输变电设备状态检修技术体系研究与实施

1、第33卷 第13期 2009年7月 电 网 技 术 Power System Technology V ol. 33 No. 13Jul. 2009文章编号：1000-3673（2009）13-0070-04 中图分类号：TM732 文献标志码：A 学科代码：470·4054输变电设备状态检修技术体系研究与实施张怀宇，朱松林，张扬，楼其民，张亮（浙江省电力公司，浙江省 杭州市 310014）Research and Implementation of Condition-Based Maintenance Technology System forPower Transmission

2、 and Distribution EquipmentsZHANG Huai-yu，ZHU Song-lin，ZHANG Yang，LOU Qi-min，ZHANG Liang（Zhejiang Provincial Electric Power Company，Hangzhou 310014，Zhejiang Province，China ）ABSTRACT: Four development stages implementing condition-based maintenance of power transmission and distribution equipments by

3、 Zhejiang provincial power company are retrospected, and its general thought and technological system are presented. First, the idea that the kernel of condition-based maintenance is quantized evaluation of equipment state, and the basic data of state evaluation is mainly from various real-time reco

4、rds of operation, patrol, live tests and preventive tests; then the relations among condition-based maintenance, regular overhauling, equipment operation and maintenance management as well as the relation between on-line monitoring and condtion-based maintenance are hackled; finally the function fra

5、mework of state evaluation of power transmission and distribution equipments and auxiliary maintenance strategy decision-making system, the relation among this system and other management information systems and its preliminary application results are presented.KEY WORDS: condition-based maintenance

6、；state evaluation ；technical support system摘要：回顾了浙江省电力公司实施输变电设备状态检修的4个发展阶段，介绍了其总体思路及技术体系。首先明确了状态检修的核心是设备量化的状态评价，状态评价的基础数据主要来自各种实时运行、巡视、带电测试、预试等资料记录；然后梳理了状态检修、定期检修与设备运行及维修管理工作之间的关系，以及在线监测与状态检修工作之间的关系；最后介绍了输变电设备状态评价和检修策略辅助决策系统的功能框架、与其它管理信息系统之间的关系以及初步应用效果。 关键词：状态检修；状态评价；技术支持系统0 引言随着电网的迅速发展，电网设备数量成倍增加，在

7、传统的定期计划检修模式下，电网设备数量与检修所需的资源有限之间的矛盾日益突出，已难以按规程规定的检修周期和项目进行检修，总体检修质量也难以提高。同时由于定期检修模式的目标是在设备发生故障前通过计划检修防止设备事故的发生，这种方式没有根据各设备的状态安排设备的检修周期，结果导致状态较好的设备过度检修，状态较差的设备则处于检修不足的状态。通过对电网设备运行维护采用精细化、规范化和更为科学的维修策略，在确保电网连续、安全、稳定、可靠运行的前提下实现电网设备运行维护资源消耗的最小化，已成为电网企业设备管理的发展必然趋势1-4。为此，浙江省电力公司确定了“通过科技创新，优化检修策略，提高设备的健康水平、

8、可靠性和可用率，提高设备检修的及时性、针对性和有效性，提高检修工作的规范性、效率和效益”的电网设备运行维护指导方针。浙江省电力公司自1995年起步开展电力设备的状态检修以来，经过了缺乏总体思路、标准和管理体系不健全、技术支撑手段不完善的探索认识阶段；也经历了消化吸收国内外电力和非电力行业状态检修成功实践的学习取经阶段；2006年进入了结合浙江电网的特点，梳理状态检修的总体思路、体系架构，研究输变电一次设备状态评价标准，开发技术支撑平台的自主创新阶段；2008年6月27日公司和绍兴电力局率先通过国家电网公司组织的验收。目前，在按照“安全第一、体系先行、循序渐进、持续完善”基本原则和详细制定省状态

9、检修目标、规划及工作计划的基础上，公司系统的10个地市局已经全部通过了状态检修验收，标志着浙江省输变电设备状态检修进入了全面实施阶段。第33卷 第13期 电 网 技 术 711 实施状态检修的总体思路和框架1.1 概述实施状态检修的总体思路是“明确三层关系，研究关键技术，制定一套标准，开发一个平台”。首先明确预防性检修(preventive maintenance，PM 、状态检修(condition based maintenance，CBM 、定期检修(time based maintenance，TBM 3者之间的关系，确定实施状态维修的外延和内涵，明确实施状态检修需要研究的内容及其关键

