基于全壽命周期成本理論的繼電保護(hù)設(shè)備管理

侯玉山

(廣州供電局有限公司，廣東廣州 510620）

基于全壽命周期成本理論的繼電保護(hù)設(shè)備管理

侯玉山

(廣州供電局有限公司，廣東廣州 510620）

對全壽命周期成本理論做扼要介紹，在此基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，引進(jìn)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，對影響繼電保護(hù)設(shè)備安全運(yùn)行的相關(guān)因素進(jìn)行研究，最后提出科學(xué)、合理的管理建議，以期不斷提升繼電保護(hù)設(shè)備的管理水平。

全壽命周期成本；繼電保護(hù)；管理

0 引言

目前的繼電保護(hù)設(shè)備管理存在著選型與維護(hù)脫節(jié)、安全管控與成本約束不協(xié)調(diào)等兩大矛盾。為了提高繼保設(shè)備的綜合效率，有必要從全壽命周期成本(以下簡稱LCC）的角度來建立新型的管理方法。

1 LCC管理簡述

LCC主要指固定資產(chǎn)自規(guī)劃伊始直至報廢的整個時間段內(nèi)(涉及采購、安裝、運(yùn)維、改造、更新等環(huán)節(jié)）所涉及的費(fèi)用總和。LCC管理就是要求這個費(fèi)用總和為最小。

LCC管理具有全過程、全系統(tǒng)、全費(fèi)用等3個亮點(diǎn)。全過程突出的是該管理方法不立足于短期行為的考量，而是追求長遠(yuǎn)利益最大化；全系統(tǒng)指的是該方法在執(zhí)行中將不囿于單個部門，而是打破專業(yè)壁壘，以求整體最優(yōu)；全費(fèi)用即在確立合理的可用率的前提下使LCC最小。

2 繼保設(shè)備LCC總體建模

繼保設(shè)備責(zé)任重大，因此其必須可靠運(yùn)行，這也是繼保設(shè)備LCC管理的前提。在此前提下，以繼保設(shè)備全壽命期間各項費(fèi)用支出為依托建立LCC模型。

式中，VIV為投產(chǎn)前投入的成本，含采購期、建設(shè)期成本，其受供貨遠(yuǎn)近、產(chǎn)品品質(zhì)、技術(shù)層次、招標(biāo)價格和安裝調(diào)試費(fèi)率等影響；VOV為維持設(shè)備運(yùn)行的費(fèi)用，如電力消耗等；VMV為設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，包括定期修試、周期巡檢、應(yīng)急搶修等涉及的人工、材料、交通等費(fèi)用；VFV為故障成本，即因繼保設(shè)備故障所帶來的一切損失，如停電、一次設(shè)備損壞等；VDV為固定資產(chǎn)回收值。

以上各類成本對繼保設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行的“貢獻(xiàn)”是不同的。

(1）VIV的大小從總體上反映了設(shè)備的好壞，因此VIV與設(shè)備安全性正相關(guān)。同時，因VIV在設(shè)備投產(chǎn)后不會有所增減，因此與LCC和固定資產(chǎn)年度折舊正相關(guān)。

(2）VOV和VMV是為保持設(shè)備“健康”所生成的費(fèi)用，直接關(guān)系到運(yùn)營期內(nèi)設(shè)備能否良好運(yùn)行。顯然，VOV和VMV與LCC正相關(guān)，同時影響VFV及設(shè)備的全壽命周期長短。

(3）VDV是固定資產(chǎn)原值減去累計折舊費(fèi)用后的殘余價值，因此只對LCC有影響，而無關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行。

3 基于LCC管理的繼保設(shè)備可靠運(yùn)行要素分析

3.1 建模

(1）建立影響繼保設(shè)備安全工作的因素集。由實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可知:設(shè)備性質(zhì)、裝置類型、單臺采購成本、已投運(yùn)時間、檢修頻率、狀態(tài)評估狀況、缺陷率、雷暴發(fā)生率等8項內(nèi)容和繼保設(shè)備的運(yùn)行狀況息息相關(guān)，因此可作為考察因素集。

表1 各變量取值規(guī)則或統(tǒng)計單位說明

(2）確立繼保設(shè)備評價集。顯然，處于故障態(tài)的繼保設(shè)備越少，越能體現(xiàn)LCC管理的價值，因此可選單臺平均故障時間作為繼保設(shè)備管理好壞的尺度。

