加強狀態檢測技術應用 做好設備運維檢修支撐

本文討論在運維階段主要是通過加強設備狀態管理，包括建立標準體系規范開展檢測工作、開展狀態檢測、開展在線監測和帶電檢測裝置的性能檢測、加強典型案例的收集，以及建立信息化平臺提高管理效率，從而達到提升電網運行可靠性及設備運維水平的目的。

加強狀態檢測技術應用 做好設備運維檢修支撐

中國電力科學研究院高電壓研究所 畢建剛、李 鵬/文

一、引言

隨著我國經濟社會發展，對電網設備運行的安全可靠性要求也越來越高，傳統的定期檢修、停電試驗越來越不能適應電網發展的需要。如何提升電網運行可靠性，提高設備運維水平，在運維階段主要是通過加強設備狀態管理，包括建立標準體系規范開展檢測工作，開展狀態檢測以及時發現缺陷并實施針對性檢修，開展在線監測和帶電檢測裝置的性能檢測以提高結果的可行度，加強典型案例的收集以培養現場人員的診斷水平，以及建立信息化平臺提高管理效率。

二、狀態檢測在設備運維檢修中的作用

設備狀態管理是設備運維檢修工作的基礎，我國電網設備運維檢修經歷了故障后檢修、預防性定期檢修、基于定期試驗的狀態檢修，目前正在開展基于不停電檢測的狀態檢修。

故障后檢修，即在設備發生故障或運行功能失效后開展應急搶修，不考慮設備狀態管控、不對設備狀態檢測。這是在電力工業發展早期所采用的一種設備運維方式，對不太重要的設備也會采用這種故障后的檢修方式。

預防性定期檢修，即根據預先計劃對設備進行周期性的試驗檢修，主要依據的是《電力設備預防性試驗規程》（1985版、1996版）。這是向前蘇聯學習的設備檢修管理方式，在我國電力設備運維檢修中曾長期采用，到目前已有60多年的歷史，在許多發電廠設備的檢修試驗中還繼續采用。這種方式主要采用周期性預防性試驗評估設備狀態，大多1至3年一次。通過試驗發現設備缺陷，進而開展缺陷消除、設備檢修工作。與故障后檢修相比較，其優點是可以減少規律性的設備故障，尤其對開關等磨損性設備很有效，能將潛在的故障消滅在萌芽狀態，曾經大幅減少了突發性故障，解決大量的潛伏性故障隱患。其缺點是陪試率過高，經濟性考慮不夠，容易產生檢修過剩和檢修不足。

基于定期試驗的狀態檢修，以周期性停電試驗為基礎，通過設備狀態評估情況來制定科學的維修計劃，主要依據的是《輸變電設備狀態檢修試驗規程》（2008版），是近10年來國內大力推廣的試驗檢修方式。試驗周期上，確定停電試驗基準周期為3年，并可根據設備狀態、地域環境和網架特點等進行提前或延后，但最多不超過5年；試驗手段上，引入紅外熱像等成熟的帶電檢測技術；評判標準上，存在缺陷不是決定設備檢修的唯一標準，需綜合考慮企業安全、可靠性、環境、成本等因素，通過設備狀態評價、風險評估，檢修決策等環節工作實施。其優點是提高了設備檢修的針對性和經濟性，一定程度上減少了陪試情況和現場運維工作量。但由于設備狀態實時性有限，不能根據設備實時狀態制定有效的檢修策略；停電試驗周期雖有了調整空間，但每3-5年將所有設備停電一次，這仍是巨大的設備運維成本，限制了供電可靠性的提高。

基于不停電檢測的狀態檢修，強調帶電檢測和在線監測試驗對于設備狀態檢修的決策作用，主要參考的是《輸變電設備狀態檢修試驗規程》（2013版）、《電力設備帶電檢測技術現場應用導則》（系列）等。隨著紅外熱像、紫外成像、SF6分解產物、特高頻局放、高頻局放、超聲波局放、機械特性、光纖繞組測溫等帶電檢測和在線監測技術的迅速發展和廣泛應用，絕大部分停電試驗檢出的設備缺陷逐漸可由相應的帶電檢測和在線監測手段獲取。近年來，國網公司也不斷探索和試點基于不停電檢測技術的狀態檢修方式，以不停電檢測來替代停電試驗，實時掌握設備狀態，作為狀態評價和檢修決策的依據，從而最大限度減少設備停電次數，提高電網供電可靠性。

