浅议电气设备状态维修

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1、浅议电气设备状态维修关键词:定期维修 状态 可靠性 摘要:电力系统的设备维修,长期以来一直是以时间周期为基础的定期维修制度,然而近期 这种单纯的以时间为基础的定期维修制度已被人们所质疑,人们不断采用新技术探索改革维 修制度,逐渐向以状态为基础的维修方式过渡,并取得了一定的成效。 1 引言 电气设备运行可靠性与电力系统的安全与稳定紧密相关。长期以来,我国电力行业一直 根据电气设备预防性试验规程的规定,对电气设备进行定期的停电试验、检修和维护,对电力 系统的安全运行起了非常重要的作用。随着状态维修技术的的广泛认同,状态维修技术取代 定期维修己成为发展的必然。 2 实施状态维修的必要性分析 随着电力

2、体制的改革和经营机制发生的变化,以及减人增效和供电可靠性要求进一步提 高,计划性维修制度已逐步不能完全适应形势发展的要求。因此,迫切希望能实现对电气设备 维修管理由“到修必修,修必修好”的方针向“应修必修,修必修好”的观念转变,并对传统的设备 维修制度进行改革。实际上,电气设备的状态维修是当前先进工业国家普遍推行的一种科学 的设备维修管理策略。 电力企业由计划经济向市场经济转移,经济效益和社会效益都是其重要的追求目标,而提 高供电可靠性和降低生产成本是实现该目标最重要的途径和提高经济效益的关键。由于状 态维修是提高供电可靠性和降低设备维修费用的重要措施,而设备维修费用在整个生产成本 中占有相当

3、大的比重,因此从提高经济效益的角度来看,定期维修已不能满足形势发展的要求。 由于停电维修合格的设备运行中出现事故的可能性依然存在,所以定期预防性维修不能及时 发现设备内部的绝缘隐患。定期维修是不管设备状态如何“到期必修”,有失设备维修的科学 性和合理性,用它来指导维修实践,可能会发生维修不足或维修过剩的情况,从而造成人、财、 物的浪费某些不必要的频繁检修还可能会增加误操作、人员伤亡和事故发生的几率此外定 期维修造成的计划停电很可能影响供电可靠性和售电量。 3 实施状态维修的基本过程与主要技术 3.1 电气设备状态维修的基本过程分析 电气设备的状态维修过程是根据在线监测数据如色谱分析数据、局部放

4、电 数据、红外测温数据等、设备定期预试数据以及运行工况记录、缺陷记录、维 修记录、出厂数据等,诊断电气设备可能出现的潜伏性故障,并作出故障的趋势 预报,由此对电气设备的实际健康状态进行评估根据电气设备故障性质及预报、 电气设备健康状态、维修规则,拟订出初步的维修方案,确定影响维修的主要指 标属性或目标,采用某种决策方法进行分析,选择出最优或次优满意的维修方案。3.1.1 状态评估 状态维修的宗旨就是根据设备的实际状态来确定采取的维修措施。因此,设 备的状态评估是状态维修决策的重要一环,只有正确地评估了设备的状态,才能 做出正确的维修决策。我国现行的电力变压器检修导则以及电气设备预 防性试验规程

5、中,只有检修周期、检修内容、检修工艺流程以及预试数据的注意值等,都没有涉及对变压器状态评估的内容,在实际工作中无法对电气设备的 状态进行判断。因此,很有必要深入研究电气设备健康状态评估的方法。 3.1.2 决策分析 决策分析就是从若干可选方案中选择和决定最佳方案的一种分析过程。对 电气设备实施状态维修,不仅要考虑技术方面的因素,还要考虑生产计划、经济 成本等方面的因素。当电气设备出现某种非紧急故障的情况下,是否需要立即进 行检修处理,不仅涉及对电气设备实际状态的判断,而且还应根据电网实际运行 情况以及实际生产情况和设备管理情况是否可以报废等,提出维修计划安排和维 修方案,采用某种决策方法,通过