10、技术路线。其次，结合电网企业的特点，进一步研究和明确状态检修、定期检修与设备运行及检修工作管理间的关系，通过工作流、工作任务分解(work breakdown structure ，WBS 等方法和技术进一步明确实施状态检修需要解决的管理问题和技术关键。第三，针对输变电设备的特点，研究在线监测与开展状态检修工作之间的关系。第四，研究实施状态检修的核心和关键技术，即量化的输变电设备状态评价体系及其评价导则，并研究设备风险评估模型，研究和制定实施状态检修的管理标准。第五，在上述研究的基础上，采用最新的信息系统建模、分析、设计开发方法和工具，研究开发提高效率、能与电网企业其它信息系统有机集成的技术支

11、持系统。 1.2 明确状态检修的核心状态维修是企业以安全、环境、效益等为基础，通过设备的状态监测和评价、故障诊断、风险分析、检修决策等手段开展设备检修工作，达到设备运行安全可靠、检修成本合理的一种维修策略。浙江省电力公司充分认识到状态检修是根据设备性能/参数的监测结果及其处理措施进行的预防性检修，设备的性能/参数是由被监测的机器状态参数的变化反映出来的6-7。状态检修要求对设备进行各种参数测量，随时反映设备实际状态，测量的参数可以在足够的提前期间发出警报，以便采取适当的检修措施。设备从潜在故障发展到功能故障存在一个P-F 间隔期(见图1 ，这个P-F 间隔期越短，意味着设备从潜在故障发展到功能

12、故障越急促，越需要采 5-7用比较先进的手段进行状态监测，以便及时采取措施，防止设备故障的发生。实施状态检修的关键是通过评价反映设备性能的状态及时发现设备性能存在的潜在故障，并预测从潜在故障发展到功能故障的趋势，以便有针对性地及时安排检修。因此定义设备的状态类别，明确与其相关的状态参数(特征量 及各种测量参数与状态参数(特征量 间的逻辑关系是开展设备状态评价的基础，也是开展状态检修必不可少的重要环节。 1.3 梳理状态检修、定期检修与设备运行及维修工作管理间的关系在明确了状态检修的核心，梳理了PM 、CBM 、TBM 3者之间的关系后，浙江省电力公司结合电网企业的特点，进一步梳理了状态检修、定

13、期检修与设备运行及检修工作管理间的关系8，见图2，有利于在继承原有工作的基础上更好地开展状态检修工作。图中CMMS 指计算机化的维修管理系统。 1.4 梳理在线监测与状态检修工作之间的关系有关资料将状态维修分为3个等级：1）I 级。最简单、费用最低的一种，配备简易手提式状态检测仪器，由检测人员对设备进行巡回定期检查。 2）II 级。最高级、费用最多的一种，设备上配备永久性的监测系统，这些系统一般可以通过计算机进行自动故障检测功能，有相应的报警装置甚至故障诊断专家系统。这种检测系统一般配备在关键(瓶颈 生产线或设备部位上，即那些一旦出现故障会造成重大损失的设备上。3）III 级。其效能、费用与级

14、别介于上述2个等级之间。与火电厂和机械设备状态监视相比，反映电网企业高压、大电流电气设备性能状态的参量极大多数是电气量，目前，部分电气量可通过在线监测装置实现实时在线监测，但设备的多数性能状态可通过分析各种实时、运行、巡视、带电测试、预试等数据之间的相互关系来评价，同时目前在线监测装置的性能、可靠性、经济性有待进一步完善和提高，同时对所有开展状态检修的设备都安装在线监测装置是不经济的。鉴于上述情况，浙江省电力公司认为：目前在线监测并不是电网企业开展状态检修必不可少的条件，状态检修的核心是设备量化的状态评价，状态评价的基础数据主要应来源于基础资料和各种实时、运行、巡视、带电测试、预试等记录，因此

15、要善于利用和利用好这些数据，要通过寻找这些数据与状态参数(特征量 间的逻辑关系开展好设备状态评价8。要根据Fig. 1 Sketch map for potential fault72张怀宇等：输变电设备状态检修技术体系研究与实施 V ol. 33 No. 13 图2 TBM、CBM 与检修工作管理的关系Fig. 2 Relationship among TBM, CBM and maintenance management设备的实际情况和在线监测技术的成熟程度，通过技术经济和装置可靠性比较，有针对性地选择在线监测装置。关于如何选择变电站在线状态监视，加拿大电力协会(CEA、美国电科院(EPR

