84 基于二牛66kV變電站二次系統(tǒng)全壽命周期(LCC)分析研究

1、精選文檔基于二牛66kV變電站二次系統(tǒng)全壽命周期（LCC）分析爭(zhēng)辯萬(wàn)青 劉濤 陳寶琪（沈陽(yáng)電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院）【摘 要】介紹了沈陽(yáng)二牛智能變電站二次系統(tǒng)狀況，接受LCC的技術(shù)方法對(duì)智能變電站的二次系統(tǒng)成本和綜合效益進(jìn)行了評(píng)估，并將實(shí)際運(yùn)行的智能變電站的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，進(jìn)行了量化分析。【關(guān)鍵詞】智能變電站 LCC 投資成本 運(yùn)維成本0 二牛66kV變電站工程概述變電站按智能站建設(shè)，智能化方案按常規(guī)電氣設(shè)備加智能組件完成。本工程接受?chē)?guó)網(wǎng)公司通用設(shè)計(jì)66-C1-2方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。（1） 主變壓器本期2臺(tái)20MVA，遠(yuǎn)期2臺(tái)40MVA；（2）66kV出線本期2回，遠(yuǎn)期2回 ；（3）10kV出線本期8回

2、，遠(yuǎn)期24回；（4）本期每臺(tái)主變 10kV側(cè)配置1組戶(hù)外框架并聯(lián)電容器，終期配置2組3Mvar考慮。（5）智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備配置和功能要求按無(wú)人值班模式設(shè)計(jì)。1 二次設(shè)備組屏及布置二牛66kV變電站二次設(shè)備室布置操作主機(jī)柜1面，遠(yuǎn)動(dòng)通信柜1面，綜合服務(wù)器柜1面，數(shù)據(jù)服務(wù)器柜1面，圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)柜1面，公用柜1面，網(wǎng)絡(luò)分析記錄儀柜1面，主變愛(ài)護(hù)測(cè)控柜2面，橋愛(ài)護(hù)測(cè)控柜1面，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)柜1面，交直流一體化電源柜8面，智能幫助把握系統(tǒng)柜1面。10kV系統(tǒng)依據(jù)開(kāi)關(guān)間隔配置，接受愛(ài)護(hù)測(cè)控一體扮裝置，就地安裝在對(duì)應(yīng)10kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。電能表布置在10kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)主變壓器電量愛(ài)護(hù)集中組屏安裝于二次設(shè)備室

3、內(nèi)，主變本體愛(ài)護(hù)及智能終端布置在變壓器本體四周。2 變電站二次系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析變電站二次系統(tǒng)設(shè)備投入成本包括設(shè)備的選購(gòu)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)、更換以及其相對(duì)應(yīng)的全部活動(dòng)勞務(wù)成本的投入，其中選購(gòu)、安裝、調(diào)試是設(shè)備的初期投入成本，也即是一次性投入成本，設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)或更換成本是設(shè)備在使用階段的投入成本，該投入受設(shè)備質(zhì)量、維護(hù)周期、設(shè)備使用壽命制約，不同設(shè)備該項(xiàng)投入成本都不一樣，降低設(shè)備投入成本主要是降低設(shè)備運(yùn)行維護(hù)和更換成本，提高設(shè)備質(zhì)量，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，延長(zhǎng)設(shè)備定期檢修時(shí)間。二次設(shè)備由定期檢修過(guò)渡到狀態(tài)檢修是削減設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本最佳手段，也是提高二次設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益最佳途徑。3 智能變電站二次系

4、統(tǒng)LCC分解智能變電站二次系統(tǒng)中一體化監(jiān)控系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，使其二次系統(tǒng)具有了削減系統(tǒng)硬件配置、網(wǎng)絡(luò)化軟功能、免維護(hù)等特點(diǎn)。其壽命周期費(fèi)用中，設(shè)備投資及運(yùn)行維護(hù)成本均不同于常規(guī)變電站，因此，其壽命周期費(fèi)用具有肯定的特殊性。智能變電站二次系統(tǒng)LCC指的是二次系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)壽命周期內(nèi)所支付的全部費(fèi)用，由以下四部分組成：初始投入成本(CI)、運(yùn)維成本(CO)、故障引起的中斷供電損失成本(CF)、以退運(yùn)處置成本(CD)。因此，二次系統(tǒng)全生命周期成本可以寫(xiě)成：LCC=CI+CO+CF+CD3.1 投資成本CI二次系統(tǒng)的一次性投資成本主要包括二次系統(tǒng)購(gòu)置費(fèi)用(CI1)、安裝調(diào)試費(fèi)用(CI2)、其它費(fèi)用(CI3)等

