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摘要：随着电力工业与制造业的快速发展，变电设备的状态检修正在面临着新的压力和挑战，作为一种设备检修的决策技术，状态检修以设备的状态为依据，以此进行预防性的电力作业，此举的目的在于在恰当的时机，通过检修检修技术的应用，最大限度的提高设备的检修质量与运行效率，为电网提供系统性的安全和坚实保证。本文对变电设备状态检修的关键技术进行了分析。
关键词： 变电设备状态检修关键技术
中图分类号： U224 文献标识码： A
一、变电站设备状态检修的可行性和优越性
1、变电站设备状态检修的优势
对变电站设备采取状态检修,能够避免传统的定期检修和事后检修的弊端,延长设备的使用寿命。作为日后变电站设备检修模式的发展方向,状态检修的优越性具体体现在如下方面:
1)在开展变电站设备状态检修工作前,需要做好相应的准备工作,这样能够减轻原来手工作业的劳动强度,节约大量的人力和物力,并且能够利用采集到的状态信息来对设备的运行状况进行全方位的分析,从而最大限度地把握设备的状态,提高设备运行的可靠性和安全性。
2)随着电力改革的不断深入,电力企业面临着来自市场竞争的巨大压力,而通过变电站设备状态检修能够最大限度地减轻检修人员现场定期试验和测量的工作量,提高设备的使用寿命,极大地降低检修成本,节省大量的备品经费,这对于提高电力企业的经济效益是至关重要的。
3)變电站设备状态检修工作的开展,能够及时发现设备潜在的故障和安全隐患,通过采取针对性的处理措施来预防问题向严重化的方向发展。与此同时,实现状态检修能够降低计划性停电的次数和规模,增加销售收人并提高用户的满意度。
2、变电站设备状态检修的可行性
1)近年来,多种新型监测方法和新型设备不断投入到实践中,如红外成像技术和大型变压器油色谱分析在线系统的成功应用,使得变电站设备的准确诊断和安全运行成为可能,也使得状态检修工作的顺利开展成为可能。
2)微电子、人工神经网络、传感技术、计算机软硬件和数字信号处理技术、模糊集理论和专家系统等综合智能化系统在变电站设备状态监测和故障诊断中的应用,促使基于先进诊断技术和设备状态监测的变电站设备状态检修成为了电力系统研究中的重要领域。
二、变电设备状态检修的关键技术
1、变电设备的故障诊断技术
在对变电设备的状态故障进行诊断时，通常采用两种技术：其一是比较法，其二是综合法。所谓比较法是指运用一些诊断技术，把所获得的数据或者信息和设备历年或者第二年的结果进行比较分析，倘若未显著差异，就表明该设备不存在缺陷或者故障；所谓综合法是指诊断是一项系统与综合诊断方法，在进行诊断前通常需要做很多的数据收集工作，这些工作包括在线监测系统提供的许多数据与信息，比如变压器的绝缘状况、变压器油色谱状况、变压器工作的温度与负荷状况，开关类设备的检测信息，对变电设备进行离线采集数据与信息，然后归纳与总结变电设备运行信息与实时状况。
2、变电设备的状态预测技术
对变电设备的状态进行预测模型很多，比如有基于灰色系统理论的状态预测模型与根据BP神经网络的状态预测模型等。而基于灰色系统理论的状态预测模型由于它只运用在短期预测与机械磨损时较为理想，所以该模型对断路器等设备极其重要。与基于灰色系统理论的状态预测模型相比，基于BP神经网络的状态预测模型通常具备较好的拟合精度，泛化能力与适用性较强等优势，可以很好的解决与挖掘信息数据，更加有效适应环境的变化，而且它具备非常强的容错能力，因此在变电设备的状态预测作用不可小觑。
3、变电设备的状态监测技术
