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1、电气设备运检智能化-电气设备状态检修技术及现状,陈伟根,内容提要,问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语,20世纪6070年代，自美国投入巨资开发以在线监测为前提的状态维修技术以来，许多工业领域相继开展了设备状态在线监测与故障诊断技术的研究和开发应用。从20世纪80年代开始，国内外主要是对发电厂锅炉、汽轮机、发电机三大设备开展状态维修。积累了大量经验和数据，开始重视技术标准及导则的制定；全球出现了一批从事状态维修技术研究及开发应用的研究机构或技术公司；,1、问题的提出,至2
2、0世纪90年代末，美国已有1/3的发电厂采用了设备状态维修技术，例如：根据美国电力研究院（EPRI）和工业设备维修公司（CSI）的统计，发电设备实施状态监测及诊断和状态维修后，设备利用率提高25，节约维修费用2530，延长设备寿命1015；例如早在1996年美国就对艾迪斯通电厂采用40多种在线监测装置进行定期监测及故障诊断，以此对电厂设备进行评估和论证，使汽轮机的运行能力提高了1030，电站设备的运行可靠性大大提高；从20世纪90年代初开始，国内开展以在线监测与诊断技术为基础的设备状态维修也是发电厂领先，并制定了国电（2001）705号文电力发电厂实施设备状态检修的指导意见。,1、问题的提出,
3、为了降低运行成本、提高设备的利用率、确保设备运行的可靠性，迫切需要由原来的计划检修向状态检修发展，电气设备实行状态检修势在必行。,1、问题的提出,内容提要,问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语,2.1电气设备检修技术的三个发展阶段,事故检修,定期检修,状态检修,2、电气设备状态检修现状,故障检修（事后检修），即RTF（Run Till Failure）,CM（Corrective Maintenance）预防性检修，即PM（Preventive Maintenance）定
4、期计划检修，即TBM（Time Based Maintenance）状态检修（预知性检修），即CBM(Condition Based Maintenance),PDM(Predictive Maintenance)主动检修，即PAM（Proactive Maintenance）以可靠性为中心的检修，即RCM（Reliability Centered Maintenance）,在故障已出现后，为把设备恢复到能完成要求功能的状态而进行的检修，简言之，故障发生后才进行检修。,对设备状态进行监测，按设备的健康状态来安排检修方式，解决了预防性检修中存在检修过剩或检修不足的问题，可节约大量的检修费用和资源
5、，提高设备运行的可靠性,理论依据：设备能通过定期检修，周期性地恢复至接近新设备的状态。检修工作的内容与周期都是预先设定的，到时间就修，目的是防止或延迟故障的发生。,主动监测参数的异常,寻找故障的根本原因，修改设计或对设备进行改造，消除故障再次发生的可能，这是一种非常主动的、积极的方式。,通过选择要分析的系统，明确系统的边界、功能，进行故障模式和后果分析，逻辑树分析，最后选择合适的检修方式。,2.2电气设备状态检修的主要检修方式,2、电气设备状态检修现状,在预定的停运时间、或按照规定实行的，旨在降低故障可能性或功能劣化的检修。即在故障发生之前、功能明显劣化之前进行检修，以预防故障的发生,状态检修
6、可以简单定义为：在设备状态监测的基础上，根据监测和分析诊断的结果科学安排检修时间和项目的检修方式。三层含义：设备状态监测；设备诊断；检修决策。状态监测是状态检修的基础；设备诊断是以状态监测为依据，综合设备历史信息，利用神经网络、专家系统等技术来判断设备健康状况。,2、电气设备状态检修现状,2.3电气设备状态检修,就电气设备而言，其状态检修内容不仅包括在线监测与诊断还包括设备运行维护、带电检测、预防性试验、故障记录、设备管理、设备检修、设备检修后的验收等诸多工作，最后要综合设备信息、运行信息、电力市场等方面信息作出检修决策。,2、电气设备状态检修现状,2.3电气设备状态检修,状态检修就是根据电气
