电力设备维护管理系统的开发与应用

国网信通亿力科技有限责任公司 郑成贺 许梓明 马汉斌 王达琳 王 彪 王 盛 吴玲婷

设备维护管理作为提高设备利用效率和稳定性能的关键所在，在增强电力企业盈利能力、服务能力以及市场竞争能力等方面发挥着重要作用，尤其是在新型替代能源持续普及、市场经济体制不断完善和客户用电需求日益提高等因素的共同作用下，电力在能源领域的垄断地位也逐渐被动摇，依然参与到激烈的市场竞争环境中。因此，完善设备维护管理工作已成为电力企业的主要业务模块。通常情况下将设备维修工作划分为应急维修、预防维修以及状态维修三个部分，其中应急维修指的是当电力系统出现故障时所开展的设备抢修工作，预防维修则是指通过定期巡检、实时监测等方式对电力设备核心部件运行状态进行管控，及时消除安全隐患的过程。

但随着电力系统建设规模的持续拓展、先进用电设备的广泛运用以及配电网覆盖范围的不断增大，传统设备维护管理系统已无法实现实时监测电力设备、精准判断电力设备运行状态等目的，在很大程度上增加了电力设备维护工作的难度。因此，构建自动化、智能化的电力设备管理系统，已成为电力企业持续生存与发展的必由之路。

本系统构建了不定期发生事故、有时间限制性工作以及设备更新改造工作三个模块，其中不定期发生的事故模块主要用于识别设备的故障情况，如设备故障的类别、设备是否能重新开机工作以及设备故障是否会引起其他故障损坏等；而有时间限制模块则是管理设备周期性的预防维护工作、检修工作以及设备运行状态；此外，该模块还能评估设备故障对电力系统造成的损坏程度，完成因资源不足或备件缺乏停滞的设备维修工作；设备更新改造工作模块主要负责电力设备的全面升级、提升产品性能、消除安全隐患等工作，主要运用于改造老化电力设备领域。

1 计算机维护管理系统

一个完整的计算机维护管理系统由工作管理、标准检修项目定期实施计划、标准检修规程、评估维护方案可靠性与效益性、记录设备运行状态以及监测设备运行状况等多个业务模块，并构建完善的计算机维护管理系统设备台账、库存管理以及采购管理的辅助系统。

1.1 设备管理

设备管理的主要功能是建立设备台账、管理设备资料、记录设备历史信息、明确设备与子设备之间的安装位置和从属关系以及预估设备维护成本等，并对设备运行实时采样监测点产生的数据形成分析，制作维护工作单，构建设备恩故障维护知识库[1]。

设备与其所属的子设备的关系定义为：Record EQUIPMENT｛Equipment；设备代码、描述及相关属性；Parent；父设备代码及描述；Location；｝设备安装位置代码及描述。设备安装子位置关系定义为：Record LOCATIO｛Location；安装位置代码、描述及相关属性；Parent；｝父位置代码及。如此设备与设备之间、位置与位置之间就形成了树状结构，而设备和位置则构成了网状结构。设备管理中的状态监测可对电力设备的关键部位涉及的参数进行监测，识别出故障所具备的特征，并通过与故障模型进行对比的方式制作切实可行的决策方案。

而传统的设备管理中的状态维修起到的则是一个决策支持系统的作用，囊括了大量的设备信息和设备模型，运行流程相对繁琐。而文章所介绍的计算机维护管理系统采用的则是采取明确监测点的方式，将监测范围内的设备分别命名为p1，p2，…，pn，而其对应的监测参数则为x1，x2，…，xn。其中第Pi个监测点的数据xi存在如下关系：当动作上限值＜xi＜报警上限值时，设备处于正常运行状态；当报警上限值≤xi＜动作上限值或动作下限值＜xi≤报警下限值时，表示设备虽然有出现故障的趋势，但依然处于正常运行的状态，提示工作人员对其进行维修，当时设备能继续工作，但有出故障的趋势，应安排预防性维护；当xi≥报警上限值或xi≤报警下限值时，则表面设备已经出现故障，需要立即对其进行维修。设备的缺陷情况则是根据问题、原因、解决方案的顺序构成树状图，为系统形成设备故障知识库提供强有力的数据支持[2]。

1.2 工作单管理

工作单管理是计算机维护管理系统的核心模块，主要作用是监督维护工作的监督，由工作单申请、工作单建立、工作单审批、工作单启动、工作单执行情况查询以及工作完成情况查询等几个部分组成。同时，该模块还具有根据设备种类和操作位置生成工作单，通过对比维修技术、维修时间、维修成本等信息进一步优化维修方案，在控制维修成本的同时，提升设备维修工作的质量和效率。

1.3 预防性维护

预防性维护是计算机维护管理系统中无完善状态监测系统和诊断系统的设备维护方式，可有效避免设备因故障而突然停机。该模块主要是根据时间或某一仪表盘上的数据生成预维护工作单，自动优化各类维修所需的资源，制定覆盖范围广、可行性强的预防性维护规则，是当前提升电力设备利用效率的最有效手段。设备的可利用率可表示为：A=T/(T+Tm)=T/(T+Tml+Tr)，式中T表示设备可正常工作的时间；Tml表示发生故障累积量与已发生故障维修时间之间的关系；Tr表示计划检修时间，通常被视为一个常数。