变电设备在线监测是指通过变电企业的数据采集系统、信息控制系统以及分散管理系统等，该技术通过监测设备在线反映各变电设备的使用状况与状态参数，从而达到对变电设备的时时监视与控制，及时掌握设备的运行状态；变电设备的离线监测技术是对变电设备定期或者不定期的运用振动监测仪、油液分析仪以及超声波检漏仪等控制仪器对变电设备运行状态参数进行显示；而变电设备定期解体点检技术是指在变电设备进行大修与停运等时，通过一定的标准与工艺，对变电设备解体，检测变电设备的运行情况，获得变电设备的变化状况。
4、基于全寿命周期管理的状态检修技术
全寿命周期成本管理的方法最早由美国军方于20世纪60年代中后期提出,并在80年代后得到了广泛的认可和应用。设备的全寿命周期管理包括设备选型、设计、制造、试验、营销、运行、维护、能耗、保险、检修和报废等构成的设备制造成本和未来运行成本。对于输变电设备而言,每年的运行费用将达设备原值的20%左右,因此开展全寿命周期管理的研究有着重大的现实意义。对于设备的检修而言,全寿命周期管理的理念促使综合考虑检测费用和系统故障率后确定最佳的检测方案,并相应采用合理的维修方式,减少对设备的检测和维修总费用,延长设备使用周期,保证设备的可靠性。
5、基于可靠性的状态检修技术
可靠性是指设备在规定条件下和预定时间内完成特定功能的能力。基于可靠性的状态检修评价指标包括:
1)可靠度,即设备在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。
2)可用率,即设备在规定的条件下和规定的时刻或者规定的时间区间内处于可执行规定功能状态的能力。
3)故障率,即设备平均无故障时间的倒数。
4)平均寿命,即设备平均维持正常运行的时间。
5)全寿命周期成本,即设备正常运行时间内的总费用。与全寿命周期成本的定义相比,可靠性有着更为广阔的内容。
6、基于状态评价及风险评估的状态检修技术
风险评估是在经济效益和社会效益、风险、费用三者之间寻求达到风险最小、效益最大的目标。风险和可靠性是描述同一事实的两个方面[7],更高的风险意味着更低的可靠性,反之亦然。因此,从广义的概念上来讲,基于风险和基于可靠性两种做法可以等同起来。在状态检修中,不但要了解设备面临和可能导致的风险,也要考虑降低风险措施所付出的成本,最后才能作出合理的决策并得出相应的实施方案。对比上述3种状态检修技术的异同,结合实际情况,基于设备风险的状态检修技术显然有着较为突出的优点。而输变电设备的状态评价是一个复杂的信息汇集、处理、分析的过程,涉及到设备、试验、运行、在线监测等众多信息来源。要构建侧重于设备状态评价和风险评估的状态检修策略,首先必须进行以下方面的研究:输变电设备状态评价理论的研究;输变电设备的状态评价方法,即各个状态量的确定;以设备状态评价结果为基础,考虑设备资产、设备故障影响等因素,进行输变电设备的风险评估;以设备状态评价及风险评估的结果为基础,研究优化输变电设备检修的策略,为检修安排提供依据。
三、变电设备状态检修技术应用
1、变压器
在变电设备状态检修技术中，对变压器状态监测常用的监测方式有三种：气体分析、局部放电，以及频率响应。气体分析是通过对油中气体的成分和含量等进行分析达到绝缘诊断；局部放电是通过局部声光学检测等，检测设备是否出现老化；频率响应分析是通过对变压器绕组变形的检测。由于绕组如果出现移位，那么电感与电容就会发生细微的变化，因此，只有通过频率响应才能检测到变压器绕组发生微弱变化的状态。
2、断路器
