陳斐，楊海波，王永慶

（1.國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司，陜西西安 710048；2.國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院，陜西西安 710054）

基于全壽命周期的變電設(shè)備選型決策方法及系統(tǒng)開發(fā)

陳斐1，楊海波1，王永慶2

（1.國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司，陜西西安 710048；2.國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院，陜西西安 710054）

應(yīng)用全壽命周期管理將成為未來(lái)電力系統(tǒng)管理工作的發(fā)展趨勢(shì)。將電網(wǎng)設(shè)備成本管理與全壽命周期管理相結(jié)合，針對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)變電設(shè)備投資決策中欠缺對(duì)項(xiàng)目綜合效益的考慮，設(shè)計(jì)規(guī)劃階段未充分考慮項(xiàng)目總成本優(yōu)化等問(wèn)題，建立了更加完善的電網(wǎng)設(shè)備全壽命周期成本分析模型，引入成本損耗總效應(yīng)的概念，實(shí)現(xiàn)全壽命周期管理在電網(wǎng)設(shè)備決策選型的典型應(yīng)用，并基于“一臺(tái)三庫(kù)”模式的綜合集成平臺(tái)，進(jìn)行了電網(wǎng)設(shè)備全壽命周期決策系統(tǒng)的開發(fā)，使系統(tǒng)具有可移植、可擴(kuò)展、模塊化等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，最后以甘肅某電網(wǎng)工程設(shè)備選型為例實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，結(jié)果表明，提出的理論、方法及工具技術(shù)先進(jìn)且實(shí)際可用，為電網(wǎng)設(shè)備全壽命周期管理工作的開展提供了有力的支持。

電網(wǎng)設(shè)備；全壽命周期；組件開發(fā)；集成平臺(tái)

電能是當(dāng)今社會(huì)不可缺少的能源，隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略實(shí)施，電網(wǎng)投資建設(shè)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，變電設(shè)備投資決策問(wèn)題已成為電力行業(yè)中極為關(guān)注的焦點(diǎn)。國(guó)家電網(wǎng)2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)規(guī)劃指出：截止2014年公司在建66 kV及以上輸電線路長(zhǎng)54.7萬(wàn)km，變電容量19.5億kV·A，變電站12 398座，變壓器23 166臺(tái)，公司預(yù)計(jì)投資1.2萬(wàn)億元，年平均投資計(jì)劃超過(guò)2 400億元，與公司“十五”期間年均電網(wǎng)建設(shè)投資1 265億元相比，投資增幅達(dá)到90%以上[1]。

變電設(shè)備是電力企業(yè)最為重要的資產(chǎn)，其運(yùn)行可靠性不僅是電能安全供應(yīng)的重要保障，又是企業(yè)效益的直觀體現(xiàn)。長(zhǎng)期以來(lái)，電網(wǎng)變電設(shè)備管理強(qiáng)調(diào)階段性和順序性，重點(diǎn)關(guān)注階段性目標(biāo)，實(shí)際工作中存在著諸多問(wèn)題，如：設(shè)備設(shè)計(jì)選型與運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié)背離、運(yùn)行安全控制目標(biāo)與成本管控相脫節(jié)、對(duì)系統(tǒng)整體效益的考慮欠缺、設(shè)計(jì)規(guī)劃階段未充分考慮設(shè)備壽命周期內(nèi)總成本目標(biāo)優(yōu)化、缺乏針對(duì)典型設(shè)備的全壽命周期成本（life cost cycle，LCC）[2-3]分析模型。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文將電網(wǎng)變電設(shè)備作為研究對(duì)象，建立基于LCC理論的變電設(shè)備決策模型，期望在保證電網(wǎng)安全可靠的基礎(chǔ)上，減少投資成本，節(jié)約能耗。同時(shí)，應(yīng)用具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)的“一臺(tái)三庫(kù)”系統(tǒng)開發(fā)模式[4-5]，進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。

