輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)體系研究與實施

1、第33卷 第13期 2009年7月 電 網(wǎng) 技 術(shù) Power System Technology V ol. 33 No. 13Jul. 2009文章編號：1000-3673（2009）13-0070-04 中圖分類號：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 學(xué)科代碼：470·4054輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)體系研究與實施張懷宇，朱松林，張揚，樓其民，張亮（浙江省電力公司，浙江省 杭州市 310014）Research and Implementation of Condition-Based Maintenance Technology System forPower Transmission

2、 and Distribution EquipmentsZHANG Huai-yu，ZHU Song-lin，ZHANG Yang，LOU Qi-min，ZHANG Liang（Zhejiang Provincial Electric Power Company，Hangzhou 310014，Zhejiang Province，China ）ABSTRACT: Four development stages implementing condition-based maintenance of power transmission and distribution equipments by

3、 Zhejiang provincial power company are retrospected, and its general thought and technological system are presented. First, the idea that the kernel of condition-based maintenance is quantized evaluation of equipment state, and the basic data of state evaluation is mainly from various real-time reco

4、rds of operation, patrol, live tests and preventive tests; then the relations among condition-based maintenance, regular overhauling, equipment operation and maintenance management as well as the relation between on-line monitoring and condtion-based maintenance are hackled; finally the function fra

5、mework of state evaluation of power transmission and distribution equipments and auxiliary maintenance strategy decision-making system, the relation among this system and other management information systems and its preliminary application results are presented.KEY WORDS: condition-based maintenance

6、；state evaluation ；technical support system摘要：回顧了浙江省電力公司實施輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修的4個發(fā)展階段，介紹了其總體思路及技術(shù)體系。首先明確了狀態(tài)檢修的核心是設(shè)備量化的狀態(tài)評價，狀態(tài)評價的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來自各種實時運行、巡視、帶電測試、預(yù)試等資料記錄；然后梳理了狀態(tài)檢修、定期檢修與設(shè)備運行及維修管理工作之間的關(guān)系，以及在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修工作之間的關(guān)系；最后介紹了輸變電設(shè)備狀態(tài)評價和檢修策略輔助決策系統(tǒng)的功能框架、與其它管理信息系統(tǒng)之間的關(guān)系以及初步應(yīng)用效果。 關(guān)鍵詞：狀態(tài)檢修；狀態(tài)評價；技術(shù)支持系統(tǒng)0 引言隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量成倍增加，在

7、傳統(tǒng)的定期計劃檢修模式下，電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量與檢修所需的資源有限之間的矛盾日益突出，已難以按規(guī)程規(guī)定的檢修周期和項目進(jìn)行檢修，總體檢修質(zhì)量也難以提高。同時由于定期檢修模式的目標(biāo)是在設(shè)備發(fā)生故障前通過計劃檢修防止設(shè)備事故的發(fā)生，這種方式?jīng)]有根據(jù)各設(shè)備的狀態(tài)安排設(shè)備的檢修周期，結(jié)果導(dǎo)致狀態(tài)較好的設(shè)備過度檢修，狀態(tài)較差的設(shè)備則處于檢修不足的狀態(tài)。通過對電網(wǎng)設(shè)備運行維護(hù)采用精細(xì)化、規(guī)范化和更為科學(xué)的維修策略，在確保電網(wǎng)連續(xù)、安全、穩(wěn)定、可靠運行的前提下實現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備運行維護(hù)資源消耗的最小化，已成為電網(wǎng)企業(yè)設(shè)備管理的發(fā)展必然趨勢1-4。為此，浙江省電力公司確定了“通過科技創(chuàng)新，優(yōu)化檢修策略，提高設(shè)備的健康水平、

8、可靠性和可用率，提高設(shè)備檢修的及時性、針對性和有效性，提高檢修工作的規(guī)范性、效率和效益”的電網(wǎng)設(shè)備運行維護(hù)指導(dǎo)方針。浙江省電力公司自1995年起步開展電力設(shè)備的狀態(tài)檢修以來，經(jīng)過了缺乏總體思路、標(biāo)準(zhǔn)和管理體系不健全、技術(shù)支撐手段不完善的探索認(rèn)識階段；也經(jīng)歷了消化吸收國內(nèi)外電力和非電力行業(yè)狀態(tài)檢修成功實踐的學(xué)習(xí)取經(jīng)階段；2006年進(jìn)入了結(jié)合浙江電網(wǎng)的特點，梳理狀態(tài)檢修的總體思路、體系架構(gòu)，研究輸變電一次設(shè)備狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)技術(shù)支撐平臺的自主創(chuàng)新階段；2008年6月27日公司和紹興電力局率先通過國家電網(wǎng)公司組織的驗收。目前，在按照“安全第一、體系先行、循序漸進(jìn)、持續(xù)完善”基本原則和詳細(xì)制定省狀態(tài)

