本文關(guān)鍵詞：基于全壽命周期成本理論的變電設(shè)備管理，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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謝０工工善女緣
碩士學位論文
論文題目： 羹王全壹金圍期盛奎鳘堡地 堊皂設(shè)置縫蝗迭墓巫寶

作者姓名整整監(jiān) 指導教師
蕉絲

學科專業(yè)————互煎籃型———一
所在學院————簍星堂藍———一

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浙江工業(yè)大學碩士學位論文

基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

摘

要

電網(wǎng)企業(yè)屬于基礎(chǔ)服務性行業(yè)和公用事業(yè)，是關(guān)系國計民生的重要基礎(chǔ)產(chǎn)

業(yè)，肩負著重大的政治責任和社會責任。變電設(shè)備承擔著電能傳輸、分配以及電 網(wǎng)安全穩(wěn)定運行任務，其成本在整個電力系統(tǒng)投資中占相當大的比例，是供電企 業(yè)的重要資產(chǎn)，與企業(yè)的成本及效益息息相關(guān)。隨著網(wǎng)內(nèi)大量早期投運變電站變
電設(shè)備的日趨老化，可靠性逐年降低，維修頻次隨之增加，維持成本越來越高，

改善維修（技術(shù)改造）廣泛開展。如何從系統(tǒng)整體目標出發(fā)，統(tǒng)籌考慮變電設(shè)備 改善維修（技術(shù)改造）中的規(guī)劃、設(shè)計、采購、建設(shè)、運行、檢修、技改、報廢
全過程，在滿足安全、效能的前提下追求設(shè)備全壽命周期成本最低，實現(xiàn)系統(tǒng)最

優(yōu)是值得研究和應用的一個重大課題，必將對國有資產(chǎn)保值增值產(chǎn)生深遠影響。
本文主要研究工作包括： （１）結(jié)合變電站各階段費用的特點，應用全壽命周期成本管理（１ｉｆｅ
ｃｙｃｌｅ ｃｏｓｔ，

ＬＣＣ）的理念和方法，分析了變電站ＬＣＣ各費用組成部分的內(nèi)容和特點，確定變 電站ＬＣＣ的費用估算關(guān)系式，并提出了基于運行年限、市場平均籌資成本的ＬＣＣ
修正方法。

（２）以已投運變電站變電設(shè)備維修（更新）決策為切入點，按照經(jīng)濟壽命估
算了采用ＡＩＳ（Ａｉｒ 的各階段費用。
Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ

Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）和ＧＩＳ（Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）設(shè)備

（３）研究費用一效益分析方法，通過分析變電站ＬＣＣ與可靠性的關(guān)系，提出
了在變電站維修（更新）、建設(shè)中應用費用一效益分析法的具體模型。

（４）應用ＬＣＣ分析方法，對已投運１１０ｋＶ變電站１１０ｋＶ配電裝置三種維修 （更新）方案：合資ＡＩＳ（方案Ａ）／國產(chǎn)ＧＩＳ（方案Ｂ）／合資ＧＩＳ（方案Ｃ） 進行計算、分析、比較、評估和決策。

關(guān)鍵詞：全壽命周期成本管理變電設(shè)備可靠性

費用一效益分析維修決策

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ
Ｏｉｌ

ｂａｓｅｄ

ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ ｃｏｓｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ

Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ａｎｄ ｐｕｂｌｉｃ ｕｔｉｌｉｔｉｅｓ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｌｉｖｅｌｉｈｏｏｄ
ａｌｌ

ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｂａｓｉｃ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｆｆｅｃｔｔｉｎｇ ｎａｔｉｏｎａｌ ｗｅｌｆａｒｅ ａｎｄ ｐｅｏｐｌｅｔＳ
ｂｅａｒｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｏｌｉｔｉｃａｌ

ａｎｄ

ａｎｄ

ｓｏｃｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅ ｔａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ

ｅｑｍｐｍｅｎｔｓ ｕｎｄｅｒｔａｋｅ ｔｈｅ ｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｓａｆｅ ａｎｄ
ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｐｒｏｐｏｒａｔｉｏｎ
ｉｎ

ｇｒｉｄｓ．Ｔｈｅ

ｃｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅｓｅ

ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ
ａｒｅ

ａｃｃｏｕｎｔｅｓ ｆｏｒ ａ ｌａｒｇｅ

ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ’Ｓ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｙ

ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｓｓｅｔｓ ｏｆ ｐｏｗｅｒ
ａ

ｓｕｐｐｌｙ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ，ｗｈｉｃｈ ａｌｓｏ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｃｏｓｔ

ａｎｄ

ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．Ａｓ

ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｇｉｎｇ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｙｅａｒ ｂｙ ｙｅａｒ，

ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｒｅｐａｉｒｉｎｇ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ
ｓｏ

ｃｏｓｔ ｉｓ ｇｅｔｔｉｎｇ ｈｉｇｈｅｒ

ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ，
ｏｖｅｒａｌｌ

ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ

ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ（ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）ｉＳ ｉｍｐｅｒａｔｉｖｅ．Ｈｏｗ ｔｏ

ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｔａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ’Ｓ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐｌａｎｎｉｎｇ，ｄｅｓｉｇｎ，

ｐｒｏｃｕｒｅｍｅｎｔ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ ａｎｄ ｓｃｒａｐ，ｔｏ

ｐｕｒｓｕｅ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ
ｏｆ ｓｅｃｕｒｉｔｙ

ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ ｃｏｓｔ
ａ

ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ

ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ

ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｉｓ
ａ

ｍａｊｏｒ
ｏｎ

ｉｓｓｕｅ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｗｏｒｔｈｙ ｏｆ ｓｔｕｄｙ

ａｎｄ

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

ａｎｄ

ｗｉｌｌ ｈａｓ

ｐｒｏｆｏｕｎｄ

ｉｍｐａｃｔ

ｖａｌｕｅ ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ

ａｎｄ

ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔａｔｅ．ｏｗｎｅｄ

ａｓｓｅｔｓ．
Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｏｒｋ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ：

（１）Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｎｇ ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ ｃｏｓｔ

ｏｆ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｔａｇｅｓ ｃｙｃｌｅ

ｏｆ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ

ｃｏｓｔ．

ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ（１ｉｆｅ
ｆｅａｔｕｒｅｓ

ｃｏｓｔ，Ｌｅｅ）ｃｏｎｃｅｐｔｓ
ｏｆ

ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ， ＬＣＣ，

ａｎａｌｙｚｅｓ

ｔｈｅ

ｃｏｎｔｅｎｔ ｃｏｓｔ

ａｎｄ

ｏｆ ｔｈｅ

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
ａ

ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ’Ｓ

ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ＬＣＣ’Ｓ ｂａｓｅｄ
ｏｎ

ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ，ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｓ

ＬＣＣ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ

ｍｅ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｙｅａｒｓ ａｎｄ ａｖｅｒａｇｅ ｆｕｎｄｉｎｇ ｃｏｓｔ．
ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｆｏｒ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｕｔ
ｕｓｅ

（２）Ｔａｋｉｎｇ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ

ｉｎｔｏ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｓ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｉｎｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ

ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｌｉｆｅ，

ｅｓｔｉｍａｔｅｓ ＡＩＳ（Ａｉｒ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）ａｎｄ ＧＩＳ（Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ） ｅｑｉｐｍｅｎｔｓ’Ｓ
ｃｏｓｔ ｉｎ ａｌｌ

ｓｔａｇｅｓ．

（３）Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ
ｂｅｔｗｅｅｎ ＬＣＣ

ｃｏｓｔ—ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ
ａ

ａｎａｌｙｓｉｓ

ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｃｏｓｔ－ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ

ａｎｄ

ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｆｏｒｍｕｌａ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．

ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ’Ｓ

ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ（ｕｐｄａｔｅ）ａｎｄ
ⅡＩ

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

（４）Ａｐｐｌｙｉｎｇ

ＬＣＣ

ａｎａｌｙｓｉｓ，ｃａｒｒｉｅｓ

ｏｕｔ

ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｓｉｓ，ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，
ｆｏｒ １ １ ０ ｋＶ

ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ?ｍａｋｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｍｓ ｔｈａｔ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｎ

ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ（ｕｐｄａｔｅ）ｐｌａｎｓ ｏｐｅｒｔａｔｉｏｎ：ｊｏｉｎｔ
ｖｅｎｔｕｒｅ

ＡＩＳ（ｐｌａｎ Ａ）／

ｄｏｍｅｓｔｉｃ ＧＩＳ（ｐｌａｎ

Ｂ）／ｊｏｉｎｔ ｖｅｎｔｕｒｅ ＧＩＳ（ｐｌａｎ Ｃ）．

Ｋｅｙ

Ｗｏｒｄｓ：ｌｉｆｅ

ｃｙｃｌｅ ｃｏｓｔ

ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｔａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｃｏｓｔ—ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ

ａｎａｌｙｓｉｓ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇ．

ＩＶ

浙江工業(yè)大學 學位論文原創(chuàng)性聲明
本人鄭鶯聲明：所提交的學位論文是本人在導師臼指導下，獨立進行 研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)加以標注引用的內(nèi)容外，本論文 不包含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果ｊ也不含為獲得浙江 工業(yè)大學或其它教育機構(gòu)的學位證書而使用過的材料，對本文的研究作出
重要貢獻的個人和集體，均己在文中以明確方式標明。本人承擔本聲明的 法律責任。

作者簽名硼＆

日期扮了年，月＆７日

學位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意
學校保留并向圍家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件知電子版，允許論文 被查閱和借閱。本人授權(quán)浙江工業(yè)大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi) 容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存
相｝Ｌ編本學位論文。 本學位論文屬于 １、保密口，仨

年解密后適用本授權(quán)＊。

２、不保密甌
（請在以上相應方框內(nèi)打“√”）

作者簽名： 導師簽名：

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浙江工業(yè)大學碩上學位論文

基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

１緒論
１．１

ＬＣＣ概述
全壽命周期成本（１ｉｆｅ
ｃｙｃｌｅ

ｃｏｓｔ，ＬＣＣ）是指設(shè)備在預期的壽命周期內(nèi)，為其

論證、研制、生產(chǎn)與保障以及退役處置所支付的所有費用之和（陳玉波，張柳和 曲長征，２００５；安書明，梁工謙，２０００），它由設(shè)備一生所消耗的一切資源量化 為貨幣值后累加而得，明確地指出了為擁有一個設(shè)備或項目在其一生要花多少 錢，因而是一個極其重要的經(jīng)濟性參數(shù)量值，并已成為現(xiàn)代質(zhì)量觀念中的內(nèi)涵和 要素（羅云，張俊邁和吳奕亮，１９９２；陸海松，馮柯和魯東林，２０００）。ＬＣＣ管 理是從固定資產(chǎn)的長期經(jīng)濟效益出發(fā)，全面考慮固定資產(chǎn)的規(guī)劃、設(shè)計、制造、 購置、安裝、運行、維修、改造、更新直至報廢的全過程，使生命周期相對成本
最小的一種管理理念和方法（Ｂｒｅｉｄｅｎｂａｃｈ，１９８９）。ＬＣＣ管理的核心內(nèi)容就是

從一開始就把工作做好，對設(shè)備項目或系統(tǒng)進行ＬＣＣ分析，并進行決策（騰樂 天，李力和韓天祥，２００５）。是一種可以具體操作的能對電力設(shè)備全壽命周期成 本有效優(yōu)化的管理決策模型，是重要的投資評估和技術(shù)經(jīng)濟分析方法。
全壽命周期成本在基于價值鏈和結(jié)合可靠性的基礎(chǔ)上進行比較，這樣就可對 設(shè)備在經(jīng)濟全壽命周期內(nèi)的管理現(xiàn)狀進行評價，以確定其管理決策是否合理有效

（Ｄａｌｔｏｎ，２００４）。傳統(tǒng)的方法主要側(cè)重設(shè)備投資的前期投入，而全壽命周期成 本管理側(cè)重的是基于價值鏈的全壽命周期，初始投資成本高低并不能完全決定設(shè) 備管理決策是否有效。例如購買三臺不同型號的開關(guān)（Ａ、Ｂ、Ｃ），假定其使用 效率相同（以ａ為單價值），使用哪一臺最經(jīng)濟？三臺設(shè)備的評價見表１．１：

表１．１：Ａ、Ｂ、Ｃ設(shè)備評價表 設(shè)備方案
Ａ Ｂ Ｃ

購買成本
ａ

安裝成本
Ｏ．１ａ Ｏ．１１ａ ０．１５ａ

運維成本
０．８ａ ０．４ａ ０．２ａ

全壽命周期成本
１．９ａ １．６ｌａ １．５５ａ

ａ＋１０％ａ ａ＋２０％ａ

表中可見，Ａ方案的初始投資成本即購買成本較低，但其運行檢修成本較高， 導致其全壽命周期成本最高；而方案Ｃ的初始投資成本即購買成本最高，但其
運行和檢修成本最低，所以其最終的全壽命周期成本最小，最終的結(jié)果應該選用

Ｃ方案。由此可見，設(shè)備管理并非完全決定于全壽命周期的初始投資成本，應該 對其進行綜合評價。因此，全壽命周期成本管理方法是一個綜合評價指標體系， 它可以把電力系統(tǒng)管理的總成本進行全面系統(tǒng)的比較，作出經(jīng)濟評價，其中也間 接地反映了技術(shù)特性的比較，從而選擇最優(yōu)方案，為企業(yè)選擇技術(shù)性、經(jīng)濟性、

浙江工業(yè)大學碩士學位論文

基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

綜合性最佳的設(shè)備管理模式提供決策（董濤，２００７）。

ＬＣＣ管理具有全系統(tǒng)、全費用、全過程３個特點。全系統(tǒng)是指打破部門界 限，將規(guī)劃、基建、運維等不同階段的成本統(tǒng)籌考慮，以企業(yè)總體效益為出發(fā)點 尋求最佳方案。全費用是指考慮所有會發(fā)生的費用，在合適的可用率和全費用之
間尋求平衡，找出ＬＣＣ最小的方案。全過程是指考慮從規(guī)劃設(shè)計到報廢的整個

壽命周期，避免短期成本行為，并從制度上保證ＬＣＣ方法的應用（李濤，馬薇
和黃曉蓓，２００８）。

ＬＣＣ技術(shù)一般認為包括ＬＣＣ估算、ＬＣＣ分析、ＬＣＣ評價和ＬＣＣ管理等內(nèi) 容，它們既相互關(guān)聯(lián)又各具特色和應用目的。
（１）ＬＣＣ估算

指把產(chǎn)品在其壽命周期內(nèi)消耗的一切資源全部量化為金額累加得出總費用
的過程。它是ＬＣＣ技術(shù)中的基本和基礎(chǔ)部分（Ｂｒｏｏｋｓ，１９９６），估算準不準確顯

然對分析和評價有本質(zhì)的影響。估算一般是在費用發(fā)生之前進行，為此必須進行 費用分解結(jié)構(gòu)、建立費用估算模型、選擇費用估算方法，以便利用現(xiàn)有的信息估
算未來的費用。 （２）ＬＣＣ分析

指對產(chǎn)品的ＬＣＣ及各費用單元的估算值進行結(jié)構(gòu)性研究，旨在確定費用主
宰項目（即高費用項目）及影響因素、費用風險項目以及費用效能的影響因素等的 一種系統(tǒng)分析方法。它是進行ＬＣＣ管理的先決條件。

