CN103268575A - 基于地理信息系统及可视化大数据架构的变压器全寿命周期成本管理方法和平台 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于地理信息系统及可视化大数据架构的变压器全寿命周期成本管理方法，包括：对变压器的全寿命周期成本进行成本分解和成本模型的构建；基于WEB地图采集电网公司下属各变电站的地理信息，同时采集各变电站中变压器的各类运行状态信息，保存至数据库；在上述采集到的变压器运行状态信息基础上，对变压器进行状态诊断和可靠性评估，确定最具经济效益的检修方式；使用基于可靠性的寿命概念，构建基于变压器状态特征数据变化分析的变压器寿命模型，依据变压器寿命模型，对运行的变压器寿命做出预测；从而确定现有变压器的更新改造方案。本方法既可确保变压器的安全运行，又使变压器的投资和维护成本控制在尽可能低的范围内。

Description

基于地理信息系统及可视化大数据架构的变压器全寿命周期成本管理方法和平台
技术领域
本发明涉及一种设备成本管控方法，尤其是一种变压器全寿命周期成本管理方法。
背景技术
现代意义上的设备全寿命周期管理，涵盖了资产管理和设备管理双重概念，应该称为设备资产全寿命周期管理（Equipment-Asset life-cycle management）更为合适，它包含了资产和设备管理的全过程，从采购、（安装）使用、维修（轮换）报废等一系列过程，即包括设备管理，也渗透着其全过程的价值变动过程，因此考虑设备全寿命周期管理，要综合考虑设备的可靠性和经济性。
对电网公司而言，其总体目标是统筹协调安全、效能和全寿命周期成本三者之间的关系，在确定电网安全可靠的同时，提高电网资产质量和使用效率，并优化设备全寿命周期管理成本，达到综合最优，在整体上使投资发挥最大效益以取得最大的投入产出比。
变压器是变电站中最重要的设备之一，如何既确保变压器的安全运行，又使变压器的投资和维护成本控制在尽可能低的范围内，是电网公司目前遇到的挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于地理信息系统(GIS)及可视化大数据架构的变压器全寿命周期成本管理方法和实现该方法的平台，能够监测变压器运行状态，进行状态诊断和可靠性评估，并做寿命预测；提供全寿命周期成本低的检修方案和更新改造方案。本发明采用的技术方案是：
一种基于地理信息系统及可视化大数据架构的变压器全寿命周期成本管理方法，包括：
（a）对变压器的全寿命周期成本进行成本分解和成本模型的构建,为新建设的变压器提供最优的LCC方案评估。
（b）基于WEB地图采集电网公司下属各变电站的地理信息，同时采集各变电站中变压器的各类运行状态信息，保存至数据库。
（c）在上述采集到的变压器运行状态信息基础上，对变压器进行状态诊断和可靠性评估，确定最具经济效益的检修方式。
（d）使用基于可靠性的寿命概念，构建基于变压器状态特征数据变化分析的变压器寿命模型，依据变压器寿命模型，对运行的变压器寿命做出预测；从而确定现有变压器的更新改造方案。
进一步地，所述现有变压器的更新改造方案为：以变压器预期寿命作为计算年限，通过分析计算LCC，选取LCC最小的更新改造方案。
一种基于地理信息系统及可视化大数据架构的变压器全寿命周期成本管理平台，通过网络与各变电站连接，包括：
地理信息系统，该地理信息系统包括WEB地图和定位功能；
信息采集模块，基于WEB地图采集电网公司下属各变电站的地理信息，同时采集各变电站中变压器的各类运行状态信息；
数据库，用于保存各变电站的地理信息和各变电站中变压器的各类运行状态信息；
成本模型构建模块，用于对变压器的全寿命周期成本进行成本分解和成本模型的构建；
状态诊断模块，对变压器的运行状态信息进行分析和处理，诊断可能存在的故障；
可靠性评估模块，根据变压器的状态特征数据，实现对变压器状态的评价，从而进一步计算评估变压器的可靠性；
全寿命周期成本评估模块，提供变压器全寿命周期成本最小的维护检修方案和/或更新改造方案。
本发明的优点：
1，能够在变压器投资建设前就进行全寿命周期成本的分析计算，从而可以在实际费用发生之前确定最具经济效益的解决方案。
2，在变压器运行时，能够科学合理地平衡变压器的安全运行与更低成本的检修方案和更新改造方案之间的关系，达到综合最优，在整体上使投资发挥最大效益以取得最大的投入产出比。
附图说明
图1为变压器成本分解详图。
图2为变压器的局部放电的监测参量图。
图3为变压器寿命预测示意图。
图4为变压器全寿命周期成本管理平台示意图。
图5为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种基于地理信息系统及可视化大数据架构的变压器全寿命周期成本管理方法，包括：
（a）对变压器的全寿命周期成本进行成本分解和成本模型的构建,为新建设的变压器提供最优的LCC方案评估。
变压器的全寿命周期成本（简称LCC）包括从设备购置、安装、运行、检修、改造直至报废全过程所发生的费用。主要包括变压器的初始投资成本CL、运行成本CO、检修维护成本CM、故障成本CF和退役处置成本CD。详细的成本分解参见图1。则LCC可用下式表述：
LCC=CL+CO+CM+CF+CD
成本模型构建完毕之后，通过对需要进行投资建设的变压器的全寿命周期成本的分析计算，就可以在实际费用发生之前确定最具经济效益的解决方案。一般在概念设计阶段，可以确定整个方案60%的LCC。
（b）基于WEB地图采集电网公司下属各变电站的地理信息，同时采集各变电站中变压器的各类运行状态信息，保存至数据库。
变压器的检修维护与寿命往往受到电网企业的高度重视，一般认为其在相当大的程度上影响着企业的运行、投资和效益。电网企业的资产管理目标即是不断努力、采取合适的检修和更新改造策略、以合理的投入，保证电力生产的安全、可靠、高效。显然，准确、及时把握资产设备的状态是资产管理的基础，只有在掌握设备状态的前提下，才能有针对性的开展设备的维护工作，做到有的放矢。因此采集各变电站中变压器的运行状态信息是非常重要的一个环节。变压器的运行状态信息包括接地电流，油中气体含量，局部放电，振动，套管介损值，绕组热点温度等等，图2所示为局部放电的监测参量图。
采集的信息将会同步更新至数据库，并可在全寿命周期成本管理平台上显示。
（c）对变压器进行状态诊断和可靠性评估，确定最具经济效益的检修方式。
变压器全寿命周期成本管理的关键环节之一是变压器运行维护的相关成本，为此需要对变压器的可靠性进行评估，通过掌握变压器设备的状态，为变压器全寿命成本管理提供依据。在上述采集到的变压器运行状态信息基础上，对变压器的运行状态信息进行分析和处理，获取变压器状态的特征指标和数据，然后综合考虑变压器的各种状态特征数据，实现对变压器状态的评价，从而进一步计算评估变压器的可靠性。
通过对变压器的状态监测与分析，可以在变压器发生故障之前进行有针对性的小量维休来提高变压器的性能和可靠性，去除或减少定期计划检修，主要是大修中的相关检修项目或内容，从而降低检修费用。通过对变压器的状态诊断和定期计划检修方案的LCC分析计算，就能够确定最具经济效益的检修方式，从而对检修策略作出适当调整。
（d）使用基于可靠性的寿命概念，构建基于变压器状态特征数据变化分析的变压器寿命模型，依据变压器寿命模型，对运行的变压器寿命做出预测；从而确定现有变压器的更新改造方案。
对变压器进行全寿命管理的效果与变压器寿命是密切相关的，目前国内变压器正常寿命期一般为30-40年，从运行角度考虑，寿命是指从变压器出厂或投运直至退役的时间，而可靠性理论则认为，寿命是指从变压器投运开始到发生失效（变压器丧失规定的功能）的时间。在变压器寿命评估中，本发明使用了基于可靠性的寿命概念。
基于状态特征数据变化趋势分析的寿命模型构建，是在变压器状态评估的基础上，从寿命的主要影响因素与老化表现出发，利用运行数据和数理统计工具，将单项技术指标的老化发展形成规律，结合故障模式分析，综合建立基于概率与状态的寿命评估模型。
从图3可以看出，影响变压器预期寿命的一个重要因素是绕组热点温度。温度越高，变压器预期寿命越短，相应地，老化速率也就越快。
在对现有运行的变压器预期寿命做出预测后，就可以确定现有变压器的更新改造方案。可以以变压器预期寿命作为计算年限，通过分析计算LCC，选取LCC最小的方案。
本发明还提供一种基于地理信息系统及可视化大数据架构的变压器全寿命周期成本管理平台，通过网络与各变电站连接，如图4所示，包括：
地理信息系统，该地理信息系统包括WEB地图和定位功能；
信息采集模块，基于WEB地图采集电网公司下属各变电站的地理信息，同时采集各变电站中变压器的各类运行状态信息；
数据库，用于保存各变电站的地理信息和各变电站中变压器的各类运行状态信息；
成本模型构建模块，用于对变压器的全寿命周期成本进行成本分解和成本模型的构建；
状态诊断模块，对变压器的运行状态信息进行分析和处理，诊断可能存在的故障；
可靠性评估模块，根据变压器的状态特征数据，实现对变压器状态的评价，从而进一步计算评估变压器的可靠性；
全寿命周期成本评估模块，提供变压器全寿命周期成本最小的维护检修方案和/或更新改造方案。

