主變壓器是電力企業的重要資產，其穩定運行是電網企業安全生產及履行社會責任的重要保證，也是影響電力企業成本及效益的重要因素。隨著電網投資建設規模的持續增長，入網設備質量水平也變得參差不齊，電網企業資產管理應由“量”的管理逐步轉向為“質”的把控，不斷提升資產管理精益化水平。因此，以主變壓器為對象，綜合分析其運行管理問題，探索問題成因，對電網資產實物管理、設備采購優化、運維檢修策略制定具有重要意義。

現有主變壓器運行管理的分析研究成果豐富，包括主變壓器規模及運行情況分析、設備供應商評價分析、缺陷及故障水平預測等內容，多針對某一環節分析運行問題，并提出管理建議。

在評價體系方面：李培棟等人建立了電網實物資產評價的主要維度及指標體系；田洪迅等人構建了適用于電網企業的資產管理決策框架體系。

在供應商評價方面：宋吉昌等人提出了一種基于主成分加權法的電網設備供應商評價指標體系。謝寧等人提出了一種基于全壽命周期成本（LCC）、設備運行效能、電網社會效益的綜合評標模型；范狄等人提出了一種主客觀綜合賦權的安全、效能、成本綜合最優的評價方法。

在設備缺陷及故障等問題分析及預測方面：鄭含博提出了一種粒子群優化多酚類最小二乘支持向量機的電力變壓器故障診斷模型；王燕濤基于向量自回歸方法，提出了一種電力設備故障概率評估模型；王有元等人建立了變壓器故障的馬爾科夫鏈預測模型；丁茜等人利用Apriori算法開展變壓器故障發生情況的關聯規則挖掘分析；陳義剛等人提出了一種基于支持向量機算法的電力設備的缺陷預測模型；陳擁軍等人運用時間序列預測法，提出了一種電力設備缺陷發生水平的預測模型；吳廣財等人通過Logistic算法構建了電網主變壓器缺陷預測模型。

以上學者在主變壓器分析評價中已取得豐富成果，并有效指導了實際管理工作。但是，還未有站在實物資產評價角度，對主變壓器進行綜合診斷的分析體系研究，未有有效關聯至資產全壽命周期管理各環節進行的專項評價分析，而形成的規劃計劃、物資采購、運維檢修環節聯動體系。

基于以上問題，本文提出一種基于資產全壽命的主變壓器運行管理現狀綜合診斷體系，站在電網實物資產評價的成果基礎上，結合業務管理重點選取主變壓器為對象，從規模結構、利用效率、健康水平、成本規模、退役報廢等維度深入分析主變壓器運行現狀和定位問題，再根據問題進行資產全壽命各階段的關聯追溯。

通過該分析體系的研究與建立，對實物資產評價對象進行垂直延伸，深化了分析內容，在實物資產評價摸清現狀的基礎上進一步追溯了事情原因。該分析體系以運維檢修環節中發現的業務為導向，促進資產全壽命周期各階段業務的管理提升及策略優化。

1 主變壓器綜合診斷分析體系研究

本文在電網實物資產評價分析的基礎上，對分析內容進行垂直延伸，提出針對各類設備的分析評價體系及方法，以主網變壓器為研究對象，以發現主變壓器管理運行中的主要問題為核心目標，站在資產全壽命周期管理角度，選擇規模結構、利用效率、健康水平、運維檢修成本、退役報廢五大維度對主變壓器運行管理現狀進行綜合診斷，發現主變壓器目前運行及管理中存在的問題，然后以問題為導向，關聯資產全壽命各環節進行專項研究，旨在尋找問題產生原因，輔助資產管理精益化水平提升。總體思路如圖1所示。

主要分析步驟為：①確定主變壓器現狀診斷分析維度，以各維度為指標選取方向，選擇評價指標，建立評價指標體系；②確定分析對象顆粒度以及評價指標定義，在相關系統中獲取所需數據；③開展主變壓器運行現狀診斷分析，定位存在問題；④以問題為導向，關聯資產全壽命周期環節進行專項分析，進一步尋找管理提升點。

2 主變壓器運行管理現狀綜合評價

2.1 指標體系構建

1）指標體系

主變壓器是電網企業重要的實物資產之一。本文在主變壓器運行現狀綜合評價時，以電網實物資產評價分析內容為依據，從規模結構、利用效率、健康水平、成本規模及退役報廢五個維度展開。以評價維度為方向，選擇各維度下的評價指標，細化評價維度，構建指標體系。

