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【摘 要】本文依据技术经济学原理，运用变电站设备经济寿命模型及方法，对变电站设备最佳检修策略的制定方法進行了分析，还得出了变电站设备检修策略的理论框架。并通过北郊220kV变电站三号变压器和双阳220kV变电站一号变压器的实例对该理论框架的准确性和合理性进行了验证。
【关键词】经济寿命模型 变电站设备 检修策略
引言
变电站设备作为电网系统中的重要一环，其稳定性对电网的整体运行效果有相当大的影响。因此，变电站设备检修工作就变得十分重要。但是在我国现行状况下，变电站设备检修工作多采用传统的定期检修或停留在不出故障不修理的落后阶段，这根本无法满足电网对稳定性和智能性的要求。因此，要想实现检修工作的高效率低成本目标，就需要制定准确合理的变电站设备检修策略。而这一策略应制定在定量分析的基础上，并形成一个清晰合理的理论框架。
既然谈到定量分析，首先就需要找到合理的，有代表性的且可量化的指标作为方案的参照和判断标准。结合变电站设备的具体特征，本文引入设备经济寿命模型对设备检修策略进行分析和验证。
一、设备经济寿命模型原理及方法
设备的经济寿命指设备从开始使用（或闲置）时起，至由于遭受有形磨损和无形磨损（贬值）再继续使用在经济上已经不合理位置的全部时间，即设备从全新状态安装投入使用之日起，到其年寿命总费用最低年份而被迫退出原定服务功能为止的时间。以变电站设备为例，随着设备服役年限的增加，则年平均设备成本会逐渐降低，而维护保养及能耗等相关费用会逐渐增加。再加上因设备老化而导致的不稳定性会大大增加电网风险。因此，及时的合理的检修时间和检修策略就变得十分重要。本文依据技术经济学原理，从设备经济寿命的视角，以年均总成本费用AC最小为目标函数对变电站设备检修策略进行分析和研究。一台新设备的年均总成本费用AC主要由以下三个部分构成：
（1）年均运行费用OC。主要由能耗成本、维护成本、定期检修成本等构成，会随服役时间增加。在此将年劣化值看作是等额的，则年均运行成本OC为：
（1-1）
其中，是基期运行成本，是等额劣化值。
（2）年均设备购买费用IC。年均设备购买费用会随设备服役时间的增加而减小，则年均设备购买费用为：
（1-2）
其中，K0是设备原值，KLn是第年的设备残值。
（3）年均故障损失费用FC。年均故障损失费用是因设备发生故障而对整个电网产生的不良影响，导致经济损失。因此年均故障损失费用FC与切负荷量和设备的故障率有关：
（1-3）
其中，是切负荷量，是切负荷存在时间，是电价，是设备故障的平均维修费用，是故障发生频率。
故，如果忽略资金时间价值，年均总成本费用AC为：AC=OC+IC+FC。如果加入资金时间价值，以为年利率，年均总成本费用AC为：
（1-4）
其中，是设备服役年限，有。A是年等效价值，P是现值。设备的经济寿命是能够使AC取最小值的，即：
二、变电站设备检修方案确定原理及方法
变电站设备检修策略应该从稳定性和经济性两个方面进行考虑并对比多个互斥方案才能得出最为经济合理的检修策略。检修策略大体能够划为两方面：即设备维修和设备更换。其中，设备维修由维修的对象目标和方法方式能划为大修、中修、小修、现代化改造等。
设备维修即以调试、修复、更换发生故障或出现问题的零部件从而恢复并保持设备的正常生产运作。多数情况下，维修和更换购买新设备比较起来更加经济节约。但是维修只在一定限度内有效，通常无法还原设备发生故障前的状态。
从设备经济寿命原理可以看出，某一设备更换与否可依据它有没有超出其经济寿命，如果已超过经济寿命，应该采用更换策略；如果没有超过经济寿命，应该用比较年均总成本费用的最小值来确定最优检修策略。
变电站设备检修策略的经济性分析方法：
维修后的设备年均总成本费用ACrp也由3方面构成：
（1）年均运行费用OCrp。由沉没成本不计原则，设备维修前的运行成本不计入设备后续使用的费用现金流中。在此仍然将年劣化值看作是等额的，设备维修后的年均运行费用为：
三、算例分析
以下例举出两组比较有代表性的数据，分别为北郊220kV变电站三号变压器和双阳220kV变电站一号变压器的相关数据，如表1所示。本文近似利用经典等额递减估计作为设备残值估计模型。本文重点在于权衡对照维修及替换方案。通过役龄回退理论可知，有效的维修可以降低设备的故障率至之前的某一时间点。
北郊220kV变电站三号变压器检修策略经济性分析
