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、WORD格式基于二牛66kV變電站二次系統(tǒng)全壽命周期（LCC）分析研究萬青劉濤陳寶琪（沈陽電力勘測設(shè)計院）【摘要】介紹了沈陽二牛智能變電站二次系統(tǒng)情況，采用LCC的技術(shù)方法對智能變電站的 二次系統(tǒng)成本和綜合效益進行了評估，并將實際運行的智能變電站的運營數(shù)據(jù)作為樣本數(shù) 據(jù)，進行了量化分析?！娟P(guān)鍵詞】智能變電站LCC投資成本運維成本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。本工程采用國網(wǎng)公司通用設(shè)計66-C1-2方案進行設(shè)計。(1)主變壓器本期2臺20MVA,遠(yuǎn)期2臺40MVA；(2)66kV出線本期2回，遠(yuǎn)期2回;600專業(yè)資料整理lOkV出線本期8

2、回，遠(yuǎn)期24回;(5)本期每臺主變lOkV側(cè)配置1組戶外框架并聯(lián)電容器，終期配置2組3Mvar考慮。智能變電站自動化系統(tǒng)的設(shè)備配置和功能要求按無人值班模式設(shè)計。1二次設(shè)備組屏及布置二牛66kV變電詁二次設(shè)備室布置操作主機柜1而，遠(yuǎn)動通信柜1而，綜合服務(wù)器柜1而，數(shù)據(jù)服務(wù)器柜1而，圖形網(wǎng)關(guān)機柜1而，公用柜1而，網(wǎng)絡(luò)分析記錄儀柜1而，主變保 護測控柜2而，橋保護測控柜1而，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)柜1而，交直流一體化電源柜8而，智能 輔助控制系統(tǒng)柜1而。lOkV系統(tǒng)按照開關(guān)間隔配置，采用保護測控一體化裝置，就地安裝在對應(yīng)lOkV開關(guān)柜內(nèi)。電能表布置在lOkV開關(guān)柜內(nèi)主變壓器電量保護集中組屏安裝于二次設(shè)備室內(nèi)，

3、主變本體保護及智能終端布置在變壓器本體附近。2變電站二次系統(tǒng)經(jīng)濟效益分析變電站二次系統(tǒng)設(shè)備投入成本包括設(shè)備的采購、安裝、調(diào)試、運行、維護、更換以及其相對應(yīng)的所有活動勞務(wù)成本的投入，其中采購、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)備的運行維護或更換成本是設(shè)備在使用階段的投入成本，該投入受設(shè)備 質(zhì)量、維護周期、設(shè)備使用壽命制約，不同設(shè)備該項投入成本都不一樣，降低設(shè)備投入成本 主要是降低設(shè)備運行維護和更換成本，提高設(shè)備質(zhì)量，延長設(shè)備使用壽命，延長設(shè)備定期檢 修時間。二次設(shè)備由定期檢修過渡到狀態(tài)檢修是減少設(shè)備運行維護成本最佳手段，也是提高 二次設(shè)備經(jīng)濟效益最佳途徑。3智能變電詁二次

4、系統(tǒng)LCC分解智能變電站二次系統(tǒng)中一體化監(jiān)控系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，使其二次系統(tǒng)具有了減少系統(tǒng)硬件配置、網(wǎng)絡(luò)化軟功能、免維護等特點。其壽命周期費用中，設(shè)備投資及運行維護成本均不同 于常規(guī)變電站，因此，其壽命周期費用具有一定的特殊性。智能變電站二次系統(tǒng)LCC指的 是二次系統(tǒng)經(jīng)濟壽命周期內(nèi)所支付的全部費用，由以下四部分組成：初始投入成本(CI)、運 維成本(CO)、故障引起的中斷供電損失成本(CF)、以退運處置成本(CD)o因此，二次系統(tǒng)全 生命周期成本可以寫成:LCC二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)購置費用(CI1)、安裝調(diào)試費用(CI2)、其它費用(

5、CI3)等投產(chǎn)使用前的所有投資。這部分包含的內(nèi)容較多，涉及的范圍也較廣，因此, 我們采用工程法對各項費用進行估算，然后逐項疊加，以此來估算其一次投資成本。CI二CI1+CI2+CI3(1) 設(shè)備購置成本(Clj根據(jù)二牛66kV變電詁建設(shè)規(guī)模，取本詁二次系統(tǒng)中各項設(shè)備與常規(guī)綜自系統(tǒng)相對應(yīng)。包括有：保護測控、監(jiān)控系統(tǒng)、五防、控制電纜等主要二次設(shè)備。見表(2) 安裝調(diào)試成本(CI2)各設(shè)備安裝調(diào)試成本計算見表2。智能變電站二次系統(tǒng)使全站二次回路及保護端子排大大簡化，減輕了電纜敷設(shè)、接線工作量，最大程度地避免了二次回路誤接線、斷線的可能, 極大地減輕了安裝調(diào)試過程中二次回路查線工作量，縮短了設(shè)備安裝調(diào)

