國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司泰州供電分公司 陸志平 王 銳 董延喜 朱晨宸 張 力

新時(shí)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于電力的需求更高，要求有更穩(wěn)定的電力供應(yīng)，這給電力企業(yè)的發(fā)展帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。而在電力企業(yè)運(yùn)行過程中，電氣一次設(shè)備的使用、狀態(tài)檢修、檢修和維護(hù)等直接關(guān)系到發(fā)電質(zhì)量。要想保證供配電的穩(wěn)定性，需要科學(xué)管理電氣一次設(shè)備，進(jìn)行合理的狀態(tài)檢修工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障問題，并關(guān)注細(xì)節(jié)問題的處理。

電力系統(tǒng)一次設(shè)備是直接用于電能生產(chǎn)和使用的設(shè)備，主要包括變壓器、發(fā)動(dòng)機(jī)、互感器、斷路器等設(shè)備，比二次設(shè)備的電壓高。功能主要是生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能、接通和斷開電路開關(guān)、保護(hù)電器、載流導(dǎo)體、接地裝置等。對(duì)于電氣一次設(shè)備來說，因生產(chǎn)業(yè)務(wù)的需求需長(zhǎng)期運(yùn)行，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)較嚴(yán)重的磨損問題，或設(shè)備部件本身也在逐漸老化，如果受到外力的侵襲磨損和老化速度會(huì)加快，或出現(xiàn)結(jié)構(gòu)松動(dòng)等問題，繼而出現(xiàn)故障。

隨著科技的進(jìn)步，電力系統(tǒng)一次電氣一次設(shè)備的型號(hào)和功能逐漸豐富、類型多樣，對(duì)于運(yùn)行環(huán)境的需求不同，需結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)分析。如，有的設(shè)備如果運(yùn)行時(shí)被移動(dòng)會(huì)增加線路斷裂、設(shè)備變形等問題；大型固定設(shè)備則更可能出現(xiàn)溫度過高、壓力失調(diào)等問題。按照故障出現(xiàn)的時(shí)間，可分為早期故障、偶發(fā)故障期、損耗故障期三大類型[1]。

1 電力系統(tǒng)一次設(shè)備常見故障

輸電線路故障。是最常見的一次設(shè)備故障，主要是輸電線路的存在很重要且數(shù)量較多，頻繁應(yīng)用的情況下出現(xiàn)故障的可能就較高。目前使用的輸電線路大部分是七芯鎧裝，如出現(xiàn)這類故障，需先檢測(cè)輸電線路盒的主要運(yùn)行參數(shù)，然后與標(biāo)準(zhǔn)工作參數(shù)進(jìn)行對(duì)照，判斷具體的故障問題，之后再采取科學(xué)措施進(jìn)行排除。在這個(gè)過程中需進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，主要是借助測(cè)量到的電阻計(jì)算出輸電線路的長(zhǎng)度，然后通過電容的測(cè)量結(jié)果判斷出輸電線路斷纜芯或斷線的大概位置[2]。

儀器面板故障。也較常見，主要是在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)儀器面板的插頭與插孔間的連接方式不正確。該故障多數(shù)出現(xiàn)在儀器的頂部管道部位，出現(xiàn)這個(gè)故障會(huì)帶來線路短路，繼而影響到儀器面板的正常運(yùn)行。其出現(xiàn)與人為失誤操作有很大關(guān)系，如經(jīng)常插拔線路和插座會(huì)影響插座的使用壽命，逐漸性能降低，長(zhǎng)期如此會(huì)使得操作面板出現(xiàn)接觸不良的問題，影響設(shè)備的使用。同時(shí)供電不足也會(huì)出現(xiàn)這個(gè)故障，且如不能及時(shí)處理會(huì)降低信號(hào)傳輸?shù)膹?qiáng)度，不利于測(cè)量作業(yè)的順利進(jìn)行[3]。

