變電設(shè)備狀態(tài)檢修信息管理系統(tǒng)模型初步設(shè)計

1、第19卷第4期2006年4月文章編號:10072290X (2006 0420036204廣東電力GUANGDO NG E L ECTR I C P OW ER Vol 119No 14Ap r 12006 變電設(shè)備狀態(tài)檢修信息管理系統(tǒng)模型初步設(shè)計陳展塵(廣東電網(wǎng)公司肇慶供電局, 廣東摘要:, 理, 包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫信息的主要來源、(M I S 必須建立的關(guān)聯(lián)。, , 如何將系統(tǒng)切塊, 建立各部分子模塊的關(guān)聯(lián), 采。結(jié)論是, 全面推行設(shè)備狀態(tài)檢修制度的電力企關(guān)鍵詞:電力企業(yè); ; 狀態(tài)檢修; 信息管理系統(tǒng)中圖分類號:TP391:T M63文獻標識碼:APreli m i n ary desi g

2、n of i n forma ti on managem en t system m odel fortran sfor m i n g equ i p m en t st a te ma i n tenanceCHE N Zhan 2chen(Zhaoqing Power Supp ly Bureau, Guangdong Power Grid Cor p. , Zhaoqing, Guangdong 506060, China Abstract:This paper expounds the inevitable trend t o i m p le ment state maintena

3、nce manage ment syste m of transfor m ing equi pments in power enter p rises . The p rinci p les of the state maintenance syste m of transfor m ing equi pments are elaborated on, which include main infor mati on s ource of syste m database, maj or techniques app lied t o the syste m and necessary in

4、cidence bet w een the system and large management inf or mati on syste m (M I S . Taking a state maintenance syste m of transfor m ing equi pments for instance, the paper makes a discussi on on the way t o realize equi pment state maintenance, the method t o divide the syste m and build up incidence

5、 among the sub modules, the adop ti on of scientific and p ractical statistic and judging methods, etc . It dra ws a conclusi on that power enter p riseswill sure gain tre mendous econom ic benefits fr om carrying out equi pment state maintenance syste m.Key words:power enter p rise; transfor m ing

6、equi pment; state maintenance; inf or mati on manage ment syste m (I M S 我國電力系統(tǒng)長期以來遵循“應修必修, 修必修好”的周期性檢修制度, 在及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷、減少事故、確保設(shè)備運行安全等方面曾經(jīng)發(fā)揮了重要的作用。但是, 由于采用單一的檢修管理模式, 不考慮設(shè)備實際運行狀況而作出相應的調(diào)整, 造成對有些設(shè)備維修不足, 有些則維修過頭, 導致資金和人力投入的極大浪費。特別是隨著當今電力系統(tǒng)向大容量、大系統(tǒng)、自動化方向的發(fā)展, 這種傳統(tǒng)的檢修維護體系已不能適應電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。主要的問題體現(xiàn)在:一方面, 隨著電網(wǎng)的不斷壯大

7、、變電站和電力設(shè)備的不斷增加, 檢修任務日益繁重, 而減員增效措施的推行又迫使電力部門在減少員工的同時必須保證設(shè)備檢修質(zhì)量和安全運行; 另一方面, 檢修停電已成為影響供電可靠性指標的主要因素, 而供電可靠性指標是考核電力企業(yè)管理水平和影響民生的一個重要指標, 所以必須設(shè)法在確保設(shè)備安全的同時減少不必要的停電時間。與定期檢修方式相比, 電力設(shè)備采用狀態(tài)檢修具有更大的優(yōu)越性, 主要體現(xiàn)在:一、能根據(jù)設(shè)備實際運行狀況及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在缺陷并進行處理, 預防設(shè)備事故發(fā)生, 極大提高設(shè)備安全運行的可靠性; 二、可以提高設(shè)備檢修的效率, 使檢修更有針對性, 為企業(yè)節(jié)省大量的人力物力; 三、可以適當收稿日期:

8、2005212215第4期陳展塵: 變電設(shè)備狀態(tài)檢修信息管理系統(tǒng)模型初步設(shè)計37延長設(shè)備檢修周期, 提高設(shè)備可用率, 減少設(shè)備停電時間和操作次數(shù), 延長設(shè)備的使用壽命。近幾年來, 隨著創(chuàng)一流供電企業(yè)的要求和提高供電可靠性的需要, 狀態(tài)檢修已成為電力部門各級領(lǐng)導放在戰(zhàn)略高度重視和研究的課題。由于各種在線檢測設(shè)備、光纖網(wǎng)絡(luò)、計算機及通信技術(shù)的飛速發(fā)展, 電力部門信息化水平迅速提高, 同時變電設(shè)備的質(zhì)量和性能也得到了很大改善和提高, 開展狀態(tài)檢修的條件日趨成熟。2狀態(tài)檢修系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成在通過離線故障診斷和在線監(jiān)測收集到的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上, 進一步實現(xiàn)狀態(tài)檢修的關(guān)鍵, 就是要建立、為設(shè)備檢。通過專, 為變電

