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1、电气设备运检智能化电气设备运检智能化-电气设备状态检修技术电气设备状态检修技术及及现状现状陈伟根1内容提要问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语 22020世纪世纪世纪世纪60607070年代，自美国投入巨资开发以在线监测为前提的状态维修技术以来，许年代，自美国投入巨资开发以在线监测为前提的状态维修技术以来，许年代，自美国投入巨资开发以在线监测为前提的状态维修技术以来，许年代，自美国投入巨资开发以在线监测为前提的状态维修技术以来，许多工业领域相继开展了设备状态在线监测与故障
2、诊断技术的研究和开发应用。多工业领域相继开展了设备状态在线监测与故障诊断技术的研究和开发应用。多工业领域相继开展了设备状态在线监测与故障诊断技术的研究和开发应用。多工业领域相继开展了设备状态在线监测与故障诊断技术的研究和开发应用。从从从从2020世纪世纪世纪世纪8080年代开始，国内外主要是对发电厂锅炉、汽轮机、发电机三大设备开展状年代开始，国内外主要是对发电厂锅炉、汽轮机、发电机三大设备开展状年代开始，国内外主要是对发电厂锅炉、汽轮机、发电机三大设备开展状年代开始，国内外主要是对发电厂锅炉、汽轮机、发电机三大设备开展状态维修。态维修。态维修。态维修。积累了大量经验和数据，开始重视技术标准及导
3、则的制定；全球出现了一批从事状态维修技术研究及开发应用的研究机构或技术公司；1、问题的提出、问题的提出3至20世纪90年代末，美国美国已有1/3的发电厂采用了设备状态维修技术，例如：v根据美国电力研究院（EPRI）和工业设备维修公司（CSI）的统计，发电设备实施状态监测及诊断和状态维修后，设备利用率提高25，节约维修费用2530，延长设备寿命1015；v例如早在1996年美国就对艾迪斯通电厂采用40多种在线监测装置进行定期监测及故障诊断，以此对电厂设备进行评估和论证，使汽轮机的运行能力提高了1030，电站设备的运行可靠性大大提高；从20世纪90年代初开始，国内国内开展以在线监测与诊断技术为基础
4、的设备状态维修也是发电厂领先，并制定了国电（2001）705号文电力发电厂实施设备状态检修的指导意见。1、问题的提出、问题的提出4为了降低运行成本、提高设备的利用率、确保设备运行为了降低运行成本、提高设备的利用率、确保设备运行为了降低运行成本、提高设备的利用率、确保设备运行为了降低运行成本、提高设备的利用率、确保设备运行的可靠性，迫切需要由原来的计划检修向状态检修发展，电的可靠性，迫切需要由原来的计划检修向状态检修发展，电的可靠性，迫切需要由原来的计划检修向状态检修发展，电的可靠性，迫切需要由原来的计划检修向状态检修发展，电气设备实行状态检修势在必行。气设备实行状态检修势在必行。气设备实行状态
5、检修势在必行。气设备实行状态检修势在必行。1、问题的提出、问题的提出5内容提要问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语 62.1电气设备检修技术的三个发展阶段电气设备检修技术的三个发展阶段 事故检修事故检修定期检修定期检修状态检修状态检修50年代以前，设备发生了故障或事故以后进行检修设备比较简单设计裕量大修复容易设备停运影响不大6070年代，定期预防检修设备的生产效率越来越高突发故障造成的损失越来越大通过定期检修，设备能恢复到接近新设备的状态以牺牲企业的自身经济利益为代价，造
6、成了不必要的人、财、物的浪费在前苏联、东欧各国和我国推广应用并延续到现在根据设备状态确定检修策略起源于60年代美国航空工业飞行器的设备检修方式1978年开始应用于美国海军舰艇设备检修80年代在核工业中推广应用，并很快发展到电气设备检修针对性强，经济合理2、电气设备状态检修现状、电气设备状态检修现状7故障检修（事后检修）故障检修（事后检修），即，即RTF（Run Till Failure）,CM（Corrective Maintenance）预防性检修预防性检修，即，即PM（Preventive Maintenance）定期计划检修定期计划检修，即，即TBM（Time Based Mainten
