全寿命周期成本理论在智能化变电站设计中的应用

'2013年6月Jun．2013第41卷第3期(总第226期)Vol_41No．3(Ser．No．226)全寿命周期成本理论在智能化变电站设计中的应用ApplicationofLCCTheoryinSmartSubstationDesign韩彬，任军(东北电力设计院，长春130021)摘要：以全寿命周期成本(LCC)管理模式为切入点，以某500kV智能变电站主变压器在线监测系统设计为例，探讨了全寿命周期成本设计在智能化变电站设计、设备选型中的应用，分析了设计子项目与整体项目间的关系，以及设计方案的优化过程和结果，以实现变电站系统设计方案整体最优，亦即实现全寿命周期成本最小化的目标。关键词：全寿命周期成本；智能化变电站；设计方案Abstract：WiththeconsiderationofLCCmanagementmodeasabreakingthroughpointandtakingthedesignofacertain500kVsmartsubstationmaintransformeronlinemonitoringsystemasanexample，theapplicationofLCCinthedesignandequipmenttypeselectionofsmartsubstationhavebeendiscussed．Therelationshipbetweendesignsub—projectandwholeproject，progressandresultofdesignplanoptimizationhavebeenanalyzedtooptimizetheoverallsubstationsystemdesignplan，i．e．toreachthetargetofminimizeLCCCOSt．Keywords：lifecyclecost(LCC)；smartsubstation；designplan中图分类号：F275．3；TM63文献标志码：C文章编号：1009—5306(2013)03-0053—04智能化变电站传统的工程项目管理以建设过程一个工程而言，其前期决策、规划、设计、建造、使用为对象，以质量、工期、成本三大目标为核心，由此产维修、技术改造到最后拆除的各个阶段是相互关联生了项目管理的三大控制。这种以工程建设过程为且相互制约的。由于各个阶段对其他阶段的影响和对象的目标存在局限性，同时存在项目管理过程中作用，使之形成了一个全寿命周期的系统。在建设工过于倾向技术化。程全寿命周期中发生的前期费用、建设费用、运营费工程项目全寿命周期成本(LCC)管理突破了这用、维修费用、技改费用、回收费用等构成“全寿命周种局限性，在项目管理理论中，把工程项目由产生到期费用”。由此，工程全寿命周期成本管理的内涵就消亡的全寿命周期划分为前期、批准立项、施工和运是以工程全寿命周期成本的整体最优作为管理目行4个阶段。本文重点探讨了LCC理论在智能化变标，把工程全寿命周期的各个阶段，即前期决策、规电站设计及设备选型中的实际应用，以完善电网工划、设计、建造、使用维修、技术改造到最后的拆除等程全过程、全方位造价管理模式，优化电网工程设阶段纳入统一管理，形成具有连续性和系统性的管计、设备选型方案，全面提高电网工程设计水平。理组织责任集成的管理方式。全寿命周期成本的构成根据阶段的不同，其费用所占整个寿命周期总费用的比例也会不同。对于1全寿命周期成本理论不同的项目，在一般情况下，运营和维护成本往往大于前期的一次性投入。因此，在分析全寿命周期成本全寿命周期的概念源于英国人A·Gordon在时，首先要明确全寿命周期成本的费用构成、各项费1964年提出的“全寿命周期成本管理”理论。全寿命用的内容和范围，以及在费用构成体系中的相互关周期认为工程的寿命是有限的，而且在工程建设过系是十分重要的。程中努力水平和关注焦点会有可预测的变化。对于收稿日期：2013-04一i9作者简介：韩彬(1976一)，女，高级工程师，从事电力工程技术经济管理工作。·53· 2013年6月Jun．2013第41卷第3期(总第226期)Vo1．41No．3(Ser．No．226)在工程项目的全寿命周期成本比较中，考虑资全寿命周期中，设计阶段项目的累计费用在工程项金的时间价值，通常以全寿命周期成本净现值Ⅳ目总投资额中的比例不到2O，但是对工程项目的来表示LCC分析的结果：影响程度达到75％以上口]。由此可见，将LCC管理理念引入设计环节，能N：∑(1)f1上]一有效的避免设计阶段可能发生的短期行为。