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            電力電纜資產的狀態評估與運維決策綜述

            文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/2/28     瀏覽次數:    
                電力電纜資產的狀態評估與運維決策綜述
                摘要:隨著中國城市化建設和城市電網的迅速發展,電力電纜資產規模迅速擴大,提高電纜資產的管理水平是電網企業提升服務質量、履行社會責任、增大國有資產收益的重要環節。近年來,國內外科研人員在電力電纜的絕緣材料、老化機理、狀態監測、資產管理等領域開展了大量的研究。為此,首先針對電力電纜的運維管理,根據ISO55000資產管理國際標準的要求,提出了開展電纜運維精益化管理的過程和步驟,這包括資產登記、狀態監測、狀態評估、風險分析和運維策略制定。然后總結了近年來在電纜狀態監測、狀態評估和故障數據分析等方面的研究進展,這包括應用新的狀態監測技術、故障定位方法、統計學工具來處理電纜故障數據并預測未來可能發生的故障數目,應用熱電老化模型來分析電纜絕緣剩余壽命等方面的研究進展。較后介紹了結合狀態評估和資產重要性即基于風險分析的退役管理措施?;谠撏艘蹧Q策結果,電纜運維人員根據每條電纜線路目前的狀態及其在電力系統中的重要性即可判斷出風險等級高、需要更換的電纜線路,不僅可以確定每年度退役的數量,而且可以確定退役的對象。
                關鍵詞:電力電纜;資產管理;狀態評估;絕緣老化;退役管理;運維決策
                引言
                電力電纜的使用已有多年歷史[1],部分電纜即將或者已經達到預期使用壽命,這些早期制造的電纜由于制造工藝、敷設條件限制,加之在運行過程中受到電場、溫度、機械應力、水分等因素的共同影響而發生絕緣老化導致絕緣性能下降[2-3]。隨著電力電纜規模高速增長,電網中運行著大量投運時間較短的電纜,這些電纜中有一部分因制造或安裝缺陷而可能引起故障,不僅會給電纜的安全運行帶來極大的隱患,而且會造成不良的社會和經濟影響[4-6]。隨著電力電纜在電力系統中使用數量的不斷增多及其電壓等級的不斷提高,電纜線路的運維管理存在著檢修安裝人員數量不足和檢修工程量過大的問題,而到期必修與檢修時大部分電纜及附屬設備處于良好狀態之間的矛盾日益突出。電力電纜的安裝、檢修、運行及維護工作亟需新的技術支持,以針對不同狀態的電纜制定差異化的運行維護策略。
                近年來國內外科研人員在電力電纜的局部放電、護層電流、絕緣介損的狀態監測[3,7-8]、電纜的老化機理[9-10]、缺陷和老化狀態評估[11-12]以及運維管理等方面[13-14]開展了大量的研究工作。本文首先針對電力電纜的運維管理,根據ISO55000資產管理國際標準的要求,提出開展電纜運維精益化管理的過程和步驟,然后總結近年來在電纜狀態監測、狀態評估和故障數據分析等方面的研究進展,較后介紹結合狀態評估和資產重要性即基于風險分析的退役管理措施。
                電力電纜的壽命周期與壽命周期管理
                電力電纜狀態、缺陷、故障和壽命期國家電網運維規程[15-17]及國際大電網多個專題報告里都對電力設備的狀態、缺陷以及故障給出了定義。針對電纜線路,這些定義可歸納如下[17]:
                )狀態(condition),是指運行電纜線路的健康狀況,在進行量化分析時通常用1、2、3、4來衡量。國網電纜線路狀態評價導則中將狀態分為正常、注意、異常和嚴重這4個等級。引起非正常狀態的原因可能是故障、缺陷或者老化。