變壓器故障。變壓器主要負(fù)責(zé)更換和協(xié)調(diào)電路中的電壓，將電壓轉(zhuǎn)變成不同的電壓形式，調(diào)整電壓等級(jí)以滿足不同用戶的電力需求，這樣可維持整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如變壓器出現(xiàn)故障問題而停止運(yùn)行，則無法發(fā)揮調(diào)整電壓等級(jí)的作用，進(jìn)而不能穩(wěn)定運(yùn)行，影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。變壓器故障存在內(nèi)部故障和外部故障兩種，常見的都是內(nèi)部故障，如電故障和熱故障，前者是由于變壓器內(nèi)部出現(xiàn)高電場(chǎng)導(dǎo)致其絕緣性能下降；后者是設(shè)備內(nèi)部溫度過高出現(xiàn)短路等故障。

過電壓故障。導(dǎo)致這個(gè)問題的原因較多，如負(fù)荷投切的瞬間結(jié)果，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，多數(shù)會(huì)在感性活容性負(fù)載接通/斷開時(shí)產(chǎn)生這問題。這是設(shè)備運(yùn)行時(shí)的電磁擾動(dòng)情況，因設(shè)備本身有一定絕緣性，所以運(yùn)行時(shí)也在同時(shí)耐受著工作電壓，而且為了保證穩(wěn)定運(yùn)行，需承擔(dān)一定幅度的過電壓，以此保障穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)此需研究導(dǎo)致這個(gè)問題的原因，預(yù)測(cè)可能的幅值，制定科學(xué)的保護(hù)措施進(jìn)行限制，才能保證一次設(shè)備進(jìn)行絕緣配合，保證穩(wěn)定性。

2 電力系統(tǒng)一次設(shè)備狀態(tài)檢修的基本原則及主要內(nèi)容

確保絕緣性。電力一次設(shè)備的絕緣性很關(guān)鍵，需選擇品質(zhì)良好的絕緣材料，保證吸水性較差。絕緣材料的性能要保證穩(wěn)定，有良好的耐腐蝕性能。在對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和使用前，需結(jié)合規(guī)范要求以及性能需求檢查其絕緣性能[4]。

確保人員及設(shè)備規(guī)范作業(yè)。電力系統(tǒng)一次設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行需安排專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行安裝和運(yùn)維管理，保證安裝水平符合要求；設(shè)定嚴(yán)格的維護(hù)制度，定期進(jìn)行維護(hù)和檢修，保證設(shè)備狀態(tài)始終正常；電力企業(yè)也要積極組織操作人員進(jìn)行培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，選擇高水平的維修人員，確保其專業(yè)素質(zhì)和技能。

應(yīng)用紅外線成像技術(shù)判斷熱故障。紅外熱成像技術(shù)可用于電源的熱測(cè)試，可對(duì)電力設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。同時(shí)部分一次設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行也會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱問題，借助該技術(shù)可以準(zhǔn)確判斷，測(cè)量各個(gè)設(shè)備的溫度和發(fā)熱區(qū)域，評(píng)估設(shè)備是否出現(xiàn)缺陷，以便于及時(shí)處理。

狀態(tài)預(yù)測(cè)。這項(xiàng)內(nèi)容是通過模型的使用完成的，一般可選擇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和灰色系統(tǒng)理論兩種方式的其中一種進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷。進(jìn)行預(yù)測(cè)需了解一次設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)，在某些數(shù)據(jù)達(dá)到一定值時(shí)設(shè)備自動(dòng)會(huì)給出提示。如需在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行預(yù)測(cè)處理則可選擇灰色系統(tǒng)理論。比如軸承，運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)出曲線式變化，此時(shí)結(jié)合預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建和使用，根據(jù)上一個(gè)使用階段的損耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)下一個(gè)運(yùn)行階段的具體狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷，從而為檢修工作開展提供便利。

狀態(tài)檢測(cè)。首先是離線檢測(cè)，利用振動(dòng)、超聲波等設(shè)備對(duì)一次設(shè)備的離線狀態(tài)進(jìn)行定期或即時(shí)檢測(cè)，以便于快速發(fā)展故障隱患，減少故障發(fā)生率；然后是在線檢測(cè)，一般是借助傳感技術(shù)收集一次設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合分析和處理，為檢測(cè)工作提供依據(jù)支持。對(duì)收集到的信息進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)合控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)，可明確設(shè)備運(yùn)行的規(guī)律和特點(diǎn)；最后是解體處理，是在維修期內(nèi)或停運(yùn)時(shí)進(jìn)行檢修，結(jié)合一次設(shè)備的出廠數(shù)據(jù)和時(shí)間檢查內(nèi)部零部件的運(yùn)行狀況，評(píng)估是否存在損壞情況，之后結(jié)合設(shè)備特點(diǎn)和運(yùn)行規(guī)律，提供正確的檢測(cè)方法，確定設(shè)備的實(shí)際狀況。