分析電力設備運維檢修方式的發展過程，狀態檢測越來越成為設備檢修決策的主要依據，試驗手段逐漸由簡單到豐富變化，試驗方式逐漸由停電向帶電和在線轉變，數據分析逐漸由簡單閾值判斷向復雜的橫向比較、趨勢分析、指紋分析、大數據分析方向發展。

三、中國電科院設備狀態檢測的主要工作及成效

作為國內專門的電網設備運行檢修研究單位，中國電科院根據電網設備狀態管理工作需要，結合在設備狀態檢測方面的既有技術支撐能力，重點開展了包括狀態檢測標準體系建設、狀態檢測裝置性能檢測、狀態檢測新技術研究及應用、重要電網設備現場帶電檢測、運檢數據信息化應用、典型檢測案例收集分析等方面的技術支撐工作。

1.狀態檢測標準體系建設

牽頭編制修訂基礎性的試驗標準《輸變電設備狀態檢修試驗規程》（2008版、2010版、2013版）。帶電檢測方面，構建了帶電檢測配置原則、技術規范、現場應用導則的體系架構，共計企業標準41項，組織和參與編寫其中15項標準。在線監測方面，構建了包含主站在線監測系統，輸電、變電、配電、電纜在線裝置技術規范及檢驗規范的體系架構，共計企業標準105項，組織和參與編寫其中20余項。檢測數據處理方面，牽頭編制電力行業標準《變電設備狀態評價技術導則》（系列），將帶電檢測、在線監測的試驗數據合理納入設備狀態評價。

2..狀態檢測新技術研究及應用

近年來，主要開展變壓器繞組光纖測溫、變壓器抗短路能力校核、變壓器繞組變形在線監測、開關柜聲表面波測溫、變壓器局放試驗電源系統、SF6絕緣設備分解產物檢測、特高壓GIS現場沖擊試驗、電力電纜狀態綜合診斷、電容器組開關壽命評估方法等多項新技術新裝置的研究和推廣工作。

3.狀態監測裝置性能檢測

建成輸變電設備狀態監測技術實驗室，通過國家實驗室認可委現場評審，獲得CNAS&CMA資質，具備開展油中溶解氣體、電容性設備絕緣、金屬氧化物避雷器絕緣、變壓器鐵芯接地電流4大類在線監測裝置檢測試驗能力，具備開展高頻局部放電、特高頻局部放電、超聲波局部放電、暫態地電壓局部放電、電容型設備絕緣帶電、紅外熱像儀、SF6紅外成像檢漏儀、油中溶解氣體分析（氣相色譜法）、油中溶解氣體分析（光聲光譜法）、SF6氣體分解產物、SF6氣體檢漏等13類帶電檢測儀器檢測試驗能力。

組織開展狀態檢測裝置性能檢測。編制發布輸變電設備在線監測裝置性能檢測方案，2014-2015年開展4類在線監測裝置的性能檢測工作，共承擔47個廠家130套變電設備在線監測裝置、16個廠家121套輸電線路在線監測裝置的委托試驗檢測。編制并發布電力設備帶電檢測儀器性能檢測方案，2014-2015年開展了148臺套紅外成像、特高頻局放、超聲局放等9大類帶電檢測儀器性能檢測。此項工作強化了狀態監測裝置的質量管理，提高電網設備狀態檢測數據的可信度，將為掌握國內在線監測裝置和帶電檢測儀器整體質量情況，有效實施狀態檢測，起到重要作用。

組織開展帶電檢測裝備檢驗比對能力評價。為統一定期試驗比對的試驗內容和要求，確保統一完善的技術體系，中國電科院開展對國網公司系統各單位帶電檢測裝備檢驗比對能力現場評價。根據紅外熱像類、局部放電類、SF6氣體分解物、介損電流類11大類帶電檢測裝置評價工作方案，2015年度完成了16家單位86大項檢測能力的全部認證評價工作，首次建立了標準統一的檢測能力，為下一步開展帶電檢測裝備定期檢驗和比對、到貨抽檢等技術管控工作提供了技術層面的能力支撐。