5、投產(chǎn)使用前的全部投資。這部分包含的內(nèi)容較多，涉及的范圍也較廣，因此，我們接受工程法對(duì)各項(xiàng)費(fèi)用進(jìn)行估算，然后逐項(xiàng)疊加，以此來(lái)估算其一次投資成本。CI=CIl+CI2+CI3（1）設(shè)備購(gòu)置成本(CI1)依據(jù)二牛66kV變電站建設(shè)規(guī)模，取本站二次系統(tǒng)中各項(xiàng)設(shè)備與常規(guī)綜自系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。包括有：愛(ài)護(hù)測(cè)控、監(jiān)控系統(tǒng)、五防、把握電纜等主要二次設(shè)備。見(jiàn)表1。（2）安裝調(diào)試成本(CI2)各設(shè)備安裝調(diào)試成本計(jì)算見(jiàn)表2。智能變電站二次系統(tǒng)使全站二次回路及愛(ài)護(hù)端子排大大簡(jiǎn)化，減輕了電纜敷設(shè)、接線工作量，最大程度地避開(kāi)了二次回路誤接線、斷線的可能，極大地減輕了安裝調(diào)試過(guò)程中二次回路查線工作量，縮短了設(shè)備安裝調(diào)試時(shí)間，提高

6、了安裝調(diào)試的效率。 表1 主要二次設(shè)備購(gòu)置投資成本對(duì)比表設(shè)備類(lèi)別設(shè)備名稱(chēng)常規(guī)綜自系統(tǒng)智能變電站二次系統(tǒng)節(jié)省投資節(jié)省投資百分比配置投資（萬(wàn)元）配置投資（萬(wàn)元）愛(ài)護(hù)及測(cè)控主變愛(ài)護(hù)測(cè)控3面452面301533.3%橋愛(ài)護(hù)測(cè)控1面（2臺(tái)裝置）101面（1臺(tái)裝置）7333.3%備自投1面10集成功能-10100%監(jiān)控系統(tǒng)一體化監(jiān)控系統(tǒng)1套301套36-6五防五防工作站1套13集成功能-13100%電纜把握電纜及輔料8.5KM35.54KM16.718.853%蓄電池直流+通信蓄電池2組251組131248%合計(jì)168.5102.765.840%表2 二次系統(tǒng)主要設(shè)備安裝調(diào)試成本對(duì)比表設(shè)備類(lèi)別設(shè)備名稱(chēng)常規(guī)

7、綜自系統(tǒng)智能變電站二次系統(tǒng)節(jié)省投資（萬(wàn)元）工時(shí)元/工時(shí)數(shù)量安裝調(diào)試費(fèi)（萬(wàn)元）配置數(shù)量安裝調(diào)試費(fèi)（萬(wàn)元）愛(ài)護(hù)及測(cè)控主變愛(ài)護(hù)測(cè)控8024035.823.91.9橋愛(ài)護(hù)測(cè)控6024011.4410.80.64備自投4024010.96集成功能0.96監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)5402401131130五防專(zhuān)用系統(tǒng)4024010.96集成功能0.96合計(jì)22.1617.74.19(3)其它費(fèi)用（CI3）施工設(shè)計(jì)方面，智能變電站二次系統(tǒng)極大地削減了施工設(shè)計(jì)的工作量，與常規(guī)綜合自動(dòng)化變電站相比，由于取消了大部分把握電纜，用GOOSE網(wǎng)絡(luò)代替了常規(guī)的把握電纜構(gòu)成的二次回路，每個(gè)間隔端子箱、機(jī)構(gòu)箱、愛(ài)護(hù)屏端子排只有交直流電

8、源，變得格外簡(jiǎn)潔，一個(gè)間隔只用一組光纖網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)全部的設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。施工設(shè)計(jì)出圖量?jī)H為常規(guī)綜合自動(dòng)化變電站的23。施工設(shè)計(jì)時(shí)間則可以大大縮短。3.2運(yùn)行維護(hù)成本CO設(shè)備全壽命周期內(nèi)運(yùn)行維護(hù)成本為設(shè)備定期檢驗(yàn)(CO1)、日常巡察(CO2)、現(xiàn)場(chǎng)操作(CO3)等費(fèi)用。（1）設(shè)備定期檢驗(yàn)費(fèi)用(CO1)按二次系統(tǒng)中常規(guī)設(shè)備生命周期為12年計(jì)算，依據(jù)規(guī)程要求，在整個(gè)生命周期內(nèi)設(shè)備檢驗(yàn)次數(shù)為新安裝、投運(yùn)一年、投運(yùn)第七年共三次，其中新安裝時(shí)調(diào)試費(fèi)用已計(jì)入安裝調(diào)試成本(CI2)，本處只計(jì)算兩次定期檢驗(yàn)的費(fèi)用，在設(shè)備生命周期內(nèi)節(jié)省的定檢費(fèi)用為31萬(wàn)元（2）日常巡察費(fèi)用(CO2)由于智能變電站二次系統(tǒng)