7、设备的运行工况、电流、电压、负荷功率、温度等信号量来判断设备的健康状况，根据健康状况决定是否需要检修、怎样检修，来提高设备的可靠性和利用率。当然，在制定检修决策时还要考虑电力系统的运行状态，如用电的峰段与谷段，发电的丰水期与枯水期；要考虑设备所在单元系统其他设备的运行状态，按系统为单元进行检修比只检修单台设备更合理；另外，还应当考虑电力市场的需要，并进行决策风险分析。,2、电气设备状态检修现状,2.4电气设备状态检修,2.5国内研究现状,我国的电气设备状态检修技术起步较晚，20世纪80年代之前全部沿用严格遵循规程的计划检修模式。状态检修工作从90年代初在电力系统进行试点。2001年12月3日，
8、国家电力公司印发了火力发电厂实施设备状态检修的指导意见，进一步推动火电厂实施设备状态检修工作，提高火力发电企业的市场竞争力。2003年4月9日一11日，中电联状态检修指导意见框架研讨会在陕西宝鸡召开，为深入开展变电设备状态检修工作提供了理论依据论和实践，研讨了变电设备状态检修指导意见。,2、电气设备状态检修现状,2010年起，国家电网公司陆续推出了电气设备状态监测技术导则及相应标准，为状态监测技术在电网中的应用提供了有力保障。近年来，一些研究院所、高校、企业陆续推出了针对电气设备状态监测的系统和装置并取得了一定成功应用。（如：国网科学研究院、上海思源、宁波理工、河南中分、国电南自等企业）。但是
9、，截至2013年12月，据国网运维部统计：在线监测应用总体情况不够理想，绝大多数电气设备的状态检修仍面临运行数据监测等诸多亟待解决的关键问题。,2、电气设备状态检修现状,2.5国内研究现状,在线监测应用现状,截至2013 年12 月，国网28 家省电力公司（含国网运行公司）共装用各类变电设备在线监测装置30422 套。包括油中溶解气体、避雷器绝缘在线监测、超高频GIS 局放监测、红外测温等在线监测装置共15 类。目前，各类装置共发现设备缺陷2626 次，缺陷发现率为0.061 次/（台年），装置故障率为0.124 次/（台年），装置有效报警率为7.7%。,在线监测应用现状,运行中反映出如下问题
10、：1.部分装置误报率高。例如GIS 超声波局部放电在线监测2008 年装用以来误报警共计503 次，误报率在90%以上。2.部分装置故障率高，寿命短，维护工作量大。监测设备在投运1 年2 年内，即发生故障，占总故障率的70%以上。装置故障率最高达到0.237 次/台年。3.部分装置实时性差。例如目前大多数油色谱在线监测装置，由于其测试过程复杂，测试时间较长，导致对于突发故障无法进行有效预测。,在线监测应用现状,4.软硬件质量问题突出。传感器、装置配件、通讯、后台故障问题是监测设备发生故障的主要原因。占总故障数的50%以上，产品软件控制和软件稳定性水平不高。5.技术标准不完善。部分在线监测装置没
11、有技术规范、检验规范和现场交接验收规范，未能有效对在线监测装置安装的规范性和数据的有效性履行验收程序，导致在线监测装置投运后运行不稳定。6.对在线监测数据的利用和分析不够。数据大量上传后，缺乏对数据的分析处理手段，对于缺陷分析和故障预测依然靠经验，没有有效及时的自动分析功能，实用效果不佳。,内容提要,问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语,电气设备状态检修主要包括：电网评估与系统、设备分级电气设备状态监测专家诊断和维修管理,3、电气设备状态检修的必要性,3.1电气设备状态检
