第一章 中国状态监测仪行业发展情况概述
第一节 中国状态监测仪行业发展情况概述
一、基本情况介绍
正常运行的设备可能会发生故障，要求对设备进行检修，日本工业标准JIS对检修做了如下定义：“所谓检修，是指把产品保持在使用及运用状态以及为排除故障和缺陷所进行的一切处置及活动”。有效的检修应该能够降低设备故障的频率，减小设备故障的影响，延长设备使用寿命，对于电网企业来说，输变电设备的有效检修还可以提高供电可靠性，保证良好的供电质量，减少停电造成的经济损失，提升企业的社会影响与形象。因此，确保经济、合理、有效的设备检修方式对电网企业的发展意义深远。
工业发展从手工作坊到机械化和电气化，各个时期的设备管理与检修方式有很大的变化，一般来说可以概括为四个阶段，各阶段特点见下表。
第一次产业革命时期对设备实行事后维修，运行人员兼做维修工作。
第二次产业革命时期开始实行预防性计划检修，检修从生产中分离出来，形成相对独立的专业工作，产生了检修人员，有了专业性检修队伍。
第三次产业革命时期推行考虑经济目标的检修，开始应用设备寿命周期费用概念进行设备管理。
第四次产业革命时期正逐渐实施以设备状态监测和故障诊断为基础的状态检修，即基于设备状态的检修。从该表可以清楚地看到，设备检修体制是随着生产力的发展、科学技术的进步而不断演变的。它在很大程度上反映出生产力发展水平和技术管理水平的高低。在检修体制演变的过程中，根据不同的行业特点、不同的设备管理要求，出现了各种追求不同具体目标的检修方式。
预防性计划检修(Preventive Maintenance)是一种以时间为基础的预防检修方式，也称计划检修。它是根据设备磨损的统计规律或经验，事先确定检修类别、检修周期、设备检修内容、检修备件及材料等的检修方式。定期检修适合于已知设备磨损规律的设备，以及难以随时停机进行检修的流程工业、自动生产线设备。
状态检修(Condition Based Maintenance)是从预防性检修发展而来的更高层次的检修体制，是一种以设备状态为基础、以预测设备状态发展趋势为依据的检修方式。它根据设备的巡检、例行试验、在线监测、诊断性试验等方式提供的信息、经过分析处理，判断设备的健康和性能劣化状况及其发展趋势，并在设备故障发生前及性能降低到不允许极限前有计划地安排检修。
根据以上的定义可以看出，状态检修与事故检修均着眼于设备故障发生的时间，力图在设备故障现象发现前或发生后及时予以处理，消除故障隐患或故障，保证设备能够正常发挥其设计功能，而定期检修作为事故检修与状态检修的过渡性检修体制，其出现与特定时代的技术背景和设备的复杂程度有关，最终将被状态检修所替代，仅作为一种辅助性检修的选择。与早期的事后检修与定期检修相比，状态检修能够对设备进行适时地、有针对性地维修，不仅能保证设备处于良好的技术状态，而且能够充分利用零部件的寿命，有效地避免“维修不足”和“维修过剩”的情况，目前，状态检修已广泛应用于美国、法国等发达国家电力系统的检修实践中，美国电力研究院的研究结果表明，实施状态检修可提高设备利用率5%以上，节约费用25%~30%。
1. 状态检修业务流程
依据国家电网公司出台的设备状态检修管理规定的相关内容，状态检修是企业以安全、环境、效益等为基础，通过设备的状态评价、风险分析、检修决策等手段开展设备检修工作，达到设备运行安全可靠、检修成本合理的一种设备检修策略。根据国家电网公司相关规程，状态检修业务流程如下图所示。
设备状态的评价应该基于巡检及例行试验、诊断性试验、在线监测、带电检测、家族缺陷、不良工况等状态信息，包括其现象强度、量值大小以及发展趋势，结合与同类设备的比较，对反应设备健康状态的各状态量指标进行分析评价，从而确定设备在评价时刻的状态等级。
风险评估是指在设备状态评价的基础上，评估设备出现故障的可能性和后果的严重程度，确定设备面临的和可能导致的风险。
检修决策是指依据设备状态评价结果，考虑风险因素，确定设备检修的类别、内容及时间。