                )缺陷(defect),是指不滿足設計要求,但能繼續運行,須采取測試或檢修措施。
                )故障(failure),是指運行電纜線路所發生的事件,事件發生后電纜線路無法正常運行。
                )故障狀態(fault),是指故障狀態下電纜線路無法正常運行,包括嚴重老化,需要采取維護或更換措施。
                )老化(aging),是指電纜材料在各種應力作用下發生的性能下降、且不可逆轉的劣化過程。
                )壽命期(endoflife),是指電纜線路不再滿足運行要求的時間節點,其考慮因素包括技術、經濟和策略方面的考量。
                )故障率(failurerate),是指對于電纜本體而言,為每年每百公里的故障次數;對于電纜附件而言,為每年每百件的故障次數。
                這里故障(failure)是指導致停運的事件;而故障狀態(fault)是指一種狀態,即運行中電纜本體、附件或附屬設施存在問題,它導致電纜線路的可靠性下降,甚至可能導致立即停運。
                故障率(failurerate)是時間的函數,受多種因素影響,而且各種因素對老化的影響不同。由于電纜家族、運行和環境因素有差異,所以電纜線路的故障率函數會有差異[18-19]。盡管如此,由于電纜老化,所以幾乎所有電纜線路故障率在達到一定運行年限后都會隨時間而上升。電纜接頭故障率實例如圖1所示。不同家族電纜接頭故障率都隨時間而上升,只是上升速度不同。
                電力電纜的壽命周期電力電纜壽命周期內的故障遵循浴盆曲線的規律。電纜故障一般分為3個階段:①早期故障,一般發生在0~5a時間內,故障原因多是電纜制造或安裝時的缺陷;②中期故障,一般發生在約時間內,故障原因多是偶發性原因如外力破壞;③晚期故障,一般發生在電纜開始老化以后,電纜絕緣在電、熱、機械以及環境等應力的長期作用下出現老化,從而發生老化故障。這3個階段呈現出中間低、兩頭高的浴盆曲線的形狀[5],且到老化后期故障率會因老化加速而急劇升高[18]。采取適當的維護措施可以降低故障率,如通過狀態監測可以發現電纜線路缺陷并排除隱患[3],改善運行環境并修復電纜線路等[20],所以實際故障率曲線常常形如鋸齒狀浴盆曲線,如圖2所示。實際上維護部件更換時可能會因操作不當而引發少量的“早期故障”。
                交聯聚乙烯(XLPE)電纜從20世紀80年代開始逐漸代替油紙絕緣電纜。早期生產的XLPE電纜由于沒有考慮水樹老化,所以在美國等地投運后出現了大量故障情況;后來生產的電纜經過技術改進,其運行壽命已大幅提高。根據國外經驗,在不同安裝環境下XLPE電纜本體的使用壽命大致如表1所示[21-22]。
                由于絕緣材料和生產工藝的進步,有研究認為新一代電力電纜的壽命可以達到75~100a[23-24]。
                資產管理國際標準ISO55000及電纜狀態檢修策略年5月國際標準化組織(ISO)發布了資產管理的國際標準ISO55000[25]。2015年中國國家電網也發布了電纜資產全壽命周期管理的標準,同時,電力生產管理系統(PMS)也增加了電纜通道精益化管理模塊??梢灶A見的是今后幾年電纜線路及通道的管理方面會進行大量的研究及研發投入。
                對資產給出了明確的定義:一方面,資產對其擁有者具有價值;另一方面,資產的擁有者負有對資產進行優化管理的義務。也就是說,資產兼具“價值”和“責任”這2種屬性,管理者在獲取資產“價值”的同時需承擔相應的“責任”。資產的全壽命周期管理過程應包括:①資產登記;②狀態監測;③狀態分析評估;④經濟、社會、環境方面的考量;⑤管理策略的制定。