12、修的基本内容,电网评估与系统、设备分级,评估与系统、设备分级是实施状态检修的首要步骤。主要有系统、设备分级；运行技术参数数据的采集评估；设备故障的典型模式；影响程度的分析(FMEA)；制订故障预防措施等。系统、设备分级主要是制定生产工艺全过程中各系统、设备的可行性排序，设备故障频次排序，维修需求优先级别指数计算等。运行数据的采集评估主要包括确定评估的技术参数，参照的量化基准和优劣标准，明确实行状态检修的目标值。FMEA主要对获取的重要系统、设备以及关键部件的运行参数数据加以分析，对实行状态检修的安全性、可靠性进行评估，判断发生故障的可能性，以及对关联系统的影响程度，综合确定合理有效的预防性维修
13、和主动性维修计划。,3、电气设备状态检修的必要性,3.1电气设备状态检修的基本内容,状态监测技术是实行状态检修的基础。状态监测主要是通过在线或循检的方式监测各系统、设备各项主要运行参数，通过分析判断其运行状态，检测内部缺陷，监测缺陷的发展趋向。随着传感技术的发展，振动、温度、气敏、速度、音响、光等传感器已经广泛应用于电气设备在线监测系统，实现了真正意义上的在线监测，所获取的运行参数为决策者确定检修方案提供了可靠的信息保障。,3、电气设备状态检修的必要性,3.1电气设备状态检修的基本内容,电气设备状态监测,专家诊断和维修管理,维修管理系统是实现状态检修的管理平台，它全面收集了设备的所有历史资料、
14、运行检修信息、试验数据和在线监测数据等，为状态检修诊断与决策提供必要的信息和数据。实施状态检修，建立基于维修管理系统及专业人员实际经验的专家诊断系统是非常必要的，它能够在短时间内综合智能化诊断分析出被监测设备的异常情况，而且可以做出倾向诊断。当其测定值超出设定的基础值时，将作为设备的异常情况发出报警，根据需要，它还可以做出日报表，月报表等。我国开发的专家诊断系统软件总体水平处于局部的自动化诊断装置阶段，如控制保护装置的自动监视判断系统等。在各个环节的主设备上实施在线振动分析、油液分析、红外热分析、超声分析及光电分析等。,3.1电气设备状态检修的基本内容,3、电气设备状态检修的必要性,定期预防性
15、检修的技术手段不合理 定期预防性检修不能及时发现设备内部的绝缘隐患 定期预防性检修造成人、财、物的大量浪费 定期预防性检修影响供电可靠性 从电气设备故障的形成规律分析状态检修的必要性传统的检修观点与现代设备的故障特征有差异,3、电气设备状态检修的必要性,3.2电气设备状态检修的必要性,不能有效暴露某些绝缘缺陷，真实反映设备状态,设备运行电压为110kV、220kV、330kV、500kV或更高,预防性试验电压一般最高10kV,对运行电压下才能暴露的绝缘缺陷，定期预防性试验手段不合理在线监测在运行电压下对设备状态进行监测，能较准确地反映设备的客观状态,有效的在线监测技术是状态检修的重要技术手段,
16、3、电气设备状态检修的必要性,3.2电气设备状态检修的必要性,定期预防性检修的技术手段不合理,定期预防性检修体系存在的最大问题不能及时发现设备内部的绝缘隐患停电检修合格的设备运行中仍然可能出现事故一旦出现事故，直接或间接损失十分巨大,3、电气设备状态检修的必要性,3.2电气设备状态检修的必要性,定期预防性检修不能及时发现设备内部的绝缘隐患,3、电气设备状态检修的必要性,3.2电气设备状态检修的必要性,定期预防性检修造成人、财、物的大量浪费,定期检修不管设备状态“到期必修”，有失科学性和合理性。定期检修可能会造成检修不足或过剩的情况，造成人、财、物的浪费。如，某些不必要的频繁检修可能会增加误操作
17、、人员伤亡和事故发生的机率。,发电量减少,计划停电,赔偿停电造成用户的损失,定期检修,定期预防性检修影响发电效率，不能满足提高供电可靠性的要求。,3、电气设备状态检修的必要性,3.2电气设备状态检修的必要性,定期预防性检修影响供电可靠性,（1）电气设备故障和缺陷的浴盆曲线,常规运行时间变化的设备故障率曲线 多次定期检修可能形成的设备故障率曲线,经常性的定期检修使常规的设备运行浴盆曲线规律发生了变化，每检修一次，出现一次新的磨合期，使检修后的故障率增高。,3、电气设备状态检修的必要性,3.2电气设备状态检修的必要性,从电气设备故障的形成规律分析状态检修的必要性,（2）电气设备功能退化的规律（P-