使设计式中：C为以当前价格预估的第i年的投资及运行立足于工程项目的全寿命，提出多种技术方案进行维护等费用；为项目寿命期；r为价格增长指数；e比较，从而确定技术可靠、经济合理的最佳方案。为内部收益率。LCC管理是以最小的寿命周期成本为目标，其2智能变压器在线监测系统的LCC设计寿命周期内的总成本与其价值的延伸有着内在的联系。一般而言，随着价值实现程度的延伸，其趋势是智能化变电站是智能化电网建设的重要组成部一条向下倾斜的曲线；相反，单位变动成本随着价值分。智能化变电站采用低功率、紧凑型的新型电流电实现程度的延伸，其是一条向上倾斜的曲线(见图压互感器，采用智能断路器和智能电子装置等先进1)技术，利用高速光纤以太网构成变电站数据采集及C传输系统，实现基于IEC61850标准的统一信息建模，达到智能设备问信息共享和互操作。在智能化变电站中实施在线监测。可以有效地获取电网运行状态数据、各种智能电子装置的故障和动作信息及信C号回路状态，设备检修策略从常规变电站设备的定期检修转变为状态检修。变电站主变压器是电网中的关键设备之一。随着变压器电压等级越来越高、容量越来越大，其安全UFF运行对电网安全的影响程度也随之增大。根据统计，图1全寿命周期成本变化图变压器的主要故障分布为：绕组故障占65、套管在图1中，全寿命周期成本曲线最低点即最故障占109／5、主绝缘故障占1O、分接开关故障占小寿命周期成本C对应的价值实现程度最为合适1O、铁心故障占5％。的水平F，因此成本c和价值功能F为一种理想智能变压器在线自动完成对电力变压器负荷、值，也是电网建设工程LCC管理追求的目标。温度、铁心接地电流、油中微水、油中溶解气体、局部工程项目全寿命周期成本管理的理念更着重于放电、套管绝缘、冷却器和有载分接开关等状态信息体现项目对社会和历史的贡献，以节约资源、保护环的采集，采用基于多信息融合技术的综合故障诊断境，实现全面协调可持续发展为目标；大力发展应用模型，结合变压器的结构特性和参数、运行状态历史新技术，提高资源的利用率，实现低投入、高产出、少记录以及环境因素，对其工作状态和剩余寿命作出排污、可循环的生产模式。大力推动循环经济的发评估；对已经发生、正在发生或可能发生的故障进行展，从而进一步促进资源节约型、环境友好型社会的分析、判断和预报，明确故障的性质、类型、程度、原建设。因，指出故障发生和发展的趋势及其后果，提出控制在工程项目全寿命周期的4个阶段中，前期策故障发展和消除故障的有效对策。某工程选用的变划主要是针对项目确立目标并进行论证，决定着工压器在线监测初期投资分类[总见表1。程项目的设计、招投标、施工和运行阶段。而设计阶国内某年926．6台500kV变压器非计划停运段是对项目前期阶段决策的最初贯彻，决定着工程时间汇总见表2。由表2可知，单台变压器年平均非项目的施工和运行阶段的方向。设计方案决定着施计划停运时间t一10．59h。以油色谱在线监测为工成本、进度，也影响着运行阶段的能源消耗，运行例，由表1可知，油色谱在线监测初期投资为75×维护的难易程度和费用高低，与环境的协调程度，运10元，电价按0．35元／(kw·h)，电压器满载率按行的安全可靠性，规模的扩展性，以及拆除回收的难0．35，损失比例按50％考虑，定期维护费按0．6×易程度等方面。根据国外数据统计，在整个工程项目l0元／年考虑，基本折现率取7．5，生命周期取21·54。 2013年6月Jun．2013第41卷第3期(总第226期)Vo1．4lNo．3(Set．No．226)表1主变压器在线监测初期投资分类汇总10元3电气主接线方案全寿命周期成本设计在线监测项目单组(三相)间隔局部放电150以某工程为例，本期500kV电气主接线方案油色谱75设计引进了价值工程理念，即“以主接线的最低全生套管绝缘(高套管)21命周期成本，可靠地实现变电站所需功能，以获取最铁心接地电流24佳的综合效益”。提出了3个500kV电气主接线方绕组温度及负荷18案：油中微水含量6a．方案1：线路一变压器组接线(2台断路器)；单组主变压器合计294b．方案2：三角形接线(3台断路器)；C。方案3：l串半接线(5台断路器)。表2国内某年926．6台500kV变压器非计划停运时间汇总根据变电站的最终规模要求，3个方案在终期扩建后均应达到相同的接线，相同的设备配置，即3个方案的投资总额在绝对值上应不存在明显差异。由式(1)可知，相同的资金量在不同的时间点投入，投资越晚，其净现值越小，LCC也就越低。