故障診斷。用于評(píng)估一次設(shè)備是否存在故障隱患，進(jìn)行科學(xué)判斷和處理，尋找出安全問題，進(jìn)行解決。這方面應(yīng)用的方法很多，如噪聲、射線及振動(dòng)頻率等都可用于檢查和評(píng)估。其中，振動(dòng)診斷利用特殊的設(shè)備對(duì)一次設(shè)備的運(yùn)行速度、振動(dòng)大小和頻率、移位等情況進(jìn)行分析，借助分析結(jié)果展開準(zhǔn)確判斷；專家系統(tǒng)方法是采集一次設(shè)備的運(yùn)行狀況，與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行智能化的識(shí)別和判斷[5]。

3 電力系統(tǒng)一次設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用分析

3.1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是對(duì)10kV 電網(wǎng)出現(xiàn)的接地故障進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電路、電流和電壓相位會(huì)出現(xiàn)明顯異常，此時(shí)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存的日常數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比就可檢測(cè)到故障問題的出現(xiàn)，同時(shí)可監(jiān)測(cè)其位置，對(duì)比得出出現(xiàn)問題的線路，進(jìn)而幫助確定維修方案。

該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可發(fā)現(xiàn)故障的發(fā)生時(shí)間，對(duì)接地瞬間電路電流和電壓進(jìn)行橫向和縱向的時(shí)間對(duì)比，發(fā)現(xiàn)電路的問題并匯報(bào)給技術(shù)人員。該系統(tǒng)也支持對(duì)一次設(shè)備智能控制成效的實(shí)時(shí)分析，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)檢測(cè)線路中的異常信號(hào)，反饋給控制系統(tǒng)，分析是否存在異常，這樣可找出線路中出現(xiàn)接地問題的所有線路，從而實(shí)現(xiàn)快速定位。另外，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)獲取電流量變化情況，然后遵循短路規(guī)避原則，確定出現(xiàn)跳閘問題的位置，并給出指令判斷是否出現(xiàn)短路或斷路故障，然后分別進(jìn)行處理。

3.2 智能監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)是在上述系統(tǒng)的基礎(chǔ)上形成的更高水平的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，有專門的監(jiān)控軟件、裝置系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)等。隨著智能化水平的不斷提升，該系統(tǒng)的先進(jìn)程度也逐漸增加。在線路中增加內(nèi)置傳感器，并將之聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，支持對(duì)線路的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)異?？杉皶r(shí)發(fā)出警報(bào)提醒技術(shù)人員處理?；蚪柚斯ぶ悄芗夹g(shù)，利用計(jì)算機(jī)設(shè)備和軟件收集全面的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化計(jì)算，得出更加準(zhǔn)確和貼合實(shí)際的結(jié)論，然后指導(dǎo)一次設(shè)備技術(shù)的優(yōu)化工作。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可在這過程中通過分析各個(gè)線路的運(yùn)行數(shù)據(jù)，選擇需要更換的線路信息，并對(duì)新線路的架設(shè)規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高新線路的運(yùn)行效率。

3.3 主要工作流程控制

在對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修的過程中可融入人工智能技術(shù)，借助圖像和視頻數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢圖像數(shù)據(jù)的無人化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、流程化分析處理，提高業(yè)務(wù)效率，可快速對(duì)變電站、輸送電線路、配電站等設(shè)備設(shè)施的故障進(jìn)行處理，從而保證一次設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。先是借助計(jì)算方法以及收集到的數(shù)據(jù)信息建立科學(xué)的模型結(jié)構(gòu)，針對(duì)正在運(yùn)行中的一次設(shè)備進(jìn)行信息采集和分析，將最終的計(jì)算結(jié)果作為檢修基礎(chǔ)并做好詳細(xì)記錄。最后是根據(jù)維修時(shí)間和故障時(shí)間進(jìn)行分析和處理，制定出科學(xué)的檢修方案。