9、配置智能幫助把握系統(tǒng)，集控中心監(jiān)控人員可以隨時(shí)便利地查看現(xiàn)場(chǎng)二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，這就相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了變電站二次設(shè)備的遠(yuǎn)方巡察，即在集控中心對(duì)變電站二次系統(tǒng)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行巡察。在現(xiàn)場(chǎng)二次設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，同樣集控中心監(jiān)控人員能夠在第一時(shí)間發(fā)覺(jué)故障，并精確地對(duì)故障設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。目前常規(guī)無(wú)人值班變電站日常巡察周期為每3天巡察一次，智能變電站可以通過(guò)集控中心的遠(yuǎn)方巡察代替現(xiàn)場(chǎng)巡察，從而提高日常巡察效率，大大降低無(wú)人值班變電站的日常巡察工作量，具備智能幫助把握系統(tǒng)的智能變電站可以由原來(lái)的巡察周期3天延長(zhǎng)為2周或者更長(zhǎng)。智能變電站現(xiàn)場(chǎng)巡察周期以2周計(jì)算，在一年內(nèi)巡察次數(shù)為24次，每次巡察需

10、2人4個(gè)小時(shí)，則一年內(nèi)變電站日常巡察所需耗費(fèi)的工時(shí)為192。常規(guī)無(wú)人值班變電站巡察周期按目前執(zhí)行的3天計(jì)算，在一年內(nèi)巡察次數(shù)為121次，每次巡察需2人4個(gè)小時(shí)，則一年內(nèi)變電站日常巡察所需耗費(fèi)的工時(shí)為968。由此可以看出，智能變電站二次系統(tǒng)與常規(guī)無(wú)人值班變電站相比，可以大大削減日常運(yùn)行巡察工作量。（3）現(xiàn)場(chǎng)操作費(fèi)用(CO3)智能變電站二次系統(tǒng)的智能化操作能夠大大降低運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)操作的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高工作效率。拿變壓器倒閘操作來(lái)講，常規(guī)的倒閘操作需要運(yùn)行人員依次進(jìn)行變壓器各側(cè)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)等多項(xiàng)操作，且每操作一次均需進(jìn)行設(shè)備位置的確認(rèn)及五防規(guī)律的校驗(yàn)。完整的一次變壓器倒閘操作一般需要半個(gè)小時(shí)。而接

11、受智能操作進(jìn)行變壓器倒閘操作時(shí)，用一個(gè)綜合命令代替原來(lái)的多個(gè)單項(xiàng)操作，完整的變壓器倒閘操作僅需要不到幾分鐘時(shí)間，大大提高了運(yùn)行人員倒閘操作的效率。3.3 故障成本(CF)故障成本主要統(tǒng)計(jì)設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中突然消滅故障或特別，需要臨時(shí)處理而引起的人工費(fèi)、材料費(fèi)、交通費(fèi)等，以及由于設(shè)備故障導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)時(shí)造成的其他損失。常規(guī)綜合自動(dòng)化變電站由于二次回路簡(jiǎn)單，二次回路缺陷發(fā)生的概率極高，特殊是在惡劣天氣狀況下，二次回路直流接地、回路斷線、節(jié)點(diǎn)接觸不良等缺陷頻發(fā)，缺陷處理成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于網(wǎng)絡(luò)化智能變電站。從目前沈陽(yáng)地區(qū)投運(yùn)的智能變電站來(lái)看，運(yùn)行良好，尚未發(fā)生運(yùn)行故障問(wèn)題。4 智能變電站二次系統(tǒng)LCC分析評(píng)

