10 kV开关站改造效费评估模型研究

王福菊

(国网上海市电力公司青浦供电公司，上海 201700)

配电网系统的安全稳定运行是保证城市电网供电的重要因素[1]。电力供应的主要目的就是为客户提供持续、可靠、平稳和足够容量的电能[2]。在保障配电网持续、可靠、平稳的运行前提下，在良好的成本控制条件下，高效完成10 kV开关站改造是配电网规划的总体目标。由此可知，10 kV开关站改造的效费分析和评估是配电网规划的重要内容之一。本文所涉及的各项指标均指在10 kV开关站改造范围内。

1 效费理论

效费理论最早提出的是现代飞机效费理论，起源于军用飞机研制项目[3]。

现代效费分析在飞机研制过程中有以下重要特征：①从强调性能到重视效能；②从仅重视研制生产(采购)费用到强调全寿命周期费用；③着眼于效能与全寿命周期费用的统一。

经典战斗机的效费比，其含义是在单位飞机全寿命周期内，所产生的费用与所能获取的飞机效能的比值[4]。有：

式中M——研究对象的效费比；E——研究对象的效能；C——在特定周期内所产生的成本。

10 kV开关站改造工程在广义上也属于需要在特定的周期内完成供电能力，可以适用经典效费比评估方法。该公式描述的意义在于可以直观地观察到如下情况：①在完成相同任务效能的情况下，比较成本的差异；②在固定成本条件下，比较完成任务效能的差异；③根据决策偏好，选择匹配的效能—成本方案。

2 10 kV开关站改造项目效费评估指标体系

10 kV开关站改造项目的决策中，指标分析和设计是配电网系统规划的关键要素，效费指标的分析和设计贯穿于10 kV开关站改造项目的论证、规划、实施等阶段。

建立指标体系首先需要进行需求分析，确定规划决策的总体需求，在此基础上形成可行的方案集合。在集合中，需要明确形成方案的关键要素，从而形成指标集合。建立指标集合应该具有层次性、客观性、可行性、可比性、简洁性。

美国工业界武器系统效能咨询委员会对武器系统效能的定义为[5]：“预期一个系统能满足一组特定任务要求程度的量度,它是系统的可用性、可信赖性和能力的函数”。

参考俄罗斯工业界的MAC概念，执行10 kV开关站改造项目的对象可以视为开关站改造工程综合体，由电气一次设备、电气二次设备、施工前现场准备、施工人员、施工机械等组成，是结构复杂的综合任务大型系统。

对于10 kV开关站改造项目来说，开关站改造项目规划的效能目标可以定义为，在特定的条件下，完成10 kV开关站改造任务的能力。

对于10 kV开关站改造项目规划，最顶层的指标是改造时间(停电时间)和成本，一个良好的规划方案应该是合理的改造时间和成本综合优化形成的函数。10 kV开关站改造项目的效费评估指标体系如图1所示。

在10 kV开关站改造项目规划的消费评估指标体系中，直接体现效费比的指标是效能和成本，其中项目的效能由设备到位能力和人员执行能力组成。指标体系应该体现开关站改造工程综合体概念中所包含的各个部分。

3 效费评估模型分析

根据10 kV开关站改造项目效费评估指标体系设计，设效费比模型可以表示为效能和成本的函数。有：

M=[E，C]

(1)

3.1 效能指标

在工程实践中，效能指标E的直观反映由设备到位能力EE和人员执行能力EP组成。有：

E=[EE，EP]

(2)

其中，EE表示设备到位能力，由给定的项目总周期约束TTotal条件下不同类型设备的到位时间，可用实际设备到位时间TA表示，主要指标是不同类型设备到位时间间隔TI。

(3)

对于任意开关站改造项目，TTotal由设备实际到位时间TA和不同类型设备到位时间间隔TI表示。有：

TTotal=TA+TI

(4)

EP表示人员执行能力和实施能力，由现场施工作业强度FS表示，现场施工作业强度可以由现场施工总作业量HTotal和每个工种的作业量Hs和总工种的数量Sm乘积的比值表示。有：

(5)

在开关站实际改造工作过程中，根据施工作业人员的技能等级不同[6]，作业人员可简单分为高级工Hshigh、中级工Hsmedium、初级工Hslow，对应的系数分别为α1，β1，γ1。

Hs=α1Hshigh+β1Hsmedium+γ1Hslow

(6)

同理，总工种数量Sm可简单分为高强度工种Smhigh、中强度工种Hmmedium、低强度工种Smlow，对应的系数分别为。有α2，β2，γ2：

Sm=α1Smhigh+β1Smmedium+γ1Smlow

(7)

3.2 成本指标

开关站改造项目的详细财务成本计算比较复杂，涉及的具体事项极其庞大。在项目领导层面上，并不需要了解详细的财务成本，能正确反映主要部分成本数值和变动情况就能满足项目改造规划的需要。

开关站改造总成本CTotal主要由电气设备购置费CE、设备安装和调试成本CI、因改造引起的停电成本CF、不确定因素造成的成本CUN组成，有：

CTotal=CE+Cl+CF+CUN

(8)

其中，电气设备购置费CE是指电站内所有设备的购买费用，有：

(9)

设备安装调试成本Cl表示电气一、二次设备安装和调试所产生费用CIp的总和，由设备种类数量确定。有：

(10)

停电成本CF是在电站改造中因停电引起的售电量损失，与停电时间及电站改造时间有关。

不确定事件成本CUN是指在项目实施中，由于各种不确定原因引起的设备到位时间增长或者设备安装和电气试验出现问题等所产生的费用。为便于计算，可根据基建部统计的不确定事件引起的成本来表示。

3.3 效费评估模型

在工程应用中，开关站改造规划最重要的两个指标是时间和成本，为建立相互联系，将时间作为两项指标的自变量[7]。由此可形成效费评估模型：

(11)

根据效费评估模型，可以设定设备到位能力、人员执行能力等单一指标，观察由此引起的开关站改造时间和成本的变化，以及之间的相互关系，从而制定开关站改造规划。

4 结语

10 kV开关站改造项目是配电网规划中的重要一项，具有成本高、技术复杂、不可控因素多等特点。而基于效能和成本对项目的规划方案进行评估又是极其复杂和重要的工作。本文运用系统工程的全局理念，将孤立的效能和成本指标进行关联分析，形成一个相互联系的效费评估模型。通过设定客观可调整的输入作为自变量，得到不同条件下的效费结果，从而为10 kV开关站改造规划选择合理可行的方案。