[摘  要]  本文介绍了状态检修的国内外发展趋势和现状。从实现电力设备状态检修的意义出发，重点提出了实施设备状态检修的步骤。在此基础上，对电力设备从定期检修向状态检修转变过程中的相关技术关键进行探讨，并展望了电力设备实现状态检修的发展前景。
[关键词]  电力设备、状态检修、状态管理
      前言
      电力是国民工业的先行官，关系到国民经济的可持续发展。随着现代社会和经济的发展，对能源的巨大需求促进了电力工业的飞速发展，使得电力系统向大容量、超高压和跨区域方向发展。然而，随着系统容量的增大和电力网规模的扩大，电力设备故障给人们的生产和现代生活所带来的影响越来越大，对系统的稳定经济运行也提出了越来越高的要求，而保证系统的经济性和稳定性的一个强有力措施就是在提高电力设备使用率的同时保障其正常运行。目前的设备检修体制，即计划检修并不能满足要求。在高速发展的科学技术带动下，为适应电力部门向市场化现代企业模式的转变，出现了一种新的检修策略，这就是电力设备状态检修。所谓状态检修就是根据设备的运行状态和健康状况而执行检修的预知性作业。

1、        国内外发展趋势和现状

1.1           电力设备检修策略的历史发展阶段：

在电力系统的发展历史中，国内外的检修策略经历了四个阶段：
最初的检修策略称为事故检修，即只在故障发生时才进行修换或管理工作。这是一种被动性检修。随着社会化大生产对设备依赖性的逐渐增大，检修策略便成为预防性检修，即我们通常所说的计划检修。然而，计划检修所消耗的人力和物力是巨大的，渐渐不适应现代企业的运作需求，也不能保证设备的正常运行。因此，近几年状态检修在国内逐渐被提上日常议程。在国外，已经形成以可靠性为中心的检修策略（以下简称RCM）。

1.2           国外电力设备状态检修的现状

国外的设备状态检修发展较早。七十年代末，美国电力科学研究院（EPRI）就对电力设备的状态检修进行研究和应用，目前已向RCM发展。日本是从八十年代开始对电力设备实施以状态分析和在线检测为基础的状态检修。而欧洲大多数国家也正在进行检修体制的改革，方向也是状态检修。到目前为止，基于计算机网络技术的设备管理、事故分析和预警系统在美、加等国已普遍应用，且已发展了几个版本。如Integrated Maintenance System等。这些软件系统应用Intranet、Internet及GIS（地理信息系统）等最新的计算机技术，将状态管理、事故预警和事故处理进行有机的集成，大大改善了其设备监督管理环境，提高了监督管理水平。
以美国电力研究院（EPRI）设计的变电站的一体化系统（见图一）为例，它采用低成本传感器和先进的诊断方法来监测变电站设备的健康状况和性能。这些工具设计为独立发挥作用，但若综合化，它们可在改善系统可靠性的同时明显降低变电站监测的成本。EPRI一体化系统的方案以实施RCM开始，RCM是在状态分析的基础上，以设备重要性和性能数据为依据对监测和检修任务优化排序的方法。因此状态检修是实行RCM的前提。

 图一    EPRI的变电站一体化系统示意图

           1.3 国内电力设备状态检修的现状：

在我国，电力设备状态检修方面的工作开展还处于初步阶段，有的甚至还没有建立状态管理的
概念，但发展势头强劲，已经有了许多成果，作为设备状态检修的必要条件--电力设备在线或离线的监测装置已经是种类繁多。如：清华大学自1985年开始研究的电力设备放电在线监测系统，至今已有十多年的历史。随着计算机网络技术、Internet技术的普及和发展以及电力系统的不断改革，我国的电气设备状态管理和状态检修得到一些发展，相应地出现了一些管理软件和检修系统。

2、        实现设备状态检修的意义

在世界范围内的实践证明，设备状态检修可以实现经济效益和社会效益上的提高。主要表现在以下几个方面：
（1） 状态检修之前的准备工作--状态管理不仅仅减轻了原手工作业的劳动强度、提高了工作效率，更重要的是，能够充分利用已有的状态信息，通过多方位、多角度的分析，最大限度地把握设备的状态，依此制定合理的检修维护策略。
（2）在实现设备状态检修之后，可以通过适时的维修来避免重要设备故障，同时又避免了不必要的维修作业，依此在有限维修经费中寻求优化分配使用。特别是在做到能对设备的寿命进行正确估计后，就可以更有效地储存和安排设备备件，这可节省大量的备品经费。
（3）通过设备的状态分析，对于预防类似事故、改进产品质量、提高设备监督管理水平具有重要的指导意义。
（4）在电力供应者实现RCM后，零售用户将因更可靠的电能供应而受益。