另一方面，考虑到设备在进入有效寿命后期时，部分零部件会陆续进入故障损耗阶段，若将故障率表述为β＞1的威布尔分布趋势，则可得到其对应的计算公式：λ(t)=β/αtβ-1，式中t表示的是设备运行时间；α和β则表示设备可靠性参数和设备型号的两个常数。此时，便可将设备故障维修时间与故障累积量之间的关系Tml计算公式表示为：Tml=Km∫0Tβ/αTβ-1dt=KmTβ/α，式中Km表示的是单位故障维修时间。

而设备在一个维修周期内的可利用率A的计算公式则可以进一步表示为：A=T/(T+Tml+Tr)=T/(T+KmTβ/α+Tr)，当dA／dT＝0时，可求得求维修周期内的可利用率A的极大值，此时便可将最佳维护周期T的计算公式表示为：T=√αT/(β-1)K。

1.4 库存管理

本系统设置有重订购点下限值，当库存物资低于这个下限值时，系统就会提示工作人员从其他仓库调配物资或从其他厂商订购物资，并自动生成采购物资的预定时间、交货时间等订单信息。此外，该系统还在采购数量和经济定量之间建立了等式关系，记录购进物资采购成本和自动监测物资的实际库存数量。

假设从生成采购订单到接收货物所经历的时间为TL，该备件的月平均消耗量为δ，TL和δ是以往的交货时间和实际消耗量的平均值；该备件的安全库存量（订货收到时在库存中存储的备件数量）为Sst，此时可将最适宜的备件库存数量重订购点ROP的计算公式表示为ROP=TLδ+Sst，将备件库存总费用C的计算公式表示为C=Sδ/q+C0(q+Sst)。式中，S表示的单词订货的总费用，C0表示的是单位时间内每间库存所产生的存储费用，q表示的是订货数量。当q等于极小值时，dC/dq=-Sδ/q2+C0/2=0时，该式所求得的q值便是库存管理模块的最优重订购点。

在物资存储管理模块，本系统还采用了分类管理的方法，根据物理价格的高低、用量的大小以及重要程度等进行分类，分别命名为A类、B类以及C类：其中A类物资为占库存总量的10%，资金占物资总金额的用70%左右，需要对此类物资进行重点控制，减少其库存；B 类物资占库存总量的20%，资金占物资总金额的20%左右，可采取明确最优重订购点、经济定量以及交货时间等进行管控；C 类物资占库存总量的70%，只需采用简便的方法进行管控即可。简便的方 法控制和管理，对 B 类物资规定正常的 ROP、EOQ 和TL实行一般控制[3]。

1.5 功能模块

本系统的其他管理主要由采购管理、检修规程管理、员工管理、资源管理以及日程管理等五个部分组成，其中采购管理的主要作用是建立仓库和工作单中所需物资设备的采购申请与采购清单，将单独提交的采购申请创建为批量采购订单，核验供应商和制造商的信誉度、生产能力等信息，选择最优供应商，自动执行和匹配、采购单、发货单、收货单，对当前所施行的税收政策、货币政策的进行收集与定义；而检修规程管理主要用于定义各类设备的检修流程，将设备维护工作中使用的备品备件、人工数量、工器具等明确化。此外，当需使用系统中的某一作业规程时，与该作业规程相对应的物资库存信息、详细操作步骤等也会被完全拷贝到工作单中，为运维人员工作质量和工作效率的提高奠定了坚实的基础。

员工管理主要用于核实和更新运维人员的技术工种和技术等级信息，并对单位内部的员工考勤、薪酬福利以及人力资源使用状况等进行统计，给出最优的人力资源配置方案。资源管理内容囊括了登记设备供应商、制造商以及相关业务合作伙伴的公司信息，对提倡设备维护管理工作所需要的工具和设备进行记录。日程管理内负责构建设备与运维人员间产生的工作日历，以方便管理人员随时查看工作进度。

图2 计算机维护管理系统功能模块关系

2 软件的开放性设计

计算机维护管理系统采用的是客户端与服务端相结合的方式实现多用户之间的协调工作，其中服务器平台使用了UNIX或Windows NT，数据库则可选用达到工业标准的Sybase、Oracle以及DB2等型号，客户机平台是使用的操作系统是Windows 9X。另外，在软件的开放性设计方面依然存在着很多的优异性和效益性。例如，可自定义窗口中字体属性、自定义显示或隐藏字段以及自定义表格的行高与列宽等。为了能更加精准地管控运维工作中产生的维护费用，系统还预留了与财务系统的接口，可通过预先定义的财务科目代码识别每一项维修工作产生的费用[4]。

3 结语

综上所述，构建自动化、智能化以及信息化的电力设备维护管理系统，具有规范运维人员工作行为、优化企业内部资源以及增强电力设备安全性与稳定性等作用，是当前电力企业控制运维成本、提升精益效益以及增强服务能力的最有效措施。本文所介绍的计算机运维管理系统具有成本低廉、操作简便以及适用范围广等优势，但受运维人员责任意识不强、业务水平不高等因素的影响，在实际使用该系统是依然面临着诸多的难点，为此，我们只有在今后的工作中不断总结和积累工作经验，积极完善的专业知识和业务水平，才能全面高效地将该系统运用于实际工作中，为电力设备运维工作的高效开展提供充足的人力资源保障。