电力设备管理中寿命周期及费用分析

电力设备管理中的寿命周期及费用分析摘要：本文从电力设备管理的概念出发，对电力设备的运行、维护和投资方案进行建模、比较，以找到最有效的解决方案,发掘设备的最大效用,实现设备管理的收益和风险控制。

关键词：电力设备管理寿命周期费用

0引言

随着电力网络不断扩大，电力设备的数量和种类也越来越多，电力设备管理正引起人们越来越多的关注。电力设备管理是指将管理、金融、经济、工程和其他方法综合运用于物理设备以达到用最有效的方式提供所需的服务水平。本文中从设备寿命周期费用的角度，用monte-carlo方法来模拟设备运行过程中的故障发生频率,以变压器状态监测装置为例分析其产生的经济效益。

1设备寿命周期费用

设备寿命周期费用(l 1fe cycle co st，lcc) 是指设备是整个寿命周期内所花费的总费用，包括购置费用(a cqu isit ion co st，ac) 和维护费用(sus-tain ing cost，sc) ，可以表示为: lcc= ac+ sc

式中lcc——设备寿命周期费用;

ac——设备购置费用，包括设备的开发、设计,制造、运输、安装调试等非重复性投资费用和部件升级、人员培训、环保等重复性投资费用；

sc——设备维护费用，包括能源消耗，维修，操作，技术资料

管理和报废费用等。

典型的寿命周期费有及其组成见图1。

图1寿命周期费用及其组成

从图1可以看出,设备的寿命周期费用中,维护费用所占的比例是逐年上升的,而且在很多情况下,购买设备的费用低于整个寿命期的维护费,通常设备的残值又很低,因此在考虑设备投资的时候,应该考虑设备的整个寿命周期的费用,而不应当只考虑它的初始价格。

从设备寿命周期费用的角度来管理电力设备,就是以电力设备一生的费用为对象，以降低电力设备寿命周期费用为核心目标，即以经济效益为中心来管理电力设备。通过寿命周期费用分析，可以找出对电力设备寿命周期费用影响较大的因素,以便提出切合实际的维修、更新措施,提高设备的可用率和运行效率,有效减少电力设备的检修费用投入。在追求电力设备寿命周期费用最小的基础上考虑设备的状态检修要比仅仅根据状态监测、寿命预测、可靠性分析来开展状态检修更加合理,也更加符合客观实际。

净现值法

设备的寿命周期费用是一种在较长时期内连续发生的费用，应该考虑到资金的时间价值。在经济学中常使用“现值”的概念来计算资金的时间价值。

计算设备寿命期内每年发生的现金流量，并按一定的基准收益率将各年的净现金流量折现到同一时间点(通常为初期) 后各年现

值的代数和就是净现值(npv) ，其表达式为:

式中：ci为净现金流入；co为净现金流出；n为方案寿命期；ic为基准收益率。

计算净现值时，首先列出设备寿命期内各年的现金流入和现金流现，计算各年的净现金流量，再按确定的基准收益率将各年的净现金流量折成现值;最后将各年的现值相加求得项目的净现值。

3电力设备的we ibull 寿命分布

电力设备的寿命周期费用分析中存在许多不确定性因素，例如故障发生的时间和后果。为解决这些不确定性问题必须引入统计学的概念。

电力设备的寿命分布通常可以用两参数的w eibu ll 分布函数来表示。两参数weibull分布的概率密度函数：

寿命分布服从weibull分布的设备可靠度寿命：

令r = e- 1,得到t(r )= b,因此b也被称为设备的特征寿命。

monte- carlo 模拟方法仿真设备故障发生频率

monte- carlo 模拟方法也被称为随机模拟方法，它是一种通过随机变量的统计试验、随机模拟来求解数学物理、工程技术问题近似解的数值方法。

结合上述电力设备寿命的w eibu ll 分布。我们可以利用mon te- carlo 模拟方法来模拟设备在一定时期内的故障发生频率。任取一[ 0，1 ]区间的随机数作为weibull分布函数的取值,求得设备的可靠度寿命t (r ) ，此寿命即为monte- carlo故障时间,加

上前一次故障维修时间,便是下一次故障发生的时间，如此反复多次，即可得到设备在给定时间内的故障发生频率。

在求得一定时期内每年的故障发生次数以后,就可以估计每年故障造成的损失，从而利用寿命周期费用法对设备的投资效益进行分析。

5变压器状态监测装置的经济效益分析

变压器寿命分布可以用weibull分布表示,取典型分布参数a= 1.1，β= 22.8 ，由monte-car-lo 仿真计算10000 次得到该变压器10 年内的故障频率见表1。

表1故障频率表(n= 10000)

由上述的故障频率表计算不安装监测装置和安装监测装置的变压器在未来10 年的寿命周期费用,并折算成净现值(取基准收益率为12% ) ，就可以得出安装监测装置之后产生的经济效益。

加装变压器状态监测装置后,可以降低变压器的寿命周期费用，并减少停电时间,取得良好的经济效益和社会效益，因此为变压器加装状态监测装置是非常可取的一项措施。

6结束语

本文简要介绍了电力设备管理的概念。分析了设备在寿命周期内的现金流问题，为选择电力设备维修方案提供了经济依据，并为设备管理的效益和风险分析打下了良好的基础。从设备寿命周期费用的角度分析了设备使用过程中的现金流问题，通过模拟设备实际运行时的故障和更新情况，将设备使用过程中产生的奖金流向转化

为净现值进行比较。这种分析方法可以将设备寿命周期中的一些不确定因素定量化，为进一步建立设备投资决策模型打下良好的基础。