4.重要電網設備現場帶電檢測

開展特高壓交流變電站專項帶電檢測。為確保特高壓交流變電站的安全穩定運行，每年安排人員到特高壓變電站現場開展設備局部放電帶電檢測工作。共50余名技術人員利用特高頻局部放電檢測、超聲波局部放電檢測、SF6氣體分解產物檢測等成熟先進的帶電檢測手段，對特高壓蕪湖、淮南、荊門、安吉、練塘、南陽、長治變電站的GIS間隔和變壓器設備進行了帶電檢測。此項工作為及時掌握運行設備狀態提供了有效依據，為及早發現和消除設備事故隱患，確保特高壓GIS設備狀態在控和特高壓電網安全運行，提供了有力的數據支撐。

參加青海直流換流站和750千伏交流變電站主設備專項帶電檢測工作，完成柴達木換流站、海西開關站及官亭變電站GIS設備的局部放電檢測工作，完成柴達木換流站GIS設備SF6氣體組分、濕度、純度檢測工作。

結合直流換流站和特高壓交流變電站主設備專項帶電檢測工作，完成共25座直流換流站和3座特高壓交流變電站的專項帶電檢測復核，為進一步提升公司特高壓變電站（換流站）帶電檢測技術水平提供了可靠的支撐。

5.運檢數據的信息化應用

開展特高壓交直流設備狀態監測系統體系架構和設備狀態管控與預警技術研究，明確特高壓交流站及換流站設備狀態數據接入，建設基于多源異質數據輸變電設備運維數據中心及預警系統，融合狀態監測、PMS 系統、SCADA 系統、GIS 系統、氣象信息系統等全面信息，實現特高壓設備狀態監測信息展示、專題統計分析、決策支持及其它高級應用。

6.典型檢測案例的收集分析

組織公司系統狀態檢測領域技術專家，收集整理歷年狀態檢測案例751例，編制完成《電網設備狀態檢測技術應用案例》，作為應用狀態檢測技術的寶貴成果和經驗。從統計結果看，傳統的檢測技術，如紅外檢測、油中溶解氣體分析等檢測技術應用仍然比較廣泛，應用效果也比較好；一些新興的檢測技術，如X射線檢測、紫外放電檢測、振蕩波局放檢測等檢測技術也逐步開始應用；多方法聯合檢測技術應用案例占到了六分之一，應用多方法聯合檢測能有效提高缺陷的檢出率。

四、下一步重點工作方向

1.深化狀態檢測新技術和聯合檢測技術研究

研究設備狀態全方位、高精度的新型傳感測量技術。針對現有狀態檢測技術在原理方面存在許多難以克服的技術缺陷，通過加快數字射線成像、紫外成像檢測等新型傳感測量技術的研發，加強其他領域內領先技術在設備帶電檢測與在線監測領域的融合與應用，進一步提高帶電檢測與在線監測系統的測量穩定性和準確性。研究電、磁、光等多技術融合的檢測技術，研究無人機、機器人等綜合巡檢技術。

2.加強狀態檢測技術實用化研究

積極完善帶電檢測標準體系，深化帶電檢測儀器的技術要求、試驗項目和檢驗規則，規范現場帶電檢測周期、試驗步驟和結果分析原則。加強在線監測裝置運行評估工作，開展在線測裝置性能檢測、數據應用和現場裝置評估工作。

3.深入基于“云大物移”技術的設備狀態分析應用研究

積極適應“互聯網+”為代表的發展新形態，以物聯網、云計算、大數據和移動通信等現代網絡技術為基礎，實現PMS、OMS及其他專業系統數據的融合和跨平臺接入，建立運維數據中心及狀態預警系統，實現運行信息、帶電檢測數據、在線監測數據實時更新和實時監測，對自然災害、大負荷等特殊運行工況進行預警，對存在異常的設備自動進行報警，實現設備狀態監測信息展示、專題統計分析和決策支持等。

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