基于TRIZ理論的變電設備缺陷管理創新方法研究

王鐵柱 鄧海力 蔡素雄

摘? ?要：隨著智能化變電站時代的到來，主要以人工為主的變電站設備缺陷管理模式已經嚴重制約了電網的發展，影響了電力系統的安全穩定運行，本文通過將TRIZ理論引入變電設備缺陷管理中，探索一種新的創新方法，可以有據可循，有理可依地對現有設備缺陷管理方法進行改進，從而高效準確地解決了現有技術管理與電網發展之間地矛盾。

關鍵詞：缺陷管理;TRIZ理論;技術創新;風險管控

引言

在變電站管理工作中，變電設備的健康程度是電力系統能否正常運行的決定性因素。在變電站設備日常運行中，由于受到設備運行環境的改變、運行年限的增長等因素影響，其電氣設備常常會發生各種類型的缺陷故障，要保證電力系統的安全穩定運行，對于變電設備的缺陷管理就尤為重要。目前，對于變電設備的缺陷管理主要采用巡視、監視、試驗、操作等人工查找的方法來發現和消除缺陷[1，2]，隨著電力系統的發展，現場設備種類與數量越來越多，管理所需人力成本投入越來越大;各設備投運年限不一，很多運行設備雖無告警信號，但已有隱藏缺陷，造成現場運行人員難于發現缺陷，并且由于各運行人員專業能力有差異，給缺陷的判斷造成了主觀不確定性，無法高效地精準定缺消缺[3-4];為縮短停電時間，設備一旦出現緊急缺陷時，就需在極短的時間內調配人力、物力進行消缺，使消缺工作的安全風險增加，管理壓力增大[5]。當前設備的缺陷管理方式已經不能滿足日趨智能化的變電站安全穩定運行，人、設備與管理之間日益凸顯的矛盾亟待解決。

1 TRIZ理論與技術創新理論

1.1 TRIZ理論

TRIZ理論是由前蘇聯科學家根里奇.阿奇舒勒（G.S.Altshuller）在1946年創立的，是通過對幾十萬份專利樣本的分析研究和概括總結，提煉出來的解決發明問題的基本方法理論[6，7]。TRIZ理論體系的建立能夠系統的為創新實踐活動提供理論依據，且由于其理論是基于真實樣本的歸納總結得出，在實際應用中表現出較強的指導性和較好的可操作性。根據所需要解決的創新問題類型，選擇出合適的TRIZ工具，然后依據TRIZ理論得到標準化的解決方案，如果把創新問題比作一條河，那么如何解決問題就是如何“渡河”，TRIZ在“創新之河”的兩岸搭建起一座座橋梁，使得創新問題的解決可以用近乎邏輯推理的方式來進行，這種橋稱之為“TRIZ橋”。“TRIZ橋”共有五座，分別是：“思維橋”、“進化橋”、“參數橋”、“結構橋”、“功能橋”，如圖1所示[8]。

1.2 技術創新理論

創新，即企業在生產過程中結合各種方法、要素，使其成為“新的組合”[9]，而技術創新是指一種在生產過程中采用新技術或新工藝或新制造方法提升企業效益的經濟活動，是企業的核心競爭力，通過利用技術創新將企業資源轉化為企業發展能力，包括技術創新投入能力，組織管理能力，研發能力，技術創新生產能力，創新產出能力等等[10，11]。對于電力企業而言，變電設備缺陷管理方法的改進與能力的提升是促進電力企業效益提升的重要途徑，是一次技術管理創新。

2 變電設備缺陷管理創新方法研究

變電設備缺陷管理的創新本質是為了解決人、設備與管理之間的矛盾，技術創新是解決矛盾的過程，TRIZ理論是解決矛盾的工具，降低生產成本、提升系統穩定性和提高生產效率是目標。對變電設備缺陷管理的創新，是電網企業發展的技術管理創新，引入TRIZ理論來解決變電設備缺陷管理現存在的技術矛盾和管理矛盾，是在變電設備缺陷管理方法創新道路上的一次探索與突破。

3 變電設備缺陷管理創新方法實現

3.1 解決方案分析

首先通過TRIZ理論中“思維橋”的STC算子對現有矛盾進行分析，找到解決其矛盾的最終理想解，即為解決該矛盾的最優解，算子中“S”代表尺寸，“T”代表時間，“C”代表成本，現分別以這三個變量從正反兩個方向取極限[12]，得到表1如左所示。

通過上表1分析可知，解決矛盾的最終理想解是需要建立一個完善的智慧缺陷管理系統，能夠智能化地巡查與處理變電設備缺陷，具有自愈功能，就好比人的身體機能一樣，在受傷或生病之后能夠讓身體恢復。

3.2 解決方案實現

找到了最終理想解，下面就是如何實現最終理想解，找到其解題的方法與路徑，我們借助于TRIZ理論中“參數橋”的矛盾矩陣表進行分析。矛盾矩陣表橫縱坐標分別是需要惡化的工程參數與需要改善的工程參數，即為需要解決問題的矛盾雙方，所列橫縱坐標工程參數有39個，在矩陣表橫縱坐標相交的元素框中所列出來的數值則是解決該矛盾可以參考的發明原理編號，每一個編號都對應了具體的發明原理，如表2所示共40個發明原理。正如前文1.1中內容所講，工程參數、發明原理以及其對應的關系都是由阿奇舒勒在幾十萬份專利樣本中進行分析研究和概括總結得出來的。

接下來將阿奇舒勒矛盾矩陣表實際應用在現有矛盾中，如表3所示，根據管理設備數量增多，缺陷精準定位難，緊急缺陷頻發等問題，都是對運行設備的監控要求越來越高，所以將監控與測試的困難程度選為需要惡化的工程參數;解決矛盾的目的是為了提高系統的可靠性，所以將可靠性選為需要改善的工程參數。在確定了矛盾矩陣表的橫縱坐標之后，則可根據表3找到可參考的發明原理編號，然后再對照表2找出具體的發明原理分別為廉價品替代、復合材料、機械系統替代。

根據廉價品替代和復合材料可以聯想到利用現有的新型材料或研發出所需的新材料，對現有的監視與測量系統進行更新，提高數據測量的準確性與完整性，根據機械系統替代可以聯想到將測量的設備運行數據，包括電量、非電量、運行環境參數、設備運行缺陷史等等信息量，采用大數據技術進行管理與利用，建立設備缺陷數據庫;利用人工智能技術構建設備缺陷管理與控制系統，可對運行設備進行風險管控，降低設備緊急缺陷率，可對缺陷設備進行人工智能化處理，降低人力成本與管理成本，通過上述分析可搭建一個完整的變電設備智慧缺陷管理系統，如下圖所示。

4 結束語

將TRIZ理論應用在變電設備的缺陷管理中，使TRIZ理論不僅僅局限于發明創造領域，也使TRIZ理論在技術管理創新領域得到了開創性的應用，打破了以往的技術管理創新的思維慣性，使用TRIZ工具可以使我們在尋求解決問題方法的過程中，明確目標，少走彎路，從而提高解決問題的效率。但是TRIZ理論只是在分析解決問題時，提供的一種使用工具而已，本文所探索的變電設備缺陷管理創新方法并不是唯一的解決方法，不同人員使用TRIZ工具也會有不同的解決路徑與方法，希望本文能為今后的技術管理創新提供有用的經驗與理論依據。

參考文獻：

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責編/馬銘陽