1 全壽命周期成本管理

全壽命周期管理是指“從系統(tǒng)或項(xiàng)目的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，通過(guò)采取多種技術(shù)經(jīng)濟(jì)組織措施，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃、購(gòu)置選型、調(diào)試安裝、運(yùn)行維護(hù)、技改更新及退役處置的全過(guò)程進(jìn)行管理，在確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的前提下，對(duì)系統(tǒng)壽命周期內(nèi)發(fā)生的所有費(fèi)用進(jìn)行控制，使系統(tǒng)成本支持最小的一種新型管理策略”。LCC的核心思想是在設(shè)備壽命期限內(nèi)制定和執(zhí)行具有最優(yōu)價(jià)值資產(chǎn)運(yùn)維決策。

全壽命周期成本理論具有全費(fèi)用、全過(guò)程、全系統(tǒng)的特點(diǎn)。全系統(tǒng)是指打破傳統(tǒng)分階段管理界限，將不同階段產(chǎn)生的費(fèi)用綜合考慮，以系統(tǒng)最優(yōu)效益來(lái)確定實(shí)施方案。全費(fèi)用是指考慮未來(lái)發(fā)生的所有費(fèi)用，尋求最優(yōu)的效率成本平衡點(diǎn)，確定成本最低的方案。全過(guò)程是指從規(guī)劃設(shè)計(jì)涵蓋系統(tǒng)的全過(guò)程，一方面減少零散成本投入，另一方面從制度上保證LCC實(shí)施。全壽命周期集成管理是系統(tǒng)管理領(lǐng)域高級(jí)管理理論的體現(xiàn)。其實(shí)施過(guò)程是在系統(tǒng)壽命周期內(nèi)，針對(duì)各階段的最優(yōu)目標(biāo)制定不同的管理模式，使企業(yè)資產(chǎn)管理實(shí)現(xiàn)技術(shù)與信息、技術(shù)與功能、信息與功能的有效集成，最終完成系統(tǒng)全階段的綜合管理。

LCC研究始于國(guó)外，隨后得到廣泛運(yùn)用。全世界各行業(yè)都逐步引入了全壽命周期管理的理念和方法，隨后將研究業(yè)務(wù)拓展到系統(tǒng)各階段、各方面和各環(huán)節(jié)的管理中。2004年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議上代表提出運(yùn)用LCC實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理，激勵(lì)制造商提供電氣設(shè)備的LCC報(bào)告。隨后，我國(guó)電力企業(yè)開始借鑒國(guó)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)自身情況和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)探索具有我國(guó)企業(yè)特色的LCC管理方式[6]。2008年國(guó)家電網(wǎng)公司在上海市泰和變電站220 kV GIS設(shè)備決策實(shí)例中應(yīng)用了LCC理論，實(shí)現(xiàn)了LCC在我國(guó)電力行業(yè)的試點(diǎn)研究，項(xiàng)目的成功實(shí)施推進(jìn)了LCC思想在電力行業(yè)的應(yīng)用。

2 電網(wǎng)設(shè)備LCC模型

由于變壓器設(shè)備和輸電設(shè)備在電網(wǎng)設(shè)備成本中占重較大，故本文以變壓器設(shè)備和輸電導(dǎo)線為例進(jìn)行LCC分析。根據(jù)IEC60300-3-3標(biāo)準(zhǔn)[7]，按照電網(wǎng)變電設(shè)備運(yùn)行規(guī)律對(duì)其進(jìn)行階段劃分，以設(shè)備基本運(yùn)行狀態(tài)和各階段關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)為L(zhǎng)CC實(shí)施的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，構(gòu)建出電網(wǎng)變電設(shè)備LCC模型。其構(gòu)成如圖1所示，定義方程式如式（1）：

圖1 電網(wǎng)設(shè)備LCC結(jié)構(gòu)分解模型Fig.1 Model of composition of life cycle costs of electric power equipment