9、設(shè)備的。在對變電設(shè)備狀態(tài)的描述中, 由于涉及到許多不確定的情況或很難對設(shè)備狀態(tài)作出精確描述, 通過引入模糊狀態(tài)量, 建立設(shè)備的模糊狀態(tài)模型, 采用模糊聚類分析對設(shè)備的故障特征進行識別。再次是應用具有自學習功能的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN 技術(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能通過對錄入專家知識庫內(nèi)實例樣本的學習, 將獲得的知識隱式分布在整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中, 從而具備了極強的綜合診斷能力。通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立設(shè)備不同專業(yè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián), 最終實現(xiàn)設(shè)備的運行狀態(tài)預測。最后是建立一個完整的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的格式及內(nèi)容設(shè)置必須滿足系統(tǒng)的各項功能要求, 能夠靈活調(diào)用和訪問, 并考慮不同操作系統(tǒng)的兼容性, 防止數(shù)據(jù)的流失。

10、1狀態(tài)檢修系統(tǒng)的設(shè)計際的檢修管理維護方法, 這和一貫提倡的“應修必修、修必修好”的總體檢修原則并不矛盾, 關(guān)鍵是能否準確地把握設(shè)備是否需要檢修及何時進行檢修, 所以它與周期性檢修存在著本質(zhì)的區(qū)別。變電設(shè)備周期性檢修是根據(jù)經(jīng)驗積累而產(chǎn)生的對設(shè)備共性的認識, 是廣義的檢修, 代表一般性。而狀態(tài)檢修更注重對設(shè)備個性的把握, 是狹義的檢修, 代表特殊性。對于電力系統(tǒng)變電設(shè)備而言, 針對設(shè)備個性的檢修更能提高設(shè)備運行效率和保證資源的有效利用。目前, 我國電力系統(tǒng)變電設(shè)備的狀態(tài)檢修實現(xiàn)方式主要有兩種:一、離線故障診斷, 即根據(jù)設(shè)備運行數(shù)據(jù)、缺陷記錄、停電試驗等手段發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的征兆, 分析設(shè)備可能發(fā)生故障

11、的原因和部位, 從而提出處理的方法; 二、在線監(jiān)測, 其基本原理是通過安裝在運行變電設(shè)備上的在線儀器實時檢測實際工況下的設(shè)備狀態(tài), 當發(fā)現(xiàn)異常時及時進行處理。上述兩種方法是實現(xiàn)變電設(shè)備狀態(tài)檢修的基礎(chǔ), “離線故障診斷”是對已存在的故障進行分析, 而狀態(tài)檢修的實質(zhì)是要求分析設(shè)備的當前狀態(tài)及未來趨勢, 在發(fā)生故障之前提出檢修計劃, 做到防患于未然。“在線監(jiān)測”能夠?qū)υO(shè)備實時狀態(tài)數(shù)據(jù)進行監(jiān)控, 但缺乏綜合分析和判斷能力。因此必須在此基礎(chǔ)上再配置一套統(tǒng)計、分析功能強大的變電設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)才能實現(xiàn)真正的狀態(tài)檢修。3狀態(tài)檢修系統(tǒng)總體規(guī)劃狀態(tài)檢修系統(tǒng)的總體規(guī)劃包括以下三個方面內(nèi)容。311狀態(tài)檢修系統(tǒng)的基礎(chǔ)

12、:設(shè)備數(shù)據(jù)庫設(shè)備數(shù)據(jù)庫由設(shè)備基本參數(shù)、日常運行維護記錄、缺陷記錄、檢修記錄、離線試驗數(shù)據(jù)以及設(shè)備在線檢測數(shù)據(jù)組成, 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)必須保證其完整性和正確性, 否則即使操作系統(tǒng)功能再強大亦是枉然, 所以說設(shè)備數(shù)據(jù)庫是整個狀態(tài)檢修系統(tǒng)的基礎(chǔ)。312狀態(tài)檢修系統(tǒng)的核心:智能統(tǒng)計分析和輔助決策應用人工智能技術(shù)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 建立設(shè)備狀態(tài)綜合統(tǒng)計分析和檢修生產(chǎn)輔助決策平臺, 構(gòu)成狀態(tài)檢修系統(tǒng)的核心。通過設(shè)備個體的各種狀態(tài)量數(shù)據(jù)錄入, 形成一個包含巨大信息量的數(shù)據(jù)38廣東電力第19卷 庫, 在此基礎(chǔ)上運用智能專家系統(tǒng)軟件對其進行縱、橫向交叉比較及跨專業(yè)的綜合推理和分析, 對設(shè)備運行狀態(tài)進行綜合評定,

