输变电设备状态检修辅助决策系统研究

徐淑文，李志刚，韩 旭

（淄博供电公司，山东 淄博 255000）

0 引言

在电力企业的运营成本中，设备维护费用占有相当大的比重。我国电力系统长期以来遵循“定期检测、定期维修”的周期性检修制度，在及时发现设备缺陷、减少事故、确保安全方面的确发挥了重要作用。但随着电压等级的提高、设备容量的增大，这种传统检修方法已不能适应新时期的需要，暴露出的问题十分突出。一方面，变电站不断增加、检修任务日益繁重，而减员增效措施的推行又迫使电力部门要在人工减少的情况下保证检修质量；另一方面，检修停电已成为影响供电可靠性的主要因素，必须设法在确保安全的同时减少停电时间。

保证系统经济性和稳定性的一个强有力措施就是在提高电力设备使用率的同时保障其正常运行。目前的设备检修体制即计划检修不能满足要求，为适应电力部门向市场化、现代企业模式的转变，出现了一种新的检修策略——电力设备状态检修。所谓状态检修是根据先进的状态监视和诊断技术提供的设备状态信息，判断设备异常、预知设备故障的一种检修，状态检修是一种先进的管理方式，能有效地克服定期检修造成的设备过修或失修的问题，提高设备的可靠性和经济性。

目前，我国电力系统电力设备状态检修实现方式主要有两种：

1）离线故障诊断，即根据设备运行数据、缺陷记录、停电试验等手段发现设备故障的征兆，分析设备可能发生故障的原因和部位，从而提出处理的方法。

2）在线监测，其基本原理是通过安装在运行设备上的在线仪器实时监测实际工况下的设备状态，发现异常并及时进行处理。

输变电设备状态检修辅助系统采用离线故障诊断方式，为企业提供适度动态配置的试验报告无纸化、自动化管理和设备状态辅助分析。

1 状态检修

状态检修 （CBM,condition based maintenance）或预知性维修 （PDM,predictive diagnostic maintenance）。状态检修始于1970年,由美国杜邦公司I．D．Quinn首先倡议。这种维修方式以机械设备当前的实际工作状况为依据,通过高科技状态监测手段,识别故障的早期征兆,对故障部位、故障严重程度及发展趋势作出判断,从而确定各机件的最佳维修时机。状态检修是当前耗费最低，技术最先进的维修制度,它为设备安全、稳定、长周期、全性能、优质运行提供了可靠的技术和管理保障。

2007年国家电网公司 《输变电设备状态检修管理规定》将状态检修定义为：是企业以安全、可靠性、环境、成本等为基础，通过设备的状态评价、风险分析，制定设备的检修计划，达到设备运行可靠、检修成本合理的一种设备维修策略。

图1 状态检修的基本流程

它的主要过程如图1所示，通过定期的对所有设备的上述7个步骤的操作，就可以制定出设备的检修试验计划及顺序，供用户参考。相应地减少了定期检修模式下陪修陪试率高的问题。

开展输变电设备状态检修的目标是增强设备检修的针对性和有效性，提高设备可用率、供电可靠率及企业综合效益。

2 山东电网及淄博供电公司设备状态检修开展状况

山东电网自80年代末开始探索电气设备状态检修，制订了有关状态检修的技术政策和管理制度，由生产技术部具体负责；山东电力研究院负责状态检修实施过程的技术把关、重点课题的攻关、各类数据的统计分析和规律总结、设备异常情况的分析判断、专业培训；各供电公司负责状态检修的具体实施、各类数据的积累和上报，取得了较好效果。主要采取的技术措施有：延长预试周期和大修周期、推广应用带电测试和在线监测手段、严密指导线路清扫等。2007年3月，山东电力集团公司以2007（158）号文形式发布了《电力设备交接和预防性试验规程》，以山东公司为主承担了国家电网公司《输变电设备状态检修关键技术研究框架》的编写和《公司系统检修模式与标准体系研究》的课题研究任务。