9、檢修目標(biāo)、規(guī)劃及工作計劃的基礎(chǔ)上，公司系統(tǒng)的10個地市局已經(jīng)全部通過了狀態(tài)檢修驗收，標(biāo)志著浙江省輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修進(jìn)入了全面實施階段。第33卷 第13期 電 網(wǎng) 技 術(shù) 711 實施狀態(tài)檢修的總體思路和框架1.1 概述實施狀態(tài)檢修的總體思路是“明確三層關(guān)系，研究關(guān)鍵技術(shù)，制定一套標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)一個平臺”。首先明確預(yù)防性檢修(preventive maintenance，PM 、狀態(tài)檢修(condition based maintenance，CBM 、定期檢修(time based maintenance，TBM 3者之間的關(guān)系，確定實施狀態(tài)維修的外延和內(nèi)涵，明確實施狀態(tài)檢修需要研究的內(nèi)容及其關(guān)鍵

10、技術(shù)路線。其次，結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)的特點，進(jìn)一步研究和明確狀態(tài)檢修、定期檢修與設(shè)備運行及檢修工作管理間的關(guān)系，通過工作流、工作任務(wù)分解(work breakdown structure ，WBS 等方法和技術(shù)進(jìn)一步明確實施狀態(tài)檢修需要解決的管理問題和技術(shù)關(guān)鍵。第三，針對輸變電設(shè)備的特點，研究在線監(jiān)測與開展?fàn)顟B(tài)檢修工作之間的關(guān)系。第四，研究實施狀態(tài)檢修的核心和關(guān)鍵技術(shù)，即量化的輸變電設(shè)備狀態(tài)評價體系及其評價導(dǎo)則，并研究設(shè)備風(fēng)險評估模型，研究和制定實施狀態(tài)檢修的管理標(biāo)準(zhǔn)。第五，在上述研究的基礎(chǔ)上，采用最新的信息系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計開發(fā)方法和工具，研究開發(fā)提高效率、能與電網(wǎng)企業(yè)其它信息系統(tǒng)有機集成的技術(shù)支

11、持系統(tǒng)。 1.2 明確狀態(tài)檢修的核心狀態(tài)維修是企業(yè)以安全、環(huán)境、效益等為基礎(chǔ)，通過設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和評價、故障診斷、風(fēng)險分析、檢修決策等手段開展設(shè)備檢修工作，達(dá)到設(shè)備運行安全可靠、檢修成本合理的一種維修策略。浙江省電力公司充分認(rèn)識到狀態(tài)檢修是根據(jù)設(shè)備性能/參數(shù)的監(jiān)測結(jié)果及其處理措施進(jìn)行的預(yù)防性檢修，設(shè)備的性能/參數(shù)是由被監(jiān)測的機器狀態(tài)參數(shù)的變化反映出來的6-7。狀態(tài)檢修要求對設(shè)備進(jìn)行各種參數(shù)測量，隨時反映設(shè)備實際狀態(tài)，測量的參數(shù)可以在足夠的提前期間發(fā)出警報，以便采取適當(dāng)?shù)臋z修措施。設(shè)備從潛在故障發(fā)展到功能故障存在一個P-F 間隔期(見圖1 ，這個P-F 間隔期越短，意味著設(shè)備從潛在故障發(fā)展到功能

