輸變電設備狀態檢修輔助決策系統研究

徐淑文，李志剛，韓 旭

（淄博供電公司，山東 淄博 255000）

0 引言

在電力企業的運營成本中，設備維護費用占有相當大的比重。我國電力系統長期以來遵循“定期檢測、定期維修”的周期性檢修制度，在及時發現設備缺陷、減少事故、確保安全方面的確發揮了重要作用。但隨著電壓等級的提高、設備容量的增大，這種傳統檢修方法已不能適應新時期的需要，暴露出的問題十分突出。一方面，變電站不斷增加、檢修任務日益繁重，而減員增效措施的推行又迫使電力部門要在人工減少的情況下保證檢修質量；另一方面，檢修停電已成為影響供電可靠性的主要因素，必須設法在確保安全的同時減少停電時間。

保證系統經濟性和穩定性的一個強有力措施就是在提高電力設備使用率的同時保障其正常運行。目前的設備檢修體制即計劃檢修不能滿足要求，為適應電力部門向市場化、現代企業模式的轉變，出現了一種新的檢修策略——電力設備狀態檢修。所謂狀態檢修是根據先進的狀態監視和診斷技術提供的設備狀態信息，判斷設備異常、預知設備故障的一種檢修，狀態檢修是一種先進的管理方式，能有效地克服定期檢修造成的設備過修或失修的問題，提高設備的可靠性和經濟性。

目前，我國電力系統電力設備狀態檢修實現方式主要有兩種：

1）離線故障診斷，即根據設備運行數據、缺陷記錄、停電試驗等手段發現設備故障的征兆，分析設備可能發生故障的原因和部位，從而提出處理的方法。

2）在線監測，其基本原理是通過安裝在運行設備上的在線儀器實時監測實際工況下的設備狀態，發現異常并及時進行處理。

輸變電設備狀態檢修輔助系統采用離線故障診斷方式，為企業提供適度動態配置的試驗報告無紙化、自動化管理和設備狀態輔助分析。

1 狀態檢修

狀態檢修 （CBM,condition based maintenance）或預知性維修 （PDM,predictive diagnostic maintenance）。狀態檢修始于1970年,由美國杜邦公司I．D．Quinn首先倡議。這種維修方式以機械設備當前的實際工作狀況為依據,通過高科技狀態監測手段,識別故障的早期征兆,對故障部位、故障嚴重程度及發展趨勢作出判斷,從而確定各機件的最佳維修時機。狀態檢修是當前耗費最低，技術最先進的維修制度,它為設備安全、穩定、長周期、全性能、優質運行提供了可靠的技術和管理保障。

2007年國家電網公司 《輸變電設備狀態檢修管理規定》將狀態檢修定義為：是企業以安全、可靠性、環境、成本等為基礎，通過設備的狀態評價、風險分析，制定設備的檢修計劃，達到設備運行可靠、檢修成本合理的一種設備維修策略。

圖1 狀態檢修的基本流程

它的主要過程如圖1所示，通過定期的對所有設備的上述7個步驟的操作，就可以制定出設備的檢修試驗計劃及順序，供用戶參考。相應地減少了定期檢修模式下陪修陪試率高的問題。

開展輸變電設備狀態檢修的目標是增強設備檢修的針對性和有效性，提高設備可用率、供電可靠率及企業綜合效益。

2 山東電網及淄博供電公司設備狀態檢修開展狀況

山東電網自80年代末開始探索電氣設備狀態檢修，制訂了有關狀態檢修的技術政策和管理制度，由生產技術部具體負責；山東電力研究院負責狀態檢修實施過程的技術把關、重點課題的攻關、各類數據的統計分析和規律總結、設備異常情況的分析判斷、專業培訓；各供電公司負責狀態檢修的具體實施、各類數據的積累和上報，取得了較好效果。主要采取的技術措施有：延長預試周期和大修周期、推廣應用帶電測試和在線監測手段、嚴密指導線路清掃等。2007年3月，山東電力集團公司以2007（158）號文形式發布了《電力設備交接和預防性試驗規程》，以山東公司為主承擔了國家電網公司《輸變電設備狀態檢修關鍵技術研究框架》的編寫和《公司系統檢修模式與標準體系研究》的課題研究任務。