式中：CI為規(guī)劃設(shè)計(jì)成本（investment costs）；CO為運(yùn)行檢修成本（operation costs）；CM為日常維護(hù)成本（maintenancecosts）；CF為故障處理成本（failurecosts）；CD為退役處置成本（disposal costs）。

式中：國(guó)家行業(yè)政策包括國(guó)家明令淘汰的高能耗設(shè)備，如S7系列變壓器，同時(shí)對(duì)于用新的節(jié)能設(shè)備替代高耗能設(shè)備的，按淘汰設(shè)備給予資金補(bǔ)給等；供電需求包括可靠性要求、電源電磁兼容要求、特殊供電要求（不間斷供電要求）等。設(shè)備運(yùn)行狀況指合理的維修策略等。

2.1 電網(wǎng)設(shè)備LCC模型劃分計(jì)算

2.1.1 電網(wǎng)設(shè)備規(guī)劃設(shè)計(jì)成本CI

電網(wǎng)設(shè)備的規(guī)劃設(shè)計(jì)成本定義如式（3）：

式中：CIm為設(shè)備制造成本（making）；CIi為安裝調(diào)試成本（installation）。其中制造成本可以分解為：設(shè)備生產(chǎn)的成本、特殊材料使用成本、備品備件成本、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)響應(yīng)成本、運(yùn)輸成本及狀態(tài)監(jiān)測(cè)配套設(shè)備成本等。安裝調(diào)試成本可以分解為設(shè)備本體建設(shè)安裝成本、業(yè)主方運(yùn)輸?shù)某杀尽⒃O(shè)備調(diào)整實(shí)驗(yàn)成本及特殊試驗(yàn)成本。

輸電導(dǎo)線的初始投資成本主要包括設(shè)備購(gòu)置費(fèi)（如桿塔、基礎(chǔ)、拉線、導(dǎo)線、防雷及接地裝置、絕緣子及金具的設(shè)備的購(gòu)入成本）和安裝調(diào)試費(fèi)（如材料及運(yùn)輸費(fèi)、機(jī)械作業(yè)費(fèi)、人工費(fèi)等）。

變壓器的初始投資成本主要包括設(shè)備購(gòu)置費(fèi)（如設(shè)備本身費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)費(fèi)及備品備件費(fèi)用等）、土地購(gòu)置費(fèi)（如土地改造和購(gòu)買費(fèi)用）、安裝調(diào)試費(fèi)（如系統(tǒng)運(yùn)輸費(fèi)、人工費(fèi)、材料費(fèi)及機(jī)械費(fèi)等）?？紤]到當(dāng)前變壓器“國(guó)家節(jié)能補(bǔ)貼”政策，在初始投資成本中假如國(guó)家節(jié)能補(bǔ)貼成本，取負(fù)值。

2.1.2 電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行檢修成本CO

電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行成本定義如式（4）：

式中：COi為設(shè)備本體運(yùn)行成本（itself）；COa為輔助設(shè)備運(yùn)行成本（auxiliary）。設(shè)備本體運(yùn)行成本即設(shè)備運(yùn)行時(shí)的損耗成本，輔助設(shè)備運(yùn)行成本主要為設(shè)備日常巡視人員工資、巡視所需的設(shè)備費(fèi)和材料費(fèi)等。

輸電導(dǎo)線本體損耗成本主要包括電阻損耗成本和金具的磁滯損耗及渦流損耗成本；輔助設(shè)備運(yùn)行成本主要為巡視人員的固定工資、巡視所需的設(shè)備費(fèi)和材料費(fèi)等。其設(shè)備本體損耗費(fèi)用計(jì)算如式（5）：

式中：COi為輸電線路設(shè)備本體年損耗費(fèi)；n′為導(dǎo)線回路數(shù)；P為導(dǎo)線傳輸功率；ε為輸電電價(jià)；U為系統(tǒng)電壓；cos φ為功率因數(shù)；n為導(dǎo)線分裂數(shù)；Pk為電暈損耗；R為單位導(dǎo)線直流電阻；T為年運(yùn)行時(shí)間。