7、ance）状态检修（预知性检修）状态检修（预知性检修），即，即CBM(Condition Based Maintenance),PDM(Predictive Maintenance)主动检修主动检修，即，即PAM（Proactive Maintenance）以可靠性为中心的检修以可靠性为中心的检修，即，即RCM（Reliability Centered Maintenance）在故障已出现后，为把设备恢复到能完成要求在故障已出现后，为把设备恢复到能完成要求功能的状态而进行的检修，简言之，故障发生功能的状态而进行的检修，简言之，故障发生后才进行检修。后才进行检修。对设备状态进行监测，按设备的健康
8、状态来安排对设备状态进行监测，按设备的健康状态来安排检修方式，解决了预防性检修中存在检修过剩或检修方式，解决了预防性检修中存在检修过剩或检修不足的问题，可节约大量的检修费用和资源，检修不足的问题，可节约大量的检修费用和资源，提高设备运行的可靠性提高设备运行的可靠性理论依据：设备能通过定期检修，周期性地恢复理论依据：设备能通过定期检修，周期性地恢复至接近新设备的状态。检修工作的内容与周期都至接近新设备的状态。检修工作的内容与周期都是预先设定的，到时间就修，目的是防止或延迟是预先设定的，到时间就修，目的是防止或延迟故障的发生。故障的发生。主动监测参数的异常主动监测参数的异常,寻找故障的根本原因，修
9、改寻找故障的根本原因，修改设计或对设备进行改造，消除故障再次发生的可能，设计或对设备进行改造，消除故障再次发生的可能，这是一种非常主动的、积极的方式。这是一种非常主动的、积极的方式。通过选择要分析的系统，明确系统的边界、功能，通过选择要分析的系统，明确系统的边界、功能，进行故障模式和后果分析，逻辑树分析，最后选择进行故障模式和后果分析，逻辑树分析，最后选择合适的检修方式。合适的检修方式。2.2电气设备状态检修的主要检修方式电气设备状态检修的主要检修方式2、电气设备状态检修现状、电气设备状态检修现状在预定的停运时间、或按照规定实行的，旨在降在预定的停运时间、或按照规定实行的，旨在降低故障可能性或
10、功能劣化的检修。即在故障发生低故障可能性或功能劣化的检修。即在故障发生之前、功能明显劣化之前进行检修，以预防故障之前、功能明显劣化之前进行检修，以预防故障的发生的发生8状态检修状态检修可以简单定义为：在设备状态监测的基础上，根据监测和分析诊断的结果科学安排检修时间和项目的检修方式。三层含义：设备状态监测；设备诊断；检修决策。状态监测是状态检修的基础；设备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。2、电气设备状态检修现状、电气设备状态检修现状2.3电气设备状态检修电气设备状态检修9就电气设备而言，其状态检修内容不仅包括在线监测与诊断还包括设备运行维
11、护、带电检测、预防性试验、故障记录、设备管理、设备检修、设备检修后的验收等诸多工作，最后要综合设备信息、运行信息、电力市场等方面信息作出检修决策。2、电气设备状态检修现状、电气设备状态检修现状2.3电气设备状态检修电气设备状态检修10状态检修就是根据电气设备的运行工况、电流、电压、负荷功率、温度等信号量来判断设备的健康状况，根据健康状况决定是否需要检修、怎样检修，来提高设备的可靠性和利用率。当然，在制定检修决策时还要考虑电力系统的运行状态，如用电的峰段与谷段，发电的丰水期与枯水期；要考虑设备所在单元系统其他设备的运行状态，按系统为单元进行检修比只检修单台设备更合理；另外，还应当考虑电力市场的需
12、要，并进行决策风险分析。2、电气设备状态检修现状、电气设备状态检修现状2.4电气设备状态检修电气设备状态检修112.5 5国内研究现状国内研究现状我国的电气设备状态检修技术起步较晚，20世纪80年代之前全部沿用严格遵循规程的计划检修模式。状态检修工作从90年代初在电力系统进行试点。2001年12月3日，国家电力公司印发了火力发电厂实施设备状态检修的指导意见，进一步推动火电厂实施设备状态检修工作，提高火力发电企业的市场竞争力。2003年4月9日一11日，中电联状态检修指导意见框架研讨会在陕西宝鸡召开，为深入开展变电设备状态检修工作提供了理论依据论和实践，研讨了变电设备状态检修指导意见。2、电气设
13、备状态检修现状、电气设备状态检修现状2010年起，国家电网公司陆续推出了电气设备状态监测技术导则及相应标准，为状态监测技术在电网中的应用提供了有力保障。近年来，一些研究院所、高校、企业陆续推出了针对电气设备状态监测的系统和装置并取得了一定成功应用。（如：国网科学研究院、上海思源、宁波理工、河南中分、国电南自等企业）。但是，截至2013年12月，据国网运维部统计：在线监测应用总体情况不够理想，绝大多数电气设备的状态检修仍面临运行数据监测等诸多亟待解决的关键问题。2、电气设备状态检修现状、电气设备状态检修现状2.5 5国内研究现状国内研究现状在线监测应用现状截至2013年12月，国网28家省电力公