因此，从全寿命周期角度考虑，在保证实现“可靠、灵活、便于扩建”的功能的同时，尽可能地降低成本，本期的主年，则经计算可知，变压器油色谱在线监测期初投资接线方案将直接影响到500kV配电装置的价值75×10元，投入油色谱在线检测后，定期维护费用实现。节约0．6×10元／年，避免停电损失节约投资通过对3个接线方案相对应的500kV配电装33．6×10元／年，变压器油色谱在线监测全寿命费置本期布置的主要部分工程量，如一次设备、二次设用节约328．9X10元。备、增加占地、支架及基础等进行比较。对于诸如二同样由表1可知，变压器油色谱+局放在线监次电缆、设备引线等装置性材料、安装费用及其他费测期初投资为225×10元，全寿命周期费用可节约用等参照同类工程或按标准规定的百分率计列。各568×10元，因此选取变压器油色谱+局部放电更种接线方案本期投资的经济比较见表3。为经济合理。表33种500kV主接线方案本期投资经济比较(国产设备)10元方案1方案2方案3项目单价—数—————_——————一—_—_———一量造价数量造价数量造价断路器(SF6)／台165233034955825电流互感器(SF6)／台19．56117917615293垂直开启隔离开关(单接地)／组3Ol3O26O412o水平开启隔离开关(三柱式三接地)／组6O212021203180主接地器／组130000452蠢电压互感器／台7．99719711187备避雷器／台4．4187918791879断路器失灵保护／套80o0018重合闸、断路器失灵保护／套lO22O33O44O母线保护／套200oo0480支持绝缘子／支1．534．5691523·55· 2013牟6月吉林电力Jun．2013第41卷第3期(总第226期)JilinElectricPowerVo1．41No．3(Ser．No．226)从表3可以看出，从经济角度分析，本期工程采论对主变压器在线监测系统和主接线方案的对比分用方案1接线的投资最经济，方案3接线投资最大，析，全面优化了主变压器在线监测和系统主接线设本期投资差额达到1088×10元，即方案3较方案计方案。优化结果表明，在设计阶段采用LCC理论，1更早的投入了大量的资金，其全寿命周期成本相对于有效降低和控制本期工程造价，同时有效降低对较高。在综合考虑价格增长指数及利率调整的前和控制变电站LCC具有重要意义。提下，方案1的全寿命周期成本仍然是3个方案中最优的。参考文献[1]国家发展与改革委员会，建设部．建设项目经济评价方4结束语法与参数(第3版)EM]．北京：中国计划出版社，2006．本文以国内某500kV变电站的主变压器在线(编辑刘文千)监测系统和主接线方案设计为例，通过运用LCC理(上接第47页)发现和消除隐患，以提高继电保护安全稳定运行3结论水平。参考文献a．4号发电机发生了机端侧V相金属性接地故障，A、B2套发一变组定子接地保护以整定时限正Ell杨晓敏，王艳丽，王双文，等．电力系统继电保护原理及确动作出口，灭磁开关在故障后1116．25ms跳闸。应用[M]．北京：中国电力出版社，2006．b．发生电气故障后，可以通过综合分析故障现[2]王维俭．发电机变压器继电保护应用(第2版)[M]．北象、继电保护装置动作报告和故障录波图，判断故障京：中国电力出版社，2005．类型，推断故障点位置，有利于迅速准确查找故障点，为排除故障争取时间；另一方面，也可以通过故(编辑李健平)障来考查保护配置、定值及二次接线的正确性，及时e席雷％、矿、泸、、、e、e【厂廖、(上接第52页)功能。构资产、完善的架构管控组织、闭环的管控流程、强“四层三级”用户分别为策略层用户、管理层用大的支撑工具以及有效的管控绩效评价体系，使用户、设计层用户和实施层用户，各层用户通过支撑平架构遵从与项目管控等手段全面分析与追踪企业要台查询对应的架构资产视图。架构师用户作为平台素调整产生的影响，使得企业架构资产能够不断优的主要用户使用资产维护、总体架构遵从管理、系统化，保障信息化项目建设能够最大程度地支撑企业架构遵从管理、项目管控、研发单位管控和架构改进战略的要求。计划跟踪等应用功能；研发单位用户通过支撑平台提交架构管控评审资料、填写架构管控跟踪计划以参考文献及计划完成情况。[1]沐连顺，杨宁．企业级GIS在智能电网中的核心支撑作用[J]．电力信息化，2009，(06)：60—62．5结束语[2]陈琰，陈春霖．以“企业架构”为核心的一体化IT治理体系研究EJJ．华东电力，2010，38(08)：41—44．企业架构管控体系为企业提供一套全面促进信息化和业务战略协同的全新、常态、强制的工作机(编辑刘文千)制，这种机制包含清晰的架构管控目标、全视图的架·56·'