                對于電纜線路來說,為滿足ISO55000的要求,電纜資產管理的內容和步驟可用圖3表示。電力電纜資產管理過程應包括如下步驟:
                )資產登記,這包括對電纜線路及通道原始數據如地理信息、制造廠商、安裝商、投運日期、電壓等級、額定負荷、線路長度及安裝方式等進行收集管理。運行過程中隨時對電纜線路的運維數據、故障數據和狀態數據進行更新,一旦出現線路故障,需要對電纜或附件進行維修或更換,此時就應對資產數據庫進行更新。
                )狀態監測,監測的目的是有效評價電力電纜當前的狀態能否滿足運行要求,監測內容至少需要缺陷和故障的記錄以及能反映電纜健康狀況的狀態量。
                )狀態分析評估,根據監測到的狀態量和歷史記錄來評估電纜目前的狀態。這包括:①利用統計模型對故障數據進行分析處理,分析電纜故障的影響因素,預測未來可能發生的電纜故障;②利用檢測/監測結果來評價電纜當前是否存在缺陷和運行隱患;③對運行中電纜老化程度進行評估,較后根據其分析結果對電纜的運行維護進行指導,為確定電纜維修、監測和更換對象提供依據[9]。
                )風險評估方面的考量,內容包括電力電纜的采購成本、老化折舊情況和剩余價值;其中風險評估需從經濟、社會和環境這3個方面進行考量。
                )管理策略的制定,根據風險分析的結果來制定電力電纜的運維策略、資產改良以及投資/退役計劃。
                電力電纜的狀態評估
                電力電纜的絕緣老化過程對于電纜線路而言,電纜接頭是較薄弱環節,而對于電纜本體和接頭來說,絕緣材料是較薄弱環節。除外力破壞這個原因之外,大多數電纜故障都是由于絕緣擊穿所致[26-27],導致絕緣擊穿的原因多種多樣(如表2所示),而在擊穿之前電纜絕緣往往會經歷一個劣化過程[3,28]。
                運行中電纜絕緣材料性能會隨時間而發生劣化[1]或老化,局部缺陷如界面開裂、水分、雜質和絕緣材料中間氣隙的存在會增加局部應力,其結果是快速劣化或加速老化。這個過程中往往伴隨著局部放電和水樹的產生和生長。每條電纜線路的老化過程迥異,但總的來說,其老化過程可以歸納為如圖4所示的3種類型。圖4中所示的中速老化和慢速老化的差別在于是否存在輕微缺陷以及電纜線路運行過程中所受電、熱、機械和環境等應力強度有多少之分。當絕緣層存在嚴重缺陷時,其老化速度與時間變成非線性的關系,絕緣強度越接近所受應力時,電纜絕緣被擊穿的風險就越高[26],這種情況被稱之為加速老化。
                圖5展示了同一條電纜線路同一絕緣材料3種不同部位不同老化程度的絕緣材料壽命與所受電應力之間的關系[26]。很明顯,隨著電應力的增加,絕緣材料壽命呈指數下降,例如,當電應力歸一化值從15增加到16.5時,絕緣材料壽命歸一化值大約下降60%。這充分說明電纜制造安裝過程中的質量管理極其重要,也解釋了同一條電纜線路同一絕緣材料的3種不同部位老化程度有很大差異的原因。
                若某條電纜線路只存在局部缺陷如1個較大水樹,則即使該電纜線路整體狀態良好,局部也可能會因缺陷處應力增高、絕緣強度下降而發生擊穿故障。
                若某條線路沿線存在多個細小的蝴蝶結狀水樹,則該線路的老化過程可能是中速整體老化。因此,對電纜線路的狀態進行診斷并對其問題性質進行界定,將對采取何種較有效的運維措施如是維修還是更換、是局部更換還是整體更換,提供重要技術支撐。若是個別局部缺陷導致擊穿,則進行局部維修或者更換就能使電纜狀態恢復如初;但若是整體老化或是存在眾多的缺陷,則僅對故障點進行維護更換并不能解決問題。

