn)相關(guān)費用支出進行細化分類，建立如下模型：

LCC=CI+CO+CM+CF+CD。

其中：LCC為裝置插件全壽命周期成本；CI為投入成本，即裝置插件采購成本及安裝成本；CO為運行成本；CM為維護檢修成本；CF為故障成本；CD為報廢成本。

基于收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合上述模型可充分利用數(shù)學模型估算出各階段各項業(yè)務最優(yōu)成本，并分析不同因素對成本的影響，從而為開展設備全壽命周期管理成本預測、采購對比等業(yè)務提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐，最終有效指導公司設備采購、維護、檢修等各方面決策工作。

2 全壽命周期管理方案

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

首先，將所轄變電站實際繼電保護裝置插件種類、數(shù)量與公司臺帳系統(tǒng)進行核對。其次，根據(jù)各廠家裝置說明書和以往運行經(jīng)驗，初步確定各種插件正常使用壽命。然后，確定工區(qū)庫存的裝置插件備件種類、數(shù)量等參數(shù)，為數(shù)據(jù)錄入提供基礎(chǔ)。

繼電保護裝置插件全壽命周期管理軟件需要采集的數(shù)據(jù)包括運行插件信息和庫存插件信息。運行插件信息包括變電站、設備名稱、廠家、保護型號、插件類型、生產(chǎn)日期、投運日期、設計壽命、剩余壽命、關(guān)注程度等。庫存插件信息包括廠家、插件型號、插件類型、插件編碼、生產(chǎn)日期、設計壽命、剩余壽命、剩余數(shù)量。

2.2 管理軟件開發(fā)

繼電保護裝置插件全壽命周期管理需要開發(fā)獨立管理軟件，以滿足繼電保護專業(yè)人員對裝置插件資產(chǎn)管理的特殊要求。

管理軟件應包括單條數(shù)據(jù)錄入、全站數(shù)據(jù)導入、全站數(shù)據(jù)導出(Excel格式)、備份、查詢(可按“關(guān)注程度”或“剩余壽命”查詢)、修改、插件壽命臨近極限值突出顯示、使用者權(quán)限設計等主要功能。

2.2.1 數(shù)據(jù)導入及顯示

以導入整個變電站繼電保護裝置插件信息為例，單擊軟件工具欄中的導入，選擇所需導入數(shù)據(jù)表格即可。

開發(fā)的繼電保護裝置插件管理軟件按各站插件信息設計為層層展開形式，如圖1所示。

圖1 插件信息查看層次

2.2.2 數(shù)據(jù)導出及備份

為避免任何原因造成的數(shù)據(jù)丟失，軟件應提供數(shù)據(jù)導出與備份功能。同時，為使用便利，軟件應提供不同類型的數(shù)據(jù)導出方式，包括按變電站導出、按電壓等級導出、按生產(chǎn)廠家導出、按關(guān)注度導出。

2.2.3 插件信息添加和修改

該管理軟件不僅能夠?qū)⒄麄€變電站插件信息進行導入，還可以進行某個變電站單條插件信息的添加，從而為以后變電站擴建、改建時數(shù)據(jù)的維護提供便利。選擇一條插件信息后，可對該條插件信息進行修改，可修改內(nèi)容包括電壓等級、變電站名稱、插件名稱、保護類型、廠家、生產(chǎn)日期、設計壽命和投運日期。因此，當變電站某一插件出現(xiàn)故障需要更換時，可及時將新?lián)Q插件數(shù)據(jù)錄入，保證數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)準確性和及時更新。同時，軟件也可以根據(jù)新?lián)Q插件數(shù)據(jù)的生產(chǎn)日期、設計壽命和投運時間重新計算過期日期、剩余壽命和關(guān)注程度。

