基于全寿命周期成本理论的继电保护设备管理

侯玉山

(广州供电局有限公司，广东广州 510620）

基于全寿命周期成本理论的继电保护设备管理

侯玉山

(广州供电局有限公司，广东广州 510620）

对全寿命周期成本理论做扼要介绍，在此基础上建立数学模型，引进实际运行数据，对影响继电保护设备安全运行的相关因素进行研究，最后提出科学、合理的管理建议，以期不断提升继电保护设备的管理水平。

全寿命周期成本；继电保护；管理

0 引言

目前的继电保护设备管理存在着选型与维护脱节、安全管控与成本约束不协调等两大矛盾。为了提高继保设备的综合效率，有必要从全寿命周期成本(以下简称LCC）的角度来建立新型的管理方法。

1 LCC管理简述

LCC主要指固定资产自规划伊始直至报废的整个时间段内(涉及采购、安装、运维、改造、更新等环节）所涉及的费用总和。LCC管理就是要求这个费用总和为最小。

LCC管理具有全过程、全系统、全费用等3个亮点。全过程突出的是该管理方法不立足于短期行为的考量，而是追求长远利益最大化；全系统指的是该方法在执行中将不囿于单个部门，而是打破专业壁垒，以求整体最优；全费用即在确立合理的可用率的前提下使LCC最小。

2 继保设备LCC总体建模

继保设备责任重大，因此其必须可靠运行，这也是继保设备LCC管理的前提。在此前提下，以继保设备全寿命期间各项费用支出为依托建立LCC模型。

式中，VIV为投产前投入的成本，含采购期、建设期成本，其受供货远近、产品品质、技术层次、招标价格和安装调试费率等影响；VOV为维持设备运行的费用，如电力消耗等；VMV为设备维护费用，包括定期修试、周期巡检、应急抢修等涉及的人工、材料、交通等费用；VFV为故障成本，即因继保设备故障所带来的一切损失，如停电、一次设备损坏等；VDV为固定资产回收值。

以上各类成本对继保设备安全、稳定运行的“贡献”是不同的。

(1）VIV的大小从总体上反映了设备的好坏，因此VIV与设备安全性正相关。同时，因VIV在设备投产后不会有所增减，因此与LCC和固定资产年度折旧正相关。

(2）VOV和VMV是为保持设备“健康”所生成的费用，直接关系到运营期内设备能否良好运行。显然，VOV和VMV与LCC正相关，同时影响VFV及设备的全寿命周期长短。

(3）VDV是固定资产原值减去累计折旧费用后的残余价值，因此只对LCC有影响，而无关设备的安全运行。

3 基于LCC管理的继保设备可靠运行要素分析

3.1 建模

(1）建立影响继保设备安全工作的因素集。由实际运行经验可知:设备性质、装置类型、单台采购成本、已投运时间、检修频率、状态评估状况、缺陷率、雷暴发生率等8项内容和继保设备的运行状况息息相关，因此可作为考察因素集。

表1 各变量取值规则或统计单位说明

(2）确立继保设备评价集。显然，处于故障态的继保设备越少，越能体现LCC管理的价值，因此可选单台平均故障时间作为继保设备管理好坏的尺度。

(3）具体模型选择。全寿命周期分析的方法有多种，如灰色预测、人工神经网络、线性规划、线性回归等。考虑到本文的目的是做定性分析，因此模型不宜太复杂，可选用直观的线性回归模型。

(4）建模。用变量a1～a8表示影响集各因素，b表示评价量。对各变量的取值规则或统计单位进行如下限定，如表1所示。

然后建立线性关系，如式(2）所示。

式中，λ0～λ8为未知系数；ε为随机误差。

3.2 计算

(1）首先按照a1～a8、b的含义对某供电企业辖下的10座变电站的继电保护设备进行相关数据统计，如表2所示。

表2 10座变电所的原始统计数据

(2）按式(2）对每组数据列式，形成一个多元线性方程组，然后采用逐步回归法来确定a1～a8对b的影响的大小。

(3）计算结果如表3、表4所示。其中:r为复相关系数，r2为决定系数，P值为对应F的显著性概率，D.W检验值反映相关序列的一阶自相关程度，VIF为方差扩大因子。

表3 回归模型的概要(4个）

表4 回归结果

(4）分析。由表3、表4可知，每个模型的r(复相关系数）均大于0.85，且P值都小于1%，说明回归效果显著，亦即表明a4、a3、a5、a7对b的影响较大。具体来说:

1）模型Ⅰ中只有a4，且系数为正，说明设备已投运年限和故障时间正相关。

2）模型Ⅱ中加入a3，且其系数为负值，说明采购成本与故障时间负相关。

3）模型Ⅲ中又增加a5，其回归系数为负，说明检修频率和故障时间负相关。

4）模型Ⅳ中加入a7后，a5的显著性提高了，但二者仍能在5%的水平下通过T检验，且a7系数为正，说明该变量和故障时间正相关。

5）根据计算结果，可将最终模型表述为:

由式(3）可知，“装置类型”、“状态评估”等因子未能通过T检验，但这并不表明这些因子对继保设备可靠运行没有关系。事实上，不同因子之间存在耦合的关系。譬如“装置类型”，我们可以说它被包含在“采购成本”因子中了；“状态评估”，可以认为被分散包含在“检修频率”、“缺陷率”等因子中了。

总之，从总体上看，运用LCC理论进行继保设备的管理，将使相关人员更能抓住主要矛盾，从而提升管理水平。

4 结论和建议

继保设备管理应是一个多目标体系，即既要保障合理的生命周期，又要实现最佳成本运作。这些目标之间有矛盾，也有契合点。运用LCC理论，就是要通过遵循一系列约束条件，使这些目标共存于一个平衡点上。

通过本文的算例，我们提出如下继保设备管理建议:

(1）优化检修策略。充分挖掘状态检修的潜力，并适当结合特殊检修，做到应修必修、修必修好，力争在减少检修次数和检修费用的基础上，不降低设备安全裕度。

(2）必须运用经济学理论确定继保设备的经济使用年限，做到有形磨损和无形磨损的有机结合，从而最大程度地降低期间成本。

(3）因采购成本在很大程度上决定了设备品质、一般缺陷发生率、抵抗极端气象的能力、检修频率等重要因素，因此必须在设备选型时予以充分考量。特别是那些对供电可靠性要求非常高的场合，则应尽量选用合资以上的产品。

[1]尹志.全寿命周期成本方法的应用[J].云南电力技术，2011(12）

2014-10-17

侯玉山(1985—），女，广东清远人，助理工程师，研究方向:固定资产管理及继电保护设备运维。