高铁动车电力设备状态检修探究

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 孙卫平 张祖伟 邓艳俊

引言

状态检修为电力设备安全运行的重要基础，也是电力企业为更好地适应科学技术及现代社会经济发展需求而形成的重要产物[1]。为更好地落实国家相关部门对状态检修提出的要求，各大电力公司陆续开展了状态检修工作，均由过往的单纯依定期检修为主转型成状态检修占主导，不仅明显提升了电力设备的实际管理水平，还使检修人员及设备的安全性得到更大保障，压缩了设备的运维成本，创造了更多的经济与社会效益。

为确保整个电力系统安全、稳定运行，做出科学执行有效检修、维护工作的提议，借此方式快速探查与处理故障位置，将其造成的损害降到最低，并且还能提供实时监测功能，提升对潜在故障问题的预警效率与精准性。

文章在分析设备状态检修定义与可行性的基础上，探究了高铁电力设备状态检修的工作思路设计与方法应用，以提升状态检修工作效率与质量为目标，建设了状态检修评价系统，希望能和同行分享经验，为编制电力设备检修计划提供更科学依据。

1 状态检修的概述

1.1 定义

以设备运行状态评价为基础，参照设备实际状态与分析诊断所得结果，部署检修时间与项目，并且主动执行的一种检修方法。高铁电力设备的状态检修以呈现设备健康状况的状态量指标为目的，采用在线监测、离线检测、运行巡检等方法，基于数据诊断过程，客观测评设备即时健康状况、风险级别，对其将来发展趋势进行预判断。

通过人工决策，实时整顿检修周期及项目，逐步完善维修管理模式，进而帮助电力设备获得最佳的维保服务。状态检修的关键是对被检设备运行状态进行全程管理，力争将检修工作开销降到最低，使设备运行可靠性得到最大保障[2]。

1.2 可行性分析

状态检修工作将设备当下的真实工作状况设定为凭据，而不是以传统将设备应用时间作为依据，其利用高新的监测方法、可靠性测评及寿命预估形式等，客观判断出设备的实际状态，辨识故障问题的初期表征，判断具体的故障位置及其严重性、故障未来的发展趋向等，并依照分析诊断所得结果，在设备运行性能降低至一定程度或故障将要发生前进行维修处理，借此方式提升电力设备的可用率，清晰设定了检修目标。通过执行状态检修这种体制，能减少设备检修、保养费用，为设备安稳、长周期、全性能运行提供可靠的基础支撑与管理保障。

2 高铁动车电力设备状态检修的工作方法与思路

状态检修已演变成当下国内电力领域中的主要检修手段之一，其相配套的技术方法与检修装置的成熟度已抵达较高水平。在正常状态下可以利用合理的方法去开展检修工作，但是高铁行业相对较特殊，因为高铁中的空间有限，可用资源相对缺乏，故而势必会增加设备检修操作的难度。在这样的情况下，高铁列车运行阶段一定要配备专业的检修技术性人才，且设备检修所需的装置、仪器等一定要配置齐全，并要应用一定防护方法，建议尽量在列车休息的间歇期进行[3]。

在具体检修实践中，应妥善处理状态检修和其他一系列检修方法之间的关联性，应尽早确立状态检修的主体地位，但不能完全摒弃其他检修方法，而是应将其作为辅助方法，加强相互配合，形成合力，进而更快速、精准的检出电力设备运行阶段出现的故障问题，提出相应的处理办法。

电力设备投用阶段固然存在部分重点检测区域，故而一定要加大对重要设备的维修力度，只有依靠综合性检查过程方能根除其中存留的问题，而以上过程中的重点是选用更加科学、规范化的检测技术和工艺方法。检测阶段要确保操作的严谨性与流程的标准化，对于故障发生率较高的电力设备，应将其设定为重点检修对象。

检修工作一定要和当下电力设备的发展模式相互协调，有针对性的开展检修试验，确保所应用的设备与材料均符合现行规范要求，确保整个检修试验活动有效推进。当下，高铁电力系统结构持续完善，各种现代化、高新设备应用量持续增长，这在很大程度上增加了检修工作难度，工作执行过程也日渐繁琐复杂，要对关键设备进行重点检修，整体掌握设备的真实运行状态，及时解除可能存在的故障问题。

首先，在设备方面，应从输变电设备的视角出发，持续完善安全防范工作，最大限度的提升电力设备的真实运行性能，将其故障发生率降到最低。由于部分输变电设备长时间裸露在室外环境内，若遭遇暴雨、冰雹等特殊添加，则很容易滋生出故障问题，如果在夏天没有认真做好防雷保护措施，则很可能在雷雨天气引起短路情况，严重时引起火灾事故。

