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输变电设备状态检修技术体系研究与实施

第33卷第13期2009年7月电网技术PowerSystemTechnologyVol.33No.13

Jul.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）

ResearchandImplementationofCondition-BasedMaintenanceTechnologySystemfor

PowerTransmissionandDistributionEquipments

ZHANGHuai-yu，ZHUSong-lin，ZHANGYang，LOUQi-min，ZHANGLiang

（ZhejiangProvincialElectricPowerCompany，Hangzhou310014，ZhejiangProvince，China）

ABSTRACT:

Fourdevelopmentstagesimplementingcondition-basedmaintenanceofpowertransmissionanddistributionequipmentsbyZhejiangprovincialpowercompanyareretrospected,anditsgeneralthoughtandtechnologicalsystemarepresented.First,theideathatthekernelofcondition-basedmaintenanceisquantizedevaluationofequipmentstate,andthebasicdataofstateevaluationismainlyfromvariousreal-timerecordsofoperation,patrol,livetestsandpreventivetests;thentherelationsamongcondition-basedmaintenance,regularoverhauling,equipmentoperationandmaintenancemanagementaswellastherelationbetweenon-linemonitoringandcondtion-basedmaintenancearehackled;finallythefunctionframeworkofstateevaluationofpowertransmissionanddistributionequipmentsandauxiliarymaintenancestrategydecision-makingsystem,therelationamongthissystemandothermanagementinformationsystemsanditspreliminaryapplicationresultsarepresented.

KEYWORDS:

condition-basedmaintenance；stateevaluation；technicalsupportsystem

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、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2—7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71

1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（preventivemaintenance，PM、状态检修（conditionbasedmaintenance，CBM、定期检修（timebasedmaintenance，TBM3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（workbreakdownstructure，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、TBM3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.1Sketchmapforpotentialfault

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张怀宇等：

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图2TBM、CBM与检修工作管理的关系

Fig.2RelationshipamongTBM,CBMandmaintenancemanagement

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（EPRI、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500kV、20多台220kV、20多台110kV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。

[9-11]

2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.3Systemofconditionassessment

3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，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

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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IEC61970、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、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

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浙江省电力公司，2007．

图4输变电设备状态评价和检修策略辅助决策系统功能框架

Fig.4Frameworkoftechnicalsupportsystemfor

T&Dequipmentconditionassessmentand

maintenancestrategydecision

4取得的初步成果

经过本课题的研究，浙江省电力公司已基本建立了一套体系完整、层次结构清晰的输变电一次设备状态评价标准，并利用该标准对浙江电网110kV及以上电压等级的运行变压器进行状态评价，评价结果与实际和专家经验相一致；同时制定了确保科学、有序开展状态检修的管理体系文件。

自行研制开发了具有完全自主知识产权，采用国际先进的相关标准、分析设计方法和IT技术的输变电设备状态评价、维修策略辅助决策系统，为省公司全面实施状态检修奠定了基础。

应用课题成果将原先手工评价一个变电所设备所需的约12工时缩减到2工时，有效提高了设备状态评价效率。

致谢

浙江省电力公司状态检修工作一直受到国家电网公司的大力指导和帮助，受到浙江省各个地市电力公司广大技术和管理人员的支持，在此表示衷心的感谢。

2009-03-16。

，男，硕士研究生，教授级高

，男，教授级高级工程师，长

，男，硕士研究生，教授级高级

设备运行与管理研究；

张亮（1962—，男，高级工程师，长期从事设备运行与管理研究。

（责任编辑李兰欣）