指標選取遵循以下原則：①與評價目的一致性原則，評價指標的選取充分符合評價目標，保持與評價目標的一致性，且各指標的評價方向應當一致，不能把兩個概念相互沖突的指標放在同一體系中進行評價；②可獲取性原則，為保證指標值真實可靠，盡量選用現有信息系統能夠直接獲取或自動進行統計計算的匯總指標，避免線下收集或人工計算造成的指標值偏差；③數量精煉原則，參與評價的指標數量不宜過多；④整體完備、相互獨立原則，指標體系能夠全面、系統地再現和反映客體的發展和管理目標。指標體系不應遺漏任一重要指標，且各指標又必須相互獨立，不存在任何包含與被包含的關系。

指標體系的建設以資產全壽命周期管理理念為理論指導，綜合考慮主變壓器從規劃計劃到退役報廢五大環節的關鍵信息，遵循指標體系選取原則，充分調研基層單位運維管理關注點，共同構建評價指標體系。

綜合以上分析，主變壓器運行管理現狀綜合評價指標體系如圖2所示。

圖1 主變壓器綜合診斷分析框架

圖2 主變壓器運行管理現狀綜合評價指標體系

2）指標分析維度

在評價指標體系建立的基礎上，將各項指標按照一定的維度進行拆分，分析各項指標在不同維度上的績效表現。通過維度比較和分析定位運行問題，識別管理短板。根據指標實際定義及業務關注重點，主變壓器現狀綜合評價所涉及的主要分析維度為單位、年份、電壓等級、缺陷原因、故障原因等。各指標分析維度的詳細說明見表1。

表1 各指標分析維度表

2.2 評價分析方法

利用描述性統計方法開展分析評價，通過趨勢分析了解主變壓器投運數量及資產規模趨勢；通過對比分析了解各單位指標表現；通過直方圖分析了解主變壓器年齡結構；通過箱線圖分析主變壓器初始購置費用的變化趨勢，并識別價格異常的主變壓器。

通過對在運主變壓器在規模結構、利用效率、健康水平、成本規模、退役報廢等維度的分析，摸清主變壓器運行管理現狀，充分了解主變壓器數量規模、價值規模、負載水平、缺陷水平、故障情況、初始投資成本、運維檢修成本、大修成本、平均退役年齡等現狀，并依據指標維度進行多角度分析，細化并定位問題，尋找業務管理短板，為公司未來決策提供可靠的支持。

3 主變壓器運行管理跨環節分析

以主變壓器運行管理現狀評價分析發現的問題為導向，關聯資產全壽命周期中的規劃計劃、招標采購 、運維檢修等關鍵環節進行專項評價，深層次挖掘運行管理問題，并尋找提升管理水平的辦法。

3.1 規劃計劃環節

基于現狀分析形成的結論，對存在重載、輕載及輕重載并存的區域重點分析。結合地區電網投運規模和售電量變化情況，識別電網投資不平衡問題，旨站在設備運維檢修管理角度，為未來投資決策提供借鑒，不斷提升公司精準投資水平。

3.2 招標采購環節

基于現狀評價的分析結果，結合對基層單位現場調研后發現，設備制造工藝不良、質量不佳等是引發主變壓器發生缺陷的主要原因之一。因此，以提升入網設備質量為目標、開展供應商綜合績效評價、選擇優質設備，顯得尤為重要。因此，以運維檢修環節反映出的設備質量問題為導向，構建運維檢修視角下的主變壓器供應商綜合績效評價體系，豐富電網企業傳統供應商評價體系，為物資供應商管理實現全息招標奠定基礎。

基于供應商綜合績效評價，形成供應商綜合得分及評價層級，以此結果為依據，對物資采購行為、技術參數選擇的合理性開展分析。旨在從運維檢修角度出發，促進采購策略優化，把好設備質量“入口關”，不斷提升資產管理精益化水平。

1）供應商綜合績效評價

建立運維檢修視角下的主變壓器供應商綜合績效評價體系，再利用層次分析建立評價指標間的層次排序，以指標歷史數據及指標重要層級計算各指標權重，從而形成供應商綜合績效得分。

（1）評價指標體系

以電網安全運行為前提，以降低運維檢修工作量及成本為目標，以設備安全水平、運維檢修工作量、運維檢修成本、初始購置成本這4個維度為出發點，選擇評價指標，構建供應商綜合績效評價指標體系。

