CN1916949A - 电力设备状态评估及维修策略支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力设备状态评估系统，包括系统管理模块、数据管理模块、状态评估管理模块；系统管理模块把执行任务的互不相关的授权赋予角色，管理员把角色指派给用户；系统管理模块用于设备测试规程管理、权限管理、机构组织管理、人员管理；数据管理模块根据设备的类型、设备部件、设备参数、权重、试验参数对设备数据分类和管理；状态评估管理模块通过运算分析得出电力设备健康状态结果。本发明又公开了电力设备维修策略支撑系统，包括系统管理模块、数据管理模块、状态评估管理模块、状态维修管理模块，根据健康状态评估结果形成状态检修计划和实施方案。本发明可以加强设备管理，提高设备利用率，减少非计划停机时间，节约费用，延长设备使用寿命。

Description

电力设备状态评估及维修策略支撑系统

技术领域

本发明涉及电力系统设备的维护和检修领域，具体的说是一种电力设备状态评估及维修策略系统。

背景技术

我国电力企业长期以来一直执行全国统一的定期检修制度，其本质特征是单纯以时间周期为基础。这种模式明显存在如下几个问题：

①不考虑设备的实际状况。一律执行预先规定的检修周期，超量检修和不足检修并存，其执行结果是造成大量无为的投入和财力损失。不足检修是设备安全的大敌，是导致汽轮机超速、锅炉爆炸等设备重大恶性事故的根源；

②检修过程中针对性不强，掌握设备状态不够，检修中不能突出重点；

③现行检修周期不符合现有设备寿命的故障规律，中外大量的设备统计资料表明：任何设备在寿命期内的故障率曲线是一条浴盆状的曲线，在设备的整个寿命期内实行同一的周期性大修不科学、也不符合设备的客观实际情况；

④常常产生负效应：当前主要是超量检修，超量检修使一些本来好端端的设备损坏，还增加了误操作、误碰、误接线的概率。

为使预防工作更符合客观规律、更有针对性地实施，对设备检修必须从计划检修的“到期必修，修必修好”的固定模式转化成针对电力设备的实际状态建立和执行灵活有效的状态检修制度。

发明内容

本发明的发明目的为提供一种提高设备检修的准确性和可靠性，降低设备检修费用、延长设备使用周期的电力设备状态评估及维修策略支撑系统。

实现上述发明目的技术方案如下：

一种电力设备状态评估系统，包括系统管理模块、数据管理模块、状态评估管理模块：

系统管理模块把执行任务的互不相关的授权赋予角色，管理员把角色指派给用户，用户根据所授予的角色的组合能力确定能力范围，同样，用户被没有授予的权限所限制，确保终端用户获取完成工作所需的信息和功能；系统管理模块用于设备测试规程管理、权限管理、机构组织管理、角色管理、人员管理；

数据管理模块根据设备的类型、设备部件、设备参数、设备试验项目、权重、试验参数对各类设备数据进行分类和管理；将设备数据分为设备基础数据、设备在线监测、点巡检数据，设备基础数据包括整体模型数据、设备试验数据、设备质量事件数据、设备家族缺陷数据；数据管理模块按照不同的设备类型将设备划分为若干部件，部件作为设备的各项数据收集和描述的基准单元，为部件设定其部件参数，部件试验项目，试验参数，部件权重；将设备状态数据分为设备常规状态数据和运行状态数据，其中常规状态数据包括电力设备试验数据、电力设备质量事件数据、电力设备家族缺陷数据；运行状态数据包括在线监测数据、点巡检数据和设备运行数据；

状态评估管理模块通过电力设备常规状态模型运算器对数据管理模块中相应的设备基层数据进行运算得出电力设备常规状态数据S_C，通过电力设备运行状态运算器对设备在线监测、点巡检数据、设备运行数据进行运算得出电力设备运行状态数据S_R，通过电力设备健康状态运算器对电力设备常规数据S_C和电力设备运行状态数据S_R运算分析得出电力设备健康状态结果。

状态评估管理模块用于状态评估公式管理、设备状态分析统计查询、设备状态预测管理、趋势预测。

所述电力设备健康状态结果按分值划分，由0～100分来表示，分值越高则设备健康状态越好，0分表示设备需要立即维修，100分则设备完全处于正常状态，无需维修。

所述设备试验数据、设备质量事件数据、设备家族缺陷数据和设备在线监测、点巡检数据、设备运行数据由用户自行录入或者通过系统的数据采集接口从已有的电力生产管理信息系统中和在线监测系统里面采集。

