電力電氣設備狀態(tài)檢修技術研究進展

【摘要】電力電氣的設備維修，長期以來一直是以時間周期為基礎的定期維修制度，然而近10年來，這種單純的以時間為基礎的定期維修制度已被人們所質疑，人們不斷采用新技術探索改革維修制度，逐漸向以狀態(tài)為基礎的維修方式過渡，并取得了一定的成效。主要介紹電力電氣設備狀態(tài)檢修技術研究進展[1]。

【關鍵詞】狀態(tài)檢修；狀態(tài)監(jiān)測；可靠性技術

目前電力系統(tǒng)中電力設備大多采用的計劃檢修體制，存在著嚴重缺陷，如臨時性維修頻繁、維修不足或維修過剩、盲目維修等，這使世界各國每年在設備維修方面耗資巨大。怎樣合理安排電力設備的檢修，節(jié)省檢修費用、降低檢修成本，同時保證系統(tǒng)有較高的可靠性，對系統(tǒng)運行人員來說是一個重要課題。本文主要介紹檢修體制的演變、狀態(tài)檢修的發(fā)展概況及狀態(tài)檢修面臨的問題。

一、電氣設備狀態(tài)維修的技術要求

狀態(tài)維修的前提與基礎是對設備進行狀態(tài)分析與評判，要評判設備目前處于什么樣的狀態(tài)，是否有潛在故障的發(fā)生。故障參量的變化率是多少，故障發(fā)展期有多長，如何預測故障的發(fā)展趨勢等等。根據(jù)對設備狀態(tài)的監(jiān)測、診斷和分析，狀態(tài)維修的技術包括狀態(tài)監(jiān)測技術、狀態(tài)評估技術、狀態(tài)預測技術等。

（一）狀態(tài)監(jiān)測[2]。設備狀態(tài)監(jiān)測技術是根據(jù)設備診斷的目的，針對設備故障模式，選用適當方法和裝置來檢查測量設備的狀態(tài)信息，并對這些信息進行處理，抑制各種干擾信息，提取能反映設備狀態(tài)特征的信息的一項信息檢測處理技術。電氣設備狀態(tài)監(jiān)測的目的是通過測量在運設備的健康狀況，識別其現(xiàn)有的和即將出現(xiàn)的缺陷，分析、預測檢修的時間，以有效地減少設備損壞。由于在運行電壓下測量的特征量比預防性試驗所加電壓下的離線試驗同一特征參數(shù)正確度高，更能真實地反映設備運行的實時狀態(tài)，狀態(tài)監(jiān)測在電力系統(tǒng)中有著廣泛的應用。電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測的對象主要是電廠以及電力系統(tǒng)的重要電氣設備，如變壓器、發(fā)電機、電纜、斷路器以及其他電氣機械等一般地說，電氣設備狀態(tài)監(jiān)測可分為3個基本步驟：（1）數(shù)據(jù)采集；（2）數(shù)據(jù)分析及特征提取；（3）狀態(tài)評估或故障診斷及分類。

（二）狀態(tài)預測。預測中比較常用的主要有時間序列法、回歸分析法、模糊預測法、灰色預測法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡法等。

（三）狀態(tài)評估。狀態(tài)維修是一種以設備狀態(tài)為基礎，采用預測設備狀態(tài)發(fā)展趨勢的方法，以提高設備可靠性和可用度為目標的一種維修方式。顯然這種維修是建立在設備現(xiàn)行狀態(tài)的基礎上，而設備的現(xiàn)行狀態(tài)是通過一定的方式對設備進行狀態(tài)評估之后予以確定。因此，可以說設備的狀態(tài)評估是開展狀態(tài)維修的基礎。

二、狀態(tài)檢修技術發(fā)展概況

與狀態(tài)檢修密切相關、能直接提高狀態(tài)檢修工作質量的理論與技術主要包括3個方面的內容，即設備壽命管理與預測技術、設備可靠性分析技術、信息管理與決策技術。