（３）ＬＣＣ評價 指以ＬＣＣ為準則，對不同的待選方案進行權(quán)衡抉擇的系統(tǒng)分析方法。它可 以為產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、使用、維修、更新、改造等活動中所作的涉及到未來費用 的決策提供有效的信息。
（４）ＬＣＣ管理 指以追求ＬＣＣ最小為目標，對產(chǎn)品壽命周期各階段必須實施的ＬＣＣ技術(shù)進

行的計劃、組織、監(jiān)督、協(xié)調(diào)以及對ＬＣＣ控制的活動。 電力系統(tǒng)的ＬＣＣ管理主要涉及兩大范疇：工程范疇和財務范疇。工程范疇 主要包括：設(shè)備可靠性、經(jīng)濟壽命分析、維修對策分析、設(shè)備失效統(tǒng)計、失效對 整個系統(tǒng)的影響、更新部件和維護對系統(tǒng)壽命的影響等。財務范疇主要包括：設(shè) 備或系統(tǒng)的最初投資成本、設(shè)備初投資成本在不同方案時的比較、投資成本和運 行成本的比較、設(shè)備故障對系統(tǒng)的影響及可能導致的損失比較、設(shè)備的維護或更 新成本、設(shè)備的退役成本等（張怡，騰樂天和凌平，２００４）。

１．２研究背景
電網(wǎng)企業(yè)屬于基礎(chǔ)服務行業(yè)和公用事業(yè)，是關(guān)系國計民生的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)， 肩負著重大的政治責任和社會責任。變電設(shè)備承擔著電能的傳輸、分配以及電網(wǎng)
２

浙江工業(yè)大學碩士學位論文

基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

的安全穩(wěn)定運行任務，其成本在整個電力系統(tǒng)投資中占相當大的比例，是供電企 業(yè)的重要資產(chǎn)，與企業(yè)的成本及效益息息相關(guān)。而且，隨著經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展， 每增加一定的發(fā)電容量，相應地就要增加一定的變電容量，變電設(shè)備資產(chǎn)規(guī)模將 越來越龐大。在今后十幾年中，從全球來看，４０％的變電設(shè)備將用于現(xiàn)有變電站 的更新改造，剩余的６０％將用于新建變電站（張俊，２００７）。以全球最大的公用
事業(yè)企業(yè)中國國家電網(wǎng)公司為例，公司承擔著１０億以上用戶的供電任務，責任

重大。公司電網(wǎng)資產(chǎn)巨大，截至２００８年年底，公司資產(chǎn)總額１６４６２億元，其中 固定資產(chǎn)凈額１１０３７億元（原值１７２９０億元），占總資產(chǎn)的６７．０％。電網(wǎng)設(shè)備資 產(chǎn)凈額９４２８億元，占固定資產(chǎn)凈額的８５．４％。由于電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展加速，最近５
年投運的主要變電設(shè)備占到在運設(shè)備總數(shù)的５０％左右，８０％＂－－＇９０％以上的設(shè)備

投運年限不足１５年，平均投運年限在６～９年，設(shè)備年輕化程度較高。公司１１０ （６６）千伏及以上變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、輸電線路平均投運年限分別為 ７．３年、６．２年、８．２年、９．２年。設(shè)備平均使用壽命不到２０年，遠低于國際一
流電網(wǎng)公司水平（３０—４０年），使用效率低、設(shè)備壽命短、更新?lián)Q代快、技改投

入大、維護成本高、一線人員短缺等矛盾和問題逐漸顯現(xiàn)。 從浙江省電力系統(tǒng)看，由于尚未建立統(tǒng)一的電網(wǎng)資產(chǎn)管理體制，電網(wǎng)規(guī)劃、
設(shè)計、建設(shè)、生產(chǎn)、經(jīng)營等各個階段由各相關(guān)部門分頭進行管理，導致規(guī)劃、設(shè) 計、采購、建設(shè)上，注重對初期投資的控制，對整個電網(wǎng)在壽命周期中效益和成 本缺乏統(tǒng)一考慮，生產(chǎn)運營單純追求運行安全性、可靠性和降低維護工作量，在 安全壓力逐漸加大的情況下，較早更換故障率升高的設(shè)備，成本管理缺乏精細的

運行成本核算。同時由于設(shè)計、建設(shè)標準不適應經(jīng)濟社會發(fā)展和環(huán)境變化的要求， 部分設(shè)計標準偏低造成設(shè)備抵御自然災害能力不足，部分設(shè)備難于適應日益嚴重
的環(huán)境污染狀況，有的存在片面控制工程造價的現(xiàn)象。部分單位沒有按照建設(shè)、

運行整體成本最低考慮，單純追求工程建設(shè)造價最低，降低了工程設(shè)計標準和裝
備水平，增加了運行維護成本。此外，由于早期生產(chǎn)的設(shè)備存在設(shè)計、制造質(zhì)量 問題，導致維修費用逐年增加，可靠供電得不到強有力的保障。

近年來，在科學發(fā)展觀的引領(lǐng)下，建設(shè)資源節(jié)約型社會的理念和實踐逐漸滲 透和貫穿到各行各業(yè)。國家電網(wǎng)公司全力推進電網(wǎng)發(fā)展方式和公司發(fā)展方式轉(zhuǎn) 變，規(guī)劃理念不斷創(chuàng)新，設(shè)計標準持續(xù)優(yōu)化，采購成本大幅降低，建設(shè)水平不斷
提高。同時，積極推進生產(chǎn)系統(tǒng)標準化建設(shè)，加強技術(shù)改造和大修管理，強化可

靠性管理，推廣狀態(tài)檢修，電網(wǎng)資產(chǎn)管理水平逐年提高。２００８年年底，國家電
網(wǎng)公司全面導入全壽命周期管理理念和方法，吹響了開展資產(chǎn)全壽命周期管理的

總號角。國家電網(wǎng)公司指出，實施全壽命周期成本管理是公司貫徹落實科學發(fā)展 觀的重要內(nèi)容，是新形勢下實現(xiàn)公司全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的迫切需要，是建 設(shè)世界一流電網(wǎng)、國際一流企業(yè)，實現(xiàn)公司發(fā)展再上新臺階的戰(zhàn)略舉措。

３

浙江工業(yè)大學碩七學位論文

基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

國家電網(wǎng)公司提出，要加快轉(zhuǎn)變管理理念，對電力設(shè)備進行全壽命周期成本 管理，創(chuàng)新管理方式，統(tǒng)籌處理好安全、效能和周期成本三者的關(guān)系，對新建項 目進行全系統(tǒng)、全費用、全過程估算，以實現(xiàn)最優(yōu)決策，對在運變電設(shè)備技術(shù)改 造方案也要進行決策，提高設(shè)備的可靠性、經(jīng)濟性、維修性，發(fā)揮其最佳效益，
實現(xiàn)設(shè)備壽命周期總成本最低的目標，以有效管理這部分數(shù)量巨大、關(guān)系復雜的

變電設(shè)備，大力推進我國電力工業(yè)的健康、持續(xù)、快速發(fā)展。

１．３目的和意義
就新建工程而言，從當前電力系統(tǒng)工程造價管理看，電力基建項目從早期簡 單的對施工階段進行概預算控制，到對前期策劃、設(shè)計階段、施工階段進行全過 程管理，工程造價管理在理論和實踐上都取得了不小的進步。但是，目前變電站 成本管理模式還只是從工程建設(shè)前期到工程竣工移交并調(diào)試運行完成為止，并沒
有充分考慮變電站投運之后巨額的二次成本，即運行、維護、更新、報廢等成本，

尤其在當前電力建設(shè)速度快、項目投運周期短的情況下，這種模式會產(chǎn)生一定程
度上的不良后果。

●——————＾—————、，一＿————一一‘————、，一－————，、————�！�、，＿＿————一、——————。－、

前研策劃

設(shè)飩階段

麓王階段

使用維護階段

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壘生命周期造價管理 圖１．１：全過程與全生命周期造價管理范同之對比圖