断路器常常出现拒动和误动、发出异常响声和过热、着火和爆炸，以及分合闸中间态等故障。例如直流电压过高或过低、合闸回路元件接触不良、合闸线圈层次短路等都会造成断路器拒动，另外如果合闸接触器卡滞等功能故障也能造成断路器拒动。根据统计显示，一般机械故障在所有故障中占到很大的比例，因此，机械故障一般放于监测的重要地位。
3、隔离开关
在隔离开关中，设备常常会出现载流接触面过热和接触不良等故障，并多集中于触头或接线座中。隔离开关在设计上本身具有不少缺陷，导致载流接触的面积裕度小。同时，较多的接触性环节使设备极容易出现接触不良的现象。例如由于制造工艺方面的问题使得隔离开关合闸不到位，易造成接线座过热；另外由于制造以及现场安装不良，使得在进行刀闸大修时总能发现接线座与触指臂连接的紧固螺母松动。
4、互感器和GIS
在互感器中，常常出现绝缘热击穿和局部放电损坏，以及受潮等故障。互感器既要承受高电压，又要通过强电流，一旦出现故障就会出现绝缘热击穿。下U型卡子如果过紧就会改变电容屏间的电压分布，并出现较强的局部放电，若处理不够及时就会造成整个电容芯棒发生绝缘裂解击穿的事故。受潮容易引起互感器绝缘劣化，而且互感器的U型电容芯棒离油箱很近，当芯棒受潮严重时，在长期强工作量的情况下，电容屏很容易被击穿而导致整个电容芯棒被击穿，从而发生爆炸。
虽然GIS可靠性己经有了很大的提高，为了方便的检修和维护，可以从以下几个方面进行监测：气体监测和断路器电寿命和机械特征的监测，以及局部放电的监测。
结束语：随着电力体制的改革，定期检修制度己不能完全适应形势发展的需要。状态检修是以设备状态为基础，以预测设备状态发展趋势为依据的检修方式。随着在线监测技术、数字化变电站的快速发展。对变电设备进行状态检修不仅成为可能而且是一种必要的技术手段，应该大力推广与实施。
参考文献
[1]汤宇奇．变电站一次设备的状态检修[J]．湖北电力，2010，34(2)：
[2]范来富．变电设备状态检修中的若干问题[J]．中国高新技术企业，2010(15)：
[3]徐云水．变电设备的状态检修[J]．中国新技术新产品，2010(11)：148～ 149
关键词： 变电设备状态检修关键技术
中图分类号： U224 文献标识码： A
一、变电站设备状态检修的可行性和优越性
1、变电站设备状态检修的优势
对变电站设备采取状态检修,能够避免传统的定期检修和事后检修的弊端,延长设备的使用寿命。作为日后变电站设备检修模式的发展方向,状态检修的优越性具体体现在如下方面:
1)在开展变电站设备状态检修工作前,需要做好相应的准备工作,这样能够减轻原来手工作业的劳动强度,节约大量的人力和物力,并且能够利用采集到的状态信息来对设备的运行状况进行全方位的分析,从而最大限度地把握设备的状态,提高设备运行的可靠性和安全性。
2)随着电力改革的不断深入,电力企业面临着来自市场竞争的巨大压力,而通过变电站设备状态检修能够最大限度地减轻检修人员现场定期试验和测量的工作量,提高设备的使用寿命,极大地降低检修成本,节省大量的备品经费,这对于提高电力企业的经济效益是至关重要的。
3)變电站设备状态检修工作的开展,能够及时发现设备潜在的故障和安全隐患,通过采取针对性的处理措施来预防问题向严重化的方向发展。与此同时,实现状态检修能够降低计划性停电的次数和规模,增加销售收人并提高用户的满意度。
2、变电站设备状态检修的可行性
1)近年来,多种新型监测方法和新型设备不断投入到实践中,如红外成像技术和大型变压器油色谱分析在线系统的成功应用,使得变电站设备的准确诊断和安全运行成为可能,也使得状态检修工作的顺利开展成为可能。