16、I、美国电子电气工程师协会(IEEE等进行过专题研究，IEEE 已制定了开关监视选择指南，油浸式变压器及其部件监视应用指南也正在制定中，这些对浙江省电力公司选择在线监测技术都有很好的参考价值。状态到设备整体状态的量化的评价体系，见图3。在此框架体系下着手起草油浸变压器(电抗器 状态评价导则，又经过多次研究后形成了草稿，并经过对7台500 kV 、20多台220 kV 、20多台110 kV 实际变压器应用状态评价导则(草稿 进行人工试评价的基础上不断完善评价规则，直至按导则进行的试评价结论与专家经验相一致后才形成发布稿。然后再以油浸变压器(电抗器 状态评价导则为蓝本，以同样的工作程序部署其它输

17、变电设备评价导则的编写，最终形成一套体系结构完整、层次清晰、量化的输变电一次设备状态评价导则。在上述体系下，还进一步研究了状态量的选择原则、状态量的扣分规则、部件和设备整体状态评价规则。9-112 输变电设备状态评价总体框架量化的设备状态评价体系及设备故障诊断、状态预测、风险评估等是开展输变电设备状态检修的关键技术。浙江省电力公司建立了从测量、状态量、部件图3 状态评价体系Fig. 3 System of condition assessment3 状态检修技术支持系统总体框架建立在量化的设备评价标准基础上的输变电设备状态评价和检修策略辅助决策系统应区别于任何管理信息系统，属于决策支持系统范畴

18、，该系统所需原始数据应来源于外部系统，系统应有一定的灵活性，以便适应于不断变化的评价标准和日新月异第33卷 第13期 电 网 技 术 73的诊断算法，同时应能与安全生产管理信息系统、企业资源计划系统(ERP、SCADA 和在线监测等实时/历史数据管理系统有效集成，以达到数据共享。 参考ISO13374、OSA-CBM 和MIMOSA 标准，结合IEC 61970、IEC61968等标准，以及先进的实时/历史数据共享平台，根据国家电网公司科技发展规划和SG186信息化战略，作为SG186安全生产管理应用系统中的一个高级应用模块，建立了集成数据获取、数据处理、监测预警、状态评价、状态诊断、预测评估

19、、风险评估、决策建议等功能的设备状态评价维修策略辅助决策系统框架参考文献1 程志华，章剑光状态检修技术及其辅助分析系统的应用J电网技术，2003，27(7：16-18Cheng ZhihuaZhang Jianguang Application of condition based maintenance technology and its computer aided analysis system JPower System Technology，2003，27(7：16-18(in Chinese 2 许婧，王晶，高峰，等电力设备状态检修技术研究综述J电网技术，2000，24(8：48

20、-52Xu Jing，Wang Jing，Gao Feng，et alA survey of condition based maintenance technology for electric power equipmentsJPower System Technology，2000，24(8：48-52(in Chinese3 刘永梅，盛万兴基于网络拓扑和遗传算法的配电设备检修计划优化模型J电网技术，2007，31(21：11-15Liu Yongmei，Sheng WanxingOptimization model for distribution equipment maintena

21、nce scheduling based on network topology and genetic algorithmJPower System Technology，2007，31(21：11-15 (in Chinese4 丁茂生，王钢，贺文基于可靠性经济分析的继电保护最优检修间隔时间J中国电机工程学报，2007，27(25：44-48Ding Maosheng，Wang Gang，He WenThe optimum routine maintenance interval of protection based on reliability economic analysisJPo

22、wer System Technology，2007，27(25：44-48(in Chinese 5 Cigre study committees 23 and 39，Joint Working Group onMaintenance and ReliabilityDrivers for change in transmission maintenance policy and the role of computer based information and decision support systemsCCigre ，19986 国家电网公司国家电网公司关于规范开展状态检修工作意见Z

23、20087 国家电网公司国家电网公司设备状态检修管理规定(试12-13，见图4。 行Z20088 浙江省电力公司赴北美开展输变电设备状态监视和维修调研及其可行性研究报告R杭州：浙江省电力公司，20049 ISO 13374-2 Condition monitoring and diagnostics of machines：Dataprocessing, communication and presentationS10 刘有为，李光范，高克利，等，制定电气设备状态检修导则的原则框架J电网技术，2003，27(6：64-67Liu Youwei，Li Guangfan，Gao Keli，et alFundamental frame to draft guide for condition maintenance of electric power equipment JPower System Technology，2003，27(6：64-67(in Chinese 11 Condit