对于状态评估中的参数权重设定，系统引入数据挖掘，从大量相关的历史数据中挖掘出潜在的规律来，从而给出一个符合设备固有属性和规律的权重值，作为权重设定的初始值。同时，对于初始值系统也提供基于专家经验的人工修正。这样使系统拥有更好的适应性和推广性，能真正实现不针对具体设备的智能诊断方法。数据挖掘的过程可以利用人工神经网络、回归分析等方法来实现。并且数据挖掘的模型、算法也可以根据实际情况通过训练学习进行修正，以使权重的设定最终接近于真实。

本发明的另一个目的是提供一种电力设备维修策略支撑系统，包括系统管理模块、数据管理模块、状态评估管理模块、状态维修管理模块，

系统管理模块把执行任务的互不相关的授权赋予角色，管理员把角色指派给用户，用户根据所授予的角色的组合能力确定能力范围，同样，用户被没有授予的权限所限制，确保终端用户获取完成工作所需的信息和功能；

数据管理模块按照不同的设备类型将设备划分为若干部件，部件作为设备的各项数据收集和描述的基准单元，为部件设定其部件参数，部件试验项目，试验参数，部件权重；将设备状态数据分为设备常规状态数据和运行状态数据，其中常规状态数据包括电力设备试验数据、电力设备质量事件数据、电力设备家族缺陷数据；运行状态数据包括在线监测数据、点巡检数据和设备运行数据；

状态评估管理模块通过电力设备常规状态模型运算器对数据管理模块中相应的设备基层数据进行运算得出电力设备常规状态数据S_C，通过电力设备运行状态运算器对设备在线监测、点巡检数据、设备运行数据进行运算得出电力设备运行状态数据S_R，通过电力设备健康状态运算器对电力设备常规数据S_C和电力设备运行状态数据S_R运算分析得出电力设备健康状态结果；

状态维修管理模块对电力设备健康状态结果、电力调度制定的停电计划、国家关于电力设备预试和维修规程中所规定的试验和维修周期采用决策树的方式对原来的周期进行修正，形成新的电力设备预试和维修周期，最后形成电力设备的预试和维修计划。

状态维修管理用于设备状态维修计划管理和停电计划管理。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明采用状态评分打破了以往只有合格或超标两种状态，满足了状态维修对设备状态进行更细分级的要求；

2.便于数字化管理；

3.只依据状态信息对设备状态进行量化评估，摆脱了在维修活动之前试图准确诊断设备缺陷的陷井。

4.本发明可以加强设备管理，提高设备的可利用率，减少非计划停机时间，节约费用延长设备使用寿命，实现状态检修可防止过剩检修即在机器正常时进行大修而造成浪费；

5.也会防止不足检修即在未到大修时造成设备故障。减少材料消耗、减少检修工作量、又可避免造成人为故障；

6.可以及时向运行人员提供情报，调整运行工况，提高设备经济运行及安全运行水平；

7.可以提高设备可靠性和可用率，增加发电量，提高企业经济效益。

附图说明

图1为本发明电力设备评估系统的框图；

图2为本发明电力设备维修策略支撑系统的框图；

图3为电力设备健康状态评估模型；

图4为SF6断路器的维修策略表格；

图5为电力设备维修策略支撑系统模型；

图6为状态维修评分与计划推荐表；

图7为电力设备维修策略支撑系统自动生成的最终的维修计划表。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种电力设备状态评估系统，包括系统管理模块、数据管理模块、状态评估管理模块，

系统管理模块把执行任务的互不相关的授权赋予角色，管理员把角色指派给用户，用户根据所授予的角色的组合能力确定能力范围，同样，用户被没有授予的权限所限制，确保终端用户获取完成工作所需的信息和功能；

数据管理模块按照不同的设备类型将设备划分为若干部件，部件作为设备的各项数据收集和描述的基准单元，为部件设定其部件参数，部件试验项目，试验参数，部件权重；将设备状态数据分为设备常规状态数据和运行状态数据，其中常规状态数据包括设备试验数据、设备质量事件数据、设备家族缺陷数据；运行状态数据包括在线监测数据、点巡检数据和设备运行数据；

