變電設(shè)備狀態(tài)檢修信息管理系統(tǒng)模型初步設(shè)計(jì)

1、第19卷第4期2006年4月文章編號(hào):10072290X (2006 0420036204廣東電力GUANGDO NG E L ECTR I C P OW ER Vol 119No 14Ap r 12006 變電設(shè)備狀態(tài)檢修信息管理系統(tǒng)模型初步設(shè)計(jì)陳展塵(廣東電網(wǎng)公司肇慶供電局, 廣東摘要:, 理, 包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)信息的主要來(lái)源、(M I S 必須建立的關(guān)聯(lián)。, , 如何將系統(tǒng)切塊, 建立各部分子模塊的關(guān)聯(lián), 采。結(jié)論是, 全面推行設(shè)備狀態(tài)檢修制度的電力企關(guān)鍵詞:電力企業(yè); ; 狀態(tài)檢修; 信息管理系統(tǒng)中圖分類號(hào):TP391:T M63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:APreli m i n ary desi g

2、n of i n forma ti on managem en t system m odel fortran sfor m i n g equ i p m en t st a te ma i n tenanceCHE N Zhan 2chen(Zhaoqing Power Supp ly Bureau, Guangdong Power Grid Cor p. , Zhaoqing, Guangdong 506060, China Abstract:This paper expounds the inevitable trend t o i m p le ment state maintena

3、nce manage ment syste m of transfor m ing equi pments in power enter p rises . The p rinci p les of the state maintenance syste m of transfor m ing equi pments are elaborated on, which include main infor mati on s ource of syste m database, maj or techniques app lied t o the syste m and necessary in

4、cidence bet w een the system and large management inf or mati on syste m (M I S . Taking a state maintenance syste m of transfor m ing equi pments for instance, the paper makes a discussi on on the way t o realize equi pment state maintenance, the method t o divide the syste m and build up incidence

5、 among the sub modules, the adop ti on of scientific and p ractical statistic and judging methods, etc . It dra ws a conclusi on that power enter p riseswill sure gain tre mendous econom ic benefits fr om carrying out equi pment state maintenance syste m.Key words:power enter p rise; transfor m ing

6、equi pment; state maintenance; inf or mati on manage ment syste m (I M S 我國(guó)電力系統(tǒng)長(zhǎng)期以來(lái)遵循“應(yīng)修必修, 修必修好”的周期性檢修制度, 在及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷、減少事故、確保設(shè)備運(yùn)行安全等方面曾經(jīng)發(fā)揮了重要的作用。但是, 由于采用單一的檢修管理模式, 不考慮設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況而作出相應(yīng)的調(diào)整, 造成對(duì)有些設(shè)備維修不足, 有些則維修過(guò)頭, 導(dǎo)致資金和人力投入的極大浪費(fèi)。特別是隨著當(dāng)今電力系統(tǒng)向大容量、大系統(tǒng)、自動(dòng)化方向的發(fā)展, 這種傳統(tǒng)的檢修維護(hù)體系已不能適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。主要的問(wèn)題體現(xiàn)在:一方面, 隨著電網(wǎng)的不斷壯大

7、、變電站和電力設(shè)備的不斷增加, 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在減少員工的同時(shí)必須保證設(shè)備檢修質(zhì)量和安全運(yùn)行; 另一方面, 檢修停電已成為影響供電可靠性指標(biāo)的主要因素, 而供電可靠性指標(biāo)是考核電力企業(yè)管理水平和影響民生的一個(gè)重要指標(biāo), 所以必須設(shè)法在確保設(shè)備安全的同時(shí)減少不必要的停電時(shí)間。與定期檢修方式相比, 電力設(shè)備采用狀態(tài)檢修具有更大的優(yōu)越性, 主要體現(xiàn)在:一、能根據(jù)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在缺陷并進(jìn)行處理, 預(yù)防設(shè)備事故發(fā)生, 極大提高設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性; 二、可以提高設(shè)備檢修的效率, 使檢修更有針對(duì)性, 為企業(yè)節(jié)省大量的人力物力; 三、可以適當(dāng)收稿日期:

8、2005212215第4期陳展塵: 變電設(shè)備狀態(tài)檢修信息管理系統(tǒng)模型初步設(shè)計(jì)37延長(zhǎng)設(shè)備檢修周期, 提高設(shè)備可用率, 減少設(shè)備停電時(shí)間和操作次數(shù), 延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。近幾年來(lái), 隨著創(chuàng)一流供電企業(yè)的要求和提高供電可靠性的需要, 狀態(tài)檢修已成為電力部門各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)放在戰(zhàn)略高度重視和研究的課題。由于各種在線檢測(cè)設(shè)備、光纖網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展, 電力部門信息化水平迅速提高, 同時(shí)變電設(shè)備的質(zhì)量和性能也得到了很大改善和提高, 開展?fàn)顟B(tài)檢修的條件日趨成熟。2狀態(tài)檢修系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成在通過(guò)離線故障診斷和在線監(jiān)測(cè)收集到的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上, 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的關(guān)鍵, 就是要建立、為設(shè)備檢。通過(guò)專, 為變電