Claims (3)

1.一种基于地理信息系统及可视化大数据架构的变压器全寿命周期成本管理方法，其特征在于，包括：
（a）对变压器的全寿命周期成本进行成本分解和成本模型的构建；为新建设的变压器提供最优的LCC方案评估；
（b）基于WEB地图采集电网公司下属各变电站的地理信息，同时采集各变电站中变压器的各类运行状态信息，保存至数据库；
（c）在上述采集到的变压器运行状态信息基础上，对变压器进行状态诊断和可靠性评估，确定最具经济效益的检修方式；
（d）使用基于可靠性的寿命概念，构建基于变压器状态特征数据变化分析的变压器寿命模型，依据变压器寿命模型，对运行的变压器寿命做出预测；从而确定现有变压器的更新改造方案。
2.如权利要求1所述的基于地理信息系统及可视化大数据架构的变压器全寿命周期成本管理方法，其特征在于，所述现有变压器的更新改造方案为：
以变压器预期寿命作为计算年限，通过分析计算LCC，选取LCC最小的更新改造方案。
3.一种基于地理信息系统及可视化大数据架构的变压器全寿命周期成本管理平台，通过网络与各变电站连接，其特征在于，包括：
地理信息系统，该地理信息系统包括WEB地图和定位功能；
信息采集模块，基于WEB地图采集电网公司下属各变电站的地理信息，同时采集各变电站中变压器的各类运行状态信息；
数据库，用于保存各变电站的地理信息和各变电站中变压器的各类运行状态信息；
成本模型构建模块，用于对变压器的全寿命周期成本进行成本分解和成本模型的构建；
状态诊断模块，对变压器的运行状态信息进行分析和处理，诊断可能存在的故障；
可靠性评估模块，根据变压器的状态特征数据，实现对变压器状态的评价，从而进一步计算评估变压器的可靠性；
全寿命周期成本评估模块，提供变压器全寿命周期成本最小的维护检修方案和/或更新改造方案。
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