如图3所示，状态评估管理模块通过电力设备常规状态模型运算器对数据管理模块中相应的设备基层数据进行运算得出电力设备常规状态数据S_C，通过电力设备运行状态运算器对设备在线监测、点巡检数据、设备运行数据进行运算得出电力设备运行状态数据S_R，通过电力设备健康状态运算器对电力设备常规状态数据S_C和电力设备运行状态数据S_R运算分析得出电力设备健康状态结果。电力设备健康状态以状态评分0～100分表示，分值越高则设备健康状态越好，0分表示设备需要立即维修，100分则设备完全处于正常状态，无需维修。

所述的系统管理模块提供了基于角色的访问控制模式，易于在终端用户信息访问和数据安全性之间做出平衡。在基于角色的系统中，把执行任务的互不相关的授权赋予角色。然后，管理员把角色指派给用户。所有指派给一个用户的角色的组合能力确定一个人的能力范围。同样，用户被没有授予的权限所限制；隐藏任何没有通过指派角色授权的内容和界面元件。

基于角色的访问控制模式适用于所有本发明系统内的应用，确保终端用户获取完成工作所需的信息和功能。

基于角色访问控制的实现使非常细粒度的授权能够很灵活的指派。角色可以是通用与所有的电力设备状态评估及维修策略支撑系统内容，或者限定于特定的系统类别(文件夹)，文档，甚至一些用户。例如，系统管理员可以被指派为能够管理电力公司的所有下属机构，每个机构中任意的用户以及任意用户的角色；试验研究院的总工可以任意查看所有专业的报表，工作总结，技术监督评估等信息。

角色、用户和内容之间可以用多种方式重用。例如，一个角色可以关联到多个用户，一个用户可以关联到多个角色。

对设备基础数据介绍如下：

a、设备整体模型(台帐)数据

设备数字化建模

建模方式：将每个设备划分为若干部件，这样的设备建模方式更加准确的为设备的各项数据的收集和描述提供基本对象；

建模过程：系统没有为系统设定固定的设备类型，也没有为每种类型的设备预先限定其模型及参数，一切皆可由用户自行在系统维护中动态建立。从设备类型，到一类设备的共有参数，到一类设备具有的部件，在到每一个部件具有的每个参数，都可以根据的企业的实际情况在系统中随心所欲的灵活定制；

最终展现：在录入或是查看设备信息的时候，系统按照预先设定的模式完整构建出设备模型；

b、试验数据

为不同的试验项目提供不同的分析方法，以及对设备的不同权重。

采用可动态维护的方式数字化《电力设备预防性试验规程》，准确灵活的设定状态参数的规程值，为设备状态维修的试验评分提供计算依据；试验数据在提交的同时，系统按照各项目的分析方法，初始值，规程值计算出每个状态参数的试验评分，在根据状态参数的权重，试验项目的权重计算最终得出某个设备部件的试验评分。

c、质量事件数据

质量事件泛指影响或可能影响设备状态的事件，包括缺陷、事故、不良工况、家族缺陷等。质量事件是反映设备的状态的重要方面。

家族缺陷数据来源于质量事件数据。这里家族系指同一制造商同一设计及工艺的产品总和。与设备属于同一制造厂、同一型号，缺陷是由制造或设计原因引起，尚未对被评分设备采取技术措施，消除已在其他家族成员暴露的制造或设计缺陷的质量事件均纳入家族缺陷范围。

d、在线监测、点巡检数据

提供各类在线监测，DCS，SCAD以及点检数据的的自动导入如点检，需要对电厂所有参数包括振动、噪声、超声、声发射、温度、转速、电量参数、油液参数、红外热像等集中收集管理，操作员只需要拿着点检仪到现场点检，回来后连上计算机，打开点检数据导入模块，点检数据会自动传到系统数据库中，并显示到页面。

E、设备运行数据

设备在运行过程中的所有相关数据，区别于质量事件，如设备正确动作、误动作等等。系统提供手工以及自动导入等方式记录设备运行数据。

状态评估管理模块的功能

提出了对设备状态进行评分的解决方案，即综合设备的各类状态信息，对设备的健康状态打分，分值为0～100分，0分表示设备需要立即维修，如变压器轻重瓦斯动作或红外检测套管头严重过热等；100分则表示所有预试数据均远离注意值或与优质产品的出厂值相近，且既没有经历不良工况，又没有家族质量缺陷史，即设备完全处于正常状态，无需维护。其他情形的状态评分介于0分与100分之间。