                表2電纜缺陷和故障原因分類缺陷和故障原因分類具體說明運行環境因素水分浸入,接地箱進水,化學腐蝕外力破壞多點接地,懸浮電位,絕緣層破損,電纜變形,部件斷裂安裝工藝不良電纜部件斷裂,含有雜質,電纜部件缺失,電纜接線錯誤,張力過高,電纜附件施工不良制造工藝問題氣隙,絕緣中含有雜質,毛刺,護套工藝不良,絕緣厚度不足運行維護人員操作失誤過電壓/過電流,日常維護不足,維護過程中產生的電纜缺陷電纜服役年限增長引發的劣化電纜絕緣劣化如絕緣強度降低等圖4電纜絕緣的老化分類圖5絕緣材料壽命與電應力之間的關系電力電纜的狀態監測與狀態診斷對電纜線路進行狀態評估主要是對潛在的故障、缺陷進行診斷并對老化程度進行分析[29-41]。

                電力電纜絕緣結構復雜,包括導體、絕緣、半導電屏蔽、外屏蔽和護套等。電纜在交付給用戶之前必須通過多種試驗以確保其可靠性,主要包括特殊試驗和例行試驗,常規電氣測試項目主要包括:
                ℃溫度下線芯導體的電阻值測量;交流耐壓測試;沖擊耐壓測試;工頻條件下20℃以上溫度下的介質損耗角測試[11]。如果溫度低于20℃,就需要根據絕緣的校正曲線將介質損耗角校正到20℃時的數值。
                為了減少電力電纜故障的發生,電力電纜在日常的運行維護中通常進行一些在線監測或離線測試。常見的在線監測手段包括分布式光纖測溫、護層電流監測、局部放電在線監測。通過分布式光纖測溫[29]可以直接反映電纜物理特性的變化,但光纖需要在制造電纜時提前預制。通過護層電流監測可以反映電纜的外絕緣狀況,但電纜通道存在多回線路時,護層電流與故障類型之間的關系還有待于進一步研究。局部放電在線監測近年來在解決局部放電信號的去噪、典型缺陷局部放電信號的模式識別、交叉互聯電纜局部放電源的定位等關鍵問題[7-8]上取得了巨大的進展,但局部放電源的精準定位和所測到的局部放電量與剩余壽命之間的關系還需要進一步的研究。
                常見的離線測試手段包括絕緣電阻測試、交直流耐壓測試、超低頻測試、振蕩波測試等。絕緣電阻測試容易受到分布電容的影響[12],測試結果往往不準確,并且當只有局部發生絕緣劣化時,絕緣電阻往往無法反映真實情況[32-34]。進行交直流耐壓測試時,一方面直流耐壓測試容易在電纜絕緣內殘留空間電荷,這些空間電荷的存在會導致電纜絕緣的進一步破壞[35-37],另一方面交流測試需要大功率補償設備來補償容性電流[22],現場測試復雜,因此大多采用其他替代手段。超低頻測試是一種破壞性試驗[35],如果測試方案設置不當就會對電纜絕緣造成進一步破壞,并且當電纜有水樹存在時,測試結果不準確[36-37]。振蕩波測試對于電纜接頭和終端測試而言效果好[38-39],但是對于電纜本體測試而言則效果較差[40-41]。
                總而言之,到目前為止電纜監測和狀態評估技術還不盡如人意,即使是在環境和各種技術參數比較容易控制的實驗室,很多電纜絕緣的性能測試結果也都難以重復或難以保持一致,電纜線路現場帶電檢測時情況更為復雜。而一些帶電測試(如局部放電)標準的缺失導致不同測試設備使用不同技術和診斷標準,其結果難以檢驗。加上電纜線路的測試價格昂貴,比較成熟的測試手段需要停電操作,所以電纜運維部門大多沒有全面開展電纜線路的狀態測試與評估。
                電纜故障預測的統計學模型智能電網的不斷發展對電力系統的設備提出了狀態檢修的要求。然而,電網中的電纜尤其是配電電纜的數量龐大,廣泛使用在線監測技術存在著投資過大的問題,而供電部門人手不足,對每條配電電纜進行絕緣狀況測試則工作量巨大,且不好安排停電時間,因此在短期內難以通過監測技術來掌握每條電纜的健康狀況。輸電電纜雖然數量相對較少,但是進行絕緣在線監測則成本很高,所以也只有少數電纜通道安裝了在線監測設備。若根據電纜運行時間、負荷歷史和整體故障情況,有針對性地對電纜進行維護,則不僅效果好,而且能提高效率。
