输变电设备全寿命周期检修策略的研究及应用

输变电设备全寿命周期检修策略的研究及应用

李翃宇 党元浩

国网威海供电公司 ，山东 威海 264200

摘要：在通用电网不断完善之后，各种配电网都可以发展成为单个区域电网的关键构件。配电站已成为公司不可缺少的一部分，其运行维护费用成为公司支付的关键基石。

关键词：输变电设备；全寿命周期；检修策略

1 LCC检修成本控制模型的建立

通过研究可得输变电设备全寿命成本管理可以用式（1）表示：

LCC=DCR+PAIE+MCU=PE+MCO（1）

其中：LCC表示设备全寿命周期成本；DC&R分别表示研制费用和研究；PAIE表示采购投资费用；MC&U分别表示维护费用和使用；PE表示采办费用。本文研究的主要目标是降低LCC中的使用与维护费用。全寿命周期与检修成本的关系图如图1所示。

图1全寿命周期与检修成本的关系

由图1可得，其输变电设备使用初期（又被称作是磨合期），因为其设备的不稳定运行，检修或检测设备是运行过程中需要随时进行的，所以检修成本在这个过程中是随时间慢慢减小变化的，在设备步入成熟期后，它的运行情况转向平稳，其状态是处于稳定运行的，基本维护费用与设备正常运行监测都属于检修成本的范畴，检修成本这时基本稳定，进入成熟期后期，设备就开始老化，设备存在的问题主要就是正常操作受阻与运行不稳定，检修成本趋于增高的趋势。在设备使用后期，有三种调节机制：不做改进、设备大改进以及去除该设备；如果选择设备大修，初期能够较大提高检修成本，新一轮检修成本周期，在后期又会出现。在使用不及时做处理，会减少其初期以及后期对设备的使用，设备运行在后期会出现检修次数增加、不稳定以及断电，其过程会迅速增加检修成本。如果放弃报废该设备，尽管它没有产生检修成本，但是它的使用价值却丢失了。通过以上研究所得，对产品全寿命周期检修成本进行数学模型的建立。

（1）

模型中边界条件t₁，t₂，t₃的界定主要由内、外部因素来决定。使用初期边界是t1，使用成熟期是t₂，使用后期的边界是t₃。

a₂，a₁，a₀，b₂，b₁，b₀，d₂，d₁，d₀为模型中的系数，通过三个点的数值来求取其在不同阶段的取值。其中a2>0，b2>0。由图得知其数学模型属于减函数，在运用成熟期及初期表现为凹函数，在运用后期是凸函数，即

取0≤t≤t₁时，c'(t)=2a₂t+a₁<0即a₁<-2a₂

c"(t)=2a₂>0

取t₁≤t≤t₂时，c'(t)=2b₂t+bt₁<0即b1<-2b₂t

c"(t)=2b₂>0

取t2≤t≤t₃时，c'(t)=-2d₂t+dt₁<0即d1<2d₂t

c"(t)=-2d₂<0

根据凸凹函数的性质得知||c"(t)越大，c(t)较陡急，||c"(t)越小，c(t)较平缓，所以2d₂<2b₂<2a₂即d₂22。

通过观测对检修成本随寿命周期变化的关系图，得出在机器投入运行初始阶段，检修成本的最低点位置是发生在投入运行初始点的末端，是设备工作成熟期中间阶段，检修过程中成本增加率即将达到0。检修成本重要部分有设备本身价位改变的费用和工作中保养需求的费用。一般情况下，设备自身购置成本在不断地升高（残值变化在平摊到一个周期之间时也较大），则检修成本就会相应减少，并且有较高设备检修成本时，会减少其相应的设备购置成本（残值变化在平摊到一个周期之间的也较少）。因此，其理论表明，最佳均衡点一定出现在两者之间，其产品购置成本最低，也是最节省检修费用的最佳方案。通过检修成本所处寿命周期阶段性特点，并参考与产品质量成本阶段性的相似性特点。