13、 最終得出設(shè)備運行狀態(tài)的綜合評價及提出設(shè)備狀態(tài)檢修決策建議。313狀態(tài)檢修系統(tǒng)的信息橋梁:生產(chǎn)管理信息測試。訪問設(shè)備數(shù)據(jù)庫, 由于涉及到許多不能用準確數(shù)據(jù)對設(shè)備狀態(tài)作出精確描述的情況, 于是。圖2設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)設(shè)備疇的不同得出三狀態(tài)分析記錄表圖個結(jié)論:一是機械性能分析結(jié)果為良; 二是導電性能分析結(jié)果為良; 三是絕緣性能分析結(jié)果為一般。再通過智能專家系統(tǒng)對以上三個結(jié)論進行綜合分析, 最終得出1系統(tǒng)狀態(tài)檢修系統(tǒng)是生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的一個子模塊, 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)是一個大系統(tǒng), 它包含著多個不同功能和專業(yè)的子系統(tǒng)。信息管理流程, 交換信息, 支撐, , 失去與外界的任何聯(lián)系。4變電設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)介

14、紹411主要功能對變電設(shè)備進行狀態(tài)檢測和分析, 是開展狀態(tài)檢修工作的必由之路。所采用的變電設(shè)備狀態(tài)綜合分析和輔助決策系統(tǒng)必須立足生產(chǎn)實際, 創(chuàng)新運用先進的人工智能技術(shù), 最終實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的跨專業(yè)綜合分析。以下采用某變電設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)進行舉例說明, 系統(tǒng)操作界面見圖1、圖2 。號主變壓器運行狀態(tài)的綜合分析結(jié)果為一般?？梢? 對變電設(shè)備的運行狀態(tài)進行判斷是通過綜合分析該設(shè)備的所有運行數(shù)據(jù)后, 由智能專家系統(tǒng)對設(shè)備進行一個科學的、合理的綜合判斷, 并對設(shè)備提出狀態(tài)檢修的輔助決策建議。而作為判據(jù)的設(shè)備運行數(shù)據(jù)可區(qū)分為兩類:一是通過現(xiàn)場停電試驗或在線檢測得出的準確數(shù)據(jù), 與試驗標準相比較便馬上可以直

15、觀明了地得出答案; 二是通過對設(shè)備的歷史運行情況、缺陷情況、檢修情況等模糊狀態(tài)信息進行綜合分析, 總結(jié)出設(shè)備所處的運行狀態(tài)層次。在此基礎(chǔ)上, 進一步利用智能軟件系統(tǒng)進行統(tǒng)計、分析、預測, 得出對各類設(shè)備運行狀態(tài)總體發(fā)展趨勢的預測, 提出試驗或檢修計劃建議, 從而使設(shè)備實現(xiàn)狀態(tài)檢修。412核心技術(shù)設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)的核心技術(shù)包括:將狀態(tài)推理分析、缺陷分析、狀態(tài)檢修輔助決策建議融合在一起的人工智能專家系統(tǒng)平臺; 模糊集合原理; 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。從設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)原理框圖可以看出, 知識庫集合了I EC 標準、國家標準、電力行業(yè)標準、有關(guān)電力行業(yè)的專家經(jīng)驗及設(shè)備制造廠家的企業(yè)標

16、準等內(nèi)容, 設(shè)備數(shù)據(jù)庫集合了設(shè)備在線檢測數(shù)據(jù)、離線運行及試驗數(shù)據(jù), 智能分析軟件通過對知識庫和設(shè)備數(shù)據(jù)庫內(nèi)容進行訪問調(diào)用并由專家系統(tǒng)對其進行綜合分析, 同時考慮到電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟的要求, 提出設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策建議, 最終圖1設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)操作系統(tǒng)界面圖從該系統(tǒng)的操作界面可以看出, 對某一變電站的1號主變壓器進行運行狀態(tài)判斷, 可選擇1號主變壓器設(shè)備下拉菜單中的五項數(shù)據(jù)進行分析, 包括繞組的介質(zhì)損耗角正切值、繞組泄漏電流、繞組直流電阻誤差分析、本體油氣相色譜分析、 繞組變形第4期陳展塵:變電設(shè)備狀態(tài)檢修信息管理系統(tǒng)模型初步設(shè)計39實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)檢修 。體包括:狀態(tài)量評價等級劃分; 各