14、司（含国网运行公司）共装用各类变电设备在线监测装置30422套。包括油中溶解气体、避雷器绝缘在线监测、超高频GIS局放监测、红外测温等在线监测装置共15类。目前，各类装置共发现设备缺陷2626次，缺陷发现率为0.061次/（台年），装置故障率为0.124次/（台年），装置有效报警率为7.7%。在线监测应用现状运行中反映出如下问题：运行中反映出如下问题：1.部分装置误报率高。例如GIS超声波局部放电在线监测2008年装用以来误报警共计503次，误报率在90%以上。2.部分装置故障率高，寿命短，维护工作量大。监测设备在投运1年2年内，即发生故障，占总故障率的70%以上。装置故障率最高达到0.237
15、次/台年。3.部分装置实时性差。例如目前大多数油色谱在线监测装置，由于其测试过程复杂，测试时间较长，导致对于突发故障无法进行有效预测。在线监测应用现状4.软硬件质量问题突出。传感器、装置配件、通讯、后台故障问题是监测设备发生故障的主要原因。占总故障数的50%以上，产品软件控制和软件稳定性水平不高。5.技术标准不完善。部分在线监测装置没有技术规范、检验规范和现场交接验收规范，未能有效对在线监测装置安装的规范性和数据的有效性履行验收程序，导致在线监测装置投运后运行不稳定。6.对在线监测数据的利用和分析不够。数据大量上传后，缺乏对数据的分析处理手段，对于缺陷分析和故障预测依然靠经验，没有有效及时的自
16、动分析功能，实用效果不佳。内容提要问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语 电气设备状态检修主要包括：电网评估与系统、设备分级电气设备状态监测专家诊断和维修管理3、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性3.1电气设备状态检修的基本内容电气设备状态检修的基本内容18电网评估与系统、设备分级评估与系统、设备分级是实施状态检修的首要步骤。主要有系统、设备分级；运行技术参数数据的采集评估；设备故障的典型模式；影响程度的分析(FMEA)；制订故障预防措施等。系统、设备分级主
17、要是制定生产工艺全过程中各系统、设备的可行性排序，设备故障频次排序，维修需求优先级别指数计算等。运行数据的采集评估主要包括确定评估的技术参数，参照的量化基准和优劣标准，明确实行状态检修的目标值。FMEA主要对获取的重要系统、设备以及关键部件的运行参数数据加以分析，对实行状态检修的安全性、可靠性进行评估，判断发生故障的可能性，以及对关联系统的影响程度，综合确定合理有效的预防性维修和主动性维修计划。3、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性3.1电气设备状态检修的基本内容电气设备状态检修的基本内容19状态监测技术是实行状态检修的基础。状态监测主要是通过在线或循检的方式监测各系统、设备各
18、项主要运行参数，通过分析判断其运行状态，检测内部缺陷，监测缺陷的发展趋向。随着传感技术的发展，振动、温度、气敏、速度、音响、光等传感器已经广泛应用于电气设备在线监测系统，实现了真正意义上的在线监测，所获取的运行参数为决策者确定检修方案提供了可靠的信息保障。3、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性3.1电气设备状态检修的基本内容电气设备状态检修的基本内容电气设备状态监测20专家诊断和维修管理维修管理系统是实现状态检修的管理平台，它全面收集了设备的所有历史资料、运行检修信息、试验数据和在线监测数据等，为状态检修诊断与决策提供必要的信息和数据。实施状态检修，建立基于维修管理系统及专业人
19、员实际经验的专家诊断系统是非常必要的，它能够在短时间内综合智能化诊断分析出被监测设备的异常情况，而且可以做出倾向诊断。当其测定值超出设定的基础值时，将作为设备的异常情况发出报警，根据需要，它还可以做出日报表，月报表等。我国开发的专家诊断系统软件总体水平处于局部的自动化诊断装置阶段，如控制保护装置的自动监视判断系统等。在各个环节的主设备上实施在线振动分析、油液分析、红外热分析、超声分析及光电分析等。3.1电气设备状态检修的基本内容电气设备状态检修的基本内容3、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性21定期预防性检修的技术手段不合理定期预防性检修不能及时发现设备内部的绝缘隐患定期预防性
