電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)現(xiàn)狀、問題與發(fā)展路徑

國網(wǎng)四川廣元供電公司 羅軍川

現(xiàn)狀與問題

2007年國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)全面推行以設(shè)備狀態(tài)為核心的狀態(tài)檢修工作，經(jīng)過啟動準(zhǔn)備、試點(diǎn)推廣、全面實(shí)施、深化提升四個(gè)階段逐步實(shí)現(xiàn)設(shè)備從定期計(jì)劃檢修到狀態(tài)檢修的模式轉(zhuǎn)變，開啟狀態(tài)檢修新紀(jì)元。2008年國家電網(wǎng)公司建立和完善了狀態(tài)檢修管理體系、技術(shù)體系和執(zhí)行體系，相繼印發(fā)輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修管理規(guī)定、狀態(tài)檢修評價(jià)導(dǎo)則、檢修導(dǎo)則和狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程等一系列管理和技術(shù)方面的核心文件，奠定狀態(tài)檢修工作規(guī)范、有序和有效開展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。到2010年底，國家電網(wǎng)系統(tǒng)除西藏公司因暫不具備條件而未開展之外，其它25 家公司全部通過了國家電網(wǎng)公司組織的驗(yàn)收，標(biāo)志著國家電網(wǎng)公司整體步入狀態(tài)檢修時(shí)代。電網(wǎng)公司的狀態(tài)檢修近年取得長足進(jìn)步，但目前仍處于初級階段向中級階段的過渡期。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”電網(wǎng)運(yùn)檢業(yè)務(wù)的深度融合，電網(wǎng)智能運(yùn)檢進(jìn)入全面建設(shè)階段，狀態(tài)檢修技術(shù)將迎來發(fā)展的新機(jī)遇。

例行試驗(yàn)

根據(jù)《國家電網(wǎng)公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》，油紙電容式變壓器套管油中溶解氣體分析試驗(yàn)項(xiàng)目屬于診斷性試驗(yàn)，也即是說，在例行試驗(yàn)數(shù)據(jù)無異常的情況下可以不做油色譜試驗(yàn)，而有些單位在油紙電容式變壓器套管例行試驗(yàn)中自行增加了油色譜試驗(yàn)項(xiàng)目，但實(shí)踐中套管例行試驗(yàn)結(jié)果均合格（狀態(tài)評價(jià)結(jié)果應(yīng)為正常狀態(tài)）而油色譜診斷性試驗(yàn)數(shù)據(jù)有超出注意值的情況時(shí)有發(fā)生。因此利用變壓器停電進(jìn)行例行試驗(yàn)時(shí)機(jī)，開展套管油色譜分析工作，采取綜合診斷分析的方法，以提高判斷的準(zhǔn)確率，并對套管絕緣狀態(tài)做出全面精準(zhǔn)評價(jià)。

狀態(tài)評價(jià)

斷路器機(jī)械壽命和電壽命的狀態(tài)評價(jià)。由于認(rèn)識程度和基礎(chǔ)條件的差異，目前各單位開展?fàn)顟B(tài)檢修的水平參差不齊。從技術(shù)層面而言，由于斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測等診斷技術(shù)研究應(yīng)用滯后，制約了斷路器狀態(tài)檢修的全面發(fā)展，定期檢修策略仍局部存在。中期壽命檢修實(shí)質(zhì)上是實(shí)行的傳統(tǒng)定期檢修模式，將直接導(dǎo)致設(shè)備過度檢修，或許使長期穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備浴盆曲線規(guī)律發(fā)生變化，形成正常運(yùn)行中不必要的干擾，反而可能會增加電力設(shè)備發(fā)生故障的概率，不符合狀態(tài)檢修的基本思想。

變壓器繞組變形量的狀態(tài)評價(jià)。目前針對變壓器在遭受不良運(yùn)行工況后繞組變形量尚無成熟有效的在線監(jiān)測技術(shù)手段，在有關(guān)狀態(tài)評價(jià)導(dǎo)則中采用短路沖擊電流的大小、次數(shù)和持續(xù)時(shí)間作為變壓器繞組變形狀態(tài)評估的間接判據(jù)。當(dāng)短路沖擊電流達(dá)到允許短路電流90%以上以及重合不成功、短路沖擊持續(xù)時(shí)間超過0.5 秒為重要狀態(tài)量，只要發(fā)生一次即為評價(jià)為嚴(yán)重狀態(tài)。但同時(shí)指出，若有條件停電進(jìn)行診斷性試驗(yàn)，則按相關(guān)項(xiàng)目測試結(jié)果進(jìn)行評價(jià)，并按狀態(tài)評價(jià)結(jié)果開展?fàn)顟B(tài)檢修。由于狀態(tài)信息的收集難度，此重要狀態(tài)量在開展?fàn)顟B(tài)評價(jià)時(shí)往往被忽略。倘若變壓器未跳閘，即使遭受近區(qū)短路沖擊后開展油色譜試驗(yàn)有時(shí)也難以保證，更談不上采取停電開展診斷性試驗(yàn)。由于未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛伏性缺陷，運(yùn)行中多次短路沖擊累計(jì)效應(yīng)可能發(fā)生重大設(shè)備事故，因此開展此項(xiàng)工作具有重要意義。解決途徑可從兩方面著手：一是調(diào)度監(jiān)控等部門要配合，統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲格式，破除豎井式數(shù)據(jù)庫壁壘，實(shí)現(xiàn)PMS、OMS、EMS 等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)貫通，推進(jìn)PMS 系統(tǒng)動態(tài)評價(jià)與預(yù)警功能的深化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)短路電流狀態(tài)量自動識別與智能化狀態(tài)評價(jià)。二是推進(jìn)變壓器繞組變形在線監(jiān)測、帶電檢測技術(shù)研究試驗(yàn)，豐富狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)，在設(shè)備遭受不良運(yùn)行工況后及時(shí)準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀態(tài)，以制定有針對性檢修策略。