變壓器設(shè)備本體損耗成本為設(shè)備自身銅耗（電阻損耗、環(huán)流損耗、結(jié)構(gòu)件雜散損耗）和鐵損（磁滯損耗、渦流損耗、附加鐵損）之和。輔助運(yùn)行成本主要包括巡視人員的固定工資、巡視所需的設(shè)備費(fèi)和材料費(fèi)等。本文將變壓器損耗視為一個(gè)隨機(jī)負(fù)荷不斷變化的動(dòng)態(tài)量，用分段求和的思想進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算公式為

式中：p0為變壓器空載損耗；T為年平均運(yùn)行時(shí)間；KT為變壓器負(fù)載損耗系數(shù)；βi為負(fù)載率，即一段時(shí)間內(nèi)平均負(fù)載和最大負(fù)載的比值；n為負(fù)荷波動(dòng)分段數(shù)。

2.1.3 電網(wǎng)設(shè)備日常維護(hù)成本CM

電網(wǎng)設(shè)備的維護(hù)成本定義為

式中：CMr為設(shè)備常規(guī)維護(hù)成本（routine）；CMd為設(shè)備解體檢修成本（disintegration）。常規(guī)維護(hù)成本包括設(shè)備在運(yùn)行中需要定期的巡視檢查、停電清掃檢查、以及季節(jié)性的運(yùn)行檢查（包括反污、防雷、防訊、防風(fēng)、迎峰、去樹、防鳥害等），因此就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的人工成本，以及機(jī)械臺(tái)班和材料成本。對(duì)于需要解體檢修的設(shè)備要考慮解體檢修成本，不需要的則不用考慮解體檢修成本。

2.1.4 電網(wǎng)設(shè)備故障處理成本

電網(wǎng)設(shè)備的故障維護(hù)成本定義為

式中：CFr為故障維修成本（repair）；CF1為故障損失成本（loss）。故障維修成本可以分解為：故障現(xiàn)場(chǎng)處理成本以及設(shè)備返廠修理成本。故障損失成本可以分解為用戶間接能耗期望以及設(shè)備故障后運(yùn)行附加損耗期望。

用戶間接能耗期望指故障發(fā)生所給用戶帶來(lái)的間接能耗與發(fā)生此故障的概率的乘積，可表示為

式中：au為發(fā)生此故障的概率；CF1為該故障所帶來(lái)的用戶間接能耗。

設(shè)備故障后運(yùn)行附加損耗期望指設(shè)備發(fā)生了故障，在以后的生命周期中都會(huì)產(chǎn)生額外的損耗期望。設(shè)備故障后運(yùn)行附加損耗期望可表示為

式中：ΔPL為設(shè)備故障之后運(yùn)行的額外功率損耗；ae為發(fā)生此故障的概率；tr為設(shè)備剩余生命周期中的運(yùn)行時(shí)間。

2.1.5 電網(wǎng)設(shè)備的退役處置成本CD

電網(wǎng)設(shè)備的退役處置成本定義為

式中：CDs為設(shè)備退役處置殘值（scrap）；CDt為設(shè)備處理費(fèi)用（terminal）。設(shè)備退役處置殘值為回收資金，取負(fù)值。設(shè)備處理費(fèi)用表示設(shè)備生命周期即將結(jié)束時(shí)的拆除和運(yùn)輸所造成的成本。

2.2 基于經(jīng)濟(jì)學(xué)系數(shù)修正的LCC模型

在系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中不僅要考慮現(xiàn)金流入和流出數(shù)額，還需要考慮現(xiàn)金流入流出發(fā)生的時(shí)間，不同時(shí)間尺度的資產(chǎn)價(jià)值是不等的。由于電網(wǎng)變電設(shè)備的使用年限一般較長(zhǎng)，通貨膨脹對(duì)LCC具有較大的影響。本文應(yīng)用現(xiàn)值成本法，通過(guò)折現(xiàn)率和通貨膨脹率共同對(duì)LCC模型進(jìn)行修正。修正公式為