                因此,近年來國內外學者在對故障數據進行統計分析并用以對未來可能發生的故障數目進行預測方面也開展了一些研究[5-6,42-43]。
                比例風險模型比例風險模型能提供相對準確的影響因素重要性分析,它有助于更好地分析早期故障因素[3]。
                該模型具有很強的適用性,對數據分布、殘差分布均無特殊要求,并且由于該模型能對截尾數據進行分析,所以保證了分析結果的全面性、可靠性,已廣泛地應用在分析病人生存時間的影響因素和可靠性等醫學領域。
                經典Cox比例風險模型用來分析依時協變量和時間獨立協變量,其函數表達式如式(1)所示式中:h0(t)為基準風險函數;Xk為依時協變量;為時間獨立協變量;Xk和Xj的回歸參數分別為β和γj;n1和n2則分別為依時協變量的數目和時間獨立協變量的數目。如果原始數據服從Weibull分布,那么基準風險函數可以用h0(t)來表示,這樣該模型就是一個全參數的模型[6]。但如果分析的重點在于各協變量相對的重要性,而h0(t)并不是研究的重點,那么這種情況只需要用到半參數的Cox比例風險模型,其函數表達式如式(2)所示式中:Xk為第k個可能與電纜故障相關的協變量(即影響因素);βk為協變量Xk所對應的回歸參數,它表示第k個可能與電纜故障相關的協變量的權重。βk為正值時表示第k個協變量對電纜故障起到正面的作用效果;βk為負值時表示第k個協變量對電纜故障起到負面的作用效果;βk等于0時則表示第k個協變量與電纜故障無關。
                將可能與電纜故障相關的因素確定為協變量,各協變量的截尾時間序列可用各電纜線路的截止日期減投運日期來得到。各協變量的重要性由它們對電纜故障產生的影響程度來評估,通過假設檢驗來完成。原假設為“協變量的βk值等于0”,備擇假設為“協變量的βk值不等于0”。這里βk值采用極大似然估計法來估計。
                βk值的大小可用來判斷電纜故障的影響因素,并對其影響程度進行排序,從而指導采購、安裝和施工,以及進一步確定重點維護和監測對象。
                分布模型與Cox比例風險模型和多重對應分析法(MCA)不同,Weibull分布模型更適合反映電纜自身的老化規律和趨勢[42-43]。以Weibull分布作為壽命分布模型的首要優點是能夠在極少量樣本的情況下提供準確的故障分析和故障預測。
                分布有很多種形式,其中應用較多的是兩參數和三參數Weibull分布。兩參數Weibull分布的概率密度函數為式中:t為故障前運行時間;β為形狀參數;η為尺度參數。當β>1時,表明故障率在上升;當β<1時,表明故障率在下降;當β=1時,表明故障率不變,分布退化為指數分布。當Weibull分布應用于壽命分布或老化問題研究時,一般認為當β<1時,表示產品尚未進入老化期;當β=1時,表示產品處于隨機失效的時期;當1<β<4時,表示產品處于老化初期;當β?4時,表示產品處于老化的中晚期,在這個階段,產品會迅速老化失效。
                兩參數Weibull分布的分布函數為時間t服從Weibull分布,記為t~Wei(β,η)。確定1個兩參數Weibull分布的決定性因素就是β和η的數值,通過極大似然函數法,可以估計出形狀參數β值和尺度參數η值。
                通過估計出的分布參數值,Weibull分布模型可以給出電纜的壽命分布曲線,如圖6和圖7所示,圖6Weibull分布的故障概率分布函數圖7Weibull分布的故障概率密度函數可直觀判斷電纜老化的概率和電纜整體的老化狀態,為電纜的維護更換提供參考和依據。