20、检修造成人、财、物的大量浪费定期预防性检修影响供电可靠性从电气设备故障的形成规律分析状态检修的必要性传统的检修观点与现代设备的故障特征有差异3、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修的必要性22不不能能有有效效暴暴露露某某些些绝绝缘缘缺缺陷陷，真真实实反反映设备状态映设备状态设备运行电压为设备运行电压为110kV、220kV、330kV、500kV或更高或更高预防性试验电压预防性试验电压一般最高一般最高10kV对运行电压下才能暴露的绝缘缺陷，定期预防性试验手段对运行电压下才能暴露的绝缘缺陷，定期预防性试验手段不合理不合理在在线线监监测测
21、在在运运行行电电压压下下对对设设备备状状态态进进行行监监测测，能能较较准准确确地地反反映映设设备备的的客客观观状状态态有效的在线监测技术是状态检修的重要技术手段有效的在线监测技术是状态检修的重要技术手段 3、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修的必要性定期预防性检修的技术手段不合理定期预防性检修的技术手段不合理23定期预防性检修体系存在的最大问题不能及时发现设备内部的绝缘隐患停电检修合格的设备运行中仍然可能出现事故一旦出现事故，直接或间接损失十分巨大3、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性电
22、气设备状态检修的必要性定期预防性检修不能及时发现设备内部的绝缘隐患定期预防性检修不能及时发现设备内部的绝缘隐患 243、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修的必要性定期预防性检修造成人、财、物的大量浪费定期预防性检修造成人、财、物的大量浪费 定期检修不管设备状态定期检修不管设备状态“到期必修到期必修”，有失科学性和合理性有失科学性和合理性。定定期期检检修修可可能能会会造造成成检检修修不不足足或或过过剩剩的的情情况况，造造成成人人、财财、物物的的浪浪费费。如如，某某些些不不必必要要的的频频繁繁检检修修可可能能会会增增加加误误操操作作、人
23、人员员伤伤亡亡和事故发生的机率。和事故发生的机率。25发电量减少发电量减少计划停电计划停电赔偿停电造成用户的损失赔偿停电造成用户的损失定期检修定期检修社会对供电可社会对供电可靠性的要求越靠性的要求越来越高来越高安排定期检修所安排定期检修所需停电时间越来需停电时间越来越难越难 定期预防性检修影响发电效率，不能满足提高供电可靠性的要求。定期预防性检修影响发电效率，不能满足提高供电可靠性的要求。3、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修的必要性定期预防性检修影响供电可靠性定期预防性检修影响供电可靠性26（1）电气设备故障和缺陷的浴盆曲线）电气
24、设备故障和缺陷的浴盆曲线 常规运行时间变化的设备故障率曲线多次定期检修可能形成的设备故障率曲线 经常性的定期检修使常规的设备运行浴盆曲线规律发生了变化，每检修一经常性的定期检修使常规的设备运行浴盆曲线规律发生了变化，每检修一次，出现一次新的磨合期，使检修后的故障率增高。次，出现一次新的磨合期，使检修后的故障率增高。3、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修的必要性从电气设备故障的形成规律分析状态检修的必要性从电气设备故障的形成规律分析状态检修的必要性 27（2）电气设备功能退化的规律（）电气设备功能退化的规律（P-F曲线）曲线）电电气气
25、设设备备大大多多故故障障一一般般不不会会在在瞬瞬间间发发生生，并并且且在在功功能能退退化化到到潜潜在在故故障障P点点以以后后才才逐逐步步发发展成能够探测到的故障展成能够探测到的故障P点点之之后后将将会会加加速速退退化化，直直到到达达到到功功能能故故障障的的F点点而发生事故而发生事故P-F间间隔隔从从潜潜在在故故障障发发展展到到功功能能故故障障之之间间的的时间间隔时间间隔如如果果想想在在功功能能故故障障前前检检测测到到故故障障，必必须须在在P-F之间的时间间隔内完成之间的时间间隔内完成不不同同设设备备、不不同同故故障障形形式式对对应应的的P-F间间隔隔的的时时间间不不是是定定值值，定定期期检检修