18、F曲线）,电气设备大多故障一般不会在瞬间发生，并且在功能退化到潜在故障P点以后才逐步发展成能够探测到的故障P点之后将会加速退化，直到达到功能故障的F点而发生事故P-F间隔从潜在故障发展到功能故障之间的时间间隔如果想在功能故障前检测到故障，必须在P-F之间的时间间隔内完成不同设备、不同故障形式对应的P-F间隔的时间不是定值，定期检修一般情况下不能都满足P-F间隔的时间要求，导致设备功能故障的发生在线监测可能捕捉到P-F间隔的整个发展过程，并在到达功能故障F点之前的合理时机采取措施进行检修处理,电气设备功能退化的P-F曲线,3、电气设备状态检修的必要性,3.2电气设备状态检修的必要性,从电气设备故
19、障的形成规律分析状态检修的必要性,传统观点认为：电气设备运行时间与发生故障的可能性有直接关系，这意味着大多数设备可以可靠地工作一个周期，然后逐步发生故障或缺陷；从设备故障的历史数据可以确定设备可靠工作的周期，并在设备即将出现故障之前采取检修预防措施。现代先进的电气设备比过去的老设备要复杂得多，技术上、结构上、工艺上都有了质的变化；故障模式发生了很大的变化。,认为设备的可靠性与运行时间之总是存在某种固定关系，定期检修越频繁设备发生故障或缺陷越少的观点是错误的。,3、电气设备状态检修的必要性,3.2电气设备状态检修的必要性,传统的检修观点与现代设备的故障特征有差异,内容提要,问题的提出电气设备状态
20、检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语,实施设备状态检修是一项系统工程，只有建立健全组织机构，制定相应的规章制度，明确各部门的职责，协调一致，才能取得良好的效果。组织机构可分3个层次，决策层、专业层和操作层。决策层主要负责对状态检修工作的领导，以及审核与审批评估小组提交的优化了的检修策略。决策层应由单位领导及有关部门负责人组成；专业层是研究设备检修策略的专门工作小组，主要是采用一定的评估手段，确定适合本单位的检修策略。包括确定各个设备采用的检修方式、制订或修订相关管理制度和工作流程、选择配备必要
21、的监测设备及软件等。专业层需要由能深刻理解评估方法及非常熟悉设备的专家组成；操作层是具体负责设备管理和设备状态信息采集人员，其主要职责是按规定完成对所辖设备的检查、测试和数据采集、进行设备异常分析、趋势分析和设备性能评估并提交设备状态报告和初步的检修建议。,4、电气设备状态检修方法,4.1电气设备状态检修的组织管理,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，来判断设备异常，预测设备故障，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。状态检修是一个系统的工程，其核心部分电
22、气设备的状态检测、故障诊断以及状态预测。,4、电气设备状态检修方法,4.2电气设备状态检修系统的工作流程图,4、电气设备状态检修方法,4.3电气设备状态监测基本框架,电气设备状态在线监测及诊断原理框图,信息检测及传输 按照不同的检测对象和诊断目的，选择相应的传感器检测出反映设备运行状态的特征量信信息；对于集中在控制室监测或需具有远程诊断功能的在线监测系统，需要将采集信息通过电缆或光纤等信息传输单元传送到数据处理单元。数据处理包括前台机预处理和后台机综合处理及分析，如电磁场干扰抑制、维数压缩等；最终提取出能真实反映设备故障的特征量。,4、电气设备状态检修方法,4.3电气设备状态监测基本框架,状态