金過程竭Ｉ價鎊理

隨著城市化進程的深入推進，城市范圍逐漸擴大，原先建于核心城區(qū)邊緣的 變電站，其供電重要性越來越突出，可靠性要求越來越高。但由于變電站服役時
間較長，設(shè)備老化程度日趨嚴重，可靠性逐年降低，維修頻次隨之增加，維持成 本越來越高，改善維修（技術(shù)改造）廣泛開展。如何從系統(tǒng)的整體目標出發(fā)，統(tǒng)

籌考慮變電設(shè)備的規(guī)劃、設(shè)計、采購、建設(shè)、運行、檢修、技改、報廢的全過程， 在滿足安全、效能的前提下追求設(shè)備全壽命周期成本最低，實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)是值得 研究和應用的一個重大課題。 從資產(chǎn)角度而言，導入全壽命周期管理可以有效地提高電網(wǎng)企業(yè)的運營效 率，一方面，在資產(chǎn)運行過程中基于全壽命管理理念采用的各種管理方法，有助 于運行管理水平的提高，另一方面，運行階段的要求在資產(chǎn)形成前期決策過程中 得到了充分考慮，大大降低了規(guī)劃、設(shè)計、招投標和建設(shè)等前期階段造成資產(chǎn)健
康隱患的可能性。在電網(wǎng)資產(chǎn)全壽命周期成本中，故障引起的損失占較大比重， 全壽命周期管理在設(shè)備或系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計和招投標時就充分考慮可靠性因素，將
４

浙江工業(yè)大學碩士學位論文

基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

故障成本作為一種懲罰性成本折算進全壽命周期成本，全面分析可靠性對全壽命 周期成本的影響，有助于從源頭上提高設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性，從而提升變電設(shè)備

資產(chǎn)的質(zhì)量并且延長其使用壽命。通過在規(guī)劃、立項、設(shè)計和設(shè)備招投標等決策 環(huán)節(jié)將建設(shè)和運行階段進行通盤考慮，以實現(xiàn)資產(chǎn)全壽命周期成本最低為目標， 尋找一次投入與運行維護費用二者之間的最佳結(jié)合點，從而改變割裂二者關(guān)系、 片面追求一次投資最低的做法，有效實現(xiàn)資產(chǎn)全壽命各個階段的銜接。通過資產(chǎn) 全壽命周期管理，能夠真正達到資產(chǎn)質(zhì)量的優(yōu)良和運行維護成本的優(yōu)化，從而非
常顯著地降低資產(chǎn)全壽命周期的總體成本，提高資產(chǎn)的運營效率。 根據(jù)國家電網(wǎng)公司編報的“十一五’’電網(wǎng)規(guī)劃及２０２０年遠景目標報告，“十 一五”期間國家電網(wǎng)公司總投資額將達到９０００億元。根據(jù)南方電網(wǎng)規(guī)劃，“十一 五”電網(wǎng)建設(shè)投資額約為３０００億元左右。兩者相加，“十一五”期間我國電網(wǎng)投 資規(guī)模將超過１．２萬億元，年均投資額將超過２４００億元，比我國“十五＂期間 年均電網(wǎng)投資額１２６５億元增幅超過９０％。規(guī)劃中還提到對３１個主要城市的電網(wǎng) 建設(shè)和改造投資總額約為４６００億元，接近國家電網(wǎng)公司總投資的５０％。預計南

方電網(wǎng)公司約為１５００億元，合計金額將達到６０００億元，年均投資額在１２００億
元（李泓澤，郎斌，２００８）。從長遠看，開展全壽命周期成本管理對國有資產(chǎn)保

值增值將產(chǎn)生深遠的影響。 本文的研究在變電設(shè)備改善維修（技術(shù)改造）決策中的重要意義主要體現(xiàn)在： （１）為估算變電設(shè)備的價值鏈提供方法。通過對變電站變電設(shè)備改善維修（技
術(shù)改造）：ＡＩＳ（合資）／ＧＩＳ（國產(chǎn)）／ＧＩＳ（合資）設(shè)備三種方案下進行全過程、 全費用計算分析，估算出一次成本以及維持成本和中斷成本，并進行費用、可靠 性和效益等方面綜合比較，為企業(yè)管理者提供數(shù)據(jù)支撐和決策支持。

（２）為新建變電站ＬＣＣ估算指明實踐路徑。對于新建項目，用ＬＣＣ方法可 減少新建設(shè)備選型的盲目性，使新建設(shè)備的ＬＣＣ融合到整個系統(tǒng)中，以合理的
成本獲得相對較高的可靠性，從而獲得最大的經(jīng)濟收益。同時采用全壽命周期成 本方法可以使采購方案評估更加科學。 （３）對延長變電設(shè)備經(jīng)濟壽命效益明顯。對于現(xiàn)有設(shè)備的資產(chǎn)管理，可用ＬＣＣ

管理理念來確定維護檢修方式、備品備件的配置地點和數(shù)量，設(shè)備用維護檢修來 延長壽命還是更新或技術(shù)改造來獲得最低ＬＣＣ提供科學決策支持，從而為企業(yè) 的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。采用ＬＣＣ管理模式，可以科學地進行設(shè)備運行和維護， 加之在采購過程中的合理方案，可以降低運行維護成本，提高設(shè)備可靠性，從而
延長了設(shè)備的經(jīng)濟壽命，減少重復投資。

（４）有力推動變電設(shè)備管理績效的提升。全壽命周期成本管理模式是一種理 念的導入和更新，新的管理理念和考核方法的引進將促進人員管理素質(zhì)和工作責 任心的提高，管理人員對電網(wǎng)的可靠性情況以及各類成本將更為關(guān)注。同時，

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

ＬＣＣ管理模式對規(guī)劃、設(shè)計、采購、建設(shè)、運行、檢修、技改、報廢等環(huán)節(jié)更
加規(guī)范，將有力推動管理績效的提升。 （５）推進輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修走向深入。通過實施ＬＣＣ管理模式，加入成本

要素，在保證設(shè)備效益情況下，有利于輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修策略的全面性、科學 性和合理性，并使全壽命周期成本取得最小值。同時有利于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、輔助
決策分析系統(tǒng)的改進以及運檢人員分析能力的提高，促進電力系統(tǒng)知識更新，從

而帶動供電企業(yè)管理人員整體素質(zhì)的提升。

１．４本研究的主要工作
（１）分析變電站ＬＣＣ各費用組成部分的內(nèi)容和特點，確定變電站ＬＣＣ的費
用估算關(guān)系式，并提出基于運行年限、市場平均籌資成本的ＬＣＣ修正方法。 （２）以已投運變電站變電設(shè)備改善維修決策為切入點，基于全壽命周期成本 管理理念和方法，按照經(jīng)濟壽命估算了ＡＩＳ（Ａｉｒ
Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ

Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）和ＧＩＳ（Ｇａｓ

Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）各階段費用。

（３）研究費用一效益分析方法，通過分析變電站ＬＣＣ與可靠性的關(guān)系，將可 靠性作為變電站首要考慮的效益，提出了在變電站改善維修、建設(shè)中應用費用一
效益分析法的具體模型。

（４）應用ＬＣＣ分析方法，對某１１０ｋＶ變電站１１０ｋＶ配電裝置三種改善維修
方案：合資ＡＩＳ（方案Ａ）／國產(chǎn)ＧＩＳ（方案Ｂ）／合資ＧＩＳ（方案Ｃ）進行計算、

分析、比較、評估和決策。

１．５本研究的創(chuàng)新點
（１）對變電站１１０ｋＶ配電裝置三種改善維修方案，從規(guī)劃、設(shè)計、采購、建
設(shè)、運行、檢修、技改、報廢等環(huán)節(jié)進行全面、全過程地ＬＣＣ估算。

（２）全面考慮了變電站ＬＣＣ費用、可靠性和效益關(guān)系，提出了在變電站改善
維修、建設(shè)中應用費用一效益分析法的具體模型以及參考意見，對變電站整站維 修以及建設(shè)提供了決策依據(jù)和實踐借鑒。