2)微电子、人工神经网络、传感技术、计算机软硬件和数字信号处理技术、模糊集理论和专家系统等综合智能化系统在变电站设备状态监测和故障诊断中的应用,促使基于先进诊断技术和设备状态监测的变电站设备状态检修成为了电力系统研究中的重要领域。
二、变电设备状态检修的关键技术
1、变电设备的故障诊断技术
在对变电设备的状态故障进行诊断时，通常采用两种技术：其一是比较法，其二是综合法。所谓比较法是指运用一些诊断技术，把所获得的数据或者信息和设备历年或者第二年的结果进行比较分析，倘若未显著差异，就表明该设备不存在缺陷或者故障；所谓综合法是指诊断是一项系统与综合诊断方法，在进行诊断前通常需要做很多的数据收集工作，这些工作包括在线监测系统提供的许多数据与信息，比如变压器的绝缘状况、变压器油色谱状况、变压器工作的温度与负荷状况，开关类设备的检测信息，对变电设备进行离线采集数据与信息，然后归纳与总结变电设备运行信息与实时状况。
2、变电设备的状态预测技术
对变电设备的状态进行预测模型很多，比如有基于灰色系统理论的状态预测模型与根据BP神经网络的状态预测模型等。而基于灰色系统理论的状态预测模型由于它只运用在短期预测与机械磨损时较为理想，所以该模型对断路器等设备极其重要。与基于灰色系统理论的状态预测模型相比，基于BP神经网络的状态预测模型通常具备较好的拟合精度，泛化能力与适用性较强等优势，可以很好的解决与挖掘信息数据，更加有效适应环境的变化，而且它具备非常强的容错能力，因此在变电设备的状态预测作用不可小觑。
3、变电设备的状态监测技术
变电设备在线监测是指通过变电企业的数据采集系统、信息控制系统以及分散管理系统等，该技术通过监测设备在线反映各变电设备的使用状况与状态参数，从而达到对变电设备的时时监视与控制，及时掌握设备的运行状态；变电设备的离线监测技术是对变电设备定期或者不定期的运用振动监测仪、油液分析仪以及超声波检漏仪等控制仪器对变电设备运行状态参数进行显示；而变电设备定期解体点检技术是指在变电设备进行大修与停运等时，通过一定的标准与工艺，对变电设备解体，检测变电设备的运行情况，获得变电设备的变化状况。
4、基于全寿命周期管理的状态检修技术
全寿命周期成本管理的方法最早由美国军方于20世纪60年代中后期提出,并在80年代后得到了广泛的认可和应用。设备的全寿命周期管理包括设备选型、设计、制造、试验、营销、运行、维护、能耗、保险、检修和报废等构成的设备制造成本和未来运行成本。对于输变电设备而言,每年的运行费用将达设备原值的20%左右,因此开展全寿命周期管理的研究有着重大的现实意义。对于设备的检修而言,全寿命周期管理的理念促使综合考虑检测费用和系统故障率后确定最佳的检测方案,并相应采用合理的维修方式,减少对设备的检测和维修总费用,延长设备使用周期,保证设备的可靠性。
5、基于可靠性的状态检修技术
可靠性是指设备在规定条件下和预定时间内完成特定功能的能力。基于可靠性的状态检修评价指标包括:
1)可靠度,即设备在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。
2)可用率,即设备在规定的条件下和规定的时刻或者规定的时间区间内处于可执行规定功能状态的能力。
3)故障率,即设备平均无故障时间的倒数。
4)平均寿命,即设备平均维持正常运行的时间。
5)全寿命周期成本,即设备正常运行时间内的总费用。与全寿命周期成本的定义相比,可靠性有着更为广阔的内容。
6、基于状态评价及风险评估的状态检修技术