2.2.4 插件壽命預報

該繼電保護裝置插件管理軟件核心功能是實現(xiàn)對即將達到設計壽命的繼電保護裝置插件進行預報，以便工作人員提前做好處理準備。考慮實際工作需要，將插件壽命的高關(guān)注度設計為自插件生產(chǎn)日期起，距離插件設計壽命的30日，以避免由于庫存插件不足而造成的插件無法更換。查詢插件壽命情況有兩種方式，分別為按照關(guān)注度查詢和按剩余壽命查詢。

2.2.5 管理員功能

該軟件分2種權(quán)限等級，即普通用戶和管理員。普通用戶只能進行數(shù)據(jù)瀏覽、查詢和提醒功能，無法進行數(shù)據(jù)修改、添加及刪除等功能。當普通用戶修改信息時，則會由于權(quán)限不夠彈出需登錄管理員賬號對話框。單擊管理員窗口，選擇登錄選項可進入管理員登錄界面。管理員需通過密碼驗證登錄，登陸后擁有使用該軟件最高權(quán)限，可對軟件內(nèi)所有數(shù)據(jù)進行修改、添加和刪除，并可使用導入、導出和備份功能。管理員功能的設置提高了數(shù)據(jù)安全性和穩(wěn)定性，防止由于誤操作等原因造成的數(shù)據(jù)錯誤。

2.2.6 庫存功能

庫存功能分為南自、南瑞、東方電子等不同廠家，再根據(jù)插件類型進行細分，最終具體到某一廠家的某一插件。插件信息包括插件名稱、插件類型、保護類型、廠家、生產(chǎn)日期、設計壽命和庫存數(shù)量。普通用戶可對庫存數(shù)據(jù)瀏覽，管理員可對數(shù)據(jù)進行添加、刪除、修改、查詢和導入導出功能。

2.2.7 插件關(guān)注程度修改功能

考慮班組年底工作量大、人力資源緊張等問題，軟件提供插件關(guān)注程度修改功能，管理員可自由設置軟件高、中、低關(guān)注度時間。通過修改關(guān)注度時間，可以更早得知插件到期情況(例如提前40天)，以便工作人員及時安排處理時間。

2.3 數(shù)據(jù)錄入和軟件應用

將所收集變電站繼電保護裝置插件信息和庫存插件信息以Excel表格格式錄入數(shù)據(jù)庫，以便在隨后試用和調(diào)試中逐步檢查驗證管理軟件各項功能。

3 應用效果

以某110 kV變電站為例，說明所開發(fā)繼電保護裝置插件管理軟件有效性。該變電站距市區(qū)較遠，正常行駛需50min左右車程。在應用該軟件前，繼電保護裝置插件常有因使用壽命到期或其他原因造成的緊急缺陷，需運維及檢修人員及時處理。以往備品備件存放有“雜、亂、差”的情況，搶修人員無法及時準確找到所需插件，甚至出現(xiàn)備品不足、無法更換的情況，極大延誤搶修時間。同時，若搶修工作出現(xiàn)在惡劣天氣或深夜等緊急情況時，往往對工作人員職業(yè)素養(yǎng)提出更高的要求，增加了搶修工作的難度。此外，深夜處理缺陷時，光線暗、備品備件不足、工作環(huán)境惡劣等客觀原因也增加了工作的危險性。顯見，從繼電保護專業(yè)著手，有序、準確、精細化管理裝置插件對縮短搶修工作時間、降低工作危險性、提高搶修工作質(zhì)量具有重要意義。

將該軟件應用到某110 kV變電站后，繼電保護專業(yè)工作人員根據(jù)管理軟件所預報的插件剩余壽命情況，結(jié)合每一階段檢修、巡視計劃制定出合理的插件更換計劃。即，插件的更換工作與檢修工作或巡視工作同時進行，大大降低了由于插件損壞造成的緊急消缺發(fā)生的幾率，減少了人力資源投入，降低了工作人員工作危險性。特殊情況下，比如需要緊急消缺時，工作人員也可以根據(jù)管理軟件所提示的插件庫存位置及編號進行快速查找，極大地縮短了搶修時間，提高了工作效率。