電氣設備狀態(tài)維修策略研究
論文關(guān)鍵詞：電氣設備 狀態(tài)維修 策略
論文摘 要:目前電力系統(tǒng)中電氣設備大多采用的定期維修體制存在著嚴重缺陷,如維修不足、維修過剩或盲目維修等。本文研究了怎樣合理安排電氣設備的維修,節(jié)省維修費用,同時保證系統(tǒng)有較高的可靠性。
1.傳統(tǒng)的定期維修制度
設備定期維修是多年來廣大電力企業(yè)采用的基本設備管理方法,其最大特點是以單純的時間周期為基礎,依據(jù)規(guī)程、規(guī)范和制度等要求編制計劃,安排設備的維修。這種維修方式不管設備的實際狀況如何,只要“到期”就“必修”。這種做法不考慮設備客觀上存在著狀態(tài)差異,由此產(chǎn)生了維修過剩,浪費資源和影響設備運行可靠性等一系列問題。
1.1電氣設備的“健康”狀況存在差異
電氣設備的“健康”狀況存在差異首先是設備的先天條件不一樣,進口設備和國產(chǎn)設備的技術(shù)狀況不一樣;同樣是國產(chǎn)設備,不同廠商因技術(shù)與管理水平不一樣,使其產(chǎn)品質(zhì)量也不一樣;即使是同一廠商,因技術(shù)、管理上的進步,不同時期、不同批次的產(chǎn)品,其質(zhì)量也會不一樣。因此應當承認設備投運的初始狀態(tài)是千差萬別的。其次,設備的使用環(huán)境不一樣,不同的環(huán)境將對設備運行狀況產(chǎn)生不同的影響,這種環(huán)境主要有兩種:一是設備所處的外部自然環(huán)境不一樣,尤其是供電設備,大部分暴露在室外自然環(huán)境中,因溫度、濕度、污染、紫外線、日照等有較大差異,對設備的影響有較大不同;二是設備在電力系統(tǒng)的位置不同,所承受系統(tǒng)運行電壓、短路電流和熱穩(wěn)定時間等不盡相同,尤其是故障時系統(tǒng)短路容量差異較大。此外,新技術(shù)、新材料的使用,使得設備的技術(shù)水平、技術(shù)狀況有了較大的改善,尤其是20世紀90年代以后,我國電力設備制造引進不少國外先進的技術(shù)、裝備和管理,設備的改型換代較快,整體技術(shù)水平有了較大的提高,因此電力系統(tǒng)的裝備水平得到較大的改善。
1.2定期維修制度所存在的問題
由于電氣設備的初始狀況和現(xiàn)場設備的運行狀況有很大差異,即現(xiàn)場設備的“健康”狀況好壞相差甚大,而定期維修制度幾乎無視這些狀況的差異,而采用統(tǒng)一的、一刀切的定期維修方式,其最主要的表現(xiàn)在維修結(jié)果上,要么維修過剩,要么維修不足。工程的實際情況大多是出現(xiàn)維修過剩,經(jīng)常出現(xiàn)“小病大治”、“無病亦治”的盲目維修的現(xiàn)象,這種維修過剩的結(jié)果,必將出現(xiàn)如下維修的弊端:
(1)一些狀態(tài)良好的設備,因盲目維修而出現(xiàn)故障或潛在故障,維修達不到恢復設備原有的可靠性的作用,而是增加了設備的故障隱患和故障率。
(2)降低了設備的可用性,許多維修迫使設備停機。中斷對用戶的不間斷供電,這是增加停機維修的次數(shù)的必然結(jié)果。而提高供電可靠性是供電企業(yè)非常重要的基本考核指標。目前,定期維修是電氣設備停運的主要原因,往往占全部停運時間的60%以上。
(3)增大設備運行管理成本,使企業(yè)在市場和發(fā)展競爭中不堪重負。電氣設備的大修費用是企業(yè)管理中主要的支出費用,該費用在電力企業(yè)經(jīng)濟活動中所占比例不小,這就直接影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此要提高企業(yè)的經(jīng)濟效益也必須對企業(yè)設備現(xiàn)行所執(zhí)行的定期維修制度進行改革,以經(jīng)濟效益的觀點和要求來指導維修策略的分析選擇。
其次,各個設備在電力系統(tǒng)中的地位和影響不同,每個設備中部件對設備功能的影響也不相同。能否或有沒有必要對所有設備進行狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、狀態(tài)維修呢?即能否用狀態(tài)維修完全替代定期維修呢?事實上,對所有設備及其部件進行狀態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)診斷在技術(shù)上有困難,而且對所有設備及其部件進行狀態(tài)監(jiān)測在費用上難以承受。所以,未來的狀態(tài)維修不可能完全代替定期維修,而是狀態(tài)維修和定期維修共同存在的局面。
