繼電保護裝置插件的全壽命周期管理

盛 遠，厲 娜

(1.國網江蘇省電力有限公司徐州供電分公司，江蘇 徐州 221005；2.徐州三新供電服務有限公司，江蘇 徐州 221005)

0 引言

國家電網有限公司作為全球最大公用事業企業，公司資產設備繁多、規模巨大，其資產構成80 %以上為有形資產，而其中85 %以上為固定資產。隨著電網規模持續擴大與設備投資不斷提高，公司資產管理復雜程度不斷提升，資產管理面臨著初始投資大、運行成本高、服役時間長、分布面積廣等困難。因此，對電網資產尤其是固定資產進行有效管理是電網公司亟需解決的重點和難點。

以某地市級供電公司為例，該公司管轄35 kV及以上變電站250座，35 kV及以上線路585條，10 kV線路1 864條。以每座變電站配置兩臺變壓器，每臺變壓器配置一臺繼電保護裝置與一臺測控裝置，每臺繼電保護裝置配置五塊插件計算，則需5 000塊插件。線路繼電保護裝置需要的插件數量為12 245塊。如此數量龐大的插件資產，若單純依靠人工管理，則顯得力不從心，同時也會增加錯誤率。

資產全壽命周期管理(asset full life cyclemanagement，AFLCM)綜合考慮設備、項目或系統的規劃、設計、制造、采購、安裝、運行、維護、改造、更新、報廢等全過程消耗的所有資源，能夠科學合理給出一個設備、項目或系統各階段各資源要素消耗情況及利用情況，從而實現各階段資源優化配置與降低全壽命周期內的成本，提高資產的利用效能。

結合某供電公司AFLCM現狀，提出適用于繼電保護裝置插件的全壽命周期管理方法。

(1) 建立AFLCM成本模型，并提出AFLCM方案。

(2) 在此基礎上，針對該公司原繼電保護裝置插件管理粗放混亂的局面，結合AFLCM方案開發插件管理軟件。

(3) 將開發的繼電保護裝置插件全壽命周期管理軟件應用于地區某110 kV變電站。

結果表明，該繼電保護裝置插件管理軟件可有效降低資產全壽命周期成本，能夠有效提高生產效益及工作效率。

1 全壽命周期成本模型

在深入研究分析全壽命周期成本基礎上，結合該公司繼電保護裝置插件實際管理情況，選取有效信息并將繼電保護裝置插件固定資產相關費用支出進行細化分類，建立如下模型：

LCC=CI+CO+CM+CF+CD。

其中：LCC為裝置插件全壽命周期成本；CI為投入成本，即裝置插件采購成本及安裝成本；CO為運行成本；CM為維護檢修成本；CF為故障成本；CD為報廢成本。

基于收集的基礎數據，結合上述模型可充分利用數學模型估算出各階段各項業務最優成本，并分析不同因素對成本的影響，從而為開展設備全壽命周期管理成本預測、采購對比等業務提供理論依據與數據支撐，最終有效指導公司設備采購、維護、檢修等各方面決策工作。

2 全壽命周期管理方案

2.1 基礎數據采集

首先，將所轄變電站實際繼電保護裝置插件種類、數量與公司臺帳系統進行核對。其次，根據各廠家裝置說明書和以往運行經驗，初步確定各種插件正常使用壽命。然后，確定工區庫存的裝置插件備件種類、數量等參數，為數據錄入提供基礎。

繼電保護裝置插件全壽命周期管理軟件需要采集的數據包括運行插件信息和庫存插件信息。運行插件信息包括變電站、設備名稱、廠家、保護型號、插件類型、生產日期、投運日期、設計壽命、剩余壽命、關注程度等。庫存插件信息包括廠家、插件型號、插件類型、插件編碼、生產日期、設計壽命、剩余壽命、剩余數量。

2.2 管理軟件開發

繼電保護裝置插件全壽命周期管理需要開發獨立管理軟件，以滿足繼電保護專業人員對裝置插件資產管理的特殊要求。

管理軟件應包括單條數據錄入、全站數據導入、全站數據導出(Excel格式)、備份、查詢(可按“關注程度”或“剩余壽命”查詢)、修改、插件壽命臨近極限值突出顯示、使用者權限設計等主要功能。

2.2.1 數據導入及顯示

以導入整個變電站繼電保護裝置插件信息為例，單擊軟件工具欄中的導入，選擇所需導入數據表格即可。

開發的繼電保護裝置插件管理軟件按各站插件信息設計為層層展開形式，如圖1所示。

圖1 插件信息查看層次

2.2.2 數據導出及備份

為避免任何原因造成的數據丟失，軟件應提供數據導出與備份功能。同時，為使用便利，軟件應提供不同類型的數據導出方式，包括按變電站導出、按電壓等級導出、按生產廠家導出、按關注度導出。