式中：Cp為成本現(xiàn)值；Ct為成本年值；n為經(jīng)濟(jì)折算年限；r為折現(xiàn)率；R為通貨膨脹率。

在LCC模型中，鑒于CO、CM、CF為每年都產(chǎn)生的經(jīng)常性成本，CI、CD為固定年限才會(huì)產(chǎn)生的非經(jīng)營(yíng)性成本，其修正系數(shù)必然不同。引入系數(shù)Ksum、K后LCC模型修正如式（13）～式（15）：

式中：Ksum為將n年的CO、CM、CF折算為現(xiàn)值的修正系數(shù)；K為將CD折算為現(xiàn)值的修正系數(shù)；n為實(shí)際退役年限；r為折現(xiàn)率；R為通貨膨脹率。

2.3 基于費(fèi)損總效應(yīng)的LCC變電設(shè)備選型

本文基于節(jié)能因素，綜合考慮LCC成本與設(shè)備電能損耗EEL（Electric Energy Loss）兩者對(duì)電網(wǎng)工程總體效益的影響，提出費(fèi)損總效應(yīng)CL（Cost and Loss）的概念。其表達(dá)式如式為

式中：CLi為方案i的成本損耗總效應(yīng)；LCCi、ΣLCCi分別為方案i的LCC值和各方案LCC之和。EELi、ΣEELi分別為方案i的EEL值和各方案的EEL之和；k1為L(zhǎng)CC權(quán)重系數(shù)；k2為EEL權(quán)重系數(shù)，權(quán)重系數(shù)之和為1。

進(jìn)行方案比選時(shí)，通過(guò)LCC模型分析計(jì)算，在已知兩方案的的成本值和損耗值，可以把權(quán)重系數(shù)作為變量，考慮不同權(quán)重系數(shù)下的成本損耗總效應(yīng)CL，綜合分析方案的優(yōu)劣用圖形表示，見(jiàn)圖2。

圖2 費(fèi)損總效應(yīng)與權(quán)重系數(shù)的關(guān)系圖Fig.2 Relationship between total cost loss effect and weight coefficient

由上述損總效應(yīng)CL的定義可知，當(dāng)成本因素和節(jié)能因素重要程度相同時(shí)，取k1=k2=0.5；當(dāng)項(xiàng)目重點(diǎn)考慮節(jié)能因素時(shí)，可取k2＞k1；當(dāng)項(xiàng)目重點(diǎn)考慮成本因素時(shí)，可取k1＞k2。具體項(xiàng)目權(quán)重系數(shù)的取值可根據(jù)實(shí)際情況（如國(guó)家節(jié)能政策、企業(yè)資金調(diào)撥情況等）來(lái)確定。

3 基于LCC模型的變電設(shè)備選型系統(tǒng)開發(fā)

針對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)設(shè)備選型系統(tǒng)存在的利用性差、維護(hù)困難等缺陷，本文提出基于“一臺(tái)三庫(kù)”開發(fā)模式的電網(wǎng)變電設(shè)備選型系統(tǒng)，即集成平臺(tái)+設(shè)備類型組件庫(kù)+設(shè)備選型知識(shí)圖庫(kù)+設(shè)備全壽命周期主題庫(kù)。

3.1 知識(shí)可視化綜合集成平臺(tái)

知識(shí)可視化綜合集成平臺(tái)[8-9]是系統(tǒng)業(yè)務(wù)模塊的橋梁，是系統(tǒng)應(yīng)用與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的紐帶，搭建平臺(tái)的目的是為了滿足變電設(shè)備選型業(yè)務(wù)的多階段需求，能夠使設(shè)備選型系統(tǒng)具有靈活性、適應(yīng)性。因此，可視化綜合集成平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足如下要求：1）資源融合；2）提供快速簡(jiǎn)潔的業(yè)務(wù)開發(fā)環(huán)境；3）信息數(shù)據(jù)松耦合；4）滿足不同級(jí)別的業(yè)務(wù)配置；5）服務(wù)多元化；6）快速搭建及擴(kuò)展。