6、对决策指标或决策目标的综合评价,选择最优或 满意的维修方案。决策分析的方法很多,应研究多种方法应用于电气设备状态维 修决策的可行性和实用性。 3.2 电气设备状态维修的技术要求 3.2.1 状态监测 设备状态监测技术是根据设备诊断的目的,针对设备故障模式,选用适当方 法和装置来检查测量设备的状态信息,并对这些信息进行处理,抑制各种干扰信 息,提取能反映设备状态特征的信息的一项信息检测处理技术。 电气设备状态监测可分为3个基本步骤:(1)数据采集;(2)数据分析及特征 提取;(3)状态评估或故障诊断及分类。对于不同的步骤,根据不同的监测对象, 可采用不同的方法。 3.2.2 状态预测 设备运行状

7、态的预测是从已知运行状态出发,考虑运行、气候、历史等相关 因素,对未来的运行状态作出预测。电气设备的定期预防性试验作业程序十分复 杂,且随着电力系统的迅速发展,电气设备的数量也会越来越多,如果逐一对每台 设备进行离线试验,势必需要更长的试验周期,这样就会增加设备产生故障的危 险性。因此通过预测预防试验参数值,在预防性试验进行之前,预知运行设备的 状态,就可以更好地将设备事故防患于未然,提高设备的运行可靠性。预测中比 较常用的主要有时间序列法、回归分析法、模糊预测法、灰色预测法、人工神 经网络法等。 时间序列预测是最常使用且有效的传统状态预测方法,目前许多新的方法是 在其基础上发展起来的。回归预

8、测是根据事物的历史资料,建立可以进行数学分 析的数学模型,预测事物未来状态。其特点是将影响预测目标的因素作为自变量,而 将预测目标作为因变量。模糊预测是应用模糊逻辑和预报人员的专业知识将数 据和语言形成模糊规则库,然后选用一个线性逼近非线性动态系统,进行预测。 从实际应用来看,单纯的模糊预测其精度往往不尽人意,这主要是因为模糊预测 没有学习能力。神经网络法是各种人工智能方法中的一种典型方法。它利用神 经网络,选取历史数据作为训练样本,然后构造适宜的网络结构,用某种训练算法 对网络进行训练,使其满足精度要求之后,再进行预测。由于神经网络具有良好 的非线性品质、极高的拟合精度、灵活而有效的学习方式

9、、完全分布式的存储 结构以及模型结构的层次性,使其在预测领域受到了高度的重视。作为一种非常 有效的非线性系统预测方法,它在电力系统负荷预测中已经取得了成功的应用。4 状态维修对设备可靠性的影响 4.1 在设备故障随时间增加而减少时(即m1时),对设备的定期预防性维修 工作将使设备的可靠性降低。而且,由于实际中的维修工作都是不完善维修,存 在着因维修活动的不完善、出现差错而导致设备故障的可能性。所以,定期预防 性维修活动往往会导致“过维修”现象,即可靠性高的设备经不必要的定期维修 后其可靠性反而降低,状态正常的设备经不必要的定期维修后反而导致故障或出 现潜在故障。 4.2 由于定期预防性维修时间

10、间隔是事先确定的,当设备在两次维修间隔 (n T, (n +1)T)中出现异常导致可靠性快速下降时,定期维修活动不会因此启动。 这导致了“欠维修”现象的出现。维修的基木目标是“应修必修,修必修好”, 而定期预防性维修一定程度上存在着维修的盲目性。 可靠性理论认为,可靠性是“设备在规定的条件下和规定的时间内完成规定 功能的能力”。可以认为,设备的完成规定功能的能力与设备状态是直接相关的。 即设备状态与设备可靠性呈正相关关系,并可粗略视为线性正相关关系,亦即一 般情况下状态好的设备可靠性高,状态差的设备可靠性低。 状态维修以设备的健康状态为维修决策的基础,是以可靠性为中心的维修方 法(RCM)中的

11、一种。状态维修活动是被设备的健康状态“触发”的,事先需要确 定的不是维修时间间隔,而是“触发”不同维修活动实施的不同健康状态等级。 当设备状态劣化到一定程度时,相应的维修活动得以实施,如此便使得设备的健 康状态保持在较高的水平,进而提高了设备的可靠性;设备健康状态正常时,继续 保持对其进行状态监测。状态维修对设各可靠性的影响的分析方法与前节定期 预防性维修对设各可靠性的影响的分析方法类似,所小同的是状态维修的时间间 隔是不确定的。 参考文献 1许婧.电力设备状态检修技术研究综述,电网技术,2000. 2田玲.电气设备实施状态维修决策方法的探讨,电网技术,2004. 3苏鹏声.电力系统设备状态监