26、修一一般般情情况况下下不不能能都都满满足足P-F间间隔隔的的时时间间要要求求，导导致致设设备备功功能能故故障的发生障的发生在在线线监监测测可可能能捕捕捉捉到到P-F间间隔隔的的整整个个发发展展过过程程，并并在在到到达达功功能能故故障障F点点之之前前的的合合理理时时机机采取措施进行检修处理采取措施进行检修处理 电气设备功能退化的P-F曲线3、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修的必要性从电气设备故障的形成规律分析状态检修的必要性从电气设备故障的形成规律分析状态检修的必要性 28传传统统观观点点认认为为：电电气气设设备备运运行行时时间间与
27、与发发生生故故障障的的可可能能性性有有直直接接关关系系，这这意意味味着着大大多多数数设设备备可可以以可可靠靠地地工工作作一一个个周周期期，然然后后逐逐步步发发生生故故障障或或缺缺陷陷；从从设设备备故故障障的的历历史史数数据据可可以以确确定设备可靠工作的周期，并在设备即将出现故障之前采取检修预防措施。定设备可靠工作的周期，并在设备即将出现故障之前采取检修预防措施。现现代代先先进进的的电电气气设设备备比比过过去去的的老老设设备备要要复复杂杂得得多多，技技术术上上、结结构构上上、工工艺艺上上都都有有了了质质的的变化；故障模式发生了很大的变化。变化；故障模式发生了很大的变化。认认为为设设备备的的可可靠
28、靠性性与与运运行行时时间间之之总总是是存存在在某某种种固固定定关关系系，定定期期检检修修越越频频繁繁设设备备发发生故障或缺陷越少的观点是生故障或缺陷越少的观点是错误的。错误的。3、电气设备状态检修的必要性、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修的必要性传统的检修观点与现代设备的故障特征有差异传统的检修观点与现代设备的故障特征有差异29内容提要问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语30实施设备状态检修是一项系统工程，只有建立健全组织机构，制定相
29、应的规章制度，明确各部门的职责，协调一致，才能取得良好的效果。组织机构可分3个层次，决策层、专业层和操作层。决策层主要负责对状态检修工作的领导，以及审核与审批评估小组提交的优化了的检修策略。决策层应由单位领导及有关部门负责人组成；专业层是研究设备检修策略的专门工作小组，主要是采用一定的评估手段，确定适合本单位的检修策略。包括确定各个设备采用的检修方式、制订或修订相关管理制度和工作流程、选择配备必要的监测设备及软件等。专业层需要由能深刻理解评估方法及非常熟悉设备的专家组成；操作层是具体负责设备管理和设备状态信息采集人员，其主要职责是按规定完成对所辖设备的检查、测试和数据采集、进行设备异常分析、趋
30、势分析和设备性能评估并提交设备状态报告和初步的检修建议。4、电气设备状态检修方法、电气设备状态检修方法4.1电气设备状态检修的组织管理电气设备状态检修的组织管理31状态检修是根据先进的状态监测和分析诊断技术提供的设备状态信息，来判断设备异常，预测设备故障，根据设备的健康状态来适时安排检修计划，实施设备不定期检修及确定检修项目。状态检修能有效地克服定期检修造成设备过修或失修的问题，提高设备的安全性和可用性。状态检修是一个系统的工程，其核心部分电气设备的状态检测、故障诊断以及状态预测。4、电气设备状态检修方法、电气设备状态检修方法4.2电气设备状态检修系统的工作流程图电气设备状态检修系统的工作流程
31、图324、电气设备状态检修方法、电气设备状态检修方法4.3电气设备状态监测基本框架电气设备状态监测基本框架 电气设备状态在线监测及诊断原理框图33信息检测及传输信息检测及传输信息检测及传输信息检测及传输 按照不同的检测对象和诊断目的，选择相应的传感器检测出反映设备运行状态的特征量信信息；对于集中在控制室监测或需具有远程诊断功能的在线监测系统，需要将采集信息通过电缆或光纤等信息传输单元传送到数据处理单元。数据处理数据处理数据处理数据处理包括前台机预处理和后台机综合处理及分析，如电磁场干扰抑制、维数压缩等；最终提取出能真实反映设备故障的特征量。4、电气设备状态检修方法、电气设备状态检修方法4.3电