23、识别（即诊断）对经数据处理单元的有效数据与规程（导则）、历史数据、运行经验及专家知识等进行分析比较；对设备故障分类、故障部位定位、严重程度判定等。预报决策（或在线评估及预测）对状态识别单元诊断出的故障，由决策支持系统根据预置的阈值进行报警或由预测分析软件对故障的发展趋势和设备绝缘安全运行时间（或称剩余寿命）等进行在线评估推测；为状态维修决策提供依据。,4、电气设备状态检修方法,4.3电气设备状态监测基本框架,变压器 主要有充油的电力变压器，其次是SF6气体绝缘和环氧树脂浇注绝缘的变压器；主要的监测特征量有：油中溶解气体（单一或多种）分析，局部放电，绕组变形，铁芯接地电流，高压套管的介损、油中微
24、水含量等。电容型设备 包括电流互感器、电容式电压互感器、电容器、电缆等；主要的监测特征量有：介损，泄漏电流、等值电容（也可监测局部放电）等。氧化锌避雷器 主要监测阻性电流，也有的监测总泄漏电流。,4、电气设备状态检修方法,4.4可以实现在线监测的电气设备及其特征量,高压断路器 包括油断路器、SF6断路器(含GIS内的断路器)、真空断路器；目前可监测的特征量有：合、分闸线卷电流，操作机构的行程、速度和机械振动，动态回路电阻等。其它还可通过变压器的电容式高压套管（配置专门的测量小套管）或母线（分压的专门传感器）监测电网的内外过电压、谐波、线路及支柱绝缘子的泄漏电流等。各种电气设备的状态在线监测与诊
25、断可以是集中控制式系统，也可以是便携式装置（即可以单独监测运行部门认为是重要的某一特征量或某一种设备的多种特征量）。,4、电气设备状态检修方法,4.4可以实现在线监测的电气设备及其特征量,检测信号的处理与诊断 对传感器采集到的信号进行处理的目的：抑制干扰和提取信号特征；方法可分为：时域分析、频域分析和时频分析等；诊断技术的发展趋势：传感器的精密化与多维化，诊断理论与诊断模型的多元化，诊断技术的智能化；数学诊断方法有：模糊诊断、灰色系统诊断、故障树诊断、小波分析、混沌分析与分形特征提取等；智能诊断方法有：模糊逻辑、神经网络、进化计算和专家系统等；特征量性质的诊断方法有：阈值诊断，时域波形诊断，频
26、域特征诊断和指纹诊断等。,4、电气设备状态检修方法,4.5诊断技术与系统,集成式专家系统 目前的专家系统是知识基或规划基产生式系统；单独采用专家系统诊断的结果往往也存在明显的不足：尽管专家系统可以采纳设备研制、应用、运行、维护等方面专家的知识和应用计算机的推理功能，但诊断技术复杂，对经验知识依赖性强。将专家系统与上述数学或智能化诊断方法有机的融合为一体，建立一个专家系统与数学及智能化诊断结合的集成式专家系统。,4、电气设备状态检修方法,4.5诊断技术与系统,内容提要,问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监
27、测技术与状态检修的融合关系结束语,5、电气设备状态检修技术的基本策略,状态检修的技术基础设备监测技术的发展和广泛应用 对故障模式及其影响的深入分析,5.1现阶段我国实施状态检修的基本规则5.2状态信息的构成5.3状态分析和检修策略,1 将各类设备的检修统筹考虑 电气设备的维护一般要求退出运行，不论是全面的预防性试验，或是拆装性检修。考虑到各种电气设备的维护是相互关联和相互影响的，为了尽可有保证设备的可用性和减少停电时间，必须统筹安排电气设备的检修工作。如果我们把检修的周期及项目上升为一种管理策略，就必须将各类设备统筹考虑。,2 采用量化的设备状态评价体系（百分制）目前，我国还没有建立严格的设备
28、状态评价体制，例如，现行电气设备预防性试验规程，设备要么合格、要么超标（不合格），显然仅仅把设备分为合格与不合格两种状态时，状态分析便无从谈起，所以应该建立量化的设备状态评价指标体系，设备状态评分，从需立即退出运行到设备最优状态分成0到100分。设备的评分基于与设备状态相关的信息，包括各个试验项目、家族缺陷事故纪录、不良运行工况记录等。对设备状态信息也引入评分制，如依据接近阈值的程度以及劣化的速度等对试验项目进行评分。,5、电气设备状态检修技术的基本策略,5.1现阶段我国实施状态检修的基本规则,3 采用综合的设备状态信息获取方法 反映设备的状态信息应来自于，在线监测获取信息，各项试验获取信息（