2.2.3 插件信息添加和修改

該管理軟件不僅能夠將整個變電站插件信息進行導入，還可以進行某個變電站單條插件信息的添加，從而為以后變電站擴建、改建時數據的維護提供便利。選擇一條插件信息后，可對該條插件信息進行修改，可修改內容包括電壓等級、變電站名稱、插件名稱、保護類型、廠家、生產日期、設計壽命和投運日期。因此，當變電站某一插件出現故障需要更換時，可及時將新換插件數據錄入，保證數據庫數據準確性和及時更新。同時，軟件也可以根據新換插件數據的生產日期、設計壽命和投運時間重新計算過期日期、剩余壽命和關注程度。

2.2.4 插件壽命預報

該繼電保護裝置插件管理軟件核心功能是實現對即將達到設計壽命的繼電保護裝置插件進行預報，以便工作人員提前做好處理準備。考慮實際工作需要，將插件壽命的高關注度設計為自插件生產日期起，距離插件設計壽命的30日，以避免由于庫存插件不足而造成的插件無法更換。查詢插件壽命情況有兩種方式，分別為按照關注度查詢和按剩余壽命查詢。

2.2.5 管理員功能

該軟件分2種權限等級，即普通用戶和管理員。普通用戶只能進行數據瀏覽、查詢和提醒功能，無法進行數據修改、添加及刪除等功能。當普通用戶修改信息時，則會由于權限不夠彈出需登錄管理員賬號對話框。單擊管理員窗口，選擇登錄選項可進入管理員登錄界面。管理員需通過密碼驗證登錄，登陸后擁有使用該軟件最高權限，可對軟件內所有數據進行修改、添加和刪除，并可使用導入、導出和備份功能。管理員功能的設置提高了數據安全性和穩定性，防止由于誤操作等原因造成的數據錯誤。

2.2.6 庫存功能

庫存功能分為南自、南瑞、東方電子等不同廠家，再根據插件類型進行細分，最終具體到某一廠家的某一插件。插件信息包括插件名稱、插件類型、保護類型、廠家、生產日期、設計壽命和庫存數量。普通用戶可對庫存數據瀏覽，管理員可對數據進行添加、刪除、修改、查詢和導入導出功能。

2.2.7 插件關注程度修改功能

考慮班組年底工作量大、人力資源緊張等問題，軟件提供插件關注程度修改功能，管理員可自由設置軟件高、中、低關注度時間。通過修改關注度時間，可以更早得知插件到期情況(例如提前40天)，以便工作人員及時安排處理時間。

2.3 數據錄入和軟件應用

將所收集變電站繼電保護裝置插件信息和庫存插件信息以Excel表格格式錄入數據庫，以便在隨后試用和調試中逐步檢查驗證管理軟件各項功能。

3 應用效果

以某110 kV變電站為例，說明所開發繼電保護裝置插件管理軟件有效性。該變電站距市區較遠，正常行駛需50min左右車程。在應用該軟件前，繼電保護裝置插件常有因使用壽命到期或其他原因造成的緊急缺陷，需運維及檢修人員及時處理。以往備品備件存放有“雜、亂、差”的情況，搶修人員無法及時準確找到所需插件，甚至出現備品不足、無法更換的情況，極大延誤搶修時間。同時，若搶修工作出現在惡劣天氣或深夜等緊急情況時，往往對工作人員職業素養提出更高的要求，增加了搶修工作的難度。此外，深夜處理缺陷時，光線暗、備品備件不足、工作環境惡劣等客觀原因也增加了工作的危險性。顯見，從繼電保護專業著手，有序、準確、精細化管理裝置插件對縮短搶修工作時間、降低工作危險性、提高搶修工作質量具有重要意義。

將該軟件應用到某110 kV變電站后，繼電保護專業工作人員根據管理軟件所預報的插件剩余壽命情況，結合每一階段檢修、巡視計劃制定出合理的插件更換計劃。即，插件的更換工作與檢修工作或巡視工作同時進行，大大降低了由于插件損壞造成的緊急消缺發生的幾率，減少了人力資源投入，降低了工作人員工作危險性。特殊情況下，比如需要緊急消缺時，工作人員也可以根據管理軟件所提示的插件庫存位置及編號進行快速查找，極大地縮短了搶修時間，提高了工作效率。