輔助決策評價(jià)

系統(tǒng)目前35 千伏及以下變電設(shè)備的狀態(tài)評價(jià)依據(jù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)人工完成，而110 千伏及以上變電設(shè)備采用PMS 系統(tǒng)狀態(tài)檢修輔助決策模塊，依靠錄入系統(tǒng)的離散狀態(tài)信息進(jìn)行狀態(tài)評價(jià)，并自動生成狀態(tài)評價(jià)報(bào)告。但目前線上評價(jià)問題較多，譬如：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理還存在很多漏洞，資料不完整、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確現(xiàn)象普遍存在；輔助評價(jià)系統(tǒng)中設(shè)備缺陷狀態(tài)量不夠豐富，存在一對多情況，導(dǎo)致報(bào)告質(zhì)量較差，設(shè)備檢修策略缺乏針對性，需要輔以人工干預(yù)評價(jià)；評價(jià)模型與評價(jià)導(dǎo)則有不一致情況，不能體現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)個(gè)性化差異。

檢修策略

檢修策略缺乏針對性和實(shí)效性。被評價(jià)為“正常狀態(tài)”的設(shè)備，其檢修策略千篇一律。被評價(jià)為“注意狀態(tài)”的設(shè)備，未區(qū)分評價(jià)扣分值是由多項(xiàng)狀態(tài)量合計(jì)扣分，還是僅由單項(xiàng)狀態(tài)量扣分導(dǎo)致評價(jià)結(jié)果為“注意狀態(tài)”的具體情況，而制定有針對性的檢修策略。

同間隔設(shè)備、一次與二次設(shè)備的檢修原則。1.同間隔設(shè)備檢修同步問題。按照相關(guān)規(guī)程規(guī)定：對于未開展帶電檢測設(shè)備，試驗(yàn)周期不大于基準(zhǔn)周期的1.4 倍；未開展帶電檢測老舊設(shè)備（大于20年運(yùn)齡），試驗(yàn)周期不大于基準(zhǔn)周期。由于變電設(shè)備開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測技術(shù)條件的差異，同一間隔設(shè)備可能有不同的檢修周期，勢必造成設(shè)備重復(fù)停電，違背了同間隔設(shè)備的檢修原則。2.一、二次設(shè)備檢修同步問題。目前狀態(tài)檢修僅是針對輸變電一次設(shè)備的檢修模式，二次設(shè)備仍然沿用常規(guī)檢驗(yàn)規(guī)程采取定期校驗(yàn)，為了與一次設(shè)備狀態(tài)檢修計(jì)劃同步，二次系統(tǒng)設(shè)備并未嚴(yán)格按照3年一部檢6年一全檢的要求進(jìn)行定期檢驗(yàn)。

檢修決策不當(dāng)，“過修” 時(shí)有發(fā)生。由于不清楚設(shè)備故障發(fā)展變化的內(nèi)在機(jī)理，對設(shè)備缺陷診斷分析深度不夠，致使檢修決策不當(dāng)，或是出于爭取項(xiàng)目資金所需，在未查出問題真相的情況下，貿(mào)然采取一換了之，設(shè)備未達(dá)到壽命周期提前退役，其做法無疑與狀態(tài)檢修的初心背道而馳。

狀態(tài)監(jiān)測

我國電網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)檢測和評估工作還處于起步階段，狀態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)用及推廣上存在的問題主要有以下幾方面：1.狀態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)用范圍不廣，與電網(wǎng)設(shè)備總量相比，狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的設(shè)備覆蓋面還處于較低水平。2.狀態(tài)檢測裝置可靠性不高，穩(wěn)定性和抗干擾性能不足。3.缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范指導(dǎo)，各廠家裝置的工作原理、性能指標(biāo)和運(yùn)行可靠性等差異較大，同時(shí)各類裝置的校驗(yàn)方法、輸出數(shù)據(jù)規(guī)范以及監(jiān)測平臺都各不相同。4.現(xiàn)行的在線監(jiān)測技術(shù)在設(shè)備缺陷檢測方面還存在盲區(qū)，狀態(tài)量還不夠豐富。