①安全水平方面。故障是影響電網設備安全運行的重要因素，嚴重故障往往引發電力系統停運，影響電網安全并引發經濟損失。隨著電網的系統短路容量不斷增大，變壓器早期的國家標準GB 1094.5—85和GB 1094.5—2003規定的技術條件已不能完全滿足現在電網的發展要求。變壓器制造廠早年受設計、材料、工藝等因素的限制，造成變壓器自身的抗短路能力不足，無法承受短路機械力的作用，導致線圈變形、崩潰甚至燒毀，影響電網安全運行水平。變壓器抗短路能力不足成為危及電網安全運行的重要因素之一。在供應商的設備質量檢查中，抗短路能力不足情況已經作為一項重要的衡量標準。綜合以上，本文在主變壓器安全水平的指標選取中，將設備質量故障發生率及供應商設備抗短路能力校驗結果不合格率設為主要衡量指標。

②成本方面。以資產全壽命周期成本管理內容為依據，以在運主變壓器為對象，選擇初始投資成本（C1）與運維檢修成本（C2）為成本評價維度。

③設備質量方面。由于設備質量不佳是引發設備缺陷的主要因素之一，同時，消缺工作是運維檢修工作量的重要組成部分，因此，以設備質量不佳等原因造成的缺陷來衡量運維檢修工作量，再以運維檢修工作量衡量設備質量水平。

供應商綜合績效評價指標體系及各指標計量單位見表2。

表2 供應商綜合績效評價指標體系及各指標計量單位

（2）指標權重分配

利用層次分析法（analytic hierarchy process, AHP）[15-16]，以供應商綜合績效最優為目標層，以安全水平、初始投資成本、運維檢修工作量、運維檢修成本為準則層，以各評價指標權重分配為具體實現方案，建立主變壓器指標權重層次分析結構，旨在通過定量的權重分配方法，提升各評價指標權重劃分的科學性。

在各評價維度及指標重要層級設置時，綜合考慮電網企業社會責任、成本管理等相關因素，設置各評價維度及指標間的相對重要程度。首先，以電網安全運行為首要條件，將安全水平置于首要程度；其次，設備消缺工作是運維檢修環節的重點工作任務，而設備質量不佳又是造成設備發生缺陷的主要因素之一，若提升采購設備質量，則將有效降低缺陷發生水平，減少檢修運維工作量，從而降低人工、材料等成本，提升檢修運維工作量重要等級；最后，通過分析若發現設備購置價格與缺陷發生并無直接關聯關系，則適當降低該維度重要等級。

2）采購行為分析

基于主變壓器供應商綜合績效評價結果，分析物資采購行為，掌握公司與各類型供應商的合作規模及合作趨勢，了解公司物資采購行為，防范設備質量風險并輔助運維檢修策略差異化制定。該部分分析以供應商綜合評價等級在運主變壓器數量為視角，從分布特征、結構特征、趨勢特征這3個方面分析主變壓器物資的采購行為。

（1）分布特征

以“買好設備”為目標，了解目前在運的主變壓器重點分布于何等級的供應商。先按照所屬供應商對主變壓器進行歸類，再按照供應商等級對供應商及設備進行歸類，了解分布特征。

（2）結構特征

以“供應商績效優良、品類集中”為目標，基于“二八法則”，利用帕累托圖，分析在運主變壓器的供應商集中度，判斷是否存在零星采購等行為，為提升運維檢修一體化管理及備品備件管理水平提供參考依據。

（3）趨勢特征

以與優質供應商保持長期合作、不斷優化入網設備質量為目標，分析與各等級供應商的合作趨勢，評價物資采購行為，優化物資采購策略，把控入網設備質量。

3）設備技術參數分析

隨著電網投資規模不斷擴大，電力系統中的短路電流水平也逐年增大，對于主變壓器等各類電力設備都應滿足高短路電流所需的高絕緣水平，否則需限制短路電流。設備抗短路能力對電網安全運行具有重要意義。設備技術參數是決定變壓器抗短路能力高低的重要因素，采購抗短路能力強的主變壓器將從源頭上控制電網的安全運行水平。

本部分從運維檢修視角出發，利用大數據挖掘方法，將發現的抗短路能力不足設備與其技術參數進行關聯，尋找二者間的關聯關系，得出不符合抗短路能力標準的技術參數區間范圍，為主變壓器技術參數選擇提供依據，輔助采購策略優化。

（1）變量選擇

通過對主變壓器運行過程中發生的抗短路能力不足問題設備進行調研與分析，形成抗短路能力不足設備清單，根據此清單關聯主變壓器設備技術參數（包括繞組的墊塊寬度、壓板材料、繞組匝數等），挖掘二者間的關聯關系。