2. 状态监测技术的分类与发展
根据设备状态评价的定义可以看出，状态评价的基础是与设备健康状态相关的信息的获取，即广义的状态监测，传统的状态监测包含巡检和例行试验，然而，随着电力系统向高压、大容量、大电网发展，对电力系统安全可靠性指标的要求越来越高，传统状态监测手段的局限性越来越明显。主要体现在：巡检仅能发现设备明显的故障隐患或故障点；例行试验需停电、按固定周期进行，不能及时发现电气设备绝缘缺陷和反映设备及时状态；停电试验与设备实际运行环境、状态参数等方面存在很大差异，例行试验结果影响设备状态评价的准确性。
随着传感器技术、通信技术与数据处理技术的发展，在线监测与带电检测技术得到了快速的发展，已在国内电网进行了一段时间的应用，取得了大量宝贵的实践经验与基础数据信息，并已出台了相关设备规范与技术标准。下面即对在线监测和带电检测技术研究现状进行总结分析。
国内外对数遍带你设备在线监测及带电检测技术的探索和研究已有30多年的历史。由于电气设备种类繁多、结构各异，其在线监测及带电检测项目各有不同。目前，相对成熟应用的在线监测及带电检测技术有变压器、GIS及罐式断路器等设备局部放电监测、变压器油色谱分析、电容性设备电容量及介损带电测试、氧化锌避雷器泄漏电流监测、红外测温、紫外检测等。
3．状态监测技术存在的问题
1）规范在线监测装置的技术要求
目前，尚无电气设备在线监测技术相关的国家标准和行业标准，也没有在线监测装置入网检测标准。由于无统一设计规范和技术标准，不同厂家生产的在线监测装置在通讯规约、现场总线、报警阈值、数据库和专家诊断软件等方面差异较大，难以统一规范地进行数据集中、远程传输和分析。带电检测方面，目前的紫外成像检测仪在敏感度、可见光影像放大度等方面的性能已经十分优异，可以很好地为电晕定性定位，确定电晕有没有在关键部分产生。但对于那些已经确认了的，发生在关键重要部件的电晕放电，是立即进行设备维修还是可以等待，目前仍没有一个很好的导则。
2）在线监测装置运行稳定性有待提高
虽然在线监测装置在电网内应用越来越多，但由于很多装置在技术上并不十分成熟，其运行稳定性较差，功能也有待完善。实际应用情况表明，一些早期的监测装置存在设计不合理、原理不准确等问题，需要综合考虑新工艺和新技术进行改进和完善，提高其稳定性和准确性，确保传感器等重要部件的自身质量和现场测量中的可靠性，才能提高在线监测的效果。
云南电网公司对云南电网内应用的在线监测装置进行了调查统计，结果表明，在调查的181套装置中，运行基本正常的为150套，运行不正常、停运的为31套，占总装置数的17%。华北电网公司的统计数据表明，集中型在线监测系统不能正常使用的比率高达60%，主要原因是装置存在质量问题如灵敏度不高、元件性能不稳定、抗干扰性能较差、抗外界因素如温度、湿度变化能力不足，存在可靠性问题如测量数据不稳定、信息上传时而断续，起不到动态跟踪设备绝缘状况的作用间。
3）在线监测装置的维护管理有待加强
很多在线监测装置之所以运行不正常甚至停运，除了装置自身性能方面的原因外，还有一个不可忽视的重要原因，就是在线监测装置在安装后缺乏足够的技术维护，进而导致监测数据分析相对滞后、信息上传不通畅等问题。
企业：
陕西斯贝特电子科技有限公司
昆山汉吉龙测控技术有限公司
上海塔特有限公司
福建联福电气有限公司
昆山利泰检测仪器有限公司
阿尔铠（常州）电气有限公司
远东测振(北京)系统工程有限公司
陕西科飞电器有限公司
富阳共成电力科技有限公司
广州狄克工业应用技术有限公司
第一节 中国状态监测仪行业发展情况概述
一、基本情况介绍
正常运行的设备可能会发生故障，要求对设备进行检修，日本工业标准JIS对检修做了如下定义：“所谓检修，是指把产品保持在使用及运用状态以及为排除故障和缺陷所进行的一切处置及活动”。有效的检修应该能够降低设备故障的频率，减小设备故障的影响，延长设备使用寿命，对于电网企业来说，输变电设备的有效检修还可以提高供电可靠性，保证良好的供电质量，减少停电造成的经济损失，提升企业的社会影响与形象。因此，确保经济、合理、有效的设备检修方式对电网企业的发展意义深远。