12、價(jià)4.1 購(gòu)置成本分析由表l比較可見(jiàn)，在智能變電站二次系統(tǒng)各項(xiàng)設(shè)備中，高于常規(guī)綜自站投資費(fèi)用的設(shè)備是監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)的購(gòu)置成本較常規(guī)綜自站高出16.7，緣由由于包含有一體化監(jiān)控系統(tǒng)功能以及高級(jí)應(yīng)用功能所致。低于常規(guī)綜自系統(tǒng)投資的設(shè)備依次為把握電纜、愛(ài)護(hù)測(cè)控設(shè)備、蓄電池等。其中，把握電纜較常規(guī)綜自站節(jié)省53，削減單項(xiàng)購(gòu)置費(fèi)用18.8萬(wàn)元；備自投功能嵌一體化監(jiān)控系統(tǒng)中，取消了相應(yīng)裝置硬件，也節(jié)省了一部分購(gòu)置費(fèi)用。由表1可見(jiàn)，智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)備購(gòu)置成本較常規(guī)綜自站下降了40。大大節(jié)省了設(shè)備投資成本。4.2 安裝調(diào)試成本分析由表2可以看出，智能變電站安裝調(diào)試較常規(guī)綜自系統(tǒng)節(jié)省20，節(jié)省安裝調(diào)試費(fèi)

13、用的緣由有以下幾點(diǎn)：（1）優(yōu)化整合了常規(guī)變電站的把握電纜二次回路，使得二次回路的調(diào)試工作量很少。而常規(guī)變電站安裝調(diào)試時(shí)二次回路的調(diào)試與查線工作高于裝置本身的調(diào)試工作量。（2）智能變電站二次系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)配置、通信協(xié)議、元件模型等標(biāo)準(zhǔn)化，使得變電站的安裝調(diào)試工作變得更加簡(jiǎn)潔，大量的調(diào)試工作在設(shè)備出廠聯(lián)調(diào)時(shí)均已完成，現(xiàn)場(chǎng)的聯(lián)調(diào)工作主要是驗(yàn)證性試驗(yàn)，使得系統(tǒng)的調(diào)試工作變得格外簡(jiǎn)潔。4.3 運(yùn)行維護(hù)成本分析通過(guò)前面的分析可以看出，智能變電站在運(yùn)行維護(hù)方面的優(yōu)勢(shì)顯得尤為突出。由于二次系統(tǒng)應(yīng)用了可視化網(wǎng)絡(luò)平安監(jiān)視技術(shù)，可以在集控中心對(duì)變電站二次系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程巡察，從而延長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)巡察的周期，大大降低運(yùn)行人員日常

14、巡察的工作量。在運(yùn)行操作方面，智能操作功能大大提高了倒閘操作的效率，提高了運(yùn)行管理水平。4.4故障損失成本分析由于智能變電站二次回路用光纜代替了傳統(tǒng)的電纜，解決了電磁干擾問(wèn)題，使得變電站二次回路的運(yùn)行環(huán)境得到了改善，大大消退了二次回路的缺陷，極大地降低了設(shè)備缺陷處理的成本。表3 二次系統(tǒng)（主要設(shè)備）設(shè)計(jì)對(duì)比表項(xiàng) 目名 稱(chēng)平安牢靠性設(shè)計(jì)易維護(hù)性設(shè)計(jì)可施工性設(shè)計(jì)可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)節(jié)省環(huán)保性設(shè)計(jì)可回收性設(shè)計(jì)事故處置防災(zāi)設(shè)計(jì)LCC最優(yōu)設(shè)計(jì)常規(guī)綜自系統(tǒng)二次回路接線簡(jiǎn)單，故障點(diǎn)多維護(hù)工作量大把握電纜接線及二次回路調(diào)試工作量大，建設(shè)周期長(zhǎng)可擴(kuò)展設(shè)備配置繁多，功能重復(fù)，鋪張資源一般不適用233.59萬(wàn)元智能二次系統(tǒng)優(yōu)扮裝置、二次回路功能整合，故障點(diǎn)少遠(yuǎn)程維護(hù)，工作量及人員配置少節(jié)省電纜約53%、削減施工周期，安裝調(diào)試工作量削減，建設(shè)周期短可擴(kuò)展設(shè)備優(yōu)化配置，投資削減一般不適用146.9萬(wàn)元5 結(jié)論二牛66kV變電站接受智能變電站二次系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)綜自二次系統(tǒng)的諸多問(wèn)題，大大提高了供電牢靠性，削減了調(diào)試、配置、運(yùn)行、維護(hù)等成本。接受LCC的技術(shù)方法對(duì)智能變電站的成本和綜合效益進(jìn)行了評(píng)估，并將實(shí)際運(yùn)行的智能工程的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，進(jìn)行了量化分析，LCC結(jié)果表明二牛66kV變電站接受智能變電站在保證供電牢靠性的基礎(chǔ)上，較傳統(tǒng)的綜自系