12、故障越急促，越需要采 5-7用比較先進(jìn)的手段進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，以便及時采取措施，防止設(shè)備故障的發(fā)生。實施狀態(tài)檢修的關(guān)鍵是通過評價反映設(shè)備性能的狀態(tài)及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備性能存在的潛在故障，并預(yù)測從潛在故障發(fā)展到功能故障的趨勢，以便有針對性地及時安排檢修。因此定義設(shè)備的狀態(tài)類別，明確與其相關(guān)的狀態(tài)參數(shù)(特征量 及各種測量參數(shù)與狀態(tài)參數(shù)(特征量 間的邏輯關(guān)系是開展設(shè)備狀態(tài)評價的基礎(chǔ)，也是開展?fàn)顟B(tài)檢修必不可少的重要環(huán)節(jié)。 1.3 梳理狀態(tài)檢修、定期檢修與設(shè)備運行及維修工作管理間的關(guān)系在明確了狀態(tài)檢修的核心，梳理了PM 、CBM 、TBM 3者之間的關(guān)系后，浙江省電力公司結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)的特點，進(jìn)一步梳理了狀態(tài)檢修、定

13、期檢修與設(shè)備運行及檢修工作管理間的關(guān)系8，見圖2，有利于在繼承原有工作的基礎(chǔ)上更好地開展?fàn)顟B(tài)檢修工作。圖中CMMS 指計算機化的維修管理系統(tǒng)。 1.4 梳理在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修工作之間的關(guān)系有關(guān)資料將狀態(tài)維修分為3個等級：1）I 級。最簡單、費用最低的一種，配備簡易手提式狀態(tài)檢測儀器，由檢測人員對設(shè)備進(jìn)行巡回定期檢查。 2）II 級。最高級、費用最多的一種，設(shè)備上配備永久性的監(jiān)測系統(tǒng)，這些系統(tǒng)一般可以通過計算機進(jìn)行自動故障檢測功能，有相應(yīng)的報警裝置甚至故障診斷專家系統(tǒng)。這種檢測系統(tǒng)一般配備在關(guān)鍵(瓶頸 生產(chǎn)線或設(shè)備部位上，即那些一旦出現(xiàn)故障會造成重大損失的設(shè)備上。3）III 級。其效能、費用與級

14、別介于上述2個等級之間。與火電廠和機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視相比，反映電網(wǎng)企業(yè)高壓、大電流電氣設(shè)備性能狀態(tài)的參量極大多數(shù)是電氣量，目前，部分電氣量可通過在線監(jiān)測裝置實現(xiàn)實時在線監(jiān)測，但設(shè)備的多數(shù)性能狀態(tài)可通過分析各種實時、運行、巡視、帶電測試、預(yù)試等數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系來評價，同時目前在線監(jiān)測裝置的性能、可靠性、經(jīng)濟性有待進(jìn)一步完善和提高，同時對所有開展?fàn)顟B(tài)檢修的設(shè)備都安裝在線監(jiān)測裝置是不經(jīng)濟的。鑒于上述情況，浙江省電力公司認(rèn)為：目前在線監(jiān)測并不是電網(wǎng)企業(yè)開展?fàn)顟B(tài)檢修必不可少的條件，狀態(tài)檢修的核心是設(shè)備量化的狀態(tài)評價，狀態(tài)評價的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要應(yīng)來源于基礎(chǔ)資料和各種實時、運行、巡視、帶電測試、預(yù)試等記錄，因此

15、要善于利用和利用好這些數(shù)據(jù)，要通過尋找這些數(shù)據(jù)與狀態(tài)參數(shù)(特征量 間的邏輯關(guān)系開展好設(shè)備狀態(tài)評價8。要根據(jù)Fig. 1 Sketch map for potential fault72張懷宇等：輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)體系研究與實施 V ol. 33 No. 13 圖2 TBM、CBM 與檢修工作管理的關(guān)系Fig. 2 Relationship among TBM, CBM and maintenance management設(shè)備的實際情況和在線監(jiān)測技術(shù)的成熟程度，通過技術(shù)經(jīng)濟和裝置可靠性比較，有針對性地選擇在線監(jiān)測裝置。關(guān)于如何選擇變電站在線狀態(tài)監(jiān)視，加拿大電力協(xié)會(CEA、美國電科院(EPR