6、試時間，提高了安裝 調(diào)試的效率。表1主要二次設(shè)備購置投資成本對照表常規(guī)綜自系統(tǒng)智能變電站二次系統(tǒng)節(jié)約投資設(shè)備類別設(shè)備¥稱節(jié)約投資配置投資（萬才.）配置投資（萬元）百分比主變保護測控3而452 in 301533.3%保護及測控京仲Umil*六1 7777 /C厶壯蚩、1 Al T7TT （ 1 厶耳：事、rrooo on/vl 1AJ/ vsUJ.I. i im vj 1 J宀坦1 TTiT 1 c住I.h4自> / 丄U 丄 |H| k i 1| 4?4t 臺匕 1 Al AA(VF=1/11味+力小td hd J乂 丄 IHl IV I比心彳 St r 乂W cct :*s

7、： CQ c叨 n也 iViUURllil JY>Js：yu r-r H-TT rWr TT r?-fc -r MlIuL J-1-. xjs丄JUx<3 V V?fl- 1 盤 1 nI IV-r+t 厶匕 1C,CCA/Jl叨Jl 1刃丄11*"吐七訊乂土別Mu i丄 J :4c丿J乂Hl iJlUUAtT7, A 審 業(yè) H c LizMO u era r i c Qjr«加孔,J丄 1 忖J 口 七乙人 IE *1一1 '-*丄 2. 1 丄 2.蓄電池直流誌信蓄電池2組251組131248%>w合計 168.5102. 765. 840%

8、常規(guī)綜自系?充智能變電站系統(tǒng)節(jié)約投資主a二次系統(tǒng)主要設(shè)備安裝調(diào)試成本對照表卩、設(shè)備類別設(shè);事名稱工時元/工時數(shù)量安麥調(diào)試費（萬元）配置數(shù)量安裝調(diào)試費（萬元）主變保護測控8024035. 8 " C 橋保護測控60240備自故40240"11!J.91.9 保護 jbW ).80. 64 控 96集成功能一一& 9611.44 VI監(jiān)控系統(tǒng)系 1K 540240113 V 1130五防專示阮4 4024010. 96 集成功能一一0 96合計 22. 1617. 74. 19WORD幷式601專業(yè)資料整理WORD格式(3) 其它費用(CI3)施工設(shè)計方而，智能變電站二

9、次系統(tǒng)極大地減少了施工設(shè)計的工作量，與常規(guī)綜合自動化變電站相比，由于取消了大部分控制電纜，用GOOSE網(wǎng)絡(luò)代替了常規(guī)的控制電纜構(gòu)成的 二次回路，每個間隔端子箱、機構(gòu)箱、保護屏端子排只有交直流電源，變得非常簡單，一個 間隔只用一組光纖網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)所有的設(shè)備連接，實現(xiàn)各項功能。施工設(shè)計出圖量僅為常規(guī) 綜合自動化變電站的2/ 3。施工設(shè)計時間則可以大大縮短。3. 2運行維護成本CO設(shè)備全壽命周期內(nèi)運行維護成本為設(shè)備定期檢驗(C01)、日常巡視(C02)、現(xiàn)場操作(C03)等費用。(1) 設(shè)備定期檢驗費用(COD按二次系統(tǒng)中常規(guī)設(shè)備生命周期為12年計算，按照規(guī)程要求，在整個生命周期內(nèi)設(shè)備檢驗次數(shù)為新安

10、裝、投運一年、投運第七年共三次，其中新安裝時調(diào)試費用已計入安裝調(diào)試 成本(CI2),本處只計算兩次定期檢驗的費用，在設(shè)備生命周期內(nèi)節(jié)約的定檢費用為31萬元(2) 日常巡視費用(C02)由于智能變電站二次系統(tǒng)配置智能輔助控制系統(tǒng)，集控中心監(jiān)控人員可以隨時方便地查看現(xiàn)場二次設(shè)備的運行狀態(tài)，這就相當(dāng)于實現(xiàn)了變電站二次設(shè)備的遠(yuǎn)方巡視，即在集控中心 對變電站二次系統(tǒng)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)進行巡視。在現(xiàn)場二次設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)故障時，同樣集 控中心監(jiān)控人員能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)故障，并準(zhǔn)確地對故障設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行定位。目前 常規(guī)無人值班變電站日常巡視周期為每3天巡視一次，智能變電詁可以通過集控中心的遠(yuǎn)方 巡視代替現(xiàn)場

11、巡視，從而提高日常巡視效率，大大降低無人值班變電站的日常巡視工作量, 具備智能輔助控制系統(tǒng)的智能變電站可以由原來的巡視周期3天延長為2周或者更長。智能 變電站現(xiàn)場巡視周期以2周計算，在一年內(nèi)巡視次數(shù)為24次，每次巡視需2人4個小時, 則一年內(nèi)變電站日常巡視所需耗費的工時為192o常規(guī)無人值班變電站巡視周期按目前執(zhí)行的3天計算，在一年內(nèi)巡視次數(shù)為121次，每次巡視需2人4個小時，則一年內(nèi)變電站日常巡視所需耗費的工時為968。由此可以看出, 智能變電站二次系統(tǒng)與常規(guī)無人值班變電站相比，可以大大減少日常運行巡視工作量。(3) 現(xiàn)場操作費用(C03)智能變電站二次系統(tǒng)的智能化操作能夠大大降低運行人員現(xiàn)