1.1使用初期建模

设备投运初期检修成本可依据田口损失函数建立如下模型：

W(V)=L(V)+C(V)=[m1+n1(V-1)2]+m2Vn2（2）

式中：V是设备的故障率，m1为产品日常检测和保养费用。由产品使用期初检修成本的加权值求出m2。

（3）

式中：V是设备的故障率，m1为产品日常检测和保养费用。由产品使用期初检修成本的加权值求出m²。

（4）

通过指数函数对设备使用初期进行建模：

（5）

式中：m1为在正常设备维护费用情况下控制检修费用趋于0时所产生的；n1为指数函数的斜率，表示为追加成本费用的增长率；m2为设备购置费用最大值在控制检修费用趋于0所出现的；n2为指数函数的斜率参数，表示为控制成本费用的增长率；V为设备的故障率。

1.2使用后期建模

通过K.K.Govil函数对设备使用后期进行建模：

（6）

式中：K为每次检修产生的平均费用。（7）

（8）

η表示设备的检修率，L表示为C2随不合格率的比值而变化的系数。根据使用成熟期设备运行的最佳检修率推导得出：

（9）

综上公式可知，参数τ1、τ2、σ1、σ2主要决定最佳检修成本是由来确定。

2 LCC检修成本控制模型测量分析

2.1在制定设备检修策略环节中的应用

在起草产品检修策略的各个过程时，能够将LCC缩减成该产品检修开销的费用。并由运算数据对检修机器实行排序，即可规划出高效的检修方案。和招标步骤不一样的地方是，此处M的值变越高就体现出检修情况越紧急，这样的对比能够为怎样合理规划已有的检修费用是非常有效果的。以110kV断路器的检修情况来做以阐述，设备全面性测评能够有效安排出检修策略过程的运用办法。

表1设备的计算指标及分值表

由表1不难得出，运用同样的风险测评值、检修费用以及状态测评结果的情景下，在未能运用设备综合测评规划之前是不能对检修的紧急性实行顺序安排的，采纳此计划以后，就能根据M值由大到小对检修顺序进行安排。由另一边出发能够得到同样的效果，从另外条件（风险测评、状态测评以及检修费用）一样的状况下，对于可靠性较低的设备应该检修优先进行，由于可靠性低的设备出现故障的概率较高。

在测算和解读寿命周期费用时，首先应该构建它的分支架构。以传统架构作为底层外加电力设备的特性，文中提供了电力设备费用分配外形结构。通过此方式，应该介绍其指定运算实施规划比对过程中，外形结构未能包含寿命周期内的一切明细成分。由有无对照情况，转变前后一样或是特别相似的成本以此可以不计，带有运算不大并不能达到确切比例的成本要素需不易计入。费用分布的确切解读由初次投入成本。关键部分有组装调试费用、机械产品采购费用以及其他相关费用。采购费用有保险费、专用工具、场地服务费用、相关税费、设备采购费用、供应商运送费以及初次备品备件费等一系列费用。

2.2全寿命周期成本管理分析

断路器的LCC管理是通过断路器，将其看作切入点，全局着手设备的购买、技改、运行、基建、检修以及更新到废弃的整个过程中所出现的每项费用，然后经过不断的经济、技术、组织举措就能够对设备在寿命期整个阶段出现的费用实施管控，在达到可靠性的背景下寻求物资LCC最低的管控模式。每个单位在筹划设计过程中都需要起初实施物资LCC管理思想，把寿命周期费用视为招投标的关键因素，由启蒙阶段出发管控设备的寿命周期费用。

结束语

通过建立LCC维修成本控制模型并进行计算和分析，为今后LCC输变电设备的大规模开发和应用保留参考依据。总之，通过输变电站变电技能的不断提高，每一项新技能和新设计都得到了更好的运用。更新一代智能变电站建设周期短、占地面积少、运行工作量小、设备集中显著提高了高可靠性和智能化的突出特点，是实现了“维护方便、安全、环保、环保、节能、环保”的建设要求。节省工作自由”，达到推广使用的条件和较高的参考意义。

参考文献

［1］滕天乐，陈红兵，王怡风.LCC在设备购置中的应用实践［J］.华东电力，2007，35（10）：27-29.

［2］周兰萍.企业设备管理的经济决策研究［J］.时代经贸，2008，6（9）：225-226.