高鐵動車電力設備狀態檢修探究

中車青島四方機車車輛股份有限公司 孫衛平 張祖偉 鄧艷俊

引言

狀態檢修為電力設備安全運行的重要基礎，也是電力企業為更好地適應科學技術及現代社會經濟發展需求而形成的重要產物[1]。為更好地落實國家相關部門對狀態檢修提出的要求，各大電力公司陸續開展了狀態檢修工作，均由過往的單純依定期檢修為主轉型成狀態檢修占主導，不僅明顯提升了電力設備的實際管理水平，還使檢修人員及設備的安全性得到更大保障，壓縮了設備的運維成本，創造了更多的經濟與社會效益。

為確保整個電力系統安全、穩定運行，做出科學執行有效檢修、維護工作的提議，借此方式快速探查與處理故障位置，將其造成的損害降到最低，并且還能提供實時監測功能，提升對潛在故障問題的預警效率與精準性。

文章在分析設備狀態檢修定義與可行性的基礎上，探究了高鐵電力設備狀態檢修的工作思路設計與方法應用，以提升狀態檢修工作效率與質量為目標，建設了狀態檢修評價系統，希望能和同行分享經驗，為編制電力設備檢修計劃提供更科學依據。

1 狀態檢修的概述

1.1 定義

以設備運行狀態評價為基礎，參照設備實際狀態與分析診斷所得結果，部署檢修時間與項目，并且主動執行的一種檢修方法。高鐵電力設備的狀態檢修以呈現設備健康狀況的狀態量指標為目的，采用在線監測、離線檢測、運行巡檢等方法，基于數據診斷過程，客觀測評設備即時健康狀況、風險級別，對其將來發展趨勢進行預判斷。

通過人工決策，實時整頓檢修周期及項目，逐步完善維修管理模式，進而幫助電力設備獲得最佳的維保服務。狀態檢修的關鍵是對被檢設備運行狀態進行全程管理，力爭將檢修工作開銷降到最低，使設備運行可靠性得到最大保障[2]。

1.2 可行性分析

狀態檢修工作將設備當下的真實工作狀況設定為憑據，而不是以傳統將設備應用時間作為依據，其利用高新的監測方法、可靠性測評及壽命預估形式等，客觀判斷出設備的實際狀態，辨識故障問題的初期表征，判斷具體的故障位置及其嚴重性、故障未來的發展趨向等，并依照分析診斷所得結果，在設備運行性能降低至一定程度或故障將要發生前進行維修處理，借此方式提升電力設備的可用率，清晰設定了檢修目標。通過執行狀態檢修這種體制，能減少設備檢修、保養費用，為設備安穩、長周期、全性能運行提供可靠的基礎支撐與管理保障。

2 高鐵動車電力設備狀態檢修的工作方法與思路

狀態檢修已演變成當下國內電力領域中的主要檢修手段之一，其相配套的技術方法與檢修裝置的成熟度已抵達較高水平。在正常狀態下可以利用合理的方法去開展檢修工作，但是高鐵行業相對較特殊，因為高鐵中的空間有限，可用資源相對缺乏，故而勢必會增加設備檢修操作的難度。在這樣的情況下，高鐵列車運行階段一定要配備專業的檢修技術性人才，且設備檢修所需的裝置、儀器等一定要配置齊全，并要應用一定防護方法，建議盡量在列車休息的間歇期進行[3]。

在具體檢修實踐中，應妥善處理狀態檢修和其他一系列檢修方法之間的關聯性，應盡早確立狀態檢修的主體地位，但不能完全摒棄其他檢修方法，而是應將其作為輔助方法，加強相互配合，形成合力，進而更快速、精準的檢出電力設備運行階段出現的故障問題，提出相應的處理辦法。

電力設備投用階段固然存在部分重點檢測區域，故而一定要加大對重要設備的維修力度，只有依靠綜合性檢查過程方能根除其中存留的問題，而以上過程中的重點是選用更加科學、規范化的檢測技術和工藝方法。檢測階段要確保操作的嚴謹性與流程的標準化，對于故障發生率較高的電力設備，應將其設定為重點檢修對象。

檢修工作一定要和當下電力設備的發展模式相互協調，有針對性的開展檢修試驗，確保所應用的設備與材料均符合現行規范要求，確保整個檢修試驗活動有效推進。當下，高鐵電力系統結構持續完善，各種現代化、高新設備應用量持續增長，這在很大程度上增加了檢修工作難度，工作執行過程也日漸繁瑣復雜，要對關鍵設備進行重點檢修，整體掌握設備的真實運行狀態，及時解除可能存在的故障問題。

首先，在設備方面，應從輸變電設備的視角出發，持續完善安全防范工作，最大限度的提升電力設備的真實運行性能，將其故障發生率降到最低。由于部分輸變電設備長時間裸露在室外環境內，若遭遇暴雨、冰雹等特殊添加，則很容易滋生出故障問題，如果在夏天沒有認真做好防雷保護措施，則很可能在雷雨天氣引起短路情況，嚴重時引起火災事故。