根據(jù)平臺(tái)的總體架構(gòu)，平臺(tái)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐、交互信息處理、業(yè)務(wù)需求應(yīng)用三大模塊；服務(wù)控制、人機(jī)交互、業(yè)務(wù)邏輯及外部應(yīng)用四層業(yè)務(wù)；服務(wù)訪問(wèn)接口、人機(jī)交互接口、業(yè)務(wù)邏輯接口、外部應(yīng)用接口、基礎(chǔ)支撐接口五大接口構(gòu)成。綜合集成平臺(tái)技術(shù)構(gòu)架如圖3所示。

圖3 知識(shí)可視化綜合集成平臺(tái)技術(shù)構(gòu)架Fig.3 Overall architecture of the intelligent visualization comprehensive integrated platform

基于如上的平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)，采用可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及組件技術(shù)，構(gòu)建知識(shí)可視化綜合集成系統(tǒng)模型，如圖4所示。

圖4 知識(shí)可視化綜合集成主界面Fig.4 Main interface of the intelligent visualization comprehensive integrated platform

3.2 基于平臺(tái)的電網(wǎng)設(shè)備LCC決策系統(tǒng)開發(fā)流程

基于綜合集成平臺(tái)進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備LCC決策系統(tǒng)開發(fā)的基本思路是，以平臺(tái)為支撐采用模塊搭建的方式進(jìn)行業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)?；谄脚_(tái)的電網(wǎng)設(shè)備LCC決策系統(tǒng)開發(fā)流程（見(jiàn)圖5）分為如下幾個(gè)步驟：

圖5 基于綜合集成平臺(tái)的電網(wǎng)設(shè)備LCC決策系統(tǒng)開發(fā)Fig.5 The grid equipment LCC decision-making system development based on comprehensive integrated platform

1）業(yè)務(wù)劃分。主要目的是希望實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能的基礎(chǔ)上，使系統(tǒng)基友較強(qiáng)的移植行和擴(kuò)展行；另外，業(yè)務(wù)劃分使得系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)都透明可見(jiàn)，方便未來(lái)系統(tǒng)維護(hù)。

2）組件封裝。主要目的是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊的程序化。組件封裝即將劃分好的業(yè)務(wù)模塊，采用可視化技術(shù)、組件技術(shù)和SOA技術(shù)，封裝成應(yīng)用組件，選型決策系統(tǒng)是在平臺(tái)上通過(guò)組件搭建的方式實(shí)現(xiàn)。

3）組件服務(wù)發(fā)布。要使做好的組件能夠使用，需要將前面開發(fā)好的軟件包部署到業(yè)務(wù)服務(wù)器上，并在JUDDI上注冊(cè)、發(fā)布，形成組件庫(kù)。

4）系統(tǒng)搭建，在平臺(tái)之上，繪制設(shè)備選型決策業(yè)務(wù)知識(shí)圖，定制業(yè)務(wù)組件庫(kù)，添加至知識(shí)圖，從而搭建成電網(wǎng)設(shè)備LCC選型決策系統(tǒng)。

4 應(yīng)用實(shí)例

以蘭州某220 kV電網(wǎng)工程設(shè)備選型為例，采用本文提出的電網(wǎng)設(shè)備LCC選型模型以及可視化綜合集成平臺(tái)的開發(fā)模式開發(fā)電網(wǎng)設(shè)備LCC選型決策系統(tǒng)。電網(wǎng)設(shè)備LCC選型決策系統(tǒng)如圖6所示。