                電力電纜的電熱老化模型分析電纜的老化過程可以有助于掌握在運電纜線路的不同老化程度并預測其可靠性的變化,這對于電纜線路運維策略的制定而言極其重要。否則,一些投運時間較短的電纜線路可能因負荷滿載、超載和運行環境惡劣而在無預警的情況下突然發生故障,但一些投運時間長的電纜線路可能因歷史負荷偏低和運行環境較好而仍然處于良好狀況,若按投運時間進行維護更換則會導致極大的浪費。
                電纜的溫度主要有2個影響因素:電流焦耳效應產生的熱量和電纜周圍環境引起的熱量耗散。在已知每小時負荷的情況下,可根據標準提供的公式計算出電力電纜的運行溫度。電流的熱效應和土壤的環境溫度對電纜溫度的升高有協同作用。除了特殊情況超過額定電流值以外,大部分時間內電纜載流均低于額定電流值。因此,電纜絕緣層表面溫度一般低于額定較高溫度。Montsinger于1930年首次開展了電纜絕緣的老化試驗,發現當溫度超過額定值8~10℃時電纜壽命會減半[44-45],并得出了絕緣材料熱老化壽命與溫度成指數關系的結論。
                基于實驗室加速老化試驗,Dalkin發現熱老化過程是由于溫度引起的化學反應所帶來的變化。老化速率與溫度的關系可由Arrhenius公式得到式中:tlife為使用壽命;A為頻率常數;Ea為絕緣材料的激活能;R為普適氣體常數;T為試驗熱力學溫度。
                電應力引發的老化對絕緣材料來說是一個漸進的劣化過程。電老化與局部放電、水樹、電樹以及空間電荷等密切相關,這些現象通常是由于絕緣材料中存在氣隙、缺陷和雜質等引起。常用的電老化包括線性和指數模型[45]。
                電纜所加電壓值超過電纜額定電壓值時,就有可能發生電擊穿。電纜所加電壓值恒定時,反乘冪法則和指數模型都可能用來表示電壓/電場關系和正常工作時間。電纜的剩余電熱壽命LE,TC可以由反乘冪法則計算得到式中:T′=1/TC,0?1/TC(Δti)為通常熱應力下的熱力學溫度,TC(Δti)為在時間Δti內的導體溫度,TC,0為可允許的較高熱力學溫度;E為較高電場強度;E0為引起電老化的電場強度臨界值;L0為在Δti)、E=E0時的電纜壽命;n0為在TC,0=TC(Δti)的耐壓系數;bET為電熱溫度協同作用常數;KB為常數;ΔW為通過短期試驗得到的活化能。
                等人利用上述理論公式在實驗室針對不同絕緣材料展開了一系列試驗并得出了電纜絕緣材料的壽命曲線。圖8展示了不同電應力條件下XLPE電纜材料的老化曲線[45-46]。
                以2個實際案例展示了如何結合電熱老化模型、電纜環境溫度和負荷歷史來估算電纜的剩余壽命[46]。
                電熱老化模型充分考慮了運行條件對電纜運行壽命的影響,其結果還需在實際應用中得到驗證,如果成熟,就可用來預測電纜的剩余壽命,并據此確定較佳維護和更換時間。
                圖8不同電應力條件下XLPE電纜壽命曲線電纜線路的風險評估、運維及退役策略電纜資產的重要性大概可以分為以下幾方面的內容:
                )社會方面,考察故障引發停電所造成的社會影響,可以按用戶等級、電壓等級來區分;)經濟方面,考察線路容量、停電后電力企業和用戶的經濟損失;)環境方面,考察故障維修或更換所引發的環境問題和道路擁堵等因素。
                每個電力設備都有設備老化程度和設備重要性隨時間變化這2個維度,用2維圖形表示如圖所示。落在右上角小格區域的電力設備需要采取級別較高的維護措施或是亟需更換,并且越靠近右上部小格區域則風險等級越高。很明顯,基于風險的維護更換策略所取得的結果不同于基于狀態檢修所取得的結果[19]。