采用点检、在线、离线等多种手段，综合旋转机械振动监测、润滑油液监测、电力设备电量监测、红外监测(红外热温、热图像)以及技术监督等技术实现辅机设备及电力设备的全面监测。并能与电厂原有的监测系统(如DCS、DEH，DAS)及监测仪器通过数据接口充分集成。

如图2所示，一种电力设备维修策略支撑系统，包括系统管理模块、数据管理模块、状态评估管理模块、状态维修管理模块，

系统管理模块把执行任务的互不相关的授权赋予角色，管理员把角色指派给用户，用户根据所授予的角色的组合能力确定能力范围，同样，用户被没有授予的权限所限制，确保终端用户获取完成工作所需的信息和功能；

数据管理模块根据设备的类型、设备部件、设备参数、设备试验项目、权重、试验参数对各类设备数据进行分类和管理；将设备数据分为设备基础数据、设备在线监测、点巡检数据，设备基础数据包括整体模型数据、设备试验数据、设备质量事件数据、设备家族缺陷数据；数据管理模块按照不同的设备类型将设备划分为若干部件，部件作为设备的各项数据收集和描述的基准单元，为部件设定其部件参数，部件试验项目，试验参数，部件权重；将设备状态数据分为设备常规状态数据和运行状态数据，其中常规状态数据包括设备试验数据、设备质量事件数据、设备家族缺陷数据；运行状态数据包括在线监测数据、点巡检数据和设备运行数据；

状态评估管理模块通过电力设备常规状态模型运算器对数据管理模块中相应的设备基层数据进行运算得出电力设备常规状态数据S_C，通过电力设备运行状态运算器对设备在线监测、点巡检数据、设备运行数据进行运算得出电力设备运行状态数据S_R，通过电力设备健康状态运算器对电力设备常规数据S_C和电力设备运行状态数据S_R运算分析得出电力设备健康状态结果；

状态维修管理模块对电力设备健康状态结果、电力调度制定的停电计划、国家关于电力设备预试和维修规程中所规定的试验和维修周期采用决策树的方式对原来的周期进行修正，形成新的电力设备预试和维修周期。

状态维修管理模块：

每一类设备制定一个维修策略

如图4所示的是SF6断路器的维修策略。

图4分上下两个部分，最上面的是按照传统模式，规定了SF6断路器的预试、检修周期。

下面部分反映了状态维修思想，即依据设备状态评分对维修策略进行调整，对应设备状态的评分，设备在极其危急，比较危急，状态稍差，状态正常，状态良好的情况下有五种调整：立即维修或更换、限期维修或更换、缩短周期、正常周期、延长周期。

如图6所示用户可参考推荐表，自行维护设备的状态维修策略。

对于具体设备可以仅应用其中的一部分，也可以同一种调整策略应用多次。但如果彼此矛盾，系统会拒绝。

如图5所示给出了电力设备维修策略支撑系统模型；

状态评估最终的输出体现在维修计划的制定

1、本发明系统可以自动完成检修计划、预试计划的制定。

以预试计划为例，用户可自行确定是否进行状态维修，如果否则根据既定周期进行，如果是则按照调整过的状态维修策略进行，计划制定者指定计划的开始日期、截止日期，凡是在截至日期前到期的设备都将在计划中出现。

计划制定者可以设置设备的电压等级，设备类型以及电厂电站名等限制条件，系统根据日期和条件自动生成最终的维修计划，如图7所示。

2、提供计划审核的业务流程，计划审核过程中对于不合格或者是需要调整的计划，管理机构填写详细的审核意见，将该计划返回上报机构进行修改，然后重新提交审核。只有对于通过审核的计划，才下发到各单位执行。

3、对所有的计划提供查询和流程监控

系统根据计划名称(支持模糊查询)、计划类别(检修，仪表检定，预试，防污闪)、制定日期(时间段)、填报单位等条件查询满足条件的计划。

系统通过BI平台获得计划的全方面监控信息，定制和发布各类统计表以及各类KPI，如按机构，时间，类型统计超限期率，完成率，合格率，不合格率等KPI，以图表形式展现，提供数据钻取等分析功能；按机构，时间，类型获得设备的应试(检)台数，按计划试验(检定)台数，超期台数，超截止日期台数，未试台数等统计表格，在统计表格数据上点击还可以获得具体的设备列表等等监控功能。