知識(shí)圖應(yīng)用界面上各方框分別代表一個(gè)業(yè)務(wù)組件，通過(guò)點(diǎn)擊組件，即可進(jìn)行計(jì)算分析，操作非常方便。該系統(tǒng)分為輸電導(dǎo)線和變壓器2大模塊，每個(gè)模塊分別由輸入層和輸出層構(gòu)成。輸入層為待選方案設(shè)計(jì)參數(shù)輸入，分別為投資參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)、維護(hù)參數(shù)、故障參數(shù)和退役參數(shù)；輸出層將計(jì)算結(jié)果分階段分方案展示，并提供單方案各階段結(jié)果展示、多方案結(jié)果對(duì)比及圖形展示等。系統(tǒng)部分圖形展示見(jiàn)圖7。

圖6 電網(wǎng)設(shè)備LCC選型決策系統(tǒng)主界面Fig.6 Main interface of the grid equipment LCC selection decision-making system

圖7 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果Fig.7 Operation results of the grid equipment LCC selection decision-making system

很顯然，由圖7系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果可知，對(duì)于該220 kV電網(wǎng)工程，輸電導(dǎo)線應(yīng)選擇方案二的輸電導(dǎo)線，變壓器應(yīng)選擇方案一即3臺(tái)240 MV·A三相變壓器。

5 結(jié)語(yǔ)

本文從我國(guó)電網(wǎng)工程設(shè)備管理的實(shí)際現(xiàn)狀出發(fā)，將電網(wǎng)設(shè)備成本管理與全壽命周期管理相結(jié)合，針對(duì)當(dāng)前變電設(shè)備投資決策中欠缺對(duì)系統(tǒng)綜合效益的考慮，投資規(guī)劃階段未充分考慮項(xiàng)目壽命周期總投資優(yōu)化問(wèn)題，建立了更加全面的電網(wǎng)設(shè)備全壽命周期成本分析模型；針對(duì)設(shè)備投資規(guī)劃與后期運(yùn)行脫鉤的問(wèn)題，引入了成本損耗總效應(yīng)的概念，實(shí)現(xiàn)了全壽命周期管理在電網(wǎng)設(shè)備決策選型的典型應(yīng)用；針對(duì)電網(wǎng)設(shè)備選型決策工具落后，提出電網(wǎng)設(shè)備LCC決策系統(tǒng)開發(fā)的“一臺(tái)三庫(kù)”模式，使設(shè)備決策系統(tǒng)具有靈活方便、雨霧面廣等優(yōu)勢(shì)，為電網(wǎng)變電設(shè)備選型選型決策業(yè)務(wù)提供了很好的平臺(tái)。

以蘭州某220 kV電網(wǎng)工程輸電導(dǎo)線和變壓器選型決策為例，采用本文所述的電網(wǎng)設(shè)備LCC決策選型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備選型，將基本理論與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合。結(jié)果表明，本文提出的電網(wǎng)設(shè)備LCC模型和系統(tǒng)開發(fā)模式能夠使設(shè)備選型決策工作更貼近實(shí)際，對(duì)LCC階段劃分更加全面，對(duì)設(shè)備決策的結(jié)果更真實(shí)可靠，評(píng)估系統(tǒng)更加靈活，為電網(wǎng)設(shè)備的選型工作提供了有效支撐。

[1]常寧.國(guó)家電網(wǎng)公司“十一五”通信規(guī)劃發(fā)展綜述[J].電力系統(tǒng)通信，2006，27（168）：4-6.CHANG Ning.A summarization on the 11th Five-Year telecommunication plan of state grid corporation of China[J].Telecommunications for Electric Power System，2006，27（168）:4-6（in Chinese）.

[2]鐘慶，吳捷，黃武忠，等.動(dòng)態(tài)規(guī)劃在電力建設(shè)項(xiàng)目投資決策中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2002，26（8）：48-51.ZHONG Qing，WU Jie，HUANG Wuzhong，et al.Application of dynamtic programming for investment decision in electric power construction[J].Power System Technology，2002，26（8）:48-51（in Chinese）.

