电气设备状态维修策略的技术与应用

郑荔仙

【摘 要】本文讲述了电器设备维修策略逐渐从以时间周期为基础的定期维修制度向以设备状态为基础的状态维修制度过渡，并取得了一定的成效。将实施状态维修的关键技术概括为状态监测技术、状态预测技术及状态评估技术并分别阐述了它们的操作过程和意义。

【关键词】电器设备；状态维修；策略

状态维修，即利用状态监测和诊断技术获取的设备状态和故障信息，判断设备异常，预测故障发展趋势，在故障发生前，根据设备状态决定对其维修。它有三层含义：设备状态监测、设备状态诊断、维修决策。状态监测是状态维修的基础；状态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。

1.定期维修存在的问题

电气设备的初始状况和现场设备的运行状况有很大差异，而定期维修制度几乎无视这些状况的差异，采用统一的、一刀切的定期维修方式，往往是要么维修过剩，要么维修不足，出现“小病大治”、“无病亦治”的盲目维修的现象，这容易出现如下弊端：一些状态良好的设备，因盲目维修而出现故障或潜在故障，维修达不到恢复设备原有的可靠性的作用，而是增加了设备的故障隐患和故障率；降低了设备的可用性，许多维修迫使设备停机，影响企业生产；增大设备运行管理成本，电气设备的大修费用是企业管理中重要的支出费用，这会直接影响了企业的经济效益。因此要重视电气设备的状态维修。

2.状态维修的技术要求

2.1 状态监测

状态监测是根据设备诊断的目的，针对设备故障模式，选用适当方法和装置来检查测量设备的状态信息，并对这些信息进行处理，抑制各种干扰信息，提取能反映设备状态特征的信息的一项信息检测处理技术。

状态监测首先要解决的问题是确定监测周期。一方面，按安全性要求确定状态监测周期。检测过于频繁会浪费维修资源，因此需要综合权衡来确定，而绝对不发生任何功能故障是不可能的，必须把功能故障发生的概率控制到规定的可接受的可靠性水平之内，以确保安全性。这种规定的可接受的可靠性水平是根据现场设备的实际情况及故障后果所事先确定的。另一方面，按经济性要求确定状态监测的间隔期。当故障不危及设备安全，而预防性维修工作的费用损失少于故障损失时，则按最少费用损失的要求来确定状态监测的间隔期。

2.2 状态预测

状态预测就是快速而全面地评估电气设备的状态，以及通过预测值和实际值的相互比较，监视这段时间内设备状态的变化，并判断预测值是否准确以及有无安全隐患等。预测中比较常用的主要有时间序列法、回归分析法、模糊预测法、灰色预测法、人工神经网络法等。时间序列预测是最常使用且有效的传统状态预测方法，它反映了不同时刻观测值的相关性，即状态变化的"惯性"，这种惯性现象实际上反映了观测值的变化趋势。回归预测是根据电气设备的历史资料，建立可以进行数学分析的数学模型，预测设备的未来状态。模糊预测是应用模糊逻辑和预报人员的专业知识将数据和语言形成模糊规则库，然后选用一个线性逼近非线性动态系统，进行预测。从实际应用来看，单纯的模糊预测其精度往往不尽人意。神经网络法是各种人工智能方法中的一种典型方法。它利用神经网络，选取历史数据作为训练样本，然后构造适宜的网络结构，用某种训练算法对网络进行训练，使其满足精度要求之后，再进行预测。神经网络法是一种非常有效的非线性系统预测方法，它在电力系统负荷预测中已经取得了成功的应用。

2.3 状态评估和状态维修

这是进行状态维修的前提，即对设备的现状进行评估，以期决定是否维修以及何时维修。因此状态维修则是根据设备的状态，在状态评估的前提下，以评估的结果为依据来确定维修的方式：首先决定现在是否需要进行维修，只有当认为设备即将会发生故障或连续运行下去其安全、可靠性不能满足要求时，才决定安排维修；其次，根据状态评估的结果，特别是对设备的缺陷、异常情况或在故障情况的评估及发展预测，确定状态维修的项目和内容。状态维修是状态评估可能的后续工作。电气设备的状态维修尽管可以避免定期维修带来的多种不利，但在具体操作过程中，也必须遵循一定的经济原则和管理原则。

2.4 状态评估对于状态维修的意义

状态维修是一种以设备状态为基础，采用预测设备状态发展趋势的方法，以提高设备可靠性和可用度为目标的一种维修方式.显然这种维修是建立在设备现行状态的基础上，而设备的现行状态是通过一定的方式对设备进行状态评估之后予以确定.因此，可以说设备的状态估是开展状态维修的基础.

状态维修与计划维修的最大不同点是维修工作的前提条件不同，计划维修是根据事先安排的时间计划而进行的，而状态维修是根据设备的状态情况而确定的.计划维修是到期应修，以时间期限为唯一依据条件，而状态维修则是根据设备的状态，在状态评估的前提下，以评估的结果为依据来确定维修的方式：首先是决定现在是否需要进行维修，只有当认为设备即将会发生故障或连续运行下去其安全、可靠性不能满足要求时，才决定安排维修；其次，根据状态评估的结果，特别是对设备的缺陷、异常情况或在故障情况的评估及发展预测，确定状态维修的项目和内容。

2.5状态维修与故障诊断的关系

以变压器为例。随着电力系统自动化水平的提高，一些变电站引入了变压器在线监测装置和其他先进便捷的测试设备，为故障诊断乃至故障在线诊断提供了大量数据信息。故障诊断方面，在三比值法的基础上，一些学者引入专家系统、人工神经网络、模糊数学、进化遗传算法等方法来对变压器故障类型故障位置进行判别，取得了一定的进展。

然而，由于变压器故障的多样性，再加上引发这些故障的原因非常复杂且不明显，使得要准确地判断变压器故障性质及故障方式部位仍相当困难。在受制于检测手段、诊断方法等瓶颈限制后，故障诊断发展缓慢。

开展故障诊断，无论是在线还是离线，无论是故障发生前还是故障发生后。目的是判断设备是否发生故障，分析发生了什么种类、多大程度的故障，亦即发生故障的部位，以便能够为维修提供支持。现在的问题是，能否在不进行故障诊断的条件下，实现状态维修？回答是肯定的。开展状态维修的目的是：判断此时刻设备的健康状况，从而决策采取何种对应措施。重点在指明要不要修、什么时间修，而不是哪个部位有问题，什么样的问题，及怎么修。

若以故障诊断作为状态维修的必要条件，则状态维修将很难开展了。当然，故障诊断所提供的技术能促进状态维修的发展。所以故障诊断可作为状态维修的一部分，但不是必须的。

3.结束语

目前电力系统中电气设备大多采用的定期维修体制存在着严重缺陷，如维修不足、维修过剩或盲目维修，这使我国每年在设备维修方法耗资巨大。怎么样合理安排电气设备的维修，节省维修费用，同时保证系统有较高的可靠性，对系统运行人员来说是一个重要课题，也成为了近年来学术研究的热点之一。

参考文献：

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