3、        实现电力设备状态检修的步骤

设备状态检修从整体上来说，分为宏观和微观两部分。宏观主要指设备的总体把握。通过宏观分析，对一些共性的设备质量问题发布相应的预防性措施，以防止类似事故的重复。宏观分析涉及的设备数量越大，其分析结果的价值就越高。微观主要是对作为个体的具体设备进行分析，通过横向对比和纵向对比，来评估某个具体设备的健康状态。横向对比是将某个设备的状态信息与同类设备等相比较，以确定其劣化程度。比较时涉及的同类设备越多，结论就越可靠。纵向对比分析是从设备劣化的趋势来确定设备的状态，即不是单一地用一个阀值作为设备"好"与"坏"的分水岭，而是根据劣化的趋势来识别设备的状态。实践证明，有效的状态分析方法是：宏观和微观相结合、横向和纵向相结合。
从目前国内外对设备状态检修的研究情况以及我们在状态检修的实践经验来看，设备状态检修的实现可分为三个阶段：
第一阶段是建立信息中心的时期。
我们通常所说的设备状态信息主要包括静态数据和动态数据两种，如图二所示。其中，静态数据主要包括以下几方面：（1）设备的出厂试验数据；（2）设备的缺陷、事故和检修记录；（3）设备的定期或非定期试验数据。而动态数据主要是指：（1）在线监测传送的实时数据；（2）与设备状态相关的实时运行信息。这个阶段的主要工作就在于建立和完善信息的采集、传输、储存环节。这三个环节的实现如图二所示：
   图二  设备状态检修系统结构图                    图三  设备状态检修智能诊断系统框架
信息的采集方式是多种多样的，不同的信息类型有不同的采集方式，有模拟量采集、数字量采集等等。在实践中，为了作到更可靠的纵向分析，在设备投运之前就要记录它的原始"指纹"了，包括设备的型号、参数指标、出厂试验数据等等。在运行中，各种采集单元将现场设备的各个参数传送到状态检修下位机，并转化成数字量。然后通过现场总线传送到状态检修上位机，并在此作初步的状态分析。而检修中心则通过因特网定期或者不定期地从状态检修上位机和变电站综合自动化系统接受信息，以便进行综合状态分析。
信息的传输主要有三个方式。信息从现场的采集单元到状态检修下位机的传送是采取RS-485通讯接口，从状态检修下位机到状态检修上位机是通过现场总线来实现信息的传递。而状态检修中心则通过因特网来获取信息。
在本系统中，数据库是信息的主要载体。这里要注意的是状态管理的网络化和数据库规划的统一化。只有这样才能实现真正的信息共享。其中，最重要的是数据库的规划和设计。这是实现状态管理的基础，既要避免信息的重复，又要求能完整、准确地表述设备的事故和状态，这就要求仔细规划表的结构、表与表之间的关系、视图、存储过程等。为了实现状态分析，一些字段还必须进行必要的约束，以便规范其取值范围；同时为保持数据的一致性，需认真规划事务、触发器。此外，如何保证接受数据的真实性、合法性、有效性和安全性也是需要认真研究的问题。
第二阶段是实现设备状态的监督和预测工作，来确定合理的设备检修周期，这就初步实现了设备状态检修。过去对设备的监督仅仅是对其"好"与"坏"进行判断，实际上，相当部分的设备处在正常和有缺陷之间的第三种状态，即灰色状态，而这些设备才是状态监督的重点。作好这些设备的监督工作对提高企业的经济效益和运行水平具有非凡的意义。我们可以在状态信息数据库之上设立一个专业状态分析层，并与数据库中的各类信息有机集成，可对设备状态进行多方位的分析和评估。
在图三的设备状态检修智能诊断系统中，智能管理系统就是该系统中的核心模块，也是实现上述功能的核心模块。它是本人目前正在研究的课题。随着电力系统逐步走向区域性或跨区域的大电网，电力设备的容量越来越大，电压等级越来越高，其运行状态也越来越复杂。对于一个比较大型的电力设备，如变压器，单一的技术或者单一的专业往往不能充分地把握其状态，至少需要两种独立的方法才能做出判断。现在更有效的监督手段就是对设备进行跨专业分析。综合各专业的优势专长，更准确地掌握设备的健康状态。本系统的突破点就在于利用模糊数学和人工神经网络方法综合了各个专业的优势，建立各种型号设备的档案，对设备的状态做总体的评估，本系统并不只针对某种具体设备，而是可以由用户自己建立某种设备的档案，然后根据用户提供的数据远程判断此类设备的总体或者个别状态。对于某种设备，很多种专业都有自己的评判结果，但是对于某种状态，并不是每个专业都能得出一样的结果，所以本系统将各个专业的评判结果综合起来，以利用它们各自的优势。
目前，国内的跨专业分析大多是在模糊数学的基础上，人工定义各专业的隶属度，最后通过简单的模糊运算，将各专业的评估结果综合起来，适应性和推广性较差。本系统是采取模糊数学和人工神经网络方法。但是模糊数学中各个专业的权重，以及人工神经网络中的学习速率、动量因子和隐层节点数一直以来都是比较难确定的参数，一般是采用专家经验来确定。在此，本人利用遗传算法来训练上述各个参数，以便于系统拥有更好的适应性和推广性，能真正实现不针对具体设备的智能诊断方法。如图四、图五所示：

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