2008年4月，淄博供电公司被确定为国家电网公司首批试点单位。公司以输变电生产MIS为基础，组织相关技术人员开发应用了“输变电设备状态检修辅助决策系统”，实现了数据采集处理、设备状态评价、检修决策建议、检修计划生成等功能。该系统经过试运行，能够满足基层供电企业开展状态检修所需信息要求，为开展设备状态检修工作奠定了坚实基础。2008年11月，淄博供电公司通过了国家电网公司组织的状态检修验收，被批准可以正式开展输变电设备状态检修工作。经过两年多的研发改进淄博供电公司输变电设备状态检修工作也已初见成效。

3 输变电设备状态检修辅助决策系统

淄博供电公司输变电设备状态检修辅助决策系统根据实际工作的需要分为三部分：变电检修部分、变电运行部分、输电线路部分。该系统采用当前主流的 SSH（Struts2+Spring2+Hibernate3）组合，建立AJAX框架DWR，通过JSON轻量级数据交换格式，以及富客户端框架EXT2.0技术，建立了高可靠性、强冗余度、富灵活性的应用平台，实现了从信息收集到绩效评估的全程计算机管理。

3.1 该系统主要特点及创新点

1）推行输变电设备多层管理。

采用AJAX-EXT2.0框架技术，结合JAVA编程语言，实现了变电一二次接线图的WEB信息查询方式，使设备信息与图形信息实现了结合，为输变电GIS的实现做出了探索性的试验。多层是指变电一次系统图 （二次屏位图）、单接线图 （二次屏图）、设备结构图、部件结构图、电气元件多层管理。其作用是将变电设备信息图形化，使供电企业各级人员快速熟悉和掌握电网的实际配置情况和设备结构，实时监控变电设备信息的准确性和及时性。

2）创新开展输变电设备状态实时、历史、全寿命三级评价。

输变电设备评价报告分为实时状态评价、历史状态量评价和全寿命状态评价，目前开发的变电设备状态检修辅助决策系统主要是开展实时状态评价和历史状态量评价以及初步全寿命状态评价，远景目标是开展全寿命状态评价。

实时状态评价是对输变电设备现存的未消除的状态量进行评价，根据评价结果修订变电设备状态检修周期，依据修订后的输变电设备状态检修周期自动生成年度变电设备检修计划、三年输变电设备滚动检修计划。

历史状态量评价是对输变电设备大修 （初始）后的所有状态量进行评价，确定变电设备年度大修计划、三年变电设备大修滚动计划。

全寿命状态量评价是对输变电设备自投运后所有的状态量进行评价，确定变电设备年度更换、技改计划、三年变电设备更换、技改滚动计划。

3）创新开展输变电设备风险评估。

输变电风险评估参照国网公司的矩阵法风险评估办法，结合国内供电企业变电管理的实际，通过对输变电配置文件紧紧围绕社会声誉评估、安全声誉评估、成本声誉评估、可用率声誉评估、运行声誉评估、环保声誉评估六个方面进行定量评估，同时安全声誉与输变电状态量紧密结合，进行定量风险评估，自动生成输变电设备综合风险评估，为公司年度计划的制定提供准确的判断依据。

4）完善计划管理流程，强化计划执行的刚性管理。

输变电状态检修计划在电力系统率先实施车间周计划、车间日计划、班组日计划、员工日计划的执行体系，强化了计划执行的刚性管理。

5）开发统计分析，自动生成技术监督、状态量月度报表。

输变电状态检修辅助决策系统增加了智能化功能，系统对高压试验和油务试验记录历史数据自动分析和判断，依据数据增长率自动生成变化趋势图，每月系统将对所有变电状态量进行梳理，变电状态检修技术监督、设备状态量月度报表自动生成，图2所示。

图2 设备状态统计

设备在使用过程中逐渐老化，仅仅从页面的庞大数据中寻找老化程度，给工作人员带来很大的负担，手段单一。为此我们专门采集数据，以表格的表现形式罗列出通过试验所得到的数据。将这些数据对比增长率误差，进行数据分析，得到增长率分析报告。管理人员可以方便的得到某个设备状态。通过JFREECHAR把枯燥的数字以折线图的形式表现出来，工作人员可以非常直观的得出结果。