29、含现行预防性试验），设备家族缺陷事故记录信息，不良运行工况记录信息。这是一个综合的信息来源，各项信息依其对设备状态的准确反映以权重反映，信息也应考虑折旧，越新的设备折旧越小。,4 建立数字化管理体系 状态检修主要包括设备信息获取、综合诊断、检修管理。建立数字化管理体系才能引入智能综合诊断和检修管理系统，才能适于未来发展的需要，前述的量化的设备状态评价体系就是为建立数字化管理体系奠定基础，实际上，建立数字化管理体系就是建立数字化综合诊断，数字化检修管理系统。,5、电气设备状态检修技术的基本策略,5.1现阶段我国实施状态检修的基本规则,5、电气设备状态检修技术的基本策略,5.2状态信息的构成,状态
30、信息,状态检修,状态分析,以预防性试验规程为主，综合考虑近年来发展的新试验技术,设备不同而异,从出厂试验、交接试验和运行过程中发现的各种异常和缺陷,同一型号、特别是同一制造商的设备，往往有共同的质量弱点，家庭质量记录对其它设备有警示作用,5、电气设备状态检修技术的基本策略,5.3状态分析和检修策略,状态分析的目的在于准确诊断设备究竟存在何种缺陷，但在目前或许是不现实的。这里状态分析的目的是基于设备的状态信息，对设备状态做出一个初步的评价，作为安排检修的一个依据。基于这样一种认识，设备状态不列出具体缺陷，而是对设备状态进行评分，分值从0到100，这里0分表示需要立即检修的严重缺陷状态，如变压器轻
31、重瓦斯或红外检测套管头严重过热等；100则表示所有状态信息均远离超标值，且既没有经历不良运行工况，又没有家族质量缺陷纪录；其他状态介于0-100分之间。,设备状态评分立足于设备状态信息，状态信息分以下三个方面：状态试验数据r1（如在线监测、预防性试验、交接试验等）不良运行工况记录k1 家庭质量缺陷记录k2,5、电气设备状态检修技术的基本策略,（1）综合试验评分值r1 进行若干个试验，若对每一个试验进行评分，并按项目的重要性进行加权处理，参见式(1)，可以得到一个设备的综合试验分值：(1)式(1)中n1i，w1i分别表示试验项目评分及权重。推荐的试验项目评分值如表所示。,试验项目评分n1i推荐表
32、（示意性）,在项目评分的具体操作中，要考虑以下几个方面的因素：(1)注意值；(2)劣化评价；(3)状态量预报。,5.3状态分析和检修策略,（2）家族质量缺陷因子k1：家庭质量缺陷记录是影响设备维护策略的重要方面。但缺陷的性质、家族的亲疏关系等不同，影响的程度也不同，类似地，这一影响可以表达为：,（2）,式(2)中n2j，w2j分别表示家族质量缺陷记录评分及权重，m2表示家族缺陷总台次数，若设备无缺陷，缺陷评分为100。参见下表。家族质量缺陷记录评分n2j,家族质量缺陷权重w2j,5.3状态分析和检修策略,5、电气设备状态检修技术的基本策略,（3）不良运行工况影响因子k2 不良运行工况会对设备状
33、态造成威胁，在考虑设备维护策略时，必须考虑设备是否有不良运行工况记录。不良运行工况的影响可按式（3）给出一个综合影响因子k2。,（3）,式(3)中，n3k表示不良工况记录评分，根据不良工况对设备状态潜在影响的大小(性质和程度)，n3k取值从0到1；m3表示不良运行工况发生次数。考虑不良运行工况记录时，暂不考虑是否实际对设备造成损害，只要发生这样的情况而且在程度上已有可能对设备状态造成损害，便记录并参与式(3)的评分。若无法得到不良运行工况记录，忽略此项(k2=1)。或取统计平均值。,5.3状态分析和检修策略,5、电气设备状态检修技术的基本策略,（4）设备维护策略因子r的确定 r1、k1、k2决