Claims (8)

1、电力设备状态评估系统，其特征在于包括系统管理模块、数据管理模块、状态评估管理模块：

系统管理模块把执行任务的互不相关的授权赋予角色，管理员把角色指派给用户，用户根据所授予的角色的组合能力确定能力范围，同样，用户被没有授予的权限所限制，确保终端用户获取完成工作所需的信息和功能；

数据管理模块按照不同的设备类型将设备划分为若干部件，部件作为设备的各项数据收集和描述的基准单元，为部件设定其部件参数，部件试验项目，试验参数，部件权重；将设备状态数据分为设备常规状态数据和运行状态数据，其中常规状态数据包括电力设备试验数据、电力设备质量事件数据、电力设备家族缺陷数据；运行状态数据包括在线监测数据、点巡检数据和设备运行数据；

状态评估管理模块通过电力设备常规状态模型运算器对数据管理模块中相应的设备基层数据进行运算得出电力设备常规状态分值数据S_C，通过电力设备运行状态运算器对设备在线监测、点巡检数据、设备运行数据进行运算得出电力设备运行状态分值数据S_R，通过电力设备健康状态运算器对电力设备常规状态分值数据S_C和电力设备运行状态分值数据S_R运算分析得出电力设备健康状态分值数据结果。

2、根据权利要求1所述的电力设备状态评估系统，其特征在于所述电力设备健康状态分值数据结果按分值划分，由0～100分来表示，分值越高则设备健康状态越好，0分表示设备需要立即维修；100分则设备完全处于正常状态，无需维修，其他情形的设备状态评分值介于100～0之间。

3、根据权利要求1所述的电力设备状态评估系统，其特征在于所述电力设备试验数据、电力设备质量事件数据、电力设备家族缺陷数据和电力设备在线监测数据、点巡检数据、设备运行数据由用户自行录入。

4、根据权利要求1所述的电力设备状态评估系统，其特征在于所述电力设备试验数据、电力设备质量事件数据、电力设备家族缺陷数据和电力设备在线监测、点巡检数据、设备运行数据通过系统的数据采集接口从已有的电力生产管理信息系统中和在线监测系统里面采集。

5、根据权利要求1所述的电力设备状态评估系统，其特征在于所述的系统管理模块用于设备测试规程管理、权限管理、机构组织管理、角色管理、人员管理。

6、根据权利要求1所述的电力设备状态评估系统，其特征在于所述的状态评估管理模块用于状态评估公式管理、设备状态分析统计查询、设备状态预测管理、趋势预测。

7、电力设备维修策略支撑系统，包括系统管理模块、数据管理模块、状态评估管理模块、状态维修管理模块：

系统管理模块把执行任务的互不相关的授权赋予角色，管理员把角色指派给用户，用户根据所授予的角色的组合能力确定能力范围，同样，用户被没有授予的权限所限制，确保终端用户获取完成工作所需的信息和功能；

数据管理模块按照不同的设备类型将设备划分为若干部件，部件作为设备的各项数据收集和描述的基准单元，为部件设定其部件参数，部件试验项目，试验参数，部件权重；将设备状态数据分为设备常规状态数据和运行状态数据，其中常规状态数据包括电力设备试验数据、电力设备质量事件数据、电力设备家族缺陷数据；运行状态数据包括在线监测数据、点巡检数据和设备运行数据；

状态评估管理模块通过电力设备常规状态模型运算器对数据管理模块中相应的设备基层数据进行运算得出电力设备常规状态分值数据S_C，通过电力设备运行状态运算器对设备在线监测、点巡检数据、设备运行数据进行运算得出电力设备运行状态分值数据S_R，通过电力设备健康状态运算器对电力设备常规状态分值数据S_C和电力设备运行状态分值数据S_R运算分析得出电力设备健康状态分值数据结果；

状态维修管理模块对电力设备健康状态结果、电力调度制定的停电计划、国家关于电力设备预试和维修规程中所规定的试验和维修周期采用决策树的方式对原来的周期进行修正，形成新的电力设备预试和维修周期，最后形成电力设备的预试和维修计划。

8、根据权利要求7所述的电力设备维修策略支撑系统，其特征在于所述的状态维修管理模块用于设备状态维修计划管理和停电计划管理。

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