应用已知数据，通过公式（1-5）可得出该设备的经济寿命为18年，最小年费用ACmin近似于130万元。又其运行年限为12.5年，并没有到18年，故还应比较维修方案才能得到最优检修策略。维修方案的年费用最小值为1，231，254元小于ACmin，故此时应选择维修方案。通过这一事例分析能够看到，由于该变压器维修成本较低，且可将设备维修到较好水平，降低故障概率，所以本例中维修方案更加有效合理。
双阳220kV变电站一号变压器检修策略经济性分析
采用相同的方法可得出双阳220kV变电站一号变压器的经济寿命为22年，最小年费用ACmin近似于475，382元。又其运行年限为21年，并没有到22年，故还应比较维修方案才能得到最优检修策略。维修方案的年费用最小值为523，860元大于ACmin，故此时应选择更换方案。通过这一事例可以看到，由于该变压器维修成本较高，且无法将设备维修到较好水平，导致电网运行风险上升经济合理性下降，所以本例中更换方案更加有效合理。
通常，考虑到设备的购置成本远大过维修成本，故优先考虑维修策略。除非在维修无法还原设备发生故 障前的较好状态时，且设备故障概率上升带来的损失大于引进新设备的价格时，就需要更换设备。上述的两个实例反映了本文所阐述的理论分析的有效性和合理性。
四、结语
本文在技术经济学原理和变电站设备经济寿命原理模型及方法的运用上虽然没有对设备故障概率和设备折旧劣化两项因素进行精确地计算，只是粗略的估算，但是对本文所要说明的理论框架影响不大，可以忽略不计。本文通过对变电站设备检修策略的制定方法进行经济性分析，从而得出了变电站设备检修策略的理论框架。并通过北郊220kV变电站三号变压器和双阳220kV变电站一号变压器的实例分析对该理论框架的准确性和合理性进行了验证。可以看出该框架是逻辑上准确的，客观上合理的。但在精确性和详细性方面还有很大的提高空间。
参考文献：
[1]冯海虹.变电设备状态检修的策略及应用研究[D].华南理工大学，2010.
[2]王一.输变电设备状态检修决策研究[D].浙江大学，2011.
[3]冀凯琳.基于LCC理论的电力设备检修策略研究[D].华北电力大学（北京），2011.
[4]黎斌.电力设备检修维护问题分析[J].能源与节能，2013，06：126-128.
[5]高孟平，谢一工.电力设备检修全流程效率管控[J].云南电力技术，2012，01：7-10.
[6]FrangoPol DM，Liu M.Maintenance and Management of Civil Infrastrueture Based on Condition[J].Safety，Optimization and Life-Cycle Cost，2007.
【关键词】经济寿命模型 变电站设备 检修策略
引言
变电站设备作为电网系统中的重要一环，其稳定性对电网的整体运行效果有相当大的影响。因此，变电站设备检修工作就变得十分重要。但是在我国现行状况下，变电站设备检修工作多采用传统的定期检修或停留在不出故障不修理的落后阶段，这根本无法满足电网对稳定性和智能性的要求。因此，要想实现检修工作的高效率低成本目标，就需要制定准确合理的变电站设备检修策略。而这一策略应制定在定量分析的基础上，并形成一个清晰合理的理论框架。
既然谈到定量分析，首先就需要找到合理的，有代表性的且可量化的指标作为方案的参照和判断标准。结合变电站设备的具体特征，本文引入设备经济寿命模型对设备检修策略进行分析和验证。
一、设备经济寿命模型原理及方法
设备的经济寿命指设备从开始使用（或闲置）时起，至由于遭受有形磨损和无形磨损（贬值）再继续使用在经济上已经不合理位置的全部时间，即设备从全新状态安装投入使用之日起，到其年寿命总费用最低年份而被迫退出原定服务功能为止的时间。以变电站设备为例，随着设备服役年限的增加，则年平均设备成本会逐渐降低，而维护保养及能耗等相关费用会逐渐增加。再加上因设备老化而导致的不稳定性会大大增加电网风险。因此，及时的合理的检修时间和检修策略就变得十分重要。本文依据技术经济学原理，从设备经济寿命的视角，以年均总成本费用AC最小为目标函数对变电站设备检修策略进行分析和研究。一台新设备的年均总成本费用AC主要由以下三个部分构成：
（1）年均运行费用OC。主要由能耗成本、维护成本、定期检修成本等构成，会随服役时间增加。在此将年劣化值看作是等额的，则年均运行成本OC为：
（1-1）
其中，是基期运行成本，是等额劣化值。
（2）年均设备购买费用IC。年均设备购买费用会随设备服役时间的增加而减小，则年均设备购买费用为：
（1-2）
其中，K0是设备原值，KLn是第年的设备残值。
（3）年均故障损失费用FC。年均故障损失费用是因设备发生故障而对整个电网产生的不良影响，导致经济损失。因此年均故障损失费用FC与切负荷量和设备的故障率有关：