                電力電纜的退役決策大致可分為2個部分內容:①確定退役的數量;②確定退役的對象。根據電纜狀態和重要性即可判斷出風險等級高、需要更換的電纜。圖11給出了統計學模型應用于電纜接頭更換決策的1個案例,結果顯示的是預防性更換數目與可能發生的預期故障數目(仿真結果)之間的關系。圖11結果表明預防性更換接頭顯著降低了預期故障水平[10]。
                綜合使用統計學方法、老化模型和狀態監測來幫助制定電纜運維策略有幾個好處:①統計學方法給出的是歷史故障信息和以此為基礎的故障趨勢,若只用統計學手段,則個體情況得不到了解和區分,大量的巡視和狀態監測數據及信息得不到利用,狀態監測中發現的缺陷發展為故障的時間不能用來學習,造成數據信息的浪費;②僅使用老化模型無法反映不同故障因素如安裝方式、制造質量等的影響;③狀態監測技術暫時還不能準確可靠地預測剩余壽命和電纜絕緣整體老化的程度。
                將上述幾個方法結合起來,通過數據收集積累還可以挖掘診斷知識。
                結論
                資產管理國際標準ISO55000的相關內容已經納入國家電網公司的企業標準,電力設備的管理者有必要了解更加科學、規范、高效、前沿的電力電纜資產管理策略與研究方法。
                )電力設備的資產管理標準已經形成,未來將會有更加規范的管理方案。電力設備兼具“價值”
                圖9電纜老化狀態分布圖10電纜狀態分布圖圖11預防性更換數目與預期故障數目之間的關系和“責任”這2種屬性,管理者在獲取資產“價值”的同時需承擔相應的“責任”。
                )電力電纜的資產管理包括資產登記、監測、分析評估、審計和管理評估等過程,這些過程之間都存在一定的聯系而并非獨立。
                )電力電纜的狀態是其資產管理的核心內容設備的運維管理經過4個階段的發展已經成為一門獨立的學科[47]。第1個階段是20世紀80年代之前,設備的運維管理是故障后的維護更換;第個階段是20世紀80年代后期,設備的運維管理轉為了基于時間節點的維護更換計劃;第3個階段是世紀90年代后期,開始了狀態檢修的概念;第個階段是近年來,國外電力設備的運維退役策略的制定是基于設備的風險評估。ISO55000對風險評估的要求是同時考慮設備的健康狀態和其重要性,其中重要性的分析要求同時考慮設備對經濟、社會和環境方面的影響[16]。
                電纜資產的狀態評估和故障預測方法可以分為2大類:第1類Bottom-up方法以絕緣測試手段為基礎,結合實驗室絕緣老化模型、測試結果和專家經驗,對電纜個體進行診斷;第2類方法以統計學手段為基礎,分析電纜的歷史故障數據和原始數據,對電纜整體的故障主要影響因素、故障趨勢和未來的故障數目進行預測。這2類方法分別從個體和整體角度對電纜全壽命周期資產管理工作進行指導。
                根據統計分析結果得到的電纜狀態和電纜運行因素的重要性程度,電纜群體的老化狀態分布可繪制得到如圖9所示的曲線。
                根據狀態監測數據和老化模型可以確定,在不同運行條件下,隨著時間的推移,電纜的老化狀態會有所差異,但其整體壽命分布情況服從圖9所示的Weibull分布。對于不同的電纜個體而言,可根據老化模型和狀態監測得出的電纜狀態進行排序來決定維護和更換的對象[19]。
                和重要依據?,F階段電力電纜的在線監測數據需要依托統計學的方法以實現對電纜狀態更準確的表征,從而實現更優化的資產管理。

                )根據電纜狀態和重要性程度,可提供維護更換決策、確定電纜的退役對象,應用統計學模型可提供退役數量的決策。


            本文由 安徽電力電纜 整理編輯。

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