32、气设备状态监测基本框架电气设备状态监测基本框架 34状态识别（即诊断）状态识别（即诊断）状态识别（即诊断）状态识别（即诊断）对经数据处理单元的有效数据与规程（导则）、历史数据、运行经验及专家知识等进行分析比较；对设备故障分类、故障部位定位、严重程度判定等。预报决策（或在线评估及预测）预报决策（或在线评估及预测）预报决策（或在线评估及预测）预报决策（或在线评估及预测）对状态识别单元诊断出的故障，由决策支持系统根据预置的阈值进行报警或由预测分析软件对故障的发展趋势和设备绝缘安全运行时间（或称剩余寿命）等进行在线评估推测；为状态维修决策提供依据。4、电气设备状态检修方法、电气设备状态检修方法4.3电
33、气设备状态监测基本框架电气设备状态监测基本框架 35变压器变压器变压器变压器 主要有充油的电力变压器，其次是SF6气体绝缘和环氧树脂浇注绝缘的变压器；主要的监测特征量有：油中溶解气体（单一或多种）分析，局部放电，绕组变形，铁芯接地电流，高压套管的介损、油中微水含量等。电容型设备电容型设备电容型设备电容型设备 包括电流互感器、电容式电压互感器、电容器、电缆等；主要的监测特征量有：介损，泄漏电流、等值电容（也可监测局部放电）等。氧化锌避雷器氧化锌避雷器氧化锌避雷器氧化锌避雷器主要监测阻性电流，也有的监测总泄漏电流。4、电气设备状态检修方法、电气设备状态检修方法4.4可以实现在线监测的电气设备及其特
34、征量可以实现在线监测的电气设备及其特征量 36高压断路器高压断路器高压断路器高压断路器 包括油断路器、SF6断路器(含GIS内的断路器)、真空断路器；目前可监测的特征量有：合、分闸线卷电流，操作机构的行程、速度和机械振动，动态回路电阻等。其它其它其它其它还可通过变压器的电容式高压套管（配置专门的测量小套管）或母线（分压的专门传感器）监测电网的内外过电压、谐波、线路及支柱绝缘子的泄漏电流等。各种电气设备的状态在线监测与诊断可以是集中控制式系统，也可以是便携式装置（即可以单独监测运行部门认为是重要的某一特征量或某一种设备的多种特征量）。4、电气设备状态检修方法、电气设备状态检修方法4.4可以实现在
35、线监测的电气设备及其特征量可以实现在线监测的电气设备及其特征量 37检测信号的处理与诊断检测信号的处理与诊断检测信号的处理与诊断检测信号的处理与诊断 对传感器采集到的信号进行处理的目的：抑制干扰和提取信号特征；方法可分为：时域分析、频域分析和时频分析等；诊断技术的发展趋势：传感器的精密化与多维化，诊断理论与诊断模型的多元化，诊断技术的智能化；数学诊断方法有：模糊诊断、灰色系统诊断、故障树诊断、小波分析、混沌分析与分形特征提取等；智能诊断方法有：模糊逻辑、神经网络、进化计算和专家系统等；特征量性质的诊断方法有：阈值诊断，时域波形诊断，频域特征诊断和指纹诊断等。4、电气设备状态检修方法、电气设备状
36、态检修方法4.5诊断技术与系统诊断技术与系统 38集成式专家系统集成式专家系统集成式专家系统集成式专家系统 目前的专家系统是知识基或规划基产生式系统；单独采用专家系统诊断的结果往往也存在明显的不足：尽管专家系统可以采纳设备研制、应用、运行、维护等方面专家的知识和应用计算机的推理功能，但诊断技术复杂，对经验知识依赖性强。将专家系统与上述数学或智能化诊断方法有机的融合为一体，建立一个专家系统与数学及智能化诊断结合的集成式专家系统。4、电气设备状态检修方法、电气设备状态检修方法4.5诊断技术与系统诊断技术与系统 39内容提要问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电
37、气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语40 5、电气设备状态检修技术的基本策略、电气设备状态检修技术的基本策略状态检修的技术基础q设备监测技术的发展和广泛应用q对故障模式及其影响的深入分析5.1现阶段我国实施状态检修的基本规则5.2状态信息的构成5.3状态分析和检修策略411 将各类设备的检修统筹考虑将各类设备的检修统筹考虑 电气设备的维护一般要求退出运行，不论是全面的预防性试验，或是拆装性检修。考虑到各种电气设备的维护是相互关联和相互影响的，为了尽可有保证设备的可用性和减少停电时间，必须统筹安排电气设备的检修工作。如果我们把检修的周期及项目上升为
