试析电力变电设备状态检修技术
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摘要：随着电力体制的改革，定期检修制度已不能完全适应形势发展的需要。状态检修是以设备状态为基础，以预测设备状态发展趋势为依据的检修方式。随着在线监测技术、数字化变电站的快速发展，对变电设备进行状态检修不仅成为可能而且是一种必要的技术手段，应该大力推广与实施。本文叙述状态检修的必要性，介绍了状态检修的基本思想和主要技术支持，状态检修是根据先进的状态监测和分析诊断技术为基础的检修模式。最后，介绍了变电设备状态检修的应用。
关键词：变电设备；状态检修；技术探讨
1 状态检修的基本思想
状态检修是根据先进的状态监测和分析诊断技术提供的设备状态信息，基于设备在需要维修之前存在的使用寿命来判断设备是否异常，预测设备的故障，并根据设备的健康状态来适时安排检修计划，实施设备不定期检修及确定检修项目。状态检修能有效地克服定期检修造成设备过修或失修的问题，提高设备的安全性和可用性。
根据变电设备的使用状况和维修记录，可以按照以下步骤进行计算，求得待检修设备的最优检修策略
1.1根据设备的观察数据和对待检修设备历史的检修数据，确定模型各参数。一般可采取非齐次泊松随机模型，该模型能够综合费用与可靠性约束，计算设备的最佳检修时间。
1.2 观察记录设备的状态。设备状态应包括：设备在线监测的特征量、预防性试验的结果数据、设备的历史运行状况、检修情况以及设备现在的运行参数状况等。
1.3 对在线监测数据进行分析、诊断、预测，确定设备有无故障，无故障，转步骤（2），否则转步骤（4）。
1.4 将预测的设备故障个数、设备可靠性以及故障发生可能的损失等数据代入模型计算。若最优设备检修停止时间为0，则不检修，转步骤（2）；若最优设备检修停止时间大于0，则转步骤（5）。
1.5 实施设备状态检修，并根据最优设备检修停止时间的大小，决定最优检修时间。
2基于数字化变电站的状态检修
从状态检修的定义可以看出, 状态检修策略应包含以下三个组成部分:状态信息采集、状态诊断方法和检修策略应用。状态信息采集是整个应用体系的输入, 检修策略为整个应用体系的输出,状态诊断分析模型的合理建立,即如何科学合理地建立变电设备健康评价体系,是贯穿整个状态检修维护策略的核心内容,也是长期困扰工程应用的难点问题。数字化变电站技术为状态检修提供了可行的技术支持,主要体现在:
2.1 智能化的一次设备
一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路,采用微处理器和光电技术设计,简化了常规电磁式继电器及控制回路的结构,数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。
2.2 网络化的二次设备
变电站内常规的二次设备,如继电保护装置、测量控制装置、防误闭锁装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造,设备之间的连接全部采用高速的网络通信, 二次设备不再出现功能装置重复的I/O, 现场接口通过网络真正实现数据共享、资源共享,常规的功能装置变成了逻辑的功能模块。
2.3 自动化的运行管理系统
变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化、自动化;变电站运行发生故障时,能及时提供故障分析报告指出故障原因及处理意见；系统能自动发出变电站设备需检修的信号,从而实现“状态检修”。同时,数字化变电站的IEC61850标准以实现互操作性为目的,以构建信息模型为手段,以规范数据通信为途径, 以面向对象的功能服务为承载。它提供了五大类标准:逻辑节点库、公共数据类及派生的数据对象和属性、抽象通信服务接口及映射规范、自我描述规范、一致性测试规范。对于检修信息,将应用和通信的解耦。为实现互操作性,IEC61850通过构建强制约束的信息模型来描述应用功能, 而实现功能的通信方式却是开放和发展的,为标准的不断拓展预留了空间。
3 变电站设备状态检修技术
3.1 变电设备的状态监测
事故维修-定期维修-状态维修, 是技术发展的必然。定期维修以预防性试验为基础,而状态检修则必须以在线监测为基础。在线监测、故障诊断、实施维修,这个过程构成了电气设备状态检修工作的内涵。
变电设备的状态监测主要有在线监测、离线监测以及定期解体点检三个方面。
在线监测就是通过变电企业的数据采集系统、信息管理系统、分散控制系统等，通过监测设备在线显示各变电设备的使用情况和状态参数，以达到对设备的时时监控，随时了解设备的运行状态；离线监测是对变电设备定期不定期的通过振动监测仪、油液分析仪、超声波检漏仪等监测设备对变电设备运行参数进行提取；定期解体点检是指在变电设备大修、小修、运行低谷、停运等情况下，按照一定的标准和工艺，对设备解体，检测设备的使用情况，了解设备的变化。