（３）本研究涉及工程范疇和財務范疇，集管理創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新于一體，基于 ＬＣＣ理念和方法，探索出一種在市場化條件下設(shè)備管理的新模式，使各級管理 人員能以全局性、全過程、全系統(tǒng)的視角來處理設(shè)備在規(guī)劃建設(shè)及運行維護中所
涉及的性能、費用、進度、風險等方面的矛盾，為科學決策提供了有效的手段。

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基于傘壽命周期成本管理的變電設(shè)各維修決策研究

２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
２．１國內(nèi)外關(guān)于ＬＣＣ的研究綜述
２．１．１國外研究狀況
ＬＣＣ概念最早起源于瑞典的鐵路系統(tǒng)（金家善，史秀健和吳奕亮，２００４）。 把ＬＣＣ的概念用于技術(shù)經(jīng)濟分析可追溯到１９４７年在美國創(chuàng)立的價值分析法（帥 軍慶，２００４）。然而ＬＣＣ問題真正引起重視并得到發(fā)展卻是在２０世紀的后半葉 （日比宗平，景星，１９８６）。隨著武器裝備性能的改進和提高，不僅使其采購費 大幅度增加，更導致其使用與保障費用大幅上揚，甚至達到采購費的數(shù)倍以上， 成為軍費的沉重負擔（張旭梅，劉飛，２００１）。１９５０年，根據(jù)美國國防部的調(diào)查， 人們發(fā)現(xiàn)５年間軍事技術(shù)裝備系統(tǒng)維持費的總額為該系統(tǒng)采購合同的１０倍之多。 因此認為壽命周期內(nèi)維持費用最佳化是進行設(shè)備研究的基本出發(fā)點（陸海松，嚴 駿和熊云，２００１）。由此，在２０世紀６０年代開始，美國對ＬＣＣ進行系統(tǒng)研究， 不久就提出了武器裝備采辦時，必須進行ＬＣＣ評價，籍以控制軍費（蔡斌，１９９７）。 １９７０年，日本在吸收美國及歐洲設(shè)備管理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出全員生產(chǎn)維修 （ＴＰＭ）模式，強調(diào)“全效率、全系統(tǒng)和全員參加＂。ＴＰＭ以全效率為目標，通
過減少６大損失（即：故障停機時間損失，產(chǎn)品設(shè)置與調(diào)整停機損失，閑置、空 轉(zhuǎn)與短暫停機損失，速度降低損失，產(chǎn)品缺陷損失，產(chǎn)量損失）來提高設(shè)備綜合 效率，實現(xiàn)企業(yè)綜合效益最大化、現(xiàn)場生產(chǎn)系統(tǒng)壽命周期損失最小化（劉寶平， 王培生，２００４）。

１９７１年，英國丹尼斯?帕克斯ＤｅｎｎｉｓＰａｒｋｅｓ提出設(shè)備綜合工程學，它是以 設(shè)備的壽命周期費用最經(jīng)濟為研究目標，它綜合了與設(shè)備相關(guān)的工程技術(shù)、組織 管理、財務等各方面的內(nèi)容，提出了進行設(shè)備可靠性、維修性設(shè)計的理論和方法， 強調(diào)發(fā)揮設(shè)備使用壽命各階段機能的作用，它全面考慮設(shè)備一生機能，強調(diào)關(guān)于 設(shè)計、使用效果及費用信息反饋在設(shè)備管理中的重要性，要求建立相應的信息交
流和反饋系統(tǒng)，是全過程、綜合性的管理科學。從２０世紀７０年代開始，ＬＣＣ

理念不斷地被應用于國防建設(shè)、能源工程、交通運輸系統(tǒng)、航天及其他方面（王
漢功，羅云，２００３）：

在國防建設(shè)方面，美國軍方用ＬＣＣ技術(shù)于航空母艦、護衛(wèi)艦、飛機以及陸 戰(zhàn)隊的坦克武器等評價分析，英國海軍采用ＬＣＣ技術(shù)于艦船建造； 在能源工程方面，英國把ＬＣＣ技術(shù)用于燃氣輪機的改進方案研究中。美國 在反應堆核燃料合理配置及核廢物處理等的ＬＣＣ管理中都取得過很多成績。挪 威在石油天然氣工業(yè)中應用ＬＣＣ評價最為普遍，并取得了很好的經(jīng)濟效益和社
會效益；

在交通運輸系統(tǒng)方面，法國運用ＬＣＣ技術(shù)對汽車、貨車等不同車輛的推進
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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

動力方案進行評價，抉擇適合法國國情的最佳方案。瑞典Ａｄｔｒａｎｚ公司１７年來 將ＬＣＣ技術(shù)合同應用于瑞典高速列車項目（Ｘ２０００）上（羅云，張俊邁，吳奕亮 等，２００３），合同包括一份對ＲＡＭ／ＬＣＣ嚴格要求規(guī)范及項目研制期間的預測數(shù) 據(jù)與早幾年的運行驗證。驗證的結(jié)果表明是很成功的，減少故障的發(fā)生，非計劃 檢修與ＬＣＣ值均己低于合同規(guī)定標準； 在航天方面，美國航天局在ＮＡＧ．１．１３２７宇宙飛船的發(fā)射車輛和航天器的概 念設(shè)計中運用ＬＣＣ技術(shù)； 在其他方面，歐洲ＬＣＣ技術(shù)己經(jīng)走向國際化合作的道路，組成咨詢公司。 如由挪威、英國、法國等６５家知名企業(yè)參加的ＬＣＣ聯(lián)合工業(yè)項目（ＪＩＰ），就是 專門研究ＬＣＣ以維護本組織成員利益，并提供咨詢培訓等服務。一些國家在城 市建筑與人行道的設(shè)計中，應用ＬＣＣ技術(shù)尋找最佳的投資決策方案。歐洲的一 些國家正在研究鋼橋梁、海底管線等的防腐保護方法、涂料維護方法和材料選擇 數(shù)量等采用ＬＣＣ技術(shù)抉擇最佳方案。為了計算ＬＣＣ值，己經(jīng)建立了各種不同用 途的費用模型與計算程序達數(shù)千個（Ｍｉｌｌｗａｒｄ，１９９６）。 世界上運用ＬＣＣ管理理念比較成熟的公司，主要集中在美國和歐洲，他們 不僅將ＬＣＣ理念成功地用于軍隊航母、激光制導導彈、先進戰(zhàn)斗機等高科技武 器的管理上，也在近期逐漸向電力系統(tǒng)推廣。將ＬＣＣ技術(shù)運用于電力系統(tǒng)的僅 有少數(shù)幾個發(fā)達國家，較集中的是美國和瑞典，主要用于核電和輸配電線路 （Ｇｕｐｔａ，１９９３），而在日本、加拿大、澳大利亞、法國等僅見零星報道及論文，
因而該項技術(shù)在電力系統(tǒng)的應用具有前瞻性和先進性。瑞典和歐洲一些國家將 ＬＣＣ管理和可持續(xù)性發(fā)展結(jié)合起來，偏向于電力系統(tǒng)中的綠色能源，在計算成

本時考慮了環(huán)境的影響（Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ，２００５）。來自制造廠的專家也提出ＬＣＣ管理 方法在高壓開關(guān)、變電站方面的應用。美國將ＬＣＣ。管理的方法首先應用于核電
站（Ｎｉｗａ，２００５），因為核電站建設(shè)是以可靠性作為優(yōu)先考慮因素，因而在可靠