12、测与故障诊断技术分析,电力系统自动化, 2003. 探析电气设备状态维修策略研究 论文关键词：电气设备 状态维修 策略 论文摘 要:目前电力系统中电气设备大多采用的定期维修体制存在着严重缺陷,如维修 不足、维修过剩或盲目维修等。本文研究了怎样合理安排电气设备的维修,节省维修费用,同 时保证系统有较高的可靠性。 1.传统的定期维修制度 设备定期维修是多年来广大电力企业采用的基本设备管理方法,其最大特点是以单纯的 时间周期为基础,依据规程、规范和制度等要求编制计划,安排设备的维修。这种维修方式不 管设备的实际状况如何,只要“到期”就“必修”。这种做法不考虑设备客观上存在着状态差异, 由此产生了维修

13、过剩,浪费资源和影响设备运行可靠性等一系列问题。 1.1电气设备的“健康”状况存在差异 电气设备的“健康”状况存在差异首先是设备的先天条件不一样,进口设备和国产设备的 技术状况不一样;同样是国产设备,不同厂商因技术与管理水平不一样,使其产品质量也不一样;即使是同一厂商,因技术、管理上的进步,不同时期、不同批次的产品,其质量也会不一样。 因此应当承认设备投运的初始状态是千差万别的。其次,设备的使用环境不一样,不同的环境 将对设备运行状况产生不同的影响,这种环境主要有两种:一是设备所处的外部自然环境不一 样,尤其是供电设备,大部分暴露在室外自然环境中,因温度、湿度、污染、紫外线、日照等 有较大差异

14、,对设备的影响有较大不同;二是设备在电力系统的位置不同,所承受系统运行电 压、短路电流和热稳定时间等不尽相同,尤其是故障时系统短路容量差异较大。此外,新技术、 新材料的使用,使得设备的技术水平、技术状况有了较大的改善,尤其是 20世纪 90年代以后,我 国电力设备制造引进不少国外先进的技术、装备和管理,设备的改型换代较快,整体技术水平 有了较大的提高,因此电力系统的装备水平得到较大的改善。 1.2定期维修制度所存在的问题 由于电气设备的初始状况和现场设备的运行状况有很大差异,即现场设备的“健康”状况 好坏相差甚大,而定期维修制度几乎无视这些状况的差异,而采用统一的、一刀切的定期维修 方式,其最

15、主要的表现在维修结果上,要么维修过剩,要么维修不足。工程的实际情况大多是 出现维修过剩,经常出现“小病大治”、 “无病亦治”的盲目维修的现象,这种维修过剩的结果,必 将出现如下维修的弊端: (1)一些状态良好的设备,因盲目维修而出现故障或潜在故障,维修达不到恢复设备原有 的可靠性的作用,而是增加了设备的故障隐患和故障率。 (2)降低了设备的可用性,许多维修迫使设备停机。中断对用户的不间断供电,这是增加 停机维修的次数的必然结果。而提高供电可靠性是供电企业非常重要的基本考核指标。目 前,定期维修是电气设备停运的主要原因,往往占全部停运时间的 60%以上。 (3)增大设备运行管理成本,使企业在市场

16、和发展竞争中不堪重负。电气设备的大修费用 是企业管理中主要的支出费用,该费用在电力企业经济活动中所占比例不小,这就直接影响了 企业的经济效益。因此要提高企业的经济效益也必须对企业设备现行所执行的定期维修制 度进行改革,以经济效益的观点和要求来指导维修策略的分析选择。 其次,各个设备在电力系统中的地位和影响不同,每个设备中部件对设备功能的影响也不 相同。能否或有没有必要对所有设备进行状态监测、故障诊断、状态维修呢?即能否用状态 维修完全替代定期维修呢?事实上,对所有设备及其部件进行状态监测和状态诊断在技术上 有困难,而且对所有设备及其部件进行状态监测在费用上难以承受。所以,未来的状态维修不 可能完全代替定期维修,而是状态维修和定期维修共同存在的局面。 2.状态维修中状态监测特征量的选取 随着传感器技术的发展,电气设备可被监测的状态量越来越多,几种重要电气设备的主要 状态监测特征量如下: (1)变压器:主要有充油电力变压器,其次是 SF6 气体绝缘和环氧树脂浇注绝缘的变