9、設(shè)備的。在對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)的描述中, 由于涉及到許多不確定的情況或很難對(duì)設(shè)備狀態(tài)作出精確描述, 通過(guò)引入模糊狀態(tài)量, 建立設(shè)備的模糊狀態(tài)模型, 采用模糊聚類分析對(duì)設(shè)備的故障特征進(jìn)行識(shí)別。再次是應(yīng)用具有自學(xué)習(xí)功能的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN 技術(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能通過(guò)對(duì)錄入專家知識(shí)庫(kù)內(nèi)實(shí)例樣本的學(xué)習(xí), 將獲得的知識(shí)隱式分布在整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中, 從而具備了極強(qiáng)的綜合診斷能力。通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立設(shè)備不同專業(yè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián), 最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)。最后是建立一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的格式及內(nèi)容設(shè)置必須滿足系統(tǒng)的各項(xiàng)功能要求, 能夠靈活調(diào)用和訪問(wèn), 并考慮不同操作系統(tǒng)的兼容性, 防止數(shù)據(jù)的流失。

10、1狀態(tài)檢修系統(tǒng)的設(shè)計(jì)際的檢修管理維護(hù)方法, 這和一貫提倡的“應(yīng)修必修、修必修好”的總體檢修原則并不矛盾, 關(guān)鍵是能否準(zhǔn)確地把握設(shè)備是否需要檢修及何時(shí)進(jìn)行檢修, 所以它與周期性檢修存在著本質(zhì)的區(qū)別。變電設(shè)備周期性檢修是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)積累而產(chǎn)生的對(duì)設(shè)備共性的認(rèn)識(shí), 是廣義的檢修, 代表一般性。而狀態(tài)檢修更注重對(duì)設(shè)備個(gè)性的把握, 是狹義的檢修, 代表特殊性。對(duì)于電力系統(tǒng)變電設(shè)備而言, 針對(duì)設(shè)備個(gè)性的檢修更能提高設(shè)備運(yùn)行效率和保證資源的有效利用。目前, 我國(guó)電力系統(tǒng)變電設(shè)備的狀態(tài)檢修實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種:一、離線故障診斷, 即根據(jù)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、缺陷記錄、停電試驗(yàn)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

11、的原因和部位, 從而提出處理的方法; 二、在線監(jiān)測(cè), 其基本原理是通過(guò)安裝在運(yùn)行變電設(shè)備上的在線儀器實(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)際工況下的設(shè)備狀態(tài), 當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理。上述兩種方法是實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備狀態(tài)檢修的基礎(chǔ), “離線故障診斷”是對(duì)已存在的故障進(jìn)行分析, 而狀態(tài)檢修的實(shí)質(zhì)是要求分析設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)及未來(lái)趨勢(shì), 在發(fā)生故障之前提出檢修計(jì)劃, 做到防患于未然?！霸诰€監(jiān)測(cè)”能夠?qū)υO(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控, 但缺乏綜合分析和判斷能力。因此必須在此基礎(chǔ)上再配置一套統(tǒng)計(jì)、分析功能強(qiáng)大的變電設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)真正的狀態(tài)檢修。3狀態(tài)檢修系統(tǒng)總體規(guī)劃狀態(tài)檢修系統(tǒng)的總體規(guī)劃包括以下三個(gè)方面內(nèi)容。311狀態(tài)檢修系統(tǒng)的基礎(chǔ)

12、:設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)由設(shè)備基本參數(shù)、日常運(yùn)行維護(hù)記錄、缺陷記錄、檢修記錄、離線試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及設(shè)備在線檢測(cè)數(shù)據(jù)組成, 數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)必須保證其完整性和正確性, 否則即使操作系統(tǒng)功能再?gòu)?qiáng)大亦是枉然, 所以說(shuō)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)狀態(tài)檢修系統(tǒng)的基礎(chǔ)。312狀態(tài)檢修系統(tǒng)的核心:智能統(tǒng)計(jì)分析和輔助決策應(yīng)用人工智能技術(shù)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 建立設(shè)備狀態(tài)綜合統(tǒng)計(jì)分析和檢修生產(chǎn)輔助決策平臺(tái), 構(gòu)成狀態(tài)檢修系統(tǒng)的核心。通過(guò)設(shè)備個(gè)體的各種狀態(tài)量數(shù)據(jù)錄入, 形成一個(gè)包含巨大信息量的數(shù)據(jù)38廣東電力第19卷 庫(kù), 在此基礎(chǔ)上運(yùn)用智能專家系統(tǒng)軟件對(duì)其進(jìn)行縱、橫向交叉比較及跨專業(yè)的綜合推理和分析, 對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)定,