12、場操作的勞動強度和提高工作效率。拿變壓器倒閘操作來講，常規(guī)的倒閘操作需要運行人員依次進行變壓器各側(cè)斷路 器和隔離開關(guān)等多項操作，且每操作一次均需進行設(shè)備位置的確認(rèn)及五防邏輯的校驗。完整 的一次變壓器倒閘操作一般需要半個小時。而采用智能操作進行變壓器倒閘操作時，用一個 綜合命令代替原來的多個單項操作，完整的變壓器倒閘操作僅需要不到幾分鐘時間，大大提 高了運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)計設(shè)備在正常運行過程中突然出現(xiàn)故障或異常，需要臨時處理而引起的人工費、材料費、交通費等，以及由于設(shè)備故障導(dǎo)致設(shè)備停運時造成的其他損失。常規(guī)綜合自動化變電站由于二次回路復(fù)雜，二次回路缺陷

13、發(fā)生的概率極高，特別是在惡為天氣情況下，二次回路直流接地、回路斷線、節(jié)點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。從目前沈陽地區(qū)投運的智能變電站來看，運行良好，尚未發(fā)生運行故障問題。4智能變電站二次系統(tǒng)LCC分析評價 4. 1購置成本分析由表1比較可見，在智能變電站二次系統(tǒng)各項設(shè)備中，高于常規(guī)綜自站投資費用的設(shè)備是監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)的購置成本較常規(guī)綜自站高出16.7%,原因由于包含有一體化監(jiān)控系統(tǒng)功能以及高級應(yīng)用功能所致。低于常規(guī)綜自系統(tǒng)投資的設(shè)備依次為控制電纜、保護測控設(shè)備、蓄電池等。其中，控制電纜較常規(guī)綜自站節(jié)約53%,減少單項購置費用18. 8萬元；備自投功能嵌 一體化

14、監(jiān)控系統(tǒng)中，取消了相應(yīng)裝置硬件，也節(jié)約了一部分購置費用。由表1可見，智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)備購置成本較常規(guī)綜自站下降了 40%。大大節(jié)約了設(shè)備投資成本。4. 2安裝調(diào)試成本分析由表2可以看岀，智能變電站安裝調(diào)試較常規(guī)綜自系統(tǒng)節(jié)約20%,節(jié)約安裝調(diào)試費用的原因有以下幾點:(1)優(yōu)化整合了常規(guī)變電站的控制電纜二次回路，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)試工作變得更加簡單，大量的調(diào)試工作在設(shè)備出廠聯(lián)調(diào)時均已完成，現(xiàn)場的聯(lián)調(diào) 工作主要是驗證性試驗，使得

15、系統(tǒng)的調(diào)試工作變得非常簡單。4. 3運行維護成本分析通過前而的分析可以看出，智能變電站在運行維護方而的優(yōu)勢顯得尤為突出。由于二次系統(tǒng)應(yīng)用了可視化網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)視技術(shù)，可以在集控中心對變電站二次系統(tǒng)進行遠(yuǎn)程巡視，從 而延長現(xiàn)場巡視的周期，大大降低運行人員日常巡視的工作量。在運行操作方而，智能操作 功能大大提高了倒閘操作的效率，提高了運行管理水平。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T擾問題，使得變電站二次回路的運行環(huán)境得到了改善，大大消除了二次回路的缺陷，極大地降低了設(shè)備缺陷處理 的成本。604專業(yè)資料整理表3二次系統(tǒng)（主要設(shè)備）設(shè)計對照表目安全名稱設(shè)計Q

16、沁可靠性易維護性設(shè)可設(shè)計計設(shè)計設(shè)i+設(shè)彳施工性可擴展怕卜節(jié)約環(huán)保性設(shè)可回噥性事故處置防災(zāi)LCC最優(yōu)常規(guī)綜自二0系統(tǒng)雜，古:回路接線復(fù)維護工彳【障點多大作量大，52量二次回路調(diào)i言設(shè)周期控制電纜接線及式工可擴展多，J設(shè)備配置繁 b能重復(fù)，浪費資源一般不適用233. 59萬元智能二次減4系統(tǒng)裝調(diào)t優(yōu)化裝置、二次遠(yuǎn)7 '施工周期，安設(shè)備£回路功能整合，工彳:工作量減置，投資莎g維護，:化配E量及人可擴展眇長節(jié)約電纜約53%、一般不適用146. 9萬元少，建設(shè)周期短WORD格式605專業(yè)資料整理WORD格式5結(jié)論二牛66kV變電站采用智能變電站二次系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)綜自二次系統(tǒng)的諸多問題，大大提高了供電可靠性，減少了調(diào)試、配置、運行、維護等成本。采用LCC的技術(shù)方法對智 能變電站的成本和綜合效益進行了評估，并將實際運行的智能工程的運營數(shù)據(jù)作為樣本數(shù) 據(jù)，進行了量化分析，LCC結(jié)果表明二牛66kV變電詁采用智能變電詁在保證供