（2）算法實現

在經典的數據挖掘分析算法中，常用Apriori關聯分析法分析兩個因素間的關聯關系。Apriori算法[17]是一種常用于大型數據庫中挖掘參數關聯性的統計分析算法。該算法通過關聯項頻度搜索方法，給出多重關聯參數相互影響的程度。

因此，通過運維檢修環節中的主變壓器運行管理記錄，利用Apriori算法，尋找可能導致主變壓器抗短路能力不足的技術參數項，再結合運維管理專家經驗判斷，定位可能導致抗短路不足故障的技術參數標準，輔助主變壓器采購策略優化。

3.3 運維檢修環節-主變壓器缺陷發生水平預測

以運維檢修策略優化及運檢資源差異化配置為目標，利用大數據分析方法，建立主變壓器缺陷發生水平預測模型，以主變壓器單體為分析對象，預測其未來發生缺陷的可能性，輔助運維檢修策略優化及技改大修決策。

1）關鍵影響因素選擇

綜合考慮主變壓器功能特點、技術參數、引發缺陷的責任原因、技術原因等信息，并針對基層班組開展問題調研，共同梳理并選擇可能引發主變壓器缺陷的關鍵影響因素，見表3。

2）算法實現

基于可能引發缺陷的自變量梳理結果，利用大數據分析方法，構建缺陷發生情況與自變量間的預測模型。由于針對單臺主變壓器進行缺陷預測，其預測結果為是否發生缺陷，所以在數據分析角度可將此問題視為二分類問題。

Logistic回歸是二分類任務中最常用的機器學習算法之一，該算法設計思路簡單，易于實現。

表3 主變缺陷水平預測模型影響因素（自變量）

Logistic模型是概率型的非線性回歸模型，是一種揭示因變量與自變量間內在聯系的有效工具。在本部分的研究中，以電壓等級、供應商等參數為自變量，以未來缺陷是否發生為應變量，建立預測模型，將變壓器發生缺陷的概率記為P，不發生缺陷的概率為1～P，通過對數變換，將模型轉化為線性形式，再利用線性回歸模型分析結果。

首先，Logistic模型較其他概率模型的算法更為簡單，計算更為直接，可操作性強；其次，該模型對自變量類型及其數據是否符合正態分布均不做要求，在電網業務預測分析中具有較強的適用性；最后，該模型利用最大似然法建立的判別函數所求得的參數估計量比其他二分類模型使用最小二乘法所得的參數估計量具有更高的準確性。目前，Logistic回歸已成為解決二分類問題的主要算法，已在醫學、經濟學等領域中獲得廣泛應用。

4 數據來源

主變壓器綜合診斷分析所需的歷史數據來源于物資采購、工程建設、運維檢修、退役報廢等資產全壽命周期各個環節，分別取自PMS2.0、ERP以及EMS等系統。

1）PMS2.0（production management system）。該系統為設備（資產）運維精益化管理系統，存儲設備臺帳信息、運行等相關信息。可從該系統獲取缺陷發生率、故障發生率、抗短路能力不足占比、備品備件數量等指標。

2）ERP（enterprise resource planning）。該系統為電網企業資源計劃系統，匯集物資采購、財務管理等相關信息。主變壓器數量、主變壓器資產規模、主變壓器年齡、成本相關指標及成新率均取自該 系統。

3）EMS（energy management system）。該系統為電力資源調度系統，主變壓器等年均負載率信息由該系統提供。

4）SG186（state grid 186）。該系統為電網企業營銷管理系統。從中可獲取售電量信息，并與設備資產規模進行比較，計算形成單位資產售電量指標。

結論

通過建立主變壓器運行管理綜合診斷分析評價體系，可系統掌握主變壓器運行問題及管理短板，為公司設備選型、物資采購策略優化、運維檢修策略制定、技改大修項目儲備決策提升依據，不斷提高企業資產管理精益化水平。本文主要結論包括：

1）建立了電網企業主變壓器運行管理綜合診斷分析評價體系，設計了實物資產分析評價方法，并立足于運維檢修環節，打通了規劃計劃、物資采購等資產管理前期業務環節，為主變壓器“入口端”質量管控提供有力支撐。

2）以數據分析為手段，利用數據挖掘技術，尋找管理問題，通過系統數據獲取及數據分析，定位問題并探索原因，實現用數據說話，用數據決策，推動公司管理決策由“經驗管理型”向“數據決策型”轉變。

下一階段，根據實際分析應用情況，需不斷優化完善評價體系及算法精度，優化該分析評價體系，并為開展配電變壓器、斷路器、隔離開關等設備評價分析奠定良好的理論與實踐基礎。