4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備狀態(tài)檢修工作完善建議

4.1 完善狀態(tài)檢修制度

在電力系統(tǒng)一次設(shè)備投入運(yùn)行前，需要先確定好設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，然后安排專門的部門負(fù)責(zé)，設(shè)置專業(yè)的監(jiān)管人員在整個(gè)操作過程中按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行監(jiān)管，包括設(shè)備建設(shè)和運(yùn)行的所有環(huán)節(jié)，落實(shí)科學(xué)的質(zhì)量監(jiān)管。要求管理人員賦予監(jiān)管人員監(jiān)察權(quán)利，督促他們落實(shí)質(zhì)量監(jiān)察的職責(zé)，設(shè)置科學(xué)的獎(jiǎng)懲措施，對(duì)失職人員進(jìn)行對(duì)應(yīng)處罰，以提高他們的責(zé)任感。相關(guān)企業(yè)需要完善檢修制度，明確定期檢修的時(shí)間和范圍，盡量保證可以定期檢修，實(shí)施有效的保養(yǎng)措施，延長(zhǎng)使用壽命。

4.2 加強(qiáng)電力系統(tǒng)一次設(shè)備的監(jiān)控工作

企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)一次設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，建立遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，借助先進(jìn)的傳感器設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)態(tài)化檢測(cè)，如安裝視頻監(jiān)控設(shè)備、溫度檢測(cè)設(shè)備等，將設(shè)備與系統(tǒng)連接到一起，設(shè)定運(yùn)行參數(shù)和閾值要求，在設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)信息超出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就提出警報(bào)，提醒故障問題的出現(xiàn)，要求工作人員關(guān)注和及時(shí)處理。系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)也支持對(duì)故障部位、嚴(yán)重程度等的評(píng)估，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，支持對(duì)故障數(shù)據(jù)的分析和處理，并將問題上報(bào)給領(lǐng)導(dǎo)層，同時(shí)做好詳細(xì)的記錄，提高對(duì)一次設(shè)備運(yùn)行的響應(yīng)速度和處理速度。

4.3 做好安全分析工作

電力系統(tǒng)一次設(shè)備運(yùn)行管理還要加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)一次設(shè)備的安全分析，利用云計(jì)算等技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)的算力工具，對(duì)電力系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行虛擬模擬和計(jì)算，保證了解安全運(yùn)行范圍以及不安全因素的存在，對(duì)安全隱患進(jìn)行評(píng)估和排查，建立應(yīng)急處理方案。如，可以借助VR 技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行虛擬演示，對(duì)相關(guān)事故進(jìn)行假設(shè)、在模擬和分析，借此制定解決方案和解決措施，提高對(duì)系統(tǒng)故障的應(yīng)對(duì)效率，保證電力系統(tǒng)一次設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在電力系統(tǒng)一次設(shè)備建設(shè)和投入運(yùn)行之前，需要安排專業(yè)的監(jiān)管人員按照國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行核查，查看是否與實(shí)際情況相符，是否具有運(yùn)行可行性；同時(shí)要準(zhǔn)備好設(shè)備需要的零部件，在維修時(shí)可以及時(shí)更換，并進(jìn)行核對(duì)檢查，保證型號(hào)、質(zhì)量、工具設(shè)備等都符合質(zhì)量要求，并滿足使用要求。各個(gè)崗位上工作人員要先檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，做好詳細(xì)的記錄；工作人員要定期總結(jié)和記錄每日的工作內(nèi)容，進(jìn)行整理，形成工作記錄檔案；要積極優(yōu)化工作環(huán)境，按區(qū)域劃分休息、工作區(qū)域，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

綜上，對(duì)電力企業(yè)電氣一次設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修工作有積極意義，關(guān)系到電氣一次設(shè)備是否可以穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而關(guān)系到電力企業(yè)的順利運(yùn)行。因此工作人員需要切實(shí)做好電氣一次設(shè)備的狀態(tài)檢修工作，維持電氣一次設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。