16、I、美國電子電氣工程師協(xié)會(IEEE等進(jìn)行過專題研究，IEEE 已制定了開關(guān)監(jiān)視選擇指南，油浸式變壓器及其部件監(jiān)視應(yīng)用指南也正在制定中，這些對浙江省電力公司選擇在線監(jiān)測技術(shù)都有很好的參考價值。狀態(tài)到設(shè)備整體狀態(tài)的量化的評價體系，見圖3。在此框架體系下著手起草油浸變壓器(電抗器 狀態(tài)評價導(dǎo)則，又經(jīng)過多次研究后形成了草稿，并經(jīng)過對7臺500 kV 、20多臺220 kV 、20多臺110 kV 實際變壓器應(yīng)用狀態(tài)評價導(dǎo)則(草稿 進(jìn)行人工試評價的基礎(chǔ)上不斷完善評價規(guī)則，直至按導(dǎo)則進(jìn)行的試評價結(jié)論與專家經(jīng)驗相一致后才形成發(fā)布稿。然后再以油浸變壓器(電抗器 狀態(tài)評價導(dǎo)則為藍(lán)本，以同樣的工作程序部署其它輸

17、變電設(shè)備評價導(dǎo)則的編寫，最終形成一套體系結(jié)構(gòu)完整、層次清晰、量化的輸變電一次設(shè)備狀態(tài)評價導(dǎo)則。在上述體系下，還進(jìn)一步研究了狀態(tài)量的選擇原則、狀態(tài)量的扣分規(guī)則、部件和設(shè)備整體狀態(tài)評價規(guī)則。9-112 輸變電設(shè)備狀態(tài)評價總體框架量化的設(shè)備狀態(tài)評價體系及設(shè)備故障診斷、狀態(tài)預(yù)測、風(fēng)險評估等是開展輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修的關(guān)鍵技術(shù)。浙江省電力公司建立了從測量、狀態(tài)量、部件圖3 狀態(tài)評價體系Fig. 3 System of condition assessment3 狀態(tài)檢修技術(shù)支持系統(tǒng)總體框架建立在量化的設(shè)備評價標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的輸變電設(shè)備狀態(tài)評價和檢修策略輔助決策系統(tǒng)應(yīng)區(qū)別于任何管理信息系統(tǒng)，屬于決策支持系統(tǒng)范疇

18、，該系統(tǒng)所需原始數(shù)據(jù)應(yīng)來源于外部系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)有一定的靈活性，以便適應(yīng)于不斷變化的評價標(biāo)準(zhǔn)和日新月異第33卷 第13期 電 網(wǎng) 技 術(shù) 73的診斷算法，同時應(yīng)能與安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃系統(tǒng)(ERP、SCADA 和在線監(jiān)測等實時/歷史數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有效集成，以達(dá)到數(shù)據(jù)共享。 參考ISO13374、OSA-CBM 和MIMOSA 標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合IEC 61970、IEC61968等標(biāo)準(zhǔn)，以及先進(jìn)的實時/歷史數(shù)據(jù)共享平臺，根據(jù)國家電網(wǎng)公司科技發(fā)展規(guī)劃和SG186信息化戰(zhàn)略，作為SG186安全生產(chǎn)管理應(yīng)用系統(tǒng)中的一個高級應(yīng)用模塊，建立了集成數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測預(yù)警、狀態(tài)評價、狀態(tài)診斷、預(yù)測評估

19、、風(fēng)險評估、決策建議等功能的設(shè)備狀態(tài)評價維修策略輔助決策系統(tǒng)框架參考文獻(xiàn)1 程志華，章劍光狀態(tài)檢修技術(shù)及其輔助分析系統(tǒng)的應(yīng)用J電網(wǎng)技術(shù)，2003，27(7：16-18Cheng ZhihuaZhang Jianguang Application of condition based maintenance technology and its computer aided analysis system JPower System Technology，2003，27(7：16-18(in Chinese 2 許婧，王晶，高峰，等電力設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)研究綜述J電網(wǎng)技術(shù)，2000，24(8：48

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23、20087 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(試12-13，見圖4。 行Z20088 浙江省電力公司赴北美開展輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和維修調(diào)研及其可行性研究報告R杭州：浙江省電力公司，20049 ISO 13374-2 Condition monitoring and diagnostics of machines：Dataprocessing, communication and presentationS10 劉有為，李光范，高克利，等，制定電氣設(shè)備狀態(tài)檢修導(dǎo)則的原則框架J電網(wǎng)技術(shù)，2003，27(6：64-67Liu Youwei，Li Guangfan，Gao Keli，et alFundamental frame to draft guide for condition maintenance of electric power equipment JPower System Technology，2003，27(6：64-67(in Chinese 11 Condit