其次，增加對輸變電設備危險點的檢修力度，比如提倡應用自動化危險點檢測技術，這樣當設備檢修實踐中突然遭遇危險時，便能自動隔離故障區域，檢修作業行為不會影響正常區域，由此確保了供電過程的常態化。可以將物聯網技術用在電力設備狀態檢修領域，物聯網智能感知層由智能傳感器、全球定位系統等構成[4]。

智能感知的原理是應用電力運輸、轉變設備的實際運轉狀態數據，比如電壓、溫度計氣象信息等，進而確保電力設備安裝與運行工作順利推進。物聯網智能網絡層能應用無線信號傳送測溫節點等多種信息，通常在測溫節點內安裝的射頻芯片會有單個和其他測溫節點之間傳輸信號，測溫終端設備內的射頻芯片會和測溫節點關聯在一起，并且測溫終端還能以通信總線、管理主機為載體傳送溫度信息或接收有關指令信號。

最后，要積極做好電力設備檢修的安全防范工作，不僅要應用專業化的檢修技術，還要加大對檢修各作業過程的監管力度，發生危況時快速發出報警信號。

3 建立電力設備狀態檢修評價系統

3.1 系統架構

本系統運用的是MVC 設計模式，應用struts+spring+hibernate。在以上三個框架內，hibernate主要用于提供數據庫訪問機制，調控數據庫的訪問與存儲行為等；spring 功能以處理業務、控制系統的邏輯性等為主；采用struts 去顯示頁面信息，應用網頁和struts 相結合完成不同頁面之間的跳轉，且會寶部分信息呈遞給spring 去管理。

系統存儲數據時配合使用了mysql5.5，其有安裝操作便捷、研發速度較快等特征。用tomcat7.0作為系統的Web 應用服務器，有體積微小、管理便捷等特點。

3.2 功能設計

3.2.1 系統管理

這是該系統的主要功能、也是系統正常運行的基礎，系統管理主要實現的功能是維護使用單位及相關人員信息。系統管理的主要功能見圖1。比如關于單位管理，主要是維護使用系統的單位信息，包括增減、查找單位信息等。在設置好單位信息后，便可以設置用戶及設備單位相關信息等，利用單位信息便能快速查找到各個單位下持有的設備類型及人員信息等[5]。

圖1 系統功能結構圖

3.2.2 基礎信息管理

基礎信息通常是統一設置系統內不時常變更的信息，電力設備類型維護、設備及參數維護等均是本系統內常見的基礎信息。設備類型維護的功能主要是對電力設備的類型繼續擰分類管理，基于科學、系統的分類過程，便能統一設置電力設備的部分運行指標。利用樹形呈現出設備類型的維護情況，具備層次級的特征，比如發電、輸電、變電、配電及用電設備等（圖2）[6]。

圖2 電力設備類型維護功能圖

3.2.3 標準管理

這種功能主要是統一設置電力設備評價的相關指標，包括電力設備測評、故障問題診斷及決策建議的標準等。通過做好以上標準的維護工作，能更好地應用這些標準評價電力設備的運行狀態，提升狀態檢修工作效率。比如對于決策建議標準，主要是維護電力設備決策分析時的依據，進而為電力設備的運行提供更有效的整改措施或巡檢方案。

3.2.4 設備評價管理

該項功能主要是記錄電力設備的巡檢、試驗、事故及運行數據信息，而后利用前期編制好的設備評價標準作出相應評價，以此為據并結合決策建議編制設備檢修策略，輔助運維人員編制相應的運維計劃、方案開展設備檢修活動，進而及時測評設備狀態，保證其能安全可靠運行，將電力事故的發生率降到最低（圖3）[7]。

圖3 電力設備評價指標流程圖

3.3 數據庫

一個系統為了能實時獲取數據，存儲數據是重要一個過程，存儲時需將信息保存至指定的數據庫表內，此時就需結合系統功能科學設計數據庫。設計數據庫時的主要流程如下：開始-根據功能抽取實體-建立物理視圖-建立數據庫視圖-根據實體內容建立數據表、字段、關系等-有效性檢查-生成SQL-在數據庫中執行SQL-結束[8]。

根據流程能夠發現，采用powerdesign 設計數據庫時主要是用系統功能作為抽取實體，隨后建設相配套的物理視圖，在視圖內設計具體對象，比如屬性與關系等，隨后把物理視圖轉變成數據視圖，用工具的檢查功能去檢驗數據庫結構，最后在數據內生成SQl 并執行，此時就能生成系統運行所需的數據庫表與結構。

4 結語

總之，認真做好高鐵動車電力設備的檢修工作，一方面確保列車上電力系統運行過程的可靠性，另一方面也能更好地保證人們出行活動的安全性。故而，電力設備的傳統檢修工作應盡早轉型，采用狀態檢修方法提升高鐵電力系統的檢修效率，最大限度的提升其運行安全性，為人們生活創造更多額度便利性，也為城市經濟快速發展保駕護航。