基于TRIZ理论的变电设备缺陷管理创新方法研究
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摘 要：随着智能化变电站时代的到来，主要以人工为主的变电站设备缺陷管理模式已经严重制约了电网的发展，影响了电力系统的安全稳定运行，本文通过将TRIZ理论引入变电设备缺陷管理中，探索一种新的创新方法，可以有据可循，有理可依地对现有设备缺陷管理方法进行改进，从而高效准确地解决了现有技术管理与电网发展之间地矛盾。
关键词：缺陷管理;TRIZ理论;技术创新;风险管控
引言
在变电站管理工作中，变电设备的健康程度是电力系统能否正常运行的决定性因素。在变电站设备日常运行中，由于受到设备运行环境的改变、运行年限的增长等因素影响，其电气设备常常会发生各种类型的缺陷故障，要保证电力系统的安全稳定运行，对于变电设备的缺陷管理就尤为重要。目前，对于变电设备的缺陷管理主要采用巡视、监视、试验、操作等人工查找的方法来发现和消除缺陷[1，2]，随着电力系统的发展，现场设备种类与数量越来越多，管理所需人力成本投入越来越大;各設备投运年限不一，很多运行设备虽无告警信号，但已有隐藏缺陷，造成现场运行人员难于发现缺陷，并且由于各运行人员专业能力有差异，给缺陷的判断造成了主观不确定性，无法高效地精准定缺消缺[3-4];为缩短停电时间，设备一旦出现紧急缺陷时，就需在极短的时间内调配人力、物力进行消缺，使消缺工作的安全风险增加，管理压力增大[5]。当前设备的缺陷管理方式已经不能满足日趋智能化的变电站安全稳定运行，人、设备与管理之间日益凸显的矛盾亟待解决。
1 TRIZ理论与技术创新理论
1.1 TRIZ理论
TRIZ理论是由前苏联科学家根里奇.阿奇舒勒（G.S.Altshuller）在1946年创立的，是通过对几十万份专利样本的分析研究和概括总结，提炼出来的解决发明问题的基本方法理论[6，7]。TRIZ理论体系的建立能够系统的为创新实践活动提供理论依据，且由于其理论是基于真实样本的归纳总结得出，在实际应用中表现出较强的指导性和较好的可操作性。根据所需要解决的创新问题类型，选择出合适的TRIZ工具，然后依据TRIZ理论得到标准化的解决方案，如果把创新问题比作一条河，那么如何解决问题就是如何“渡河”，TRIZ在“创新之河”的两岸搭建起一座座桥梁，使得创新问题的解决可以用近乎逻辑推理的方式来进行，这种桥称之为“TRIZ桥”。“TRIZ桥”共有五座，分别是：“思维桥”、“进化桥”、“参数桥”、“结构桥”、“功能桥”，如图1所示[8]。
1.2 技术创新理论
创新，即企业在生产过程中结合各种方法、要素，使其成为“新的组合”[9]，而技术创新是指一种在生产过程中采用新技术或新工艺或新制造方法提升企业效益的经济活动，是企业的核心竞争力，通过利用技术创新将企业资源转化为企业发展能力，包括技术创新投入能力，组织管理能力，研发能力，技术创新生产能力，创新产出能力等等[10，11]。对于电力企业而言，变电设备缺陷管理方法的改进与能力的提升是促进电力企业效益提升的重要途径，是一次技术管理创新。
2 变电设备缺陷管理创新方法研究
变电设备缺陷管理的创新本质是为了解决人、设备与管理之间的矛盾，技术创新是解决矛盾的过程，TRIZ理论是解决矛盾的工具，降低生产成本、提升系统稳定性和提高生产效率是目标。对变电设备缺陷管理的创新，是电网企业发展的技术管理创新，引入TRIZ理论来解决变电设备缺陷管理现存在的技术矛盾和管理矛盾，是在变电设备缺陷管理方法创新道路上的一次探索与突破。
3 变电设备缺陷管理创新方法实现
3.1 解决方案分析
首先通过TRIZ理论中“思维桥”的STC算子对现有矛盾进行分析，找到解决其矛盾的最终理想解，即为解决该矛盾的最优解，算子中“S”代表尺寸，“T”代表时间，“C”代表成本，现分别以这三个变量从正反两个方向取极限[12]，得到表1如左所示。
通过上表1分析可知，解决矛盾的最终理想解是需要建立一个完善的智慧缺陷管理系统，能够智能化地巡查与处理变电设备缺陷，具有自愈功能，就好比人的身体机能一样，在受伤或生病之后能够让身体恢复。
3.2 解决方案实现
找到了最终理想解，下面就是如何实现最终理想解，找到其解题的方法与路径，我们借助于TRIZ理论中“参数桥”的矛盾矩阵表进行分析。矛盾矩阵表横纵坐标分别是需要恶化的工程参数与需要改善的工程参数，即为需要解决问题的矛盾双方，所列横纵坐标工程参数有39个，在矩阵表横纵坐标相交的元素框中所列出来的数值则是解决该矛盾可以参考的发明原理编号，每一个编号都对应了具体的发明原理，如表2所示共40个发明原理。正如前文1.1中内容所讲，工程参数、发明原理以及其对应的关系都是由阿奇舒勒在几十万份专利样本中进行分析研究和概括总结得出来的。
接下来将阿奇舒勒矛盾矩阵表实际应用在现有矛盾中，如表3所示，根据管理设备数量增多，缺陷精准定位难，紧急缺陷频发等问题，都是对运行设备的监控要求越来越高，所以将监控与测试的困难程度选为需要恶化的工程参数;解决矛盾的目的是为了提高系统的可靠性，所以将可靠性选为需要改善的工程参数。在确定了矛盾矩阵表的横纵坐标之后，则可根据表3找到可参考的发明原理编号，然后再对照表2找出具体的发明原理分别为廉价品替代、复合材料、机械系统替代。
根据廉价品替代和复合材料可以联想到利用现有的新型材料或研发出所需的新材料，对现有的监视与测量系统进行更新，提高数据测量的准确性与完整性，根据机械系统替代可以联想到将测量的设备运行数据，包括电量、非电量、运行环境参数、设备运行缺陷史等等信息量，采用大数据技术进行管理与利用，建立设备缺陷数据库;利用人工智能技术构建设备缺陷管理与控制系统，可对运行设备进行风险管控，降低设备紧急缺陷率，可对缺陷设备进行人工智能化处理，降低人力成本与管理成本，通过上述分析可搭建一个完整的变电设备智慧缺陷管理系统，如下图所示。 4 结束语
将TRIZ理论应用在变电设备的缺陷管理中，使TRIZ理论不仅仅局限于发明创造领域，也使TRIZ理论在技术管理创新领域得到了开创性的应用，打破了以往的技术管理创新的思维惯性，使用TRIZ工具可以使我们在寻求解决问题方法的过程中，明确目标，少走弯路，从而提高解决问题的效率。但是TRIZ理论只是在分析解决问题时，提供的一种使用工具而已，本文所探索的变电设备缺陷管理创新方法并不是唯一的解决方法，不同人员使用TRIZ工具也會有不同的解决路径与方法，希望本文能为今后的技术管理创新提供有用的经验与理论依据。
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责编/马铭阳
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