[3]羅曉初，李樂(lè)，魏志連，等.全壽命周期成本理論在配電變壓器改造投資決策中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011，35（2）：207-211.LUO Xiaochu，LI Le，WEI Zhilian，et al.Applications of life cycle cost theory in decision-making of investment for distribution transformers renovation[J].Power System Technology，2011，35（2）:207-211（in Chinese）.

[4]張剛，劉福潮，解建倉(cāng)，等.高能耗企業(yè)能效評(píng)價(jià)系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用[J].電力信息與通信技術(shù)，2014，12（2）：69-73.ZHANG Gang，LIU Fuchao，XIE Jiancang，et al.Energy efficiency evaluation system development and its application to heavy energy consumption enterprises[J].Electric Power Information and Communication Technology，2014，12（2）:69-73（in Chinese）.

[5]楊列鑾，張剛，王維洲，等.水電廠能效評(píng)估研究及系統(tǒng)開發(fā)[J].電力信息與通信技術(shù)，2014，12（10）：95-99.YANG Lieluan，ZHANG Gang，WANG Weizhou，et al.Research on energy efficiency evaluation and system development for hydropower plants[J].Electric Power Information and Communication Technology，2014，12（10）:95-99（in Chinese）.

[6]宋宛凈，姚建剛，汪覺(jué)恒，等.全壽命周期成本理論在主變壓器選擇中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2012，24（6）：111-116.SONG Wanjing，YAO Jiangang，WANG Jueheng，et al.Application of life cycle cost theory in main transformer selection[J].Proceeding of the CSU-EPSA，2012，24（6）: 111-116（in Chinese）.

[7]International Electrotechnical Commission.Life Cycle Costing：International Standard 60300-3-3[S].2004.

[8]解佗，張剛，武昕，等.面向水電廠能效評(píng)估主題的研究及應(yīng)用[J].水利信息化，2015（6）：42-47.XIE Tuo，ZHANG Gang，WU Xin，et al.Research and application ofenergy efficiency evaluationsystem for hydropower plants[J].Water Resources Informatization，2015（6）:42-47（in Chinese）.

[9]解建倉(cāng)，羅軍剛.水利信息化綜合集成服務(wù)平臺(tái)及應(yīng)用模式[J].水利信息化，2010（5）：18-21.XIE Jiancang，LUO Jungang.Water conservancy information integrated service platform and its application patterns[J].Water Resources Informatization，2010（5）：18-21（in Chinese）.

Decision-Making Method and System Development of Substation Equipment Selection Based on Life Cycle

CHEN Fei1，YANG Haibo1，WANG Yongqing2
（1.State Grid Shaanxi Electric Power Company，Xi’an 710048，Shaanxi，China；2.State Grid Shaanxi Electric Power Company Research Institute，Xi’an 710054，Shaanxi，China）

Application of life cycle management is a major trend in the power system management in the future.Based on the combination of cost management of the grid equipment and life cycle management，in view of lack of consideration of comprehensive benefits of the project which often occurs in the decision-making for power grid equipment investment currently，and in view of failure to give a full consideration to the total cost optimization in the planning and design stage，this paper builds a more complete cost analysis model based on total life cycle management for the power grid equipment and introduces the concept of the total cost and loss effect and helps to realize application of life cycle management in the decisionmaking of the grid equipment selection.In addition，based on the integrated platform of“One Platform，Three Libraries”，the decision-making system for the grid equipment selection based on life cycle management is developed to make the system portable，scalable and modular.Finally，with the equipment selection of a certain power grid project in Gansu province as an example，the proposed theory，method and tools are applied and tested，and the result suggests that they are both technical advanced and feasible，able to provide strong support for the further application of life cycle management in the grid equipment management.

power grid equipment；life cycle；component development；integration platform

2016-04-12。

陳 斐（1983—），女，碩士，研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)規(guī)劃、電力市場(chǎng)。

（編輯 李沈）

國(guó)家自然科學(xué)基金（51507141）。

Project Supported by the National Natural Science Foundation of China（51507141）.

1674-3814（2016）12-0093-07

TM715

A