38、一种管理策略，就必须将各类设备统筹考虑。2 采用量化的设备状态评价体系（百分制）采用量化的设备状态评价体系（百分制）目前，我国还没有建立严格的设备状态评价体制，例如，现行电气设备预防性试验规程，设备要么合格、要么超标（不合格），显然仅仅把设备分为合格与不合格两种状态时，状态分析便无从谈起，所以应该建立量化的设备状态评价指标体系，设备状态评分，从需立即退出运行到设备最优状态分成0到100分。设备的评分基于与设备状态相关的信息，包括各个试验项目、家族缺陷事故纪录、不良运行工况记录等。对设备状态信息也引入评分制，如依据接近阈值的程度以及劣化的速度等对试验项目进行评分。5、电气设备状态检修技术的基本策
39、略、电气设备状态检修技术的基本策略5.1 1现阶段我国实施状态检修的基本规则现阶段我国实施状态检修的基本规则 423 采用综合的设备状态信息获取方法采用综合的设备状态信息获取方法 反映设备的状态信息应来自于，在线监测获取信息，各项试验获取信息（含现行预防性试验），设备家族缺陷事故记录信息，不良运行工况记录信息。这是一个综合的信息来源，各项信息依其对设备状态的准确反映以权重反映，信息也应考虑折旧，越新的设备折旧越小。4 建立数字化管理体系建立数字化管理体系 状态检修主要包括设备信息获取、综合诊断、检修管理。建立数字化管理体系才能引入智能综合诊断和检修管理系统，才能适于未来发展的需要，前述的量化的
40、设备状态评价体系就是为建立数字化管理体系奠定基础，实际上，建立数字化管理体系就是建立数字化综合诊断，数字化检修管理系统。5、电气设备状态检修技术的基本策略、电气设备状态检修技术的基本策略5.1 1现阶段我国实施状态检修的基本规则现阶段我国实施状态检修的基本规则 435、电气设备状态检修技术的基本策略、电气设备状态检修技术的基本策略5.2 2状态信息的构成状态信息的构成 状态信息状态信息状态检修状态检修状态分析状态分析预防性预防性试验试验在线监测在线监测信息信息不良运不良运行工况行工况记录记录缺陷缺陷记录记录检修检修记录记录家族质量家族质量记录记录以预防性试验规程为主，综合考虑近年来发展的新试验
41、技术设备不同而异从出厂试验、交接试验和运行过程中发现的各种异常和缺陷同一型号、特别是同一制造商的设备，往往有共同的质量弱点，家庭质量记录对其它设备有警示作用445、电气设备状态检修技术的基本策略、电气设备状态检修技术的基本策略5.3 3状态分析和检修策略状态分析和检修策略状态分析的目的在于准确诊断设备究竟存在何种缺陷，但在目前或许是不现实的。这里状态分析的目的是基于设备的状态信息，对设备状态做出一个初步的评价，作为安排检修的一个依据。基于这样一种认识，设备状态不列出具体缺陷，而是对设备状态进行评分，分值从0到100，这里0分表示需要立即检修的严重缺陷状态，如变压器轻重瓦斯或红外检测套管头严重过
42、热等；100则表示所有状态信息均远离超标值，且既没有经历不良运行工况，又没有家族质量缺陷纪录；其他状态介于0-100分之间。设备状态评分立足于设备状态信息，状态信息分以下三个方面：设备状态评分立足于设备状态信息，状态信息分以下三个方面：状态试验数据状态试验数据r1（如在线监测、预防性试验、交接试验等）（如在线监测、预防性试验、交接试验等）不良运行工况记录不良运行工况记录k1 家庭质量缺陷记录家庭质量缺陷记录k2 455、电气设备状态检修技术的基本策略、电气设备状态检修技术的基本策略（1）综合试验评分值）综合试验评分值r1进行若干个试验，若对每一个试验进行评分，并按项目的重要性进行加权处理，参见
43、式(1)，可以得到一个设备的综合试验分值：(1)式(1)中n1i，w1i分别表示试验项目评分及权重。推荐的试验项目评分值如表所示。试验项目评分n1i推荐表（示意性）评分0-3031-5556-7576-8586-100状态超过注意值，或劣化趋势非常明显，已基本判定设备有问题超过注意值，但劣化趋势一般，不足以判定设备有问题接近注意值，且预报下一次维护时将超过注意值远未达到注意值，没有明显的劣化趋势接近出厂值或交接试验值，或连续数次试验数据稳定 在项目评分的具体操作中，要考虑以下几个方面的因素：(1)注意值；(2)劣化评价；(3)状态量预报。5.3 3状态分析和检修策略状态分析和检修策略46（2）
44、家族质量缺陷因子）家族质量缺陷因子k1：家庭质量缺陷记录是影响设备维护策略的重要方面。但缺陷的性质、家族的亲疏关系等不同，影响的程度也不同，类似地，这一影响可以表达为：（2）式(2)中n2j，w2j分别表示家族质量缺陷记录评分及权重，m2表示家族缺陷总台次数，若设备无缺陷，缺陷评分为100。参见下表。家族质量缺陷记录评分n2j评分评分100-80100-8079-5579-5554-3054-3029-029-0缺陷缺陷描述描述没有或基本不影没有或基本不影响设备的安全运响设备的安全运行行 对设备安全运行对设备安全运行有潜在威胁，需有潜在威胁，需安排处理安排处理 对设备安全运行对设备安全运行有现