风险评估是在经济效益和社会效益、风险、费用三者之间寻求达到风险最小、效益最大的目标。风险和可靠性是描述同一事实的两个方面[7],更高的风险意味着更低的可靠性,反之亦然。因此,从广义的概念上来讲,基于风险和基于可靠性两种做法可以等同起来。在状态检修中,不但要了解设备面临和可能导致的风险,也要考虑降低风险措施所付出的成本,最后才能作出合理的决策并得出相应的实施方案。对比上述3种状态检修技术的异同,结合实际情况,基于设备风险的状态检修技术显然有着较为突出的优点。而输变电设备的状态评价是一个复杂的信息汇集、处理、分析的过程,涉及到设备、试验、运行、在线监测等众多信息来源。要构建侧重于设备状态评价和风险评估的状态检修策略,首先必须进行以下方面的研究:输变电设备状态评价理论的研究;输变电设备的状态评价方法,即各个状态量的确定;以设备状态评价结果为基础,考虑设备资产、设备故障影响等因素,进行输变电设备的风险评估;以设备状态评价及风险评估的结果为基础,研究优化输变电设备检修的策略,为检修安排提供依据。
三、变电设备状态检修技术应用
1、变压器
在变电设备状态检修技术中，对变压器状态监测常用的监测方式有三种：气体分析、局部放电，以及频率响应。气体分析是通过对油中气体的成分和含量等进行分析达到绝缘诊断；局部放电是通过局部声光学检测等，检测设备是否出现老化；频率响应分析是通过对变压器绕组变形的检测。由于绕组如果出现移位，那么电感与电容就会发生细微的变化，因此，只有通过频率响应才能检测到变压器绕组发生微弱变化的状态。
2、断路器
断路器常常出现拒动和误动、发出异常响声和过热、着火和爆炸，以及分合闸中间态等故障。例如直流电压过高或过低、合闸回路元件接触不良、合闸线圈层次短路等都会造成断路器拒动，另外如果合闸接触器卡滞等功能故障也能造成断路器拒动。根据统计显示，一般机械故障在所有故障中占到很大的比例，因此，机械故障一般放于监测的重要地位。
3、隔离开关
在隔离开关中，设备常常会出现载流接触面过热和接触不良等故障，并多集中于触头或接线座中。隔离开关在设计上本身具有不少缺陷，导致载流接触的面积裕度小。同时，较多的接触性环节使设备极容易出现接触不良的现象。例如由于制造工艺方面的问题使得隔离开关合闸不到位，易造成接线座过热；另外由于制造以及现场安装不良，使得在进行刀闸大修时总能发现接线座与触指臂连接的紧固螺母松动。
4、互感器和GIS
在互感器中，常常出现绝缘热击穿和局部放电损坏，以及受潮等故障。互感器既要承受高电压，又要通过强电流，一旦出现故障就会出现绝缘热击穿。下U型卡子如果过紧就会改变电容屏间的电压分布，并出现较强的局部放电，若处理不够及时就会造成整个电容芯棒发生绝缘裂解击穿的事故。受潮容易引起互感器绝缘劣化，而且互感器的U型电容芯棒离油箱很近，当芯棒受潮严重时，在长期强工作量的情况下，电容屏很容易被击穿而导致整个电容芯棒被击穿，从而发生爆炸。
虽然GIS可靠性己经有了很大的提高，为了方便的检修和维护，可以从以下几个方面进行监测：气体监测和断路器电寿命和机械特征的监测，以及局部放电的监测。
结束语：随着电力体制的改革，定期检修制度己不能完全适应形势发展的需要。状态检修是以设备状态为基础，以预测设备状态发展趋势为依据的检修方式。随着在线监测技术、数字化变电站的快速发展。对变电设备进行状态检修不仅成为可能而且是一种必要的技术手段，应该大力推广与实施。
参考文献
[1]汤宇奇．变电站一次设备的状态检修[J]．湖北电力，2010，34(2)：
[2]范来富．变电设备状态检修中的若干问题[J]．中国高新技术企业，2010(15)：
[3]徐云水．变电设备的状态检修[J]．中国新技术新产品，2010(11)：148～ 149