13、 最終得出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)及提出設(shè)備狀態(tài)檢修決策建議。313狀態(tài)檢修系統(tǒng)的信息橋梁:生產(chǎn)管理信息測(cè)試。訪問(wèn)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù), 由于涉及到許多不能用準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備狀態(tài)作出精確描述的情況, 于是。圖2設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)設(shè)備疇的不同得出三狀態(tài)分析記錄表圖個(gè)結(jié)論:一是機(jī)械性能分析結(jié)果為良; 二是導(dǎo)電性能分析結(jié)果為良; 三是絕緣性能分析結(jié)果為一般。再通過(guò)智能專家系統(tǒng)對(duì)以上三個(gè)結(jié)論進(jìn)行綜合分析, 最終得出1系統(tǒng)狀態(tài)檢修系統(tǒng)是生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的一個(gè)子模塊, 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng), 它包含著多個(gè)不同功能和專業(yè)的子系統(tǒng)。信息管理流程, 交換信息, 支撐, , 失去與外界的任何聯(lián)系。4變電設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)介

14、紹411主要功能對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)和分析, 是開展?fàn)顟B(tài)檢修工作的必由之路。所采用的變電設(shè)備狀態(tài)綜合分析和輔助決策系統(tǒng)必須立足生產(chǎn)實(shí)際, 創(chuàng)新運(yùn)用先進(jìn)的人工智能技術(shù), 最終實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的跨專業(yè)綜合分析。以下采用某變電設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)進(jìn)行舉例說(shuō)明, 系統(tǒng)操作界面見圖1、圖2 。號(hào)主變壓器運(yùn)行狀態(tài)的綜合分析結(jié)果為一般?？梢? 對(duì)變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷是通過(guò)綜合分析該設(shè)備的所有運(yùn)行數(shù)據(jù)后, 由智能專家系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行一個(gè)科學(xué)的、合理的綜合判斷, 并對(duì)設(shè)備提出狀態(tài)檢修的輔助決策建議。而作為判據(jù)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)可區(qū)分為兩類:一是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)停電試驗(yàn)或在線檢測(cè)得出的準(zhǔn)確數(shù)據(jù), 與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)相比較便馬上可以直

15、觀明了地得出答案; 二是通過(guò)對(duì)設(shè)備的歷史運(yùn)行情況、缺陷情況、檢修情況等模糊狀態(tài)信息進(jìn)行綜合分析, 總結(jié)出設(shè)備所處的運(yùn)行狀態(tài)層次。在此基礎(chǔ)上, 進(jìn)一步利用智能軟件系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、預(yù)測(cè), 得出對(duì)各類設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)總體發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè), 提出試驗(yàn)或檢修計(jì)劃建議, 從而使設(shè)備實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修。412核心技術(shù)設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)的核心技術(shù)包括:將狀態(tài)推理分析、缺陷分析、狀態(tài)檢修輔助決策建議融合在一起的人工智能專家系統(tǒng)平臺(tái); 模糊集合原理; 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。從設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)原理框圖可以看出, 知識(shí)庫(kù)集合了I EC 標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)電力行業(yè)的專家經(jīng)驗(yàn)及設(shè)備制造廠家的企業(yè)標(biāo)

16、準(zhǔn)等內(nèi)容, 設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)集合了設(shè)備在線檢測(cè)數(shù)據(jù)、離線運(yùn)行及試驗(yàn)數(shù)據(jù), 智能分析軟件通過(guò)對(duì)知識(shí)庫(kù)和設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容進(jìn)行訪問(wèn)調(diào)用并由專家系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行綜合分析, 同時(shí)考慮到電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的要求, 提出設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策建議, 最終圖1設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)操作系統(tǒng)界面圖從該系統(tǒng)的操作界面可以看出, 對(duì)某一變電站的1號(hào)主變壓器進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)判斷, 可選擇1號(hào)主變壓器設(shè)備下拉菜單中的五項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 包括繞組的介質(zhì)損耗角正切值、繞組泄漏電流、繞組直流電阻誤差分析、本體油氣相色譜分析、 繞組變形第4期陳展塵:變電設(shè)備狀態(tài)檢修信息管理系統(tǒng)模型初步設(shè)計(jì)39實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)檢修 。體包括:狀態(tài)量評(píng)價(jià)等級(jí)劃分; 各