發(fā)展路徑

2016年12月國家電網(wǎng)公司提出“智能運(yùn)檢”理念并發(fā)布《智能運(yùn)檢白皮書》，明確指出了智能運(yùn)檢與狀態(tài)檢修的發(fā)展方向。

推進(jìn)“一體化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化”的智能化狀態(tài)感知設(shè)備研制

1.研究基于內(nèi)置的高靈敏度、高穩(wěn)定性、高可靠性的新型傳感器的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與評估診斷方法及模型，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備正常、異常、故障等狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與診斷，提升設(shè)備本質(zhì)狀態(tài)自感知、自診斷、自控制能力。

2.推進(jìn)設(shè)備制造企業(yè)開展設(shè)備狀態(tài)傳感器與本體一體化融合設(shè)計(jì)制造，提升設(shè)備自感知、自診斷能力。

3.建立統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化及模塊化設(shè)計(jì)制造，大幅提高同類設(shè)備、模塊之間的可互換性，有效減少運(yùn)檢工作復(fù)雜性。

建立基于設(shè)備不停電檢測的技術(shù)體系

1.開展成熟技術(shù)深化應(yīng)用和新技術(shù)研究應(yīng)用。提升變壓器局放檢測、容性設(shè)備介損及電容量檢測、SF6 氣體成分檢測、GIS 設(shè)備X 射線數(shù)字成像等成熟技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用水平，通過豐富不停電檢測技術(shù)手段，保證設(shè)備狀態(tài)檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性，提升設(shè)備潛伏性缺陷的挖掘能力。

2.推進(jìn)大數(shù)據(jù)分析及檢測結(jié)果應(yīng)用。依托運(yùn)檢智能化分析管控系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立融合不停電檢測數(shù)據(jù)和其它信息（在線監(jiān)測、出廠信息、停電試驗(yàn)、歷史數(shù)據(jù)）的設(shè)備狀態(tài)多源數(shù)據(jù)自動分析模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)評估及精準(zhǔn)預(yù)測。

3.建立基于不停電檢測的狀態(tài)檢修體系，適應(yīng)電網(wǎng)迅速發(fā)展新形勢。研究建立以不停電檢測為主、例行試驗(yàn)為輔的輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修體系。制定設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)項(xiàng)目及要求，修訂狀態(tài)檢修標(biāo)準(zhǔn)，建立以不停電檢測數(shù)據(jù)為輸入的輸變電設(shè)備狀態(tài)評價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)基于不停電檢測的電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修，逐步替代停電例行試驗(yàn)，大幅減少停電時(shí)間，提高供電可靠性。

提高設(shè)備狀態(tài)評價(jià)診斷的智能化和自動化水平

1.系統(tǒng)提升運(yùn)檢數(shù)據(jù)利用效率。建立面向運(yùn)檢專業(yè)的公共數(shù)據(jù)模型，貫通PMS、在線監(jiān)測系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互，改善分散平臺間的數(shù)據(jù)通信問題，實(shí)現(xiàn)信息與資源共享，有效支撐多源數(shù)據(jù)集成提取和融合分析，提升運(yùn)檢數(shù)據(jù)利用效率。

2.提升設(shè)備狀態(tài)分析和狀態(tài)預(yù)測水平。融合電網(wǎng)、設(shè)備狀態(tài)和自然環(huán)境等各類信息，建立基于大數(shù)據(jù)的設(shè)備狀態(tài)評價(jià)和趨勢預(yù)測模型，充分利用設(shè)備大量狀態(tài)信息之間關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和模型分析，依托大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，實(shí)時(shí)展示設(shè)備狀態(tài)，提高設(shè)備狀態(tài)評價(jià)及預(yù)測的智能化水平。

3.提升設(shè)備故障診斷能力。構(gòu)建基于故障案例的設(shè)備故障樹，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，修正傳統(tǒng)輸變電設(shè)備故障診斷模型，快速、精準(zhǔn)定位故障。研發(fā)故障推演、故障關(guān)聯(lián)分析和專家會診功能模塊，建立故障實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng)，深度分析故障原因，支撐電網(wǎng)故障處置，實(shí)現(xiàn)由“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”轉(zhuǎn)變。

4.提升海量運(yùn)檢數(shù)據(jù)處理技術(shù)。利用大數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)融合分析，顯著提升數(shù)據(jù)處理能力。研究可見光視頻圖片、紅外熱像、紫外成像等非結(jié)構(gòu)化圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)，建立主要設(shè)備典型缺陷的圖像樣本庫，實(shí)現(xiàn)各類典型缺陷的智能識別和判斷。