一种降低全寿命周期费效比的智能配网应用

国网河南省电力公司洛阳供电公司 付红军



一种降低全寿命周期费效比的智能配网应用

国网河南省电力公司洛阳供电公司 付红军

【摘要】配电网是电力系统中直接面向用户的环节，肩负着向用户提供优质、高可靠性电能的重任。作为企业，力图使配电系统发挥最大效能以减少成本。因此，如何统筹考虑配电效能与费用之间的关系，是本文的研究重点。从费用-效能的角度出发，开发研究出一套基于北斗卫星通信的智能配电网系统，具有很强的实际应用价值。

【关键词】北斗卫星；配电网；全寿命周期管理；经济性评估

0　引言

从全寿命周期管理的角度出发，深入分析配电系统规划、运营阶段的各种成本，优化规划设计方案，在保证配电系统安全、可靠的前提下，最大限度地发挥配电系统潜力，实现配电系统全寿命周期成本最小化和经济与社会效益最大化，对构建安全可靠、运行经济的配电系统来说具有十分重要意义[1]。

1　配电系统全寿命周期成本模型

1.1全寿命周期概念

全寿命周期成本（Life Cycle Cost，简称LCC），指的是完成任务要求所需的“一生费用”，指设备从规划、设计、制造、运输、安装、调试、使用、维护、修理、改造直至报废所经历的全部时间内所花费的费用[2]。

1.2全寿命周期成本构成

整个配电系统的成本要素主要包括设备投资成本、运维成本、检修成本、故障成本及废弃成本。

设备投资成本主要包括设备购置费、安装工程费、建设期贷款利息、其他费用（居民拆迁、绿化等费用）；运行维护成本主要包括：运维人工、材料成本、运行损耗费等费用；检修成本主要包括：定期检修成本、设备维修（更新）等费用；故障成本主要包括停电导致的供电部门售电利润损失（直接故障损失）和停电导致的社会赔偿成本（间接故障损失）等费用;废弃成本主要包括：设备拆除费用（人工、运输、环保费用）及设备残值等费用。

2　智能配网全寿命周期费效比

2.1常见智能配网方式比较

目前，配电领域比较常用的几种通信方式包括光纤专网、无线专网和无线公网等方式。

1)光纤专网因传输容量大、高速率等优势，是广泛使用的一种电力系统通信方式，但是光纤建设成本偏高、网络建设后期运行维护费用高。

2)无线专网由于受频点数量少、传输容量有限、通道安全性等问题制约，无法满足智能电网中配用电业务宽带化、互动化、智能化需求。电力行业目前只有230 MHz一些无线频点可用，该频段并不适合WiMAX组网。

3)无线公网方式虽具有建设周期短、成本低的优点，但由于本质上无线公网和互联网是相通的，无线公网通信方式的安全性、可靠性不能保证。

与以上几种常见的电力通信方式相比，基于北斗卫星短报文功能的电力通信兼顾通信可靠性与安全性、成本低廉与安装维护方便。具体表现在：

1)相对光纤专网，北斗短报文电力通信属于无线通信，不需要铺设电缆。北斗的组成器件均采用军标标准进行生产检测，质量有保证，后期基本可以做到免维护，大大降低了工作量，节约了维护成本。

2)与无线专网与公网通信相比，北斗短报文电力通信利用的是具有中国自主知识产权的北斗卫星导航系统的短报文通信功能，只需单一卫星波束可见既能实现通信。

2.2配电网资产管理方式

设备数量多、单个设备投资低是配电网的显著特点之一，在这种情况下以单个设备为资产管理对象往往会十分繁琐，且数据获取困难，不符合实际生产需求。因此寻求一种新的资产管理模式是配电网实施资产全寿命周期管理首要解决的问题。在实际生产中，配电资产的管理模式以馈线为基本管理单元进行配电设备全寿命周期资产管理比较符合实际需求。

2.3LCC指标比较计算

2.3.1系统比较前提

智能配电网自愈速度的快慢直接关系到对用户的影响，因此，根据自愈速度的快慢来量化描述智能配电网的自愈能力，作为评价智能配电网自愈能力的一项量化指标。

2.3.2设备投资成本

设备投资费用包括设备购置费、建筑工程费、安装工程费、建设期贷款利息和其他费用等，发生在设备寿命周期初期。

2.3.3运行维护成本

电力系统中，大多数设备的寿命周期比较长，在使用全寿命周期成本法对设备的方案进行投资分析时，必须考虑资金的时间价值。全寿命周期费用分析中估算所得到的各项费用，因为发生时间不同，不能直接相加，需要将各项费用都折算到某个标准时刻才具有可比性。

2.3.4检修成本

检修成本包括年度检修、试验成本，人工、材料(含装置性材料)、机械台班成本。目前绝大多数供电企业对供电设备检修费用管理的办法是根据年度总费用计划来确定。随着状态检修的逐步推广，检修成本的计算模式也会逐步变化。

3　北斗智能配网系统经济效益实例

北斗智能配网系统已于2012年在国网平顶山供电公司建设应用，本文跟踪调查分析了投资运行三年来的经济效益。

3.1投资期经济效益分析

北斗智能配网系统改造项目一期二期共安装了21个控制开关，各控制开关点总长度约为190公里，该项目总投资为120万元。按照传统的地下光纤通信方式计算，平均每公里地下光纤综合成本为3万元，完成该项目大约需要570万元，减去该项目投资120万元，分摊到21个点上平均每点能节约资金约为21.42万元，投资期经济效益明显。

3.2运行维护期经济效益分析

按照传统光纤通信模式，每年需投入大量人力、物力和资金进行维护，地下光纤管网费用为1000元/公里·年，而该北斗智能配网系统能完全节约此部分开支。因此，除了节约人力、物力之外，每年维护费用能节省约19万元。且随着北斗智能配网系统使用年限的增加，该部分节省资金能够不断累积。

如表1所示，通过对比两种方案的经济效益，可以看出，北斗卫星智能配网方案在设备寿命的投资、运行维护期间的经济效益明显占优，北斗卫星智能配网方案的全寿命费效比明显高于传统的光纤智能配网方案。

表1　经济效益对比

4　结论

在建设为电力用户服务的智能配网系统时，必须全面考虑电力行业的特点和直接面对用户的实际情况，寻求最佳的系统全寿命费效比。本文提出的一种基于北斗卫星通信的智能配网解决方案，是智能配网的一种新思路、新方法。实际运行发现，基于北斗系统的智能配网系统能够降低系统全寿命周期费用，提高配电系统的全寿命费效比。

参考文献

[1]苏海锋.配电系统规划全寿命周期管理理论和方法研究[D].华北电力大学,2012.

[2]日比宗平.寿命周期费用评价法一方法及实例[M].北京:机械工业出版社,1984.