2.狀態(tài)維修中狀態(tài)監(jiān)測特征量的選取
隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展,電氣設備可被監(jiān)測的狀態(tài)量越來越多,幾種重要電氣設備的主要狀態(tài)監(jiān)測特征量如下:
(1)變壓器:主要有充油電力變壓器,其次是SF6氣體絕緣和環(huán)氧樹脂澆注絕緣的變壓器。主要的監(jiān)測特征量有:油中溶解氣體(單一或多種)含量、局部放電、繞組變形、鐵芯接地電流、高壓套管的介損、油中微水質(zhì)量分數(shù)等。
(2)電容型設備:包括電流互感器、電容式電壓互感器、電容器、電纜等。主要的監(jiān)測特征量有:介損、泄漏電流、等值電容(也可監(jiān)測局部放電)等。
(3)氧化鋅避雷器:主要監(jiān)測阻性電流,也有的監(jiān)測總泄漏電流。
(4)高壓斷路器:包括油斷路器、SF6斷路器(含GIS內(nèi)的斷路器)、真空斷路器。
目前可監(jiān)測的特征量有:合、分閘線卷電流,操作機構(gòu)的行程、速度和機械振動,動態(tài)回路電阻等。電氣設備所處的某個狀態(tài)常由若干個狀態(tài)特征量反映,而一個狀態(tài)特征量又可能源于設備的多種狀態(tài),故狀態(tài)特征量的選取及提取是狀態(tài)評估中難點問題之一。在識別運行中電氣設備的故障狀態(tài)和正常狀態(tài)時,常因狀態(tài)特征量選取不恰當而出現(xiàn)誤診或漏診,誤診的主要原因就是正常狀態(tài)和故障狀態(tài)的特征參量存在交疊區(qū)域,即狀態(tài)特征量存在著模糊性。所以需要選取有代表性、有效的狀態(tài)特征參量。
所以,傳感器采集到的狀態(tài)監(jiān)測信號需要進行進一步的處理,其目的在于抑制干擾和提取信號特征,在錯綜復雜的信號中提出有用的信息量,精煉設備運行時的特征信息,以提高設備診斷的靈敏度。
3.基于變權(quán)綜合的電氣設備狀態(tài)評估及維修決策
電氣設備狀態(tài)評估的方法有多種,其中主要分為傳統(tǒng)的加權(quán)評分法和新興的人工智能評估法。
加權(quán)評分法對事先選定的影響設備狀態(tài)的因素集中的各個因素進行分項評分,再對各評分值進行加權(quán)綜合,得出對設備狀態(tài)的評估結(jié)果。這些因素既可以廣泛地包含預試、在線監(jiān)測、家族質(zhì)量缺陷和設備自身質(zhì)量等等;也可以狹義地側(cè)重于對設備的狀態(tài)監(jiān)測,提取反映設備狀態(tài)的各特征參數(shù)構(gòu)成因素集。評分手段可以是專家打分,也可以通過經(jīng)驗公式、數(shù)學函數(shù)擬合計算得到。評分結(jié)果根據(jù)實際需求可進一步做模糊化處理,用于模糊綜合評判。
人工智能評估法以神經(jīng)網(wǎng)絡為典型代表,通常以狀態(tài)監(jiān)測得到的反映設備狀態(tài)的特征參數(shù)為評估要素。神經(jīng)網(wǎng)絡將電氣設備的狀態(tài)和狀態(tài)特征參數(shù)之間的關(guān)系視為非線性映射關(guān)系,并通過對以設備狀態(tài)特征參數(shù)為網(wǎng)絡輸入,以設備狀態(tài)為網(wǎng)絡輸出的樣本的學習過程建立這種復雜的映射關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡評估法需要大量的訓練數(shù)據(jù)進行訓練,且通常用作定性評估。設備狀態(tài)評估的關(guān)鍵在于:(1)評估因素的確定,即確定能正確反映設備所處狀態(tài)的因素集,如預試、狀態(tài)監(jiān)測、家族質(zhì)量缺陷等;(2)評估手段的選取,常用的評估手段有專家評分、數(shù)學經(jīng)驗公式、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等;(3)綜合評判的方法及評估結(jié)果的確定,通常采用分層加權(quán)綜合評判。
參考文獻:
[1]田玲,刑建國.電氣設備實施狀態(tài)維修決策方法的探討[J].電網(wǎng)技術(shù),2004, 28(16).
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