性的基礎(chǔ)上進行ＬＣＣ管理，更具必要性和緊迫性。在此基礎(chǔ)上，再將該項技術(shù) 推向了發(fā)電機、大型變壓器、勵磁機、低壓輸配電系統(tǒng)。因此，ＬＣＣ管理方法 在電力系統(tǒng)中有逐漸推廣應用之勢。 瑞典能源界：從２０世紀８０年代起，瑞典Ｖａｔｔｅｎｆａｌｌ公司己從事ＬＣＣ方面的 工作，為支持ＬＣＣ的應用，還制定了可用率工程開發(fā)規(guī)劃，該規(guī)劃的使用范圍 限于電力系統(tǒng)各組成部分的設(shè)計、制造、建設(shè)與運行工作，得到可用率工程技術(shù) 的應用導則。同時還在４００ｋＶ變電站的設(shè)計、４００ｋＶ斷路器的采購、水電機組 現(xiàn)代化建設(shè)等方面的工作中采用了ＬＣＣ技術(shù)（Ｓｈｉｍａｋａｇｅ，２００３）。從目前的資 料看，Ｖａｔｔｅｎｆａｌｌ公司在原先ＬＣＣ的基礎(chǔ)上，增加考慮了項目中的資源消耗和環(huán) 境影響，稱為ＬＣＡ／ＬＣＶ。近期在水電廠、核電站、燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠、 燃料電池等方面開展過ＬＣＡ工作（Ｇｒｅｅｎ，１９９８）。

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基于傘壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

日本電力工業(yè)界：２００２年，日本電力工業(yè)界提出用統(tǒng)一的參數(shù)即ＮＥＴＳ（數(shù) 值生態(tài)荷載總標準）評估各類電廠煤、油、ＬＮＧ（液化天然氣）聯(lián)合循環(huán)、煤氣化
聯(lián)合循環(huán)（ＩＧＣＣ）、正壓流化床聯(lián)合循環(huán)口（ＰＦＢＣ）、核電站以及各種再生能源

電廠造成的各種環(huán)境荷載，包括自然資源枯竭、化石燃料枯竭、臭氧層破壞、全
球暖化、大氣污染與水源污染等。同時，還計算了各類電廠的ＬＣＣ。根據(jù)ＬＣＣ

的高低，將各種類型電廠排序如下：太陽能光電池（（４３美分／ｋｗｈ），海洋波浪 （１２美分／ｋｗｈ），熱力太陽能、風能（１０美分／ｋＷｈ），潮汐發(fā)電（（８美分／ｋＷｈ）， 燃油、ＰＦＢＣ、ＬＮＧ（６美分／ｋＷｈ），ＩＧＣＣ，ＬＮＧ聯(lián)合循環(huán)、核電、地熱、燃煤 （５美分／ｋＷｈ）與水電（（３美分／ｋｗｈ）。應該說，首先考慮環(huán)保，再考慮ＬＣＣ，然
后根據(jù)可能條件，確定選用機型，不失是一種比較先進的方法。 美國電研院：美國電力研究院在近期開展了發(fā)電設(shè)備的ＬＣＣ工作，大部分 ＬＣＣ方面的研究報告都寫于２００２＂２００３年，已搜集的報告敘述ＬＣＣ管理的范

圍有發(fā)電機、大型變壓器、勵磁機、低壓輸電系統(tǒng)、大管徑管道系統(tǒng)以及核電站，
其中核電站和發(fā)電機的實例較多。根據(jù)美國電力研究院提供的資料，他們在Ｃｏｍ Ｅｄ公司也開展ＬＣＣ管理的工作。此外，Ｄｕｋｅ Ｐｏｗｅｒ也開展ＬＣＣ工作，對蓄電 池進行ＬＣＣ管理，降低了成本和化學排放（韓天祥，黃華煒和陸一春，２００４）。 此外，１９９６年國際電工委員會（ＩＥＣ）發(fā)布了國際標準（ＩＥＣ６０３００．３—３），

并于２００４年７月又發(fā)布了修訂版。１９９９年６月美國總統(tǒng)克林頓簽署了政府命令，
各州政府所需的裝備及工程項目，要求必須有ＬＣＣ報告，沒有ＬＣＣ估算、評價， 一律不準簽約（帥軍慶，２００４）。國際大電網(wǎng)會議（ＣＩＧＲＥ）也在２００４年提出要

用全壽命周期成本來進行設(shè)備管理，鼓勵制造廠商提供產(chǎn)品的ＬＣＣ報告。國際
上各重要電力設(shè)備制造商，如ＡＢＢ、Ｓｉｅｍｅｎｓ等，正在開展其產(chǎn)品的ＬＣＣ相關(guān) 研究。
．

２．１．２國內(nèi)研究狀況
ＬＣＣ技術(shù)由１９８７年傳人我國，由海軍起頭，空軍和二炮都積極推廣和運用，

并組建了ＬＣＣ委員會，總部設(shè)在武漢海軍工程大學三系。多年來，ＬＣＣ委員會 做了大量工作。出版了專著，舉辦了多層次、多目標的各類培訓班，６次組織全 國性ＬＣＣ研討會，交流成果及經(jīng)驗，起到了積極推動作用。其中１９９９年１１月 在北京舉辦了影響較大的ＬＣＣ全國講習班。特邀了國際ＬＣＣ專家英國國防部
Ｐａｕｉ

Ｊｏｎｅｓ與艦船評價專家Ａｎｄｙ Ｈａｒｄｗｉｃｋ、挪威ＲＣ公司董良博士及美國Ｃｈｏｃｋｉｅ

集團設(shè)備維修專家Ａｌａｎ Ｃｈｏｃｋｉｅ來華講課，獲得了預期效果。ＬＣＣ委員會還組

織開展ＬＣＣ論文交流，發(fā)表論文３０００多篇，大大推進了ＬＣＣ工作進程（黃金
泉，２００４）。 我國ＬＣＣ Ｉ作的進程可分為３個階段：一是引進、消化、吸收階段；二是

理論研究逐步深入，應用逐步開展階段；三是２０００年后進入頂層推動階段。包
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浙江工業(yè)大學碩士學位論文

基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

括行政法規(guī)的制定、企業(yè)單位領(lǐng)導開始重視，應該說，頂層推動是ＬＣＣ發(fā)展的牽 引力。

１０多年來，軍隊系統(tǒng)及地方行業(yè)部門應用這一方法也取得一批可喜的成果。
同時在人才培養(yǎng)方面，ＬＣＣ技術(shù)也已進入高等院校相應專業(yè)的課程中，并成為

研究生培養(yǎng)方向之一。運用ＬＣＣ技術(shù)取得的顯著效果有（吳奕亮，金家善，辜
健等，２００４）：

（１）設(shè)備規(guī)劃和選型中應用ＬＣＣ方法，提高了設(shè)備經(jīng)濟效益，促進了技術(shù)進
步。如鞍山鋼鐵公司氧氣廠，為滿足“八五’’期間生產(chǎn)需要，經(jīng)國家計委批準，

采用外商投標競爭方式引進設(shè)備。通過對法、日、德、美國５種制氧機的技術(shù)考
察和ＬＣＣ分析，決定引進美國產(chǎn)品。該方案投資少、見效快、效益高，年可節(jié)

省電力６９５０萬ｋＷ?ｈ。據(jù)計算，該項目年創(chuàng)利潤３６４７萬元，投資利潤率２４．６４％，
動態(tài)投資回收期為５．４６年；空軍在甲、乙兩型作戰(zhàn)飛機論證中，進行ＬＣＣ估算

和綜合分析，結(jié)果表明乙型飛機雖然性能略有提高，但初期投資大，連同后勤保
障費用在內(nèi)的ＬＣＣ大大超過甲型飛機。根據(jù)功能一費用綜合分析的結(jié)論以及裝 備費用的可承受性原則，提出了合理的建議供上級領(lǐng)導決策；吉林化學公司對石

墨陽極和金屬陽極兩種食鹽電解槽作了ＬＣＣ評價，結(jié)果采用了初投資高，但維
修費用明顯低的金屬陽極電解槽。設(shè)備更換后。１９９２年便比１９８９年增創(chuàng)利稅２１４４ 萬元。