45、实威胁，应有现实威胁，应尽快安排处理尽快安排处理 对设备安全运行对设备安全运行有严重现实威胁，有严重现实威胁，应马上处理应马上处理 家族的亲疏关系家族的亲疏关系 同制造商同型号批次同制造商同型号批次 同制造商同型同制造商同型 同制造厂同电压等级同制造厂同电压等级 权重权重3 3n n 2 2n n 1.51.5n n n n为重复性缺陷重台数（不包括同一台的重复）为重复性缺陷重台数（不包括同一台的重复）家族质量缺陷权重w2j5.3 3状态分析和检修策略状态分析和检修策略5、电气设备状态检修技术的基本策略、电气设备状态检修技术的基本策略47（3）不良运行工况影响因子）不良运行工况影响因子k2 不
46、良运行工况会对设备状态造成威胁，在考虑设备维护策略时，必须考虑设备是否有不良运行工况记录。不良运行工况的影响可按式（3）给出一个综合影响因子k2。（3）式(3)中，n3k表示不良工况记录评分，根据不良工况对设备状态潜在影响的大小(性质和程度)，n3k取值从0到1；m3表示不良运行工况发生次数。考虑不良运行工况记录时，暂不考虑是否实际对设备造成损害，只要发生这样的情况而且在程度上已有可能对设备状态造成损害，便记录并参与式(3)的评分。若无法得到不良运行工况记录，忽略此项(k2=1)。或取统计平均值。5.3 3状态分析和检修策略状态分析和检修策略5、电气设备状态检修技术的基本策略、电气设备状态检修
47、技术的基本策略48（4）设备维护策略因子）设备维护策略因子r的确定的确定 r1、k1、k2决定设备的维护策略。由于r1、k1、k2是独立的，且均为决定维护策略的重要因素，故此，总的设备维护策略因子r可以表达为：（4）上式中，we表示设备岗位权重，按岗位的重要性依次分为0.82、0.91、1.0。对于不同类型的设备上列各式可以有不同的形式，但为了对设备统一处理，r的取值约定在0-100之间，并大致符合下表的要求。评分评分r r0-300-3031-5531-5556-7556-7576-8576-8586-10086-100状态状态立即安排检修立即安排检修尽快（尽快（3 3个月内）检修个月内）检
48、修计划优先计划优先计划计划/延期延期延期延期5.3 3状态分析和检修策略状态分析和检修策略5、电气设备状态检修技术的基本策略、电气设备状态检修技术的基本策略49内容提要问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语50元器件的老化元器件的老化元器件的老化元器件的老化 在线监测装置所用的元器件种类多，特别是电子元器件在现场恶劣环境下运行和电力系统过电压、短路故障等冲击作用下易于损坏；前台机(含传感器及辅助电路元器件)直接安装在设备上或附近，不仅环境因素复杂，而且连续高温和大范围的温度
49、变化对元器件的寿命和稳定性影响很大；后台工控机质量不高，冲击负荷对主板电路和控制器件的危害很强，死机现象时有发生；作为制造商，首先是在线监测装置的所有元器件要经过相应的老化试验才能选用；其次是整机系统的各个单元通过必要的老化试验找出薄弱环节；同时整机系统也要进行出厂老化试验。到底要进行哪些老化试验项目，目前虽无标准可循，但可借用相应的其它行业标准。6、急待解决的技术问题、急待解决的技术问题 6.1 在线监测装置的稳定性在线监测装置的稳定性 51电磁兼容性电磁兼容性电磁兼容性电磁兼容性采用硬件与软件结合、以软为主的主导思想对解决从强电磁场干扰中提取微弱特征信号已有诸多的措施，在实验室已经可以做到
50、非常高的精度；对不同变电站的干扰源及其传播路径需要作出对应的分析和采取相应的措施；需要在总结运行经验的基础上，制定相应的出厂和安装完后交接时的电磁兼容性试验标准。6、急待解决的技术问题、急待解决的技术问题 6.1 在线监测装置的稳定性在线监测装置的稳定性 52现场维护现场维护现场维护现场维护在线监测的传感器及前置处理等辅助器件需要定期重新设置标定、检修或更新；在线监测装置厂商需要给出可靠的免维护时间或更换周期，厂商与用户可以通过虚拟医院及时了解和掌握运行状况，商定维修方案；厂商在目前需要建立自己产品分布的信息管理网站和高水平的快速反映维护队伍；用户也要有从事在线监测装置维修与技术管理的专职工程