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摘要：地铁变电设备检修的模式是以周期性检修为主，故障检修为辅的维修策略。而随着地铁线路运营的增多，旧线设备达到周期及新线变电设备数量剧增，原有的计划修维修体制已不能满足地铁发展的需求。本文就地铁变电设备检修模式进行研究，供同行借鉴参考。
关键词：变电设备；状态检修；评估建模；
一、地铁变电设备实现状态修维修体制的基础
早在80年代，国外对地铁设备的状态检修有了一定的研究，并开发了一些故障监测及诊断设备。我国2008年国家电网颁布了《输变电设备状态检修管理规定》、《输变电设备状态评价导则》等一系列标准，目前，各地方供电公司已逐步有序的开展变电设备状态评估及检修工作，并取得了一定的成效，地铁变电设备本质上无异于电网输变电设备，可以借鉴国家电网相关设备状态评价导则，结合地铁变电设备特点，建立地铁变电设备状态修体系。
二、地铁变电设备状态修三要素
状态修的定义为：在设备状态评估的基础上，根据设备状态和分析诊断结果，主动安排检修时间和检修项目的维修方式称为状态修。从定义中可以看出，实现状态修维修策略需要解决三个问题：状态信息采集、诊断分析方法和检修策略的应用。状态信息采集是体系的输入，设备健康状态诊断分析模型是体系是核心，检修策略是体系的输出。
三、地铁变电设备状态量收集
国家电网《输变电设备状态评价导则》将状态量定义为直接或间接表征设备状态的各类信息，如数据、声音、图相、现象等。标准中根据对设备安全运行的影响，将状态量分为重要状态量和一般状态量。一般情况下，地铁变电设备的状态量来源于以下几个方面：（1）原始资料，包括出厂试验报告、设备合同技术条款、设备铭牌、交接试验报告等（2）运行资料，包括日常巡视记录、故障记录、运行日志等。（3）检修试验记录，包括检修报告、预防性试验报告、设备故障处理报告、故障分析反告等。（4）其它资料，包括同品牌同类设备运行、试验、故障、缺陷记录等。
状态量收集是实现状态修策略的根基，没在详实的状态量数据，再好的设备健康评估模型得出的结论都只能是一个虚假状态。因此，实现状态修首先要解决的就是如何客观的获得状态信息的问题。地铁2013开始试点采用物联网技术，实时采集设备的运行、检修记录，进一步增加在线监测设备，结合SCADA系统中电压、电流、报警、故障等实时监控信息，从技术上确保状态数据的真实性。
四、地铁变电设备状态评估与建模
（一）地铁变电设备状态评估模型
对于地铁变电设备的健康状态评估，有以下几种模型可以参考：（1）同类设备参考国家电网2008年颁布的一系列变电设备状态评估导则，根据设备评估结论，每年调整一次检修计划，以油浸式变压器为例，在电力系统已有较有成熟的应用；（2）应用模糊多目标决策方法、人工神经网络相关算法、可靠性理化分析方法等，结合地铁变电设备运行经验数据，通过建模、记忆训练、学习收敛，建立适用于地铁变电设备的专家系统。
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（二）基于故障率的可靠性评估模型
变电设备的评估主要是围绕电气性能、机械性能、绝缘性能几个方面，然而，由于大多数已运营多年的地铁线路变电设备在设计与建设期间并没有基于状态修策略，在变电设备上安装传感器等在线监测设备，因此，状态信息主要来源于多年运行以来的手抄运行记录、检修记录、试验记录、故障记录等文件，根据地铁近年来对于旧线设备状态评估的经验，对于运行多年的旧线路变电设备，由于设备可靠性较高，故障率较低，运行及试验不合格记录较少，采用模糊多目标决策方法、人工神经网络相关算法等，难于训练出较为准确的反映设备动态健康情况的专家系统。
设备性能的老化是一个渐变的过程，但由于检测周期、手段的不足，对外反映出来的是一个突变的过程，也就是故障的发生，它集中反映了电气性能、机械性能、绝缘性能劣化的最终结果。一般情况下，地铁运营变电设备管理单位对故障的统计较为准确清晰，因此采用基于故障率的可靠性评估模型是一个效的手段。
故障率是评价设备可靠性的重要指标之一，故障率模型研究是可靠性管理的重要内容。随着状态检修技术的发展，研究发现设备的健康状态对设备的故障率有着直接影响，因此，提出了基于设备健康状态的故障率模型λ（S），S 表示设备当前的健康状态评分值。
通常采用反演法来求解状态模型参数，反演法是在一个时间点上对所有统计设备的状态信息进行横向统计拟合，目前常用以下2种统计方法：（1）按年进行统计，需要至少2年的统计样本数据，先统计计算设备的年故障发生概率，然后对设备进行状态评价并根据状态进行分类，确定各个分类设备的台数，联立求解得到模型参数K 和C 的值。（2）统计时间不按年统计，只在确定统计范围和统计时间后对设备进行某一时刻的状态评价，然后将各个分值段的设备台数和发生故障的台数分别进行统计，计算故障发生概率，最后对不同分值段的数据按照状态可靠性模型联合进行基于最小二乘法的计算，求取K，C 值。
五、地铁变电系统评估决策
设备健康状态评估的目的就是制定检修计划，决策的内容就是选择最佳的检修时间。在状态修维修体制下，检修周期是动态的，检修目的是有针对性的，最大可能性避免维修过度和维修不足。设备运行过程中，可能出现单个或多个部件指标不良，可以选择维修单个指标恶化的部件，也可选择同时维修多个与其关的部件，因此，状态修决策是一个复杂的技术与经济问题，地铁运营单位应根据自身的特点，确定核心的目的，如服务质量最大化、维修费用最小化、设备可靠性最大化等，再以此为核心确定维修时机。
六、总结
状态修检修模式是当前主流的维修模式，从计划修向状态修转化需要一个过渡期，国内电力行业从80年代开始探索状态修，至2008年国家电网颁布了一系列状态修的标准与导则，标志着国内电力行业状态修进入全面实施阶段。地铁运营变电设备管理部门于近年逐步实施状态修。目前，国内地铁处于大发展阶段，地铁变电设备状态修必将成为一种主流，对于在建地铁线路，应将提前考虑投入运营后变电设备的维修策略，在设计、建设阶段有目的性的在变电设备中安装在线色谱分析仪、温度传感器、位移传感器等在线监测装置，为状态信息的获取，有效落实状态评估打下基础。
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论文作者:杨巍
论文发表刊物:《基层建设》2016年20期
论文发表时间:2016/12/12
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