工业发展从手工作坊到机械化和电气化，各个时期的设备管理与检修方式有很大的变化，一般来说可以概括为四个阶段，各阶段特点见下表。
第一次产业革命时期对设备实行事后维修，运行人员兼做维修工作。
第二次产业革命时期开始实行预防性计划检修，检修从生产中分离出来，形成相对独立的专业工作，产生了检修人员，有了专业性检修队伍。
第三次产业革命时期推行考虑经济目标的检修，开始应用设备寿命周期费用概念进行设备管理。
第四次产业革命时期正逐渐实施以设备状态监测和故障诊断为基础的状态检修，即基于设备状态的检修。从该表可以清楚地看到，设备检修体制是随着生产力的发展、科学技术的进步而不断演变的。它在很大程度上反映出生产力发展水平和技术管理水平的高低。在检修体制演变的过程中，根据不同的行业特点、不同的设备管理要求，出现了各种追求不同具体目标的检修方式。
中国状态监测仪发展阶段：
资料来源：公开资料整理
事后维修(Corrective Maintenance)是当设备发生故障或其它失效时进行的非计划性维修。在现代管理设备要求下，事后维修仅用于对生产影响极小的非重点设备、有冗余配置的设备或采用其它检修方式不经济的设备。这种检修方式又称为故障维修。 预防性计划检修(Preventive Maintenance)是一种以时间为基础的预防检修方式，也称计划检修。它是根据设备磨损的统计规律或经验，事先确定检修类别、检修周期、设备检修内容、检修备件及材料等的检修方式。定期检修适合于已知设备磨损规律的设备，以及难以随时停机进行检修的流程工业、自动生产线设备。
状态检修(Condition Based Maintenance)是从预防性检修发展而来的更高层次的检修体制，是一种以设备状态为基础、以预测设备状态发展趋势为依据的检修方式。它根据设备的巡检、例行试验、在线监测、诊断性试验等方式提供的信息、经过分析处理，判断设备的健康和性能劣化状况及其发展趋势，并在设备故障发生前及性能降低到不允许极限前有计划地安排检修。
根据以上的定义可以看出，状态检修与事故检修均着眼于设备故障发生的时间，力图在设备故障现象发现前或发生后及时予以处理，消除故障隐患或故障，保证设备能够正常发挥其设计功能，而定期检修作为事故检修与状态检修的过渡性检修体制，其出现与特定时代的技术背景和设备的复杂程度有关，最终将被状态检修所替代，仅作为一种辅助性检修的选择。与早期的事后检修与定期检修相比，状态检修能够对设备进行适时地、有针对性地维修，不仅能保证设备处于良好的技术状态，而且能够充分利用零部件的寿命，有效地避免“维修不足”和“维修过剩”的情况，目前，状态检修已广泛应用于美国、法国等发达国家电力系统的检修实践中，美国电力研究院的研究结果表明，实施状态检修可提高设备利用率5%以上，节约费用25%~30%。
1. 状态检修业务流程
依据国家电网公司出台的设备状态检修管理规定的相关内容，状态检修是企业以安全、环境、效益等为基础，通过设备的状态评价、风险分析、检修决策等手段开展设备检修工作，达到设备运行安全可靠、检修成本合理的一种设备检修策略。根据国家电网公司相关规程，状态检修业务流程如下图所示。
资料来源：公开资料整理
设备状态量是指直接或间接表征设备状态的各类信息如数据、声音、图像、现象等，状态量主要由原始资料、运行资料、检修试验资料、其他资料四部分构成，基本涵盖了设备生命周期内的所有历史资料以及与该设备相关的家族缺陷、不良工况等资料。 设备状态的评价应该基于巡检及例行试验、诊断性试验、在线监测、带电检测、家族缺陷、不良工况等状态信息，包括其现象强度、量值大小以及发展趋势，结合与同类设备的比较，对反应设备健康状态的各状态量指标进行分析评价，从而确定设备在评价时刻的状态等级。