(3）具體模型選擇。全壽命周期分析的方法有多種，如灰色預(yù)測、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、線性規(guī)劃、線性回歸等?？紤]到本文的目的是做定性分析，因此模型不宜太復(fù)雜，可選用直觀的線性回歸模型。

(4）建模。用變量a1～a8表示影響集各因素，b表示評價量。對各變量的取值規(guī)則或統(tǒng)計單位進(jìn)行如下限定，如表1所示。

然后建立線性關(guān)系，如式(2）所示。

式中，λ0～λ8為未知系數(shù)；ε為隨機(jī)誤差。

3.2 計算

(1）首先按照a1～a8、b的含義對某供電企業(yè)轄下的10座變電站的繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如表2所示。

表2 10座變電所的原始統(tǒng)計數(shù)據(jù)

(2）按式(2）對每組數(shù)據(jù)列式，形成一個多元線性方程組，然后采用逐步回歸法來確定a1～a8對b的影響的大小。

(3）計算結(jié)果如表3、表4所示。其中:r為復(fù)相關(guān)系數(shù)，r2為決定系數(shù)，P值為對應(yīng)F的顯著性概率，D.W檢驗(yàn)值反映相關(guān)序列的一階自相關(guān)程度，VIF為方差擴(kuò)大因子。

表3 回歸模型的概要(4個）

表4 回歸結(jié)果

(4）分析。由表3、表4可知，每個模型的r(復(fù)相關(guān)系數(shù)）均大于0.85，且P值都小于1%，說明回歸效果顯著，亦即表明a4、a3、a5、a7對b的影響較大。具體來說:

1）模型Ⅰ中只有a4，且系數(shù)為正，說明設(shè)備已投運(yùn)年限和故障時間正相關(guān)。

2）模型Ⅱ中加入a3，且其系數(shù)為負(fù)值，說明采購成本與故障時間負(fù)相關(guān)。

3）模型Ⅲ中又增加a5，其回歸系數(shù)為負(fù)，說明檢修頻率和故障時間負(fù)相關(guān)。

4）模型Ⅳ中加入a7后，a5的顯著性提高了，但二者仍能在5%的水平下通過T檢驗(yàn)，且a7系數(shù)為正，說明該變量和故障時間正相關(guān)。

5）根據(jù)計算結(jié)果，可將最終模型表述為:

由式(3）可知，“裝置類型”、“狀態(tài)評估”等因子未能通過T檢驗(yàn)，但這并不表明這些因子對繼保設(shè)備可靠運(yùn)行沒有關(guān)系。事實(shí)上，不同因子之間存在耦合的關(guān)系。譬如“裝置類型”，我們可以說它被包含在“采購成本”因子中了；“狀態(tài)評估”，可以認(rèn)為被分散包含在“檢修頻率”、“缺陷率”等因子中了。

總之，從總體上看，運(yùn)用LCC理論進(jìn)行繼保設(shè)備的管理，將使相關(guān)人員更能抓住主要矛盾，從而提升管理水平。

4 結(jié)論和建議

繼保設(shè)備管理應(yīng)是一個多目標(biāo)體系，即既要保障合理的生命周期，又要實(shí)現(xiàn)最佳成本運(yùn)作。這些目標(biāo)之間有矛盾，也有契合點(diǎn)。運(yùn)用LCC理論，就是要通過遵循一系列約束條件，使這些目標(biāo)共存于一個平衡點(diǎn)上。

通過本文的算例，我們提出如下繼保設(shè)備管理建議:

(1）優(yōu)化檢修策略。充分挖掘狀態(tài)檢修的潛力，并適當(dāng)結(jié)合特殊檢修，做到應(yīng)修必修、修必修好，力爭在減少檢修次數(shù)和檢修費(fèi)用的基礎(chǔ)上，不降低設(shè)備安全裕度。

(2）必須運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)理論確定繼保設(shè)備的經(jīng)濟(jì)使用年限，做到有形磨損和無形磨損的有機(jī)結(jié)合，從而最大程度地降低期間成本。

(3）因采購成本在很大程度上決定了設(shè)備品質(zhì)、一般缺陷發(fā)生率、抵抗極端氣象的能力、檢修頻率等重要因素，因此必須在設(shè)備選型時予以充分考量。特別是那些對供電可靠性要求非常高的場合，則應(yīng)盡量選用合資以上的產(chǎn)品。

[1]尹志.全壽命周期成本方法的應(yīng)用[J].云南電力技術(shù)，2011(12）

2014-10-17

侯玉山(1985—），女，廣東清遠(yuǎn)人，助理工程師，研究方向:固定資產(chǎn)管理及繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)維。