其次，增加对输变电设备危险点的检修力度，比如提倡应用自动化危险点检测技术，这样当设备检修实践中突然遭遇危险时，便能自动隔离故障区域，检修作业行为不会影响正常区域，由此确保了供电过程的常态化。可以将物联网技术用在电力设备状态检修领域，物联网智能感知层由智能传感器、全球定位系统等构成[4]。

智能感知的原理是应用电力运输、转变设备的实际运转状态数据，比如电压、温度计气象信息等，进而确保电力设备安装与运行工作顺利推进。物联网智能网络层能应用无线信号传送测温节点等多种信息，通常在测温节点内安装的射频芯片会有单个和其他测温节点之间传输信号，测温终端设备内的射频芯片会和测温节点关联在一起，并且测温终端还能以通信总线、管理主机为载体传送温度信息或接收有关指令信号。

最后，要积极做好电力设备检修的安全防范工作，不仅要应用专业化的检修技术，还要加大对检修各作业过程的监管力度，发生危况时快速发出报警信号。

3 建立电力设备状态检修评价系统

3.1 系统架构

本系统运用的是MVC 设计模式，应用struts+spring+hibernate。在以上三个框架内，hibernate主要用于提供数据库访问机制，调控数据库的访问与存储行为等；spring 功能以处理业务、控制系统的逻辑性等为主；采用struts 去显示页面信息，应用网页和struts 相结合完成不同页面之间的跳转，且会宝部分信息呈递给spring 去管理。

系统存储数据时配合使用了mysql5.5，其有安装操作便捷、研发速度较快等特征。用tomcat7.0作为系统的Web 应用服务器，有体积微小、管理便捷等特点。

3.2 功能设计

3.2.1 系统管理

这是该系统的主要功能、也是系统正常运行的基础，系统管理主要实现的功能是维护使用单位及相关人员信息。系统管理的主要功能见图1。比如关于单位管理，主要是维护使用系统的单位信息，包括增减、查找单位信息等。在设置好单位信息后，便可以设置用户及设备单位相关信息等，利用单位信息便能快速查找到各个单位下持有的设备类型及人员信息等[5]。

图1 系统功能结构图

3.2.2 基础信息管理

基础信息通常是统一设置系统内不时常变更的信息，电力设备类型维护、设备及参数维护等均是本系统内常见的基础信息。设备类型维护的功能主要是对电力设备的类型继续拧分类管理，基于科学、系统的分类过程，便能统一设置电力设备的部分运行指标。利用树形呈现出设备类型的维护情况，具备层次级的特征，比如发电、输电、变电、配电及用电设备等（图2）[6]。

图2 电力设备类型维护功能图

3.2.3 标准管理

这种功能主要是统一设置电力设备评价的相关指标，包括电力设备测评、故障问题诊断及决策建议的标准等。通过做好以上标准的维护工作，能更好地应用这些标准评价电力设备的运行状态，提升状态检修工作效率。比如对于决策建议标准，主要是维护电力设备决策分析时的依据，进而为电力设备的运行提供更有效的整改措施或巡检方案。

3.2.4 设备评价管理

该项功能主要是记录电力设备的巡检、试验、事故及运行数据信息，而后利用前期编制好的设备评价标准作出相应评价，以此为据并结合决策建议编制设备检修策略，辅助运维人员编制相应的运维计划、方案开展设备检修活动，进而及时测评设备状态，保证其能安全可靠运行，将电力事故的发生率降到最低（图3）[7]。

图3 电力设备评价指标流程图

3.3 数据库

一个系统为了能实时获取数据，存储数据是重要一个过程，存储时需将信息保存至指定的数据库表内，此时就需结合系统功能科学设计数据库。设计数据库时的主要流程如下：开始-根据功能抽取实体-建立物理视图-建立数据库视图-根据实体内容建立数据表、字段、关系等-有效性检查-生成SQL-在数据库中执行SQL-结束[8]。

根据流程能够发现，采用powerdesign 设计数据库时主要是用系统功能作为抽取实体，随后建设相配套的物理视图，在视图内设计具体对象，比如属性与关系等，随后把物理视图转变成数据视图，用工具的检查功能去检验数据库结构，最后在数据内生成SQl 并执行，此时就能生成系统运行所需的数据库表与结构。

4 结语

总之，认真做好高铁动车电力设备的检修工作，一方面确保列车上电力系统运行过程的可靠性，另一方面也能更好地保证人们出行活动的安全性。故而，电力设备的传统检修工作应尽早转型，采用状态检修方法提升高铁电力系统的检修效率，最大限度的提升其运行安全性，为人们生活创造更多额度便利性，也为城市经济快速发展保驾护航。