（1-3）
其中，是切负荷量，是切负荷存在时间，是电价，是设备故障的平均维修费用，是故障发生频率。
故，如果忽略资金时间价值，年均总成本费用AC为：AC=OC+IC+FC。如果加入资金时间价值，以为年利率，年均总成本费用AC为：
（1-4）
其中，是设备服役年限，有。A是年等效价值，P是现值。设备的经济寿命是能够使AC取最小值的，即：
二、变电站设备检修方案确定原理及方法
变电站设备检修策略应该从稳定性和经济性两个方面进行考虑并对比多个互斥方案才能得出最为经济合理的检修策略。检修策略大体能够划为两方面：即设备维修和设备更换。其中，设备维修由维修的对象目标和方法方式能划为大修、中修、小修、现代化改造等。
设备维修即以调试、修复、更换发生故障或出现问题的零部件从而恢复并保持设备的正常生产运作。多数情况下，维修和更换购买新设备比较起来更加经济节约。但是维修只在一定限度内有效，通常无法还原设备发生故障前的状态。
从设备经济寿命原理可以看出，某一设备更换与否可依据它有没有超出其经济寿命，如果已超过经济寿命，应该采用更换策略；如果没有超过经济寿命，应该用比较年均总成本费用的最小值来确定最优检修策略。
变电站设备检修策略的经济性分析方法：
维修后的设备年均总成本费用ACrp也由3方面构成：
（1）年均运行费用OCrp。由沉没成本不计原则，设备维修前的运行成本不计入设备后续使用的费用现金流中。在此仍然将年劣化值看作是等额的，设备维修后的年均运行费用为：
三、算例分析
以下例举出两组比较有代表性的数据，分别为北郊220kV变电站三号变压器和双阳220kV变电站一号变压器的相关数据，如表1所示。本文近似利用经典等额递减估计作为设备残值估计模型。本文重点在于权衡对照维修及替换方案。通过役龄回退理论可知，有效的维修可以降低设备的故障率至之前的某一时间点。
北郊220kV变电站三号变压器检修策略经济性分析
应用已知数据，通过公式（1-5）可得出该设备的经济寿命为18年，最小年费用ACmin近似于130万元。又其运行年限为12.5年，并没有到18年，故还应比较维修方案才能得到最优检修策略。维修方案的年费用最小值为1，231，254元小于ACmin，故此时应选择维修方案。通过这一事例分析能够看到，由于该变压器维修成本较低，且可将设备维修到较好水平，降低故障概率，所以本例中维修方案更加有效合理。
双阳220kV变电站一号变压器检修策略经济性分析
采用相同的方法可得出双阳220kV变电站一号变压器的经济寿命为22年，最小年费用ACmin近似于475，382元。又其运行年限为21年，并没有到22年，故还应比较维修方案才能得到最优检修策略。维修方案的年费用最小值为523，860元大于ACmin，故此时应选择更换方案。通过这一事例可以看到，由于该变压器维修成本较高，且无法将设备维修到较好水平，导致电网运行风险上升经济合理性下降，所以本例中更换方案更加有效合理。
通常，考虑到设备的购置成本远大过维修成本，故优先考虑维修策略。除非在维修无法还原设备发生故 障前的较好状态时，且设备故障概率上升带来的损失大于引进新设备的价格时，就需要更换设备。上述的两个实例反映了本文所阐述的理论分析的有效性和合理性。
四、结语
本文在技术经济学原理和变电站设备经济寿命原理模型及方法的运用上虽然没有对设备故障概率和设备折旧劣化两项因素进行精确地计算，只是粗略的估算，但是对本文所要说明的理论框架影响不大，可以忽略不计。本文通过对变电站设备检修策略的制定方法进行经济性分析，从而得出了变电站设备检修策略的理论框架。并通过北郊220kV变电站三号变压器和双阳220kV变电站一号变压器的实例分析对该理论框架的准确性和合理性进行了验证。可以看出该框架是逻辑上准确的，客观上合理的。但在精确性和详细性方面还有很大的提高空间。
参考文献：
[1]冯海虹.变电设备状态检修的策略及应用研究[D].华南理工大学，2010.
[2]王一.输变电设备状态检修决策研究[D].浙江大学，2011.
[3]冀凯琳.基于LCC理论的电力设备检修策略研究[D].华北电力大学（北京），2011.
[4]黎斌.电力设备检修维护问题分析[J].能源与节能，2013，06：126-128.
[5]高孟平，谢一工.电力设备检修全流程效率管控[J].云南电力技术，2012，01：7-10.
[6]FrangoPol DM，Liu M.Maintenance and Management of Civil Infrastrueture Based on Condition[J].Safety，Optimization and Life-Cycle Cost，2007.