（一）設備壽命管理與預測技術[3]。大多數(shù)工業(yè)化國家的電力基礎設施在20世紀60與70年代間得到極大擴充，因此，多數(shù)電力主設備的在役時間在25～30年左右，且進入老化階段的設備所占份額愈來愈大。這種情況迫使各電力公司考慮如何延長機組壽命并保證效益。狀態(tài)檢修中壽命預測與評估技術的應用，有利于科學合理地安排檢修和提高設備的可用率。但電力公司可能獲得的效益大部分來自于電廠主設備，因此，各國都把壽命預測和評估研究的重點放在對鍋爐、汽機、發(fā)電機、變壓器及高壓開關等重要設備上。

（二）電力設備的可靠性技術。傳統(tǒng)的電力設備可靠性評估基于威布爾得出的浴盆曲線法。由于可靠性特征曲線形似浴盆而得名，如圖1所示，但此法只適用于對有支配性耗損故障的設備進行維修，且精確度不高。將可靠性預測理論和強度及壽命理論結合起來，綜合考慮影響鍋爐部件故障的各種因素，對預測鍋爐部件的可靠性做了有益的嘗試。另外，它還運用多元統(tǒng)計方法中因子分析和聚類分析，從反映火電大機組運行可靠性的指標體系出發(fā)，對我國火電100MW及以上機組的運行可靠性進行了分析，提出了企業(yè)綜合可靠性水平的評估方法。用它可以簡單分析我國不同地區(qū)火電大機組運行的可靠性水平。

（三）信息管理與決策技術[4]。近30年來，管理決策作為一門獨立學科，有了很大發(fā)展。狀態(tài)檢修作為一種先進的檢修體制，是與多方面的管理工作分不開的。圖2為狀態(tài)檢修的一個簡化決策流程。世界各國從不同的管理目標出發(fā)，形成了不同的管理系統(tǒng)。芬蘭的IVO輸電服務公司開發(fā)的變電站檢修管理系統(tǒng)（SOFIA）是一建立在對一座變電站的長期檢修計劃的基礎上，從壽命周期費用（life cycle cost）著手，使用設備的劣化模型的數(shù)學形式（狀態(tài)模型）來估計設備將來狀態(tài)的一種檢修管理系統(tǒng)。SOFIA

在考慮預算及其設備狀態(tài)的情況下，通過檢修費用的優(yōu)選，降低總費用。荷蘭B.V.KEMA與荷蘭Delft技術大學在考慮市場情況及技術條件的前提下，研制了一種包括狀態(tài)檢修在內的多種策略均衡應用的main man檢修管理系統(tǒng)，其特點在于引入了診斷專家系統(tǒng)，使可靠性和安全性達到可接受的水平。德國提出將工人或供貨商的管理層所有功能融為一體，以減少中間環(huán)節(jié)的瘦型管理。此管理方法在德國的WEis wEIller電廠檢修管理中得到運用，使該廠48%的工作任務流程得到優(yōu)化，效果明顯。

三、結束語

電力設備狀態(tài)檢修技術的應用必須以對設備的全面監(jiān)測為基礎。但目前有關電力設備運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)仍然存在監(jiān)測點少、功能單一、缺乏系統(tǒng)性和綜合性，尤其缺乏監(jiān)測的層次化和網(wǎng)絡化等問題，妨礙了設備狀態(tài)信息的集中和綜合。

參考文獻：

[1]黃樹紅、胡揚、韓守木，火電廠設備狀態(tài)檢修概論[M].武漢：華中理工大學能源科學與工程學院，1998.

[2]李常火，電力設備診斷技術概論[M].北京：水利電力出版社，1996.

[3]陳奕善，采用以可靠性為中心的檢修（RCM）編制發(fā)電設備檢修計劃的介紹[M].1996.

[4]李兵，日本火電廠鍋爐部件剩余壽命診斷技術[J].華北電力技術，1997，（8）.