34、定设备的维护策略。由于r1、k1、k2是独立的，且均为决定维护策略的重要因素，故此，总的设备维护策略因子r可以表达为：,（4）,上式中，we表示设备岗位权重，按岗位的重要性依次分为0.82、0.91、1.0。对于不同类型的设备上列各式可以有不同的形式，但为了对设备统一处理，r的取值约定在0-100之间，并大致符合下表的要求。,5.3状态分析和检修策略,5、电气设备状态检修技术的基本策略,内容提要,问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语,元器件的老化 在线监测装置所用的元器件
35、种类多，特别是电子元器件在现场恶劣环境下运行和电力系统过电压、短路故障等冲击作用下易于损坏；前台机(含传感器及辅助电路元器件)直接安装在设备上或附近，不仅环境因素复杂，而且连续高温和大范围的温度变化对元器件的寿命和稳定性影响很大；后台工控机质量不高，冲击负荷对主板电路和控制器件的危害很强，死机现象时有发生；作为制造商，首先是在线监测装置的所有元器件要经过相应的老化试验才能选用；其次是整机系统的各个单元通过必要的老化试验找出薄弱环节；同时整机系统也要进行出厂老化试验。到底要进行哪些老化试验项目，目前虽无标准可循，但可借用相应的其它行业标准。,6、急待解决的技术问题,6.1 在线监测装置的稳定性,
36、电磁兼容性 采用硬件与软件结合、以软为主的主导思想对解决从强电磁场干扰中提取微弱特征信号已有诸多的措施，在实验室已经可以做到非常高的精度；对不同变电站的干扰源及其传播路径需要作出对应的分析和采取相应的措施；需要在总结运行经验的基础上，制定相应的出厂和安装完后交接时的电磁兼容性试验标准。,6、急待解决的技术问题,6.1 在线监测装置的稳定性,现场维护在线监测的传感器及前置处理等辅助器件需要定期重新设置标定、检修或更新；在线监测装置厂商需要给出可靠的免维护时间或更换周期，厂商与用户可以通过虚拟医院及时了解和掌握运行状况，商定维修方案；厂商在目前需要建立自己产品分布的信息管理网站和高水平的快速反映维
37、护队伍；用户也要有从事在线监测装置维修与技术管理的专职工程师。,6、急待解决的技术问题,6.1 在线监测装置的稳定性,监测装置 建立标准化的数据库标准和完善的信息管理系统，使各个厂商之间的产品都具有开发性、可扩展性和互换性。诊断系统 在运行条件下获得在线监测数据与离线试验数据之间有一定差异，不能把在离线试验诊断标准中的数据作为在线监测数据的诊断标准；由于运行条件、环境状态和电磁干扰的影响，在线监测数据的诊断标准尚有一个长时间的经验积累；通常采用横比(同类设备相比)、纵比(同一设备的趋势分析)和综合分析(综合在线与离线历次数据和运行经验)相结合的诊断思路。,6、急待解决的技术问题,6.2在线监测
38、装置与诊断系统的标准化,报警阈值：新设备投运前安装在线监测装置同时投运或采用自警式电气设备(在电气设备制造过程中将在线监测装置与设备融为一体)，可以把投运时的数据作为指纹特征，然后参考相关设备设计规范的最大允许值作为阈值；在已运行设备上再安装在线监测装置，其阈值只能按已有的运行经验和参考同类设备安装在线监测设备后连续监测的数据变化规律或已发生事故的数据来确定。,6、急待解决的技术问题,6.2在线监测装置与诊断系统的标准化,电气设备健康状态在线评估与剩余寿命在线预测示意图,6、急待解决的技术问题,6.3健康状态在线评估与剩余寿命在线预测技术,从上图可知，电气设备在整个服役期内的故障通常分为四个阶
39、段设备投运初期(1年左右)，在制造、安装、调试过程中遗漏的缺陷会暴露出来，运行人员对新设备的操作或维护不当也可导致意外故障，因此在线监测装置最好进行连续实时监测，以便及时发现并排除故障；在稳定期(运行510年)，为了延长在线监测装置的使用寿命，可以实行定时循检；在劣化阶段（运行1020年）要根据稳定期的监测情况，缩短定时循检时间（最好一天循检多次）。并根据监测特征量的变化规律定期对运行状态和剩余寿命不断作出评估及预测；在危险阶段（运行20年以上）要调整为连续实时监测，在报警的同时要给出健康状况在线评估及剩余寿命在线预测的结果和状态维修策略。,6、急待解决的技术问题,6.3健康状态在线评估与剩余