风险评估是指在设备状态评价的基础上，评估设备出现故障的可能性和后果的严重程度，确定设备面临的和可能导致的风险。
检修决策是指依据设备状态评价结果，考虑风险因素，确定设备检修的类别、内容及时间。
2. 状态监测技术的分类与发展
根据设备状态评价的定义可以看出，状态评价的基础是与设备健康状态相关的信息的获取，即广义的状态监测，传统的状态监测包含巡检和例行试验，然而，随着电力系统向高压、大容量、大电网发展，对电力系统安全可靠性指标的要求越来越高，传统状态监测手段的局限性越来越明显。主要体现在：巡检仅能发现设备明显的故障隐患或故障点；例行试验需停电、按固定周期进行，不能及时发现电气设备绝缘缺陷和反映设备及时状态；停电试验与设备实际运行环境、状态参数等方面存在很大差异，例行试验结果影响设备状态评价的准确性。
随着传感器技术、通信技术与数据处理技术的发展，在线监测与带电检测技术得到了快速的发展，已在国内电网进行了一段时间的应用，取得了大量宝贵的实践经验与基础数据信息，并已出台了相关设备规范与技术标准。下面即对在线监测和带电检测技术研究现状进行总结分析。
国内外对数遍带你设备在线监测及带电检测技术的探索和研究已有30多年的历史。由于电气设备种类繁多、结构各异，其在线监测及带电检测项目各有不同。目前，相对成熟应用的在线监测及带电检测技术有变压器、GIS及罐式断路器等设备局部放电监测、变压器油色谱分析、电容性设备电容量及介损带电测试、氧化锌避雷器泄漏电流监测、红外测温、紫外检测等。
3．状态监测技术存在的问题
1）规范在线监测装置的技术要求
目前，尚无电气设备在线监测技术相关的国家标准和行业标准，也没有在线监测装置入网检测标准。由于无统一设计规范和技术标准，不同厂家生产的在线监测装置在通讯规约、现场总线、报警阈值、数据库和专家诊断软件等方面差异较大，难以统一规范地进行数据集中、远程传输和分析。带电检测方面，目前的紫外成像检测仪在敏感度、可见光影像放大度等方面的性能已经十分优异，可以很好地为电晕定性定位，确定电晕有没有在关键部分产生。但对于那些已经确认了的，发生在关键重要部件的电晕放电，是立即进行设备维修还是可以等待，目前仍没有一个很好的导则。
2）在线监测装置运行稳定性有待提高
虽然在线监测装置在电网内应用越来越多，但由于很多装置在技术上并不十分成熟，其运行稳定性较差，功能也有待完善。实际应用情况表明，一些早期的监测装置存在设计不合理、原理不准确等问题，需要综合考虑新工艺和新技术进行改进和完善，提高其稳定性和准确性，确保传感器等重要部件的自身质量和现场测量中的可靠性，才能提高在线监测的效果。
云南电网公司对云南电网内应用的在线监测装置进行了调查统计，结果表明，在调查的181套装置中，运行基本正常的为150套，运行不正常、停运的为31套，占总装置数的17%。华北电网公司的统计数据表明，集中型在线监测系统不能正常使用的比率高达60%，主要原因是装置存在质量问题如灵敏度不高、元件性能不稳定、抗干扰性能较差、抗外界因素如温度、湿度变化能力不足，存在可靠性问题如测量数据不稳定、信息上传时而断续，起不到动态跟踪设备绝缘状况的作用间。
3）在线监测装置的维护管理有待加强
很多在线监测装置之所以运行不正常甚至停运，除了装置自身性能方面的原因外，还有一个不可忽视的重要原因，就是在线监测装置在安装后缺乏足够的技术维护，进而导致监测数据分析相对滞后、信息上传不通畅等问题。
企业：
陕西斯贝特电子科技有限公司
昆山汉吉龙测控技术有限公司
上海塔特有限公司
福建联福电气有限公司
昆山利泰检测仪器有限公司
阿尔铠（常州）电气有限公司
远东测振(北京)系统工程有限公司
陕西科飞电器有限公司
富阳共成电力科技有限公司
广州狄克工业应用技术有限公司
资料来源：中国报告网发布《中国状态监测仪产业调研及未来五年投资方向分析报告》，转载请注明出处。
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