2008年4月，淄博供電公司被確定為國家電網公司首批試點單位。公司以輸變電生產MIS為基礎，組織相關技術人員開發應用了“輸變電設備狀態檢修輔助決策系統”，實現了數據采集處理、設備狀態評價、檢修決策建議、檢修計劃生成等功能。該系統經過試運行，能夠滿足基層供電企業開展狀態檢修所需信息要求，為開展設備狀態檢修工作奠定了堅實基礎。2008年11月，淄博供電公司通過了國家電網公司組織的狀態檢修驗收，被批準可以正式開展輸變電設備狀態檢修工作。經過兩年多的研發改進淄博供電公司輸變電設備狀態檢修工作也已初見成效。

3 輸變電設備狀態檢修輔助決策系統

淄博供電公司輸變電設備狀態檢修輔助決策系統根據實際工作的需要分為三部分：變電檢修部分、變電運行部分、輸電線路部分。該系統采用當前主流的 SSH（Struts2+Spring2+Hibernate3）組合，建立AJAX框架DWR，通過JSON輕量級數據交換格式，以及富客戶端框架EXT2.0技術，建立了高可靠性、強冗余度、富靈活性的應用平臺，實現了從信息收集到績效評估的全程計算機管理。

3.1 該系統主要特點及創新點

1）推行輸變電設備多層管理。

采用AJAX-EXT2.0框架技術，結合JAVA編程語言，實現了變電一二次接線圖的WEB信息查詢方式，使設備信息與圖形信息實現了結合，為輸變電GIS的實現做出了探索性的試驗。多層是指變電一次系統圖 （二次屏位圖）、單接線圖 （二次屏圖）、設備結構圖、部件結構圖、電氣元件多層管理。其作用是將變電設備信息圖形化，使供電企業各級人員快速熟悉和掌握電網的實際配置情況和設備結構，實時監控變電設備信息的準確性和及時性。

2）創新開展輸變電設備狀態實時、歷史、全壽命三級評價。

輸變電設備評價報告分為實時狀態評價、歷史狀態量評價和全壽命狀態評價，目前開發的變電設備狀態檢修輔助決策系統主要是開展實時狀態評價和歷史狀態量評價以及初步全壽命狀態評價，遠景目標是開展全壽命狀態評價。

實時狀態評價是對輸變電設備現存的未消除的狀態量進行評價，根據評價結果修訂變電設備狀態檢修周期，依據修訂后的輸變電設備狀態檢修周期自動生成年度變電設備檢修計劃、三年輸變電設備滾動檢修計劃。

歷史狀態量評價是對輸變電設備大修 （初始）后的所有狀態量進行評價，確定變電設備年度大修計劃、三年變電設備大修滾動計劃。

全壽命狀態量評價是對輸變電設備自投運后所有的狀態量進行評價，確定變電設備年度更換、技改計劃、三年變電設備更換、技改滾動計劃。

3）創新開展輸變電設備風險評估。

輸變電風險評估參照國網公司的矩陣法風險評估辦法，結合國內供電企業變電管理的實際，通過對輸變電配置文件緊緊圍繞社會聲譽評估、安全聲譽評估、成本聲譽評估、可用率聲譽評估、運行聲譽評估、環保聲譽評估六個方面進行定量評估，同時安全聲譽與輸變電狀態量緊密結合，進行定量風險評估，自動生成輸變電設備綜合風險評估，為公司年度計劃的制定提供準確的判斷依據。

4）完善計劃管理流程，強化計劃執行的剛性管理。

輸變電狀態檢修計劃在電力系統率先實施車間周計劃、車間日計劃、班組日計劃、員工日計劃的執行體系，強化了計劃執行的剛性管理。

5）開發統計分析，自動生成技術監督、狀態量月度報表。

輸變電狀態檢修輔助決策系統增加了智能化功能，系統對高壓試驗和油務試驗記錄歷史數據自動分析和判斷，依據數據增長率自動生成變化趨勢圖，每月系統將對所有變電狀態量進行梳理，變電狀態檢修技術監督、設備狀態量月度報表自動生成，圖2所示。

圖2 設備狀態統計

設備在使用過程中逐漸老化，僅僅從頁面的龐大數據中尋找老化程度，給工作人員帶來很大的負擔，手段單一。為此我們專門采集數據，以表格的表現形式羅列出通過試驗所得到的數據。將這些數據對比增長率誤差，進行數據分析，得到增長率分析報告。管理人員可以方便的得到某個設備狀態。通過JFREECHAR把枯燥的數字以折線圖的形式表現出來，工作人員可以非常直觀的得出結果。