17、項(xiàng)狀態(tài)量的推理規(guī)則集; 各項(xiàng)狀態(tài)量縱橫比較規(guī)則集(三相比較、同類設(shè)備比較、歷史變化率比較等 ; 狀態(tài)量的相關(guān)性評(píng)價(jià)規(guī)則(重要程度、相互影響等 。同時(shí)知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)亦通過(guò)知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè), 。圖5為設(shè)tg 狀態(tài)量判。圖3413設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)源設(shè)備臺(tái)帳數(shù)據(jù)、歷年試驗(yàn)數(shù)據(jù)、歷年缺陷數(shù)據(jù)、歷年檢修情況、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)記錄、SCADA 實(shí)時(shí)信息、變形測(cè)試、紅外線測(cè)溫 、紅外線熱成像技術(shù)、在線油氣相色譜分析、絕緣在線監(jiān)測(cè)等等。圖4的圖像及數(shù)據(jù)是采用了紅外線熱成像儀對(duì)變壓器本體各部分進(jìn)行拍照及利用紅外線測(cè)溫儀對(duì)套管接頭等重要連接部位進(jìn)行溫度測(cè)量, 并將其數(shù)據(jù)輸入設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)。圖5設(shè)備狀態(tài)檢修系

18、統(tǒng)變壓器繞組tg 狀態(tài)量判斷規(guī)則集合分析圖表415各相關(guān)設(shè)備及后臺(tái)軟件之間的接口設(shè)計(jì)41511設(shè)計(jì)的目標(biāo)為使變電設(shè)備數(shù)據(jù)能夠直接輸入計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件系統(tǒng), 保證這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性和可利用性, 必須對(duì)變電生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的各種檢測(cè)設(shè)備(包括離線設(shè)備和在線檢測(cè)設(shè)備 定制數(shù)據(jù)交換接口, 利用計(jì)算機(jī)替代落后、繁重、準(zhǔn)確程度低的人工錄入工作。41512設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程各種檢測(cè)設(shè)備從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息后, 通過(guò)通信端口(如RS232或RS485等 連接進(jìn)入計(jì)算機(jī), 再經(jīng)由變電設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)定制的設(shè)備接口模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)譯碼和格式轉(zhuǎn)換, 最終與本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化裝配, 以供使用人員對(duì)運(yùn)行中的變電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)

19、控、查詢、統(tǒng)計(jì)和分析。41513現(xiàn)階段必須完成的設(shè)備接口模塊a 調(diào)度SCADA 數(shù)據(jù)接口;b 變壓器變形測(cè)試儀數(shù)據(jù)接口;c 紅外線測(cè)溫儀和紅外線熱成像儀數(shù)據(jù) 接口;(下轉(zhuǎn)第44頁(yè)圖4變壓器熱紅外線測(cè)溫及成像圖414知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)來(lái)源知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)的來(lái)源包括與變電設(shè)備相關(guān)的I EC 標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)專家經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備制造廠家標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。通過(guò)知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)內(nèi)容來(lái)定義設(shè)備的狀態(tài)量, 具44廣東電力表1車間第19卷某電機(jī)修造廠的負(fù)荷條件無(wú)功功率計(jì)算值/kvar580260330200160120170180120有功功率計(jì)算值/kW70016022031020080 20021020010004

20、結(jié)論本系統(tǒng)采用專家系統(tǒng)支持的智能化技術(shù), 以計(jì)算機(jī)代替手工完成35110kV 變電所一次系統(tǒng)的繪制和初步設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)、Aut oCAD, 最、。本系統(tǒng)兼有輔助, 較同類軟件有所提高。:1陳躍1電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南:電力系統(tǒng)分冊(cè)M1北電機(jī)修理加工新制原料備件鑄造鍋爐空壓站線卷試驗(yàn)站京:中國(guó)水利水電出版社, 200312馮林橋, 許文玉, 王姿雅1電力系統(tǒng)及廠礦供電CAD 技術(shù)M1長(zhǎng)沙:湖南大學(xué)出版社, 200413李長(zhǎng)勛1Aut oCAD ActiveX 二次開發(fā)技術(shù)M1北京:國(guó)防工業(yè)出版社, 200514羅紅1變電站一次系統(tǒng)CAD 軟件的開發(fā)J 1農(nóng)村電氣化,1996(11 :2815朱永利, 栗然, 劉艷1電力系統(tǒng)廠站主接線圖形的自動(dòng)生成J 1電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2000, 12(1 :4144, 531作者簡(jiǎn)介:卓佳(1981- , 女, 湖南常德人, 湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院碩士研究生, 主要從事電