6）创新跨平台单点登录模式，提高了系统的兼容性。

开发过程中，通过实施跨平台单点登录模式改造的方式，使原有的地市公司及各个专业车间的不同编程语言编写的各类跨平台系统，整合到一个集成化的应用平台上，结合对数据的分析，建立了不同数据库服务器间的数据通道，从而快速的解决了“数据孤岛”的信息共享及多次登录问题。同时考虑了生产信息的采集，将电力生产、信息采集与员工的绩效考核结合起来，使电力生产、信息采集、员工业绩考评同时完成，在保证电力生产任务完成的同时，也完成了信息采集工作，在国内也属首创。

3.2 取得的成效

“输变电设备状态检修辅助决策系统”的建设运行，改变了公司现有生产管理方式，为正确决策提供了强大的信息基础，为加强控制提供了有力的保障平台，为有效执行提供了标准的流程。

1）实现了状态检修导则要求的七大步骤及每一步的细化、落实。系统涵盖变电检修、变电运行、输电线路三个专业，具备信息收集、状态评价、风险评估、检修计划、检修实施、绩效评估七个环节，为输变电资产管理策略的制定提供了科学依据。

2）实现了设备的立体多层管理。系统将原有输变电设备台帐平面管理提升为立体多层管理，建立了输变电系统图、单接线图与设备台帐相互制约的拓扑逻辑关系，实现了设备台帐的实时监控，确保了输变电设备台帐的准确性。最终为统筹规划、设计、采购、建设、生产运行等环节，实现设备全寿命周期管理打下基础。

3）实现了计划闭环管理的实时监控。建立了车间周计划、车间日计划、班组日计划、员工日计划和员工日志之间相互依赖、相互监督的关系。在计划执行过程中，车间控制设备、班组、车辆、临时工；班组控制设备、人员、材料；员工落实工作对象和工作时间，做到了计划、设备、车辆、人员、材料的相互链接。使公司生产管理由条块管理转变到流程管理，实现了计划“横到边、竖到底”的全方位覆盖，为深入推进企业精益生产方式打下了基础。

4）实现了员工绩效的量化评价。制定了公司绩效管理制度，将基层奖罚制度分解融入设备维护的每个环节，依据劳动定额、有关标准对员工的各项工作进行了量化。通过该系统，做到了员工工作量的实时统计，由过去的事后量化进化为实时量化，实现了实时监督员工的工作行为。通过数据采集与员工奖金分配的挂钩，保证了员工在生产过程中及时主动录入相应信息，使信息采集工作成为电力生产的一部分，以绩效管理推进电力生产信息化的持续改进和发展。保证了系统长期稳定运行。

4 存在问题及展望

4.1 问题

1）输变电设备类型繁多、不同类型设备之间的状态参量种类与数量都相差极大。

2）设备健康状态表征量的选择及其表示方法存在较大差异，状态表征量与试验结果的对应关系尚不十分明确。

3）实行状态检修所对应的管理制度、工作流程、绩效评估办法等还有待完善。

4）设备状态的判定标准还不够完善。虽然国家电网公司颁布了主要输变电设备评价标准，但在准确掌握设备实际状态上仍有差距。

4.2 应用前景

1）山东电力集团公司计划在全省供电企业推广应用该系统，逐步建立全省范围内的输变电设备状态检修辅助决策系统，将状态检修工作落实到实处。

2）尽快将输变电设备状态检修辅助决策系统与供电企业精益生产结合起来。运用精益生产方式优化工作流程，使输变电运行维护工作实现标准化，进一步提高运行维护管理水平。

3）进一步优化系统，使该系统成为国网公司SG186生产MIS系统的组成模块，实现与国网公司生产MIS的互联，保证系统长期稳定运行。

5 结语

输变电设备状态检修辅助决策系统将依据国家电网公司各项状态检修规程的要求，按照信息收集、状态评价、风险评估、检修计划、检修实施、绩效评估七个环节，通过软件应用系统的方式固化闭环执行，终会高效、准确的评价设备状态，提供科学、有效的管理决策，提高设备检修、维护工作的针对性和有效性，保障状态检修工作规范、有序开展。

［1］国家电网公司.国家电网公司设备状态检修管理规定.

［2］国家电网公司.国家电网公司关于开展状态检修工作意见.

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