6）創新跨平臺單點登錄模式，提高了系統的兼容性。

開發過程中，通過實施跨平臺單點登錄模式改造的方式，使原有的地市公司及各個專業車間的不同編程語言編寫的各類跨平臺系統，整合到一個集成化的應用平臺上，結合對數據的分析，建立了不同數據庫服務器間的數據通道，從而快速的解決了“數據孤島”的信息共享及多次登錄問題。同時考慮了生產信息的采集，將電力生產、信息采集與員工的績效考核結合起來，使電力生產、信息采集、員工業績考評同時完成，在保證電力生產任務完成的同時，也完成了信息采集工作，在國內也屬首創。

3.2 取得的成效

“輸變電設備狀態檢修輔助決策系統”的建設運行，改變了公司現有生產管理方式，為正確決策提供了強大的信息基礎，為加強控制提供了有力的保障平臺，為有效執行提供了標準的流程。

1）實現了狀態檢修導則要求的七大步驟及每一步的細化、落實。系統涵蓋變電檢修、變電運行、輸電線路三個專業，具備信息收集、狀態評價、風險評估、檢修計劃、檢修實施、績效評估七個環節，為輸變電資產管理策略的制定提供了科學依據。

2）實現了設備的立體多層管理。系統將原有輸變電設備臺帳平面管理提升為立體多層管理，建立了輸變電系統圖、單接線圖與設備臺帳相互制約的拓撲邏輯關系，實現了設備臺帳的實時監控，確保了輸變電設備臺帳的準確性。最終為統籌規劃、設計、采購、建設、生產運行等環節，實現設備全壽命周期管理打下基礎。

3）實現了計劃閉環管理的實時監控。建立了車間周計劃、車間日計劃、班組日計劃、員工日計劃和員工日志之間相互依賴、相互監督的關系。在計劃執行過程中，車間控制設備、班組、車輛、臨時工；班組控制設備、人員、材料；員工落實工作對象和工作時間，做到了計劃、設備、車輛、人員、材料的相互鏈接。使公司生產管理由條塊管理轉變到流程管理，實現了計劃“橫到邊、豎到底”的全方位覆蓋，為深入推進企業精益生產方式打下了基礎。

4）實現了員工績效的量化評價。制定了公司績效管理制度，將基層獎罰制度分解融入設備維護的每個環節，依據勞動定額、有關標準對員工的各項工作進行了量化。通過該系統，做到了員工工作量的實時統計，由過去的事后量化進化為實時量化，實現了實時監督員工的工作行為。通過數據采集與員工獎金分配的掛鉤，保證了員工在生產過程中及時主動錄入相應信息，使信息采集工作成為電力生產的一部分，以績效管理推進電力生產信息化的持續改進和發展。保證了系統長期穩定運行。

4 存在問題及展望

4.1 問題

1）輸變電設備類型繁多、不同類型設備之間的狀態參量種類與數量都相差極大。

2）設備健康狀態表征量的選擇及其表示方法存在較大差異，狀態表征量與試驗結果的對應關系尚不十分明確。

3）實行狀態檢修所對應的管理制度、工作流程、績效評估辦法等還有待完善。

4）設備狀態的判定標準還不夠完善。雖然國家電網公司頒布了主要輸變電設備評價標準，但在準確掌握設備實際狀態上仍有差距。

4.2 應用前景

1）山東電力集團公司計劃在全省供電企業推廣應用該系統，逐步建立全省范圍內的輸變電設備狀態檢修輔助決策系統，將狀態檢修工作落實到實處。

2）盡快將輸變電設備狀態檢修輔助決策系統與供電企業精益生產結合起來。運用精益生產方式優化工作流程，使輸變電運行維護工作實現標準化，進一步提高運行維護管理水平。

3）進一步優化系統，使該系統成為國網公司SG186生產MIS系統的組成模塊，實現與國網公司生產MIS的互聯，保證系統長期穩定運行。

5 結語

輸變電設備狀態檢修輔助決策系統將依據國家電網公司各項狀態檢修規程的要求，按照信息收集、狀態評價、風險評估、檢修計劃、檢修實施、績效評估七個環節，通過軟件應用系統的方式固化閉環執行，終會高效、準確的評價設備狀態，提供科學、有效的管理決策，提高設備檢修、維護工作的針對性和有效性，保障狀態檢修工作規范、有序開展。

［1］國家電網公司.國家電網公司設備狀態檢修管理規定.

［2］國家電網公司.國家電網公司關于開展狀態檢修工作意見.

［3］國家電網公司.Q/GDW168-2008輸變電設備狀態檢修試驗規程［S］.北京：中國電力出版社，2008.

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