（２）運用ＬＣＣ分析方法計算設(shè)備的經(jīng)濟壽命，為設(shè)備更新改造決策提供科學 依據(jù)。如海軍對在役各型主要艦船的服役年限論證中，用ＬＣＣ方法對艦船的經(jīng) 濟壽命進行計算，結(jié)合艦船的自然壽命及技術(shù)壽命的分析，提出了各型艦船的最 佳服役年限的建議；大慶石油管理局和清華大學對油田專用設(shè)備的更新決策進行 研究，用ＬＣＣ方法對壓裂設(shè)備的經(jīng)濟壽命進行計算。按計算的經(jīng)濟壽命更新， 全油田６４臺壓裂設(shè)備共節(jié)約３４９萬元；大連港務局針對現(xiàn)有的港口機械，建立
了設(shè)備的購置、更新和維修的管理決策模型，對設(shè)備進行了ＬＣＣ及經(jīng)濟性分析，

僅Ｍ１０－２５型門機更新和４５ｋＷ牽引車選型等４項決策，當年獲經(jīng)濟效益１５１１萬
元；應用ＬＣＣ技術(shù)對特種裝備以及車輛、雷達等進行ＬＣＣ分析和評價，均取得 很好的成效。

（３）用ＬＣＣ管理控制設(shè)備投資。如武鋼硅鋼片廠是２０世紀７０年代從日本引 進冷軋硅鋼片成套設(shè)備，于１９７９年投產(chǎn)的國內(nèi)主要硅鋼片生產(chǎn)廠。１９９０經(jīng)計委 批準擴建，一期擴建工程由新日本制鐵株式會社技術(shù)總負責，國內(nèi)配套部分設(shè)備， 二期擴建工程從設(shè)計、制造到安裝全由中方獨立負責，成套國產(chǎn)化。二期工程
１９９８年按期全面竣工。它們在擴建過程中，用ＬＣＣ理念選擇擴建工程的裝備水

平、確定設(shè)備的安全裕度，進行國內(nèi)外設(shè)備的分析與比較等，有效地控制了投資
概算。

ｌＯ

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

（４）ＬＣＣ技術(shù)應用于高科技項目的方案論證。如用ＬＣＣ技術(shù)建立了可重復 使用的運載器的ＬＣＣ模型，并對不同級數(shù)可重復使用的運載器的各備選方案，
進行了ＬＣＣ分析和評價。在國家“８６３”高科技項目“天地返往運輸系統(tǒng)”的概

念論證中，開發(fā)了包括ＬＣＣ分析的決策支持系統(tǒng)，對６個備選方案進行統(tǒng)一評 估。 隨著國家對ＬＣＣ工作的不斷重視，ＬＣＣ也漸漸地應用到了電網(wǎng)企業(yè)中。國 家電網(wǎng)公司系統(tǒng)從２００８年全面導入ＬＣＣ理念，著手在全系統(tǒng)研究應用ＬＣＣ管 理。就目前狀況而言，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)絕大部分單位都沒有開展過這項工作， 部分單位圍繞資產(chǎn)全壽命周期管理理念進行了某一方面或某個階段的嘗試，取得 了一些成果，但主要是對工作的回顧和反思，缺乏一定的系統(tǒng)性和全局性。上海 市電力公司在２００５年啟動了資產(chǎn)管理項目，通過國際對標和咨詢，制定了一系
列的整改措施，在資產(chǎn)清理、拓展資產(chǎn)管理范疇、全壽命周期成本管理和設(shè)備監(jiān)

造抽檢工作等方面取得了初步成果。舉辦ＬＣＣ學習培訓班，開展泰和站ＧＩＳ設(shè) 備ＬＣＣ模型與計算。通過泰和站ＬＣＣ的試點計算，上海市電力公司充分體會到 ＬＣＣ工作的重要性和迫切性。組織ＬＣＣ專家對項目實行階段性評審，并在ＧＩＳ
設(shè)備引進時，采用國際上的做法，要求日方提供ＬＣＣ報告，還出版匯編了上海 市電力公司設(shè)備ＬＣＣ管理研究項目的ＬＣＣ專輯等。此外，如：

一一河南省電力公司。結(jié)合１１０千伏金谷園變電站整站改造，在國內(nèi)首次實 現(xiàn)了數(shù)字化變電站的創(chuàng)新性功能的應用，不僅有效降低設(shè)備投資、減少占地和建 筑面積、同時降低了運行維護工作量，提高了運行可靠性；又如，將一些增容工 程中更換下的２２０、１１０千伏變壓器及其它主要設(shè)備，選擇狀況較好的設(shè)備，在 全省的基建工程中統(tǒng)籌調(diào)劑使用，延長了主要設(shè)備的服役周期。 一一河北省電力公司。出臺了《投資效益考核辦法》，對區(qū)域投資效益及單 項工程效益制定了嚴格的考核指標，推行初設(shè)階段可再次進行評估優(yōu)化調(diào)整系統(tǒng) 方案的工作。通過這些措施，降低年度投資５．４６億元，取得了很大的電網(wǎng)投資 效益。又如，在評標過程中，對技術(shù)評分設(shè)定否決條件，在價格得分上設(shè)定上限 控制，防止技術(shù)得分低的產(chǎn)品靠低價中標。 一一江蘇省電力公司。開展了資產(chǎn)全壽命周期“雙維模型分析法”研究，從 全口徑項目管理和全過程管理兩個維度，正在著手構(gòu)建資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)模型和資產(chǎn) 信息收集管理平臺，在全口徑、全過程和全價值三個方面推進精益化管理。 一一浙江省電力公司。探索建立了技術(shù)專家評價、運行質(zhì)量評價、高級專家 評價的多層次供應商評估體系。又如，在變壓器采購時，通過技術(shù)談判，用新增 ５％的投資增加５０％過載能力，提高了運行穩(wěn)定限額，資產(chǎn)效能水平大大提升， 經(jīng)濟效益明顯。

２．２國內(nèi)外關(guān)于變電設(shè)備維修決策的研究綜述

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

維修在設(shè)備的全壽命周期中起著非常重要的作用，進而對可持續(xù)制造有著不
可忽視的影響（Ｇｅｒａｒｄｏ，２００４；Ａｄｏｌｆｏ，２００４）�，F(xiàn)在很多企業(yè)都意識到了維修

的重要性，但大多數(shù)情況下所采取的措施主要是為了使資源利用合理化，或者是 通過專門診斷技術(shù)的研究來預防故障。和所有的學科一樣，維修學科業(yè)發(fā)展很快。 對維修的要求越來越高，不僅要能進行故障預警，而且要建立可以降低全球成本
的更強大的系統(tǒng)（Ｕｌａｇａ，２００４；Ｄａｖｉｄｓｏｎ，１９９４）Ｅｂｅｌｉｎｇ，１９９７）。

電力行業(yè)和其他行業(yè)一樣，其維修策略也經(jīng)歷了一定的發(fā)展過程，目前，在
國外，以ＲＣＭ的應用為發(fā)展主流；在國內(nèi)，則突出狀態(tài)維修的實踐。這和國內(nèi) 外電力行業(yè)的具體情況有很大的關(guān)系。

對于西方發(fā)達國家而言，電力企業(yè)維修策略面臨的主要問題是在設(shè)備逐步進 入老化期的情況下如何保持電網(wǎng)運行的高可靠性、降低設(shè)備維修費用、提高企業(yè) 的競爭力。為此，這些企業(yè)在維修方式上引入了狀態(tài)維修（ＣＢＭ），而在整體維 修策略上，則大多轉(zhuǎn)向以可靠性為中心的維修（ＲＣＭ），例如：法國電力公司 （ＥＤＦ）在定時和狀態(tài)維修的基礎(chǔ)上，將逐步采用ＲＣＭ的檢修策略，目標是實 現(xiàn)“逐間隔有區(qū)別的維修’’（ｂａｙ．ｂｙ．ｂａｙ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ

ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ），即根據(jù)變電

站的重要性、環(huán)境、設(shè)備特性、電能質(zhì)量的要求等，對間隔進行分類，不同的間 隔采用不同的維修計劃；美國電科院（ＥＰＲＩ）在推進ＲＣＭ在美國電力企業(yè)中的 應用方面進行了大量的工作，先后在核電廠和常規(guī)電廠的設(shè)備維修中引入了 ＲＣＭ，同時，根據(jù)取得的經(jīng)驗，以ＲＣＭ為核心，結(jié)合設(shè)備診斷和管理技術(shù)，提 出了變電設(shè)備優(yōu)化維修策略和一體化解決方案，逐步推進ＲＣＭ策略在變電領(lǐng)域 的應用；日本、德國、荷蘭、西班牙、荷蘭、挪威、英國、波蘭等國的電力企業(yè) 也在探索ＲＣＭ在企業(yè)維修中的應用。 近幾年來，國內(nèi)供電企業(yè)由于固定投資的大量增加，設(shè)備數(shù)量增長較快，而 企業(yè)由于一線人員的短缺，同時，由于供電可靠性等要求的提高，使得很多設(shè)備 難以進行停電維修，因此，基于定期維修的計劃預修體制已逐步不適應現(xiàn)有企業(yè)
的要求。此外，設(shè)備質(zhì)量的提高，也使得檢修策略的改變成為可能。在這種情況

下，國內(nèi)供電企業(yè)以設(shè)備狀態(tài)維修（檢修）為突破口，開展了設(shè)備維修策略改進
的實踐和探索。

國內(nèi)供電企業(yè)設(shè)備狀態(tài)維修主要是利用現(xiàn)有成熟的技術(shù)手段和方法對設(shè)備 運行狀況進行監(jiān)測，利用專家系統(tǒng)對設(shè)備在線和離線測試數(shù)據(jù)進行分析并綜合判 斷設(shè)備的運行狀態(tài)，對設(shè)備未來的運行狀態(tài)進行預測，以達到延長設(shè)備維修間隔 時間、提高設(shè)備維修合理性、降低整體維修費用的目的。所采用的技術(shù)手段主要 是設(shè)備在線檢測技術(shù)和設(shè)備狀態(tài)評估技術(shù)，前者主要是對變壓器、開關(guān)、電容型 設(shè)備、避雷器等的電氣和機械狀態(tài)參數(shù)進行實時測量；后者則是通過對歷史和實
時數(shù)據(jù)的分析，采用模糊數(shù)學、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡等技術(shù)評估和預測設(shè)備的狀

態(tài)，實現(xiàn)方式主要體現(xiàn)為計算機維修管理系統(tǒng)（ＣＭＭＳ）。維修發(fā)展的幾個階段：

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（１）第一階段一一１９５０年以前

１９５０年以前可以算作是第一階段，這一時期的維修策略是事后維修（ＢＭ：
Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ

Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）。這種檢修方式以設(shè)備出現(xiàn)功能性故障為判據(jù)，在設(shè)備

發(fā)生故障已無法繼續(xù)運轉(zhuǎn)時才進行維修。

（２）第二階段一一１９５０年～１９７０年 從１９５０年到１９７０年可以算作為第二階段，這一階段的維修策略是預防維修
（ＰＭ：Ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ Ｍａｉｍｅｎａｎｃｅ）。這一維修策略有兩大體系：一是以前蘇聯(lián)為代 表的計劃預修體制，另一個是以美國為代表的預防維修體制。

計劃預修的特點是根據(jù)計劃對設(shè)備進行周期性的修理，可分為大修、中修和 小修，修理的周期大多由設(shè)備制造廠或使用單位確定，這種模式的優(yōu)點是可以減 少非計劃（故障）停機，將潛在的故障消滅在萌芽狀態(tài)，缺點是維修的經(jīng)濟性和 設(shè)備基礎(chǔ)保養(yǎng)考慮不夠，容易產(chǎn)生維修過剩和維修不足。我國在五六十年代引進
并且在大范圍應用的就是這種維修模式。

預防維修是一種通過周期性的檢查、分析來制定維修計劃的管理方法，其優(yōu) 點是可以減少非計劃（故障）停機，而且可以減少維修的盲目性。但由于檢查手 段和檢查經(jīng)驗的不足，造成檢修計劃的不準確，導致檢修冗余或不足。１９６０年：
后，西方國家在預防維修制基礎(chǔ)上發(fā)展起了生產(chǎn)維修策略（ＰＭ：Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ

Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）。生產(chǎn)維修是以預防性維修為中心兼顧生產(chǎn)和設(shè)備設(shè)計制造而采用
的多樣、綜合的設(shè)備管理辦法，由四個部分組成：事后維修（ＢＭ：Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）、預防維修（ＰＭ：Ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）、改善維修（ＣＭ：Ｃｏｒｒｅｃｔｉｖｅ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）、維修預防（ＭＰ：Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ），特點是較為靈活，吸 收了后勤工程學的內(nèi)容，提出了維修預防、提高設(shè)備可靠性設(shè)計水平以及無維修 設(shè)計思想。

（３）第三階段一～１９７０年～至今
從１９７０年以后維修策略發(fā)展到第三階段，這一時期，設(shè)備朝著集成化、大

型化、連續(xù)化、高速化、精密化、自動化、流程化、綜合化、計算機化、超小型
化、技術(shù)密集化方向發(fā)展；操作人員的數(shù)量在下降，維修人員的數(shù)量保持不變或

在上升；操作的技術(shù)含量逐步下降（標準化），而維修的技術(shù)含量卻在逐步上升； 維修策略也呈現(xiàn)出多種發(fā)展模式，充分體現(xiàn)出可靠性、設(shè)備監(jiān)測、人工智能、信 息、管理科學等多學科的發(fā)展成果。國外先后出現(xiàn)了預知維修和狀態(tài)維修、以利 用率為中心的維修、全面計劃質(zhì)量維修、可靠性維修、適應性維修、以可靠性為 中心的維修、費用有效維修等維修策略；我國于１９８０年在前蘇聯(lián)計劃預修體制 基礎(chǔ)上，吸收生產(chǎn)維修綜合工程學、后勤工程和日本全員生產(chǎn)維修的內(nèi)容，提出 了對設(shè)備進行綜合管理的思想。 ①預知檢修和狀態(tài)維修
預知檢修（ＰＭ：Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｍａｉｍｅｎａｎｃｅ）是最早依賴計算機系統(tǒng)和軟件來記

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

錄故障、評估系統(tǒng)和制定檢修策略的方法。是在設(shè)備出現(xiàn)了明顯的劣化后實施的 維修策略，而狀態(tài)的劣化是由被監(jiān)測的機器狀態(tài)參數(shù)變化反映出來的。
狀態(tài)檢修的檢修策略有四種：全部更換、大修、局部檢修和繼續(xù)狀態(tài)檢修以

延長檢修時間。針對設(shè)備需分別研究：全部更換策略，大修策略，局部檢修策略， 延長檢修策略。狀態(tài)檢修既能保證設(shè)備安全，又能減少相關(guān)費用，是日常設(shè)備維 護管理效率較高的一種手段。 ②以利用率為中心的維修
以利用率為中心的維修（ＡＣＭ：Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ
Ｃｅｎｔｅｒｅｄ

Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）是上世紀

九十年代以來國際上出現(xiàn)的新的維修理論之一。ＡＣＭ是把設(shè)備利用率放到第一位
來制定維修策略的設(shè)備管理方式，這種方式先按利用率對設(shè)備排序，然后結(jié)合生 產(chǎn)實際、停機損失、維修成本選擇適當?shù)木S修方式。ＡＣＭ把設(shè)備維修方式分成

五類：定期維修、視情維修、事后維修、機會維修、改進維修。 ③全面計劃質(zhì)量維修
全面計劃質(zhì)量維修（ＴＰＱＭ：