40、寿命在线预测技术,剩余寿命的在线预测概念图,6、急待解决的技术问题,6.3健康状态在线评估与剩余寿命在线预测技术,从剩余寿命在线预测概念图可知 不同的设备绝缘健康状态可选择2个最具有代表性的特征量x1和x2(比如变压器可选择油中气体和局部放电量)，根据大量在线监测结果总结出注意水平C(x1,x2)和危险水平D(x1,x2)；信息管理系统及运行人员要随时掌握特征量(x1,x2)的过去和现在值变化、进入注意和危险水平的时间(tc,td)，用相关的在线评估及剩余寿命在线预测方法可以估算出实施状态维修的时间。,6、急待解决的技术问题,6.3健康状态在线评估与剩余寿命在线预测技术,内容提要,问题的提出电
41、气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语,状态维修（CBM）也称预知维修（PM）以设备在线监测的特征量数据为基础，结合预防性试验（离线）的数据，设备的历史运行状况和检修情况以及现在的运行状态，应用系统工程的方法进行综合诊断；查明故障（隐患或缺陷）性质、位置和严重程度，预测故障的发展趋势和设备运行的剩余寿命，并提出防范措施和维修决策。,7、在线监测技术与状态检修的融合关系,7.1状态维修决策的依据,状态维修就应以在线监测为基础 目前在线监测的特征量不充足、产品的稳定性不高、诊断标准未形成等
42、情况下，综合诊断分析就十分重要；预防性维修虽然是以预防性试验为基础，但在作出维修决策时仍要考虑设备的历史运行状况和检修情况、现在的运行状态、以及同厂家产品质量性能和同类设备故障率等诸多因素；如果在线监测技术目前存在的上述问题一旦解决后，只要智能化诊断系统将数据库中已经存储的预防性维修决策考虑的诸多因素与在线监测特征量一起进行综合诊断，即可给出状态维修决策。,7、在线监测技术与状态检修的融合关系,7.1状态维修决策的依据,重视特征量的基础研究 在线监测的特征量既包含了一些可以实现在线监测的离线试验项目，也在不断研究和引入了一些反映设备运行状态的新特征量，可以全面地反映出设备的运行状态；运行电压下
43、测量的特征量参数比预防性试验所加电压下的离线试验同一特征参数正确度高，更能真实地反映设备运行的实时状态。在线监测特征量能实现连续监测设备运行状态的变化，但要判断被监测设备是否需停电维修或报警，这还需要积累大量的经验和数据;同时离线试验与在线监测的同一个特征量是否等价也还需要运行经验来检验。,7、在线监测技术与状态检修的融合关系,7.2在线监测特征量的重要性,重视诊断标准制定的基础研究:要进一步开展电气设备故障的工业模型和真实模型的指纹特征研究；各电力行业要组织一些专业技术人员来对管辖区域监测系统统一管理和对监测数据统一分析；要积极采用多种特征量的在线监测系统，以便积累各种特征量与故障间的关系及
44、变化规律，而不要轻易放弃某些特征，否则会只局限于报警，而放弃健康状况在线评估的数据积累。,7、在线监测技术与状态检修的融合关系,7.2在线监测特征量的重要性,内容提要,问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语,电气设备状态在线监测与诊断技术的研究及开发国内要超出国外的水平；目前在线监测产品应用中有些存在检测信号失真、结果稳定性差、产品工艺落后等技术问题和系统安装工作量大、维修困难等客观事实，从某种程度上阻碍了这种新技术的大量推广应用，并给运行部门带来了很多困惑。,8、结束语,通过不断的摸索和实践，随着人们对绝缘劣化、健康状况评估、寿命预测等不断深入的研究和运行经验的总结，以及产品制造工艺的不断提高，在线监测与诊断技术及产品的整体技术水平必将向高可靠性和高度智能化推进；随着设备状态检修所需的技术的不断完善和人员索质的不断提高，以状态检修逐步取代定期维修是电气设备检修的必然趋势。电气设备基于状态在线监测与诊断的状态检修技术必将成为电气设备运检智能化的重要支撑。,8、结束语,