17、項狀態(tài)量的推理規(guī)則集; 各項狀態(tài)量縱橫比較規(guī)則集(三相比較、同類設(shè)備比較、歷史變化率比較等 ; 狀態(tài)量的相關(guān)性評價規(guī)則(重要程度、相互影響等 。同時知識庫數(shù)據(jù)亦通過知識庫數(shù)據(jù)對設(shè)備運行狀態(tài)進行發(fā)展趨勢預測, 。圖5為設(shè)tg 狀態(tài)量判。圖3413設(shè)備數(shù)據(jù)庫來源設(shè)備臺帳數(shù)據(jù)、歷年試驗數(shù)據(jù)、歷年缺陷數(shù)據(jù)、歷年檢修情況、設(shè)備運行維護記錄、SCADA 實時信息、變形測試、紅外線測溫 、紅外線熱成像技術(shù)、在線油氣相色譜分析、絕緣在線監(jiān)測等等。圖4的圖像及數(shù)據(jù)是采用了紅外線熱成像儀對變壓器本體各部分進行拍照及利用紅外線測溫儀對套管接頭等重要連接部位進行溫度測量, 并將其數(shù)據(jù)輸入設(shè)備數(shù)據(jù)庫。圖5設(shè)備狀態(tài)檢修系

18、統(tǒng)變壓器繞組tg 狀態(tài)量判斷規(guī)則集合分析圖表415各相關(guān)設(shè)備及后臺軟件之間的接口設(shè)計41511設(shè)計的目標為使變電設(shè)備數(shù)據(jù)能夠直接輸入計算機應用軟件系統(tǒng), 保證這些數(shù)據(jù)的準確性、及時性和可利用性, 必須對變電生產(chǎn)現(xiàn)場使用的各種檢測設(shè)備(包括離線設(shè)備和在線檢測設(shè)備 定制數(shù)據(jù)交換接口, 利用計算機替代落后、繁重、準確程度低的人工錄入工作。41512設(shè)計的實現(xiàn)過程各種檢測設(shè)備從生產(chǎn)現(xiàn)場采集到實時數(shù)據(jù)信息后, 通過通信端口(如RS232或RS485等 連接進入計算機, 再經(jīng)由變電設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)定制的設(shè)備接口模塊進行數(shù)據(jù)譯碼和格式轉(zhuǎn)換, 最終與本系統(tǒng)實現(xiàn)標準化裝配, 以供使用人員對運行中的變電設(shè)備進行監(jiān)

19、控、查詢、統(tǒng)計和分析。41513現(xiàn)階段必須完成的設(shè)備接口模塊a 調(diào)度SCADA 數(shù)據(jù)接口;b 變壓器變形測試儀數(shù)據(jù)接口;c 紅外線測溫儀和紅外線熱成像儀數(shù)據(jù) 接口;(下轉(zhuǎn)第44頁圖4變壓器熱紅外線測溫及成像圖414知識庫數(shù)據(jù)來源知識庫數(shù)據(jù)的來源包括與變電設(shè)備相關(guān)的I EC 標準、國家標準、電力行業(yè)標準、電力行業(yè)專家經(jīng)驗、設(shè)備制造廠家標準等內(nèi)容。通過知識庫數(shù)據(jù)內(nèi)容來定義設(shè)備的狀態(tài)量, 具44廣東電力表1車間第19卷某電機修造廠的負荷條件無功功率計算值/kvar580260330200160120170180120有功功率計算值/kW70016022031020080 20021020010004

20、結(jié)論本系統(tǒng)采用專家系統(tǒng)支持的智能化技術(shù), 以計算機代替手工完成35110kV 變電所一次系統(tǒng)的繪制和初步設(shè)計、數(shù)據(jù)庫、Aut oCAD, 最、。本系統(tǒng)兼有輔助, 較同類軟件有所提高。:1陳躍1電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南:電力系統(tǒng)分冊M1北電機修理加工新制原料備件鑄造鍋爐空壓站線卷試驗站京:中國水利水電出版社, 200312馮林橋, 許文玉, 王姿雅1電力系統(tǒng)及廠礦供電CAD 技術(shù)M1長沙:湖南大學出版社, 200413李長勛1Aut oCAD ActiveX 二次開發(fā)技術(shù)M1北京:國防工業(yè)出版社, 200514羅紅1變電站一次系統(tǒng)CAD 軟件的開發(fā)J 1農(nóng)村電氣化,1996(11 :2815朱永利, 栗然, 劉艷1電力系統(tǒng)廠站主接線圖形的自動生成J 1電力系統(tǒng)及其自動化學報, 2000, 12(1 :4144, 531作者簡介:卓佳(1981- , 女, 湖南常德人, 湖南大學電氣與信息工程學院碩士研究生, 主要從事電