一種降低全壽命周期費效比的智能配網應用

國網河南省電力公司洛陽供電公司 付紅軍

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一種降低全壽命周期費效比的智能配網應用

國網河南省電力公司洛陽供電公司 付紅軍

【摘要】配電網是電力系統中直接面向用戶的環節，肩負著向用戶提供優質、高可靠性電能的重任。作為企業，力圖使配電系統發揮最大效能以減少成本。因此，如何統籌考慮配電效能與費用之間的關系，是本文的研究重點。從費用-效能的角度出發，開發研究出一套基于北斗衛星通信的智能配電網系統，具有很強的實際應用價值。

【關鍵詞】北斗衛星；配電網；全壽命周期管理；經濟性評估

0　引言

從全壽命周期管理的角度出發，深入分析配電系統規劃、運營階段的各種成本，優化規劃設計方案，在保證配電系統安全、可靠的前提下，最大限度地發揮配電系統潛力，實現配電系統全壽命周期成本最小化和經濟與社會效益最大化，對構建安全可靠、運行經濟的配電系統來說具有十分重要意義[1]。

1　配電系統全壽命周期成本模型

1.1全壽命周期概念

全壽命周期成本（Life Cycle Cost，簡稱LCC），指的是完成任務要求所需的“一生費用”，指設備從規劃、設計、制造、運輸、安裝、調試、使用、維護、修理、改造直至報廢所經歷的全部時間內所花費的費用[2]。

1.2全壽命周期成本構成

整個配電系統的成本要素主要包括設備投資成本、運維成本、檢修成本、故障成本及廢棄成本。

設備投資成本主要包括設備購置費、安裝工程費、建設期貸款利息、其他費用（居民拆遷、綠化等費用）；運行維護成本主要包括：運維人工、材料成本、運行損耗費等費用；檢修成本主要包括：定期檢修成本、設備維修（更新）等費用；故障成本主要包括停電導致的供電部門售電利潤損失（直接故障損失）和停電導致的社會賠償成本（間接故障損失）等費用;廢棄成本主要包括：設備拆除費用（人工、運輸、環保費用）及設備殘值等費用。

2　智能配網全壽命周期費效比

2.1常見智能配網方式比較

目前，配電領域比較常用的幾種通信方式包括光纖專網、無線專網和無線公網等方式。

1)光纖專網因傳輸容量大、高速率等優勢，是廣泛使用的一種電力系統通信方式，但是光纖建設成本偏高、網絡建設后期運行維護費用高。

2)無線專網由于受頻點數量少、傳輸容量有限、通道安全性等問題制約，無法滿足智能電網中配用電業務寬帶化、互動化、智能化需求。電力行業目前只有230 MHz一些無線頻點可用，該頻段并不適合WiMAX組網。

3)無線公網方式雖具有建設周期短、成本低的優點，但由于本質上無線公網和互聯網是相通的，無線公網通信方式的安全性、可靠性不能保證。

與以上幾種常見的電力通信方式相比，基于北斗衛星短報文功能的電力通信兼顧通信可靠性與安全性、成本低廉與安裝維護方便。具體表現在：

1)相對光纖專網，北斗短報文電力通信屬于無線通信，不需要鋪設電纜。北斗的組成器件均采用軍標標準進行生產檢測，質量有保證，后期基本可以做到免維護，大大降低了工作量，節約了維護成本。

2)與無線專網與公網通信相比，北斗短報文電力通信利用的是具有中國自主知識產權的北斗衛星導航系統的短報文通信功能，只需單一衛星波束可見既能實現通信。

2.2配電網資產管理方式

設備數量多、單個設備投資低是配電網的顯著特點之一，在這種情況下以單個設備為資產管理對象往往會十分繁瑣，且數據獲取困難，不符合實際生產需求。因此尋求一種新的資產管理模式是配電網實施資產全壽命周期管理首要解決的問題。在實際生產中，配電資產的管理模式以饋線為基本管理單元進行配電設備全壽命周期資產管理比較符合實際需求。

2.3LCC指標比較計算

2.3.1系統比較前提

智能配電網自愈速度的快慢直接關系到對用戶的影響，因此，根據自愈速度的快慢來量化描述智能配電網的自愈能力，作為評價智能配電網自愈能力的一項量化指標。

2.3.2設備投資成本

設備投資費用包括設備購置費、建筑工程費、安裝工程費、建設期貸款利息和其他費用等，發生在設備壽命周期初期。

2.3.3運行維護成本

電力系統中，大多數設備的壽命周期比較長，在使用全壽命周期成本法對設備的方案進行投資分析時，必須考慮資金的時間價值。全壽命周期費用分析中估算所得到的各項費用，因為發生時間不同，不能直接相加，需要將各項費用都折算到某個標準時刻才具有可比性。

2.3.4檢修成本

檢修成本包括年度檢修、試驗成本，人工、材料(含裝置性材料)、機械臺班成本。目前絕大多數供電企業對供電設備檢修費用管理的辦法是根據年度總費用計劃來確定。隨著狀態檢修的逐步推廣，檢修成本的計算模式也會逐步變化。

3　北斗智能配網系統經濟效益實例

北斗智能配網系統已于2012年在國網平頂山供電公司建設應用，本文跟蹤調查分析了投資運行三年來的經濟效益。

3.1投資期經濟效益分析

北斗智能配網系統改造項目一期二期共安裝了21個控制開關，各控制開關點總長度約為190公里，該項目總投資為120萬元。按照傳統的地下光纖通信方式計算，平均每公里地下光纖綜合成本為3萬元，完成該項目大約需要570萬元，減去該項目投資120萬元，分攤到21個點上平均每點能節約資金約為21.42萬元，投資期經濟效益明顯。

3.2運行維護期經濟效益分析

按照傳統光纖通信模式，每年需投入大量人力、物力和資金進行維護，地下光纖管網費用為1000元/公里·年，而該北斗智能配網系統能完全節約此部分開支。因此，除了節約人力、物力之外，每年維護費用能節省約19萬元。且隨著北斗智能配網系統使用年限的增加，該部分節省資金能夠不斷累積。

如表1所示，通過對比兩種方案的經濟效益，可以看出，北斗衛星智能配網方案在設備壽命的投資、運行維護期間的經濟效益明顯占優，北斗衛星智能配網方案的全壽命費效比明顯高于傳統的光纖智能配網方案。

表1　經濟效益對比

4　結論

在建設為電力用戶服務的智能配網系統時，必須全面考慮電力行業的特點和直接面對用戶的實際情況，尋求最佳的系統全壽命費效比。本文提出的一種基于北斗衛星通信的智能配網解決方案，是智能配網的一種新思路、新方法。實際運行發現，基于北斗系統的智能配網系統能夠降低系統全壽命周期費用，提高配電系統的全壽命費效比。

參考文獻

[1]蘇海鋒.配電系統規劃全壽命周期管理理論和方法研究[D].華北電力大學,2012.

[2]日比宗平.壽命周期費用評價法一方法及實例[M].北京:機械工業出版社,1984.