进行状态检修必须研究电气设备的故障模式, 设备状态应包括:设备在线监测的特征量、预防性试验的结果数据、设备的历史运行状况和检修情况,以及设备现在的运行参数状况等。建立在在线监测基础上的故障诊断必须依据上述设备状态,全面而客观地进行评价。主要检测的设备包括电力变压器、断路器、隔离开关、容性设备、避雷器、GIS和二次设备等。
3.2 变电设备的故障诊断
在变电设备的状态故障诊断时，常见的诊断技术有综合法。
综合法诊断是一项系统诊断方法，诊断前需要做大量的数据收集工作，包括在线监测系统提供的大量数据，如变压器的绝缘情况、变压器油色谱情况、变压器运行的温度、负荷情况，开关类设备检测结果，对设备的离线采集数据，并归纳总结设备运行信息。将这些收集整理的数据与基于知识的专家系统知识库进行匹配，从而得出诊断结果。除了基于知识的智能诊断系统外，还有基于人工神经网络的智能诊断，人工神经网络智能诊断又分为多种，但这些诊断技术多用于发电、继电设备当中，对于变电设备的故障诊断，较多的是基于知识的智能诊断系统。
4变电站的状态检修
国内目前开展的在线和离线测试技术都存在不同程度的问题。在线测试装置中的传感器，在受到雷电冲击时，很容易导致技术曲线误动，甚至造成装置的损坏。在一些高寒地区或者温差较大的地区，传感器和检测装置稳定性不高。
对于GIS组合电器、SF6开关设备，除了进行一些必要的简单维护外，供电企业一般不进行解体维修。对于普通油断路器，出现缺陷和问题最多的是开关的操作机构和密封部分：如渗油、卡涩、开关转换不到位等；目前大多调换成了真空开关、SF6开关等，使电网断路器的运行健康状况得以改善。
对于变压器的检修，多点接地故障的测试可以通过对其铁芯接地点的在线检测来进行判断，但是对油中含水量及特征气体含量、绕组温度的分布以及绝缘的老化程度等在线监测技术目前还没有很好的解决。对于线路的检修，目前普遍采用的有两种检修策略，一是以测量线路瓷瓶盐密值和泄露电流值作为依据来指导线路检修的策略；另一种是对所有线路瓷瓶涂长效RTV涂料，这样可以长时间不予清扫。这两种策略各有利弊，只要线路处于非重污染地区，雨雾等因素影响不大的情况下，没必要进行清扫。而当线路盐密度达到一定程度时，雨雪天气会自动降低线路的盐密度。
5状态检修的解决方案
（1）抓住设备的初始状态：包括设计、订货、施工等一系列设备投入运行前的各个过程。①要保证设备在初始时是处于健康的状态, 不应在投入运行前具有先天性的不足。状态检修作为一种设备检修的决策技术, 其工作的目标是确定检修的恰当时机。②要在设备运行之前, 对设备就应有比较清晰的了解, 掌握尽可能多的信息。包括设备的铭牌数据、型式试验及特殊试验数据、出厂试验数据、各部件的出厂试验数据及交接试验数据和施工记录等信息。
（2）注重设备运行状态的统计分析：对设备状态进行统计,指导状态检修工作,对保证系统和设备的安全举足重轻。应用新的技术对设备进行监测和试验, 准确掌握设备的状态。开展状态检修工作, 大量地采用新技术是必要的。但在线监测技术的开发是一项十分艰难的工作, 不是一朝一夕就可以解决的。在目前在线监测技术还不够成熟得足以满足状态检修需要的情况下, 我们要充分利用成熟的在线离线监测装置和技术, 如红外热成像技术、变压器油气像色谱测试等,对设备进行测试,以便分析设备的状态,保证设备和系统的安全。
（3）制订完善的状态检修工作流程：对变电设备实施状态检修是专业管理观念上的一次转变, 要改变传统的专业管理模式, 必须有完善的管理制度和技术要求。根据采集到的状态信息,对变电设备的状况进行评分,评分值可以基本上判断设备的健康状况, 并以此作为延长或者缩短检修周期的依据。对设备状态进行评分所依据的信息称为状态信息。主要包括运行工况、预试数据、缺陷、检修、在线监测数据、家族缺陷等。
6设备状态检修管理
状态检修需要科学的管理来支撑。如何基于对设备状态评估的结果,制定出经济、合理的维修、试验计划。设备检修的目的是通过检修消除设备缺陷, 恢复设备的设计能力和出力, 保证设备在检修周期内稳定可靠运行。对此我们要积极探索,结合安全性评价、反季节性预防措施、反事故技术措施、安全措施计划中有关检修改进的项目,初步形成一些状态检修原则和规定,产生基于设备状态检修理念的试验、大小修计划, 对设备进行状态检修,做到了有的放矢,减少了检修工作的盲目性,大幅度减少检修时间,提高了设备的可用率。
7结束
就技术层面看, 目前在线监测得到的数据分析和综合评判还处于初步状态，技术的进步需要有良好的管理机制提供支撑，需要变电站由计划检修逐步向状态检修过渡的过程，所实施的在线监测系统应进行统一规划，统筹考虑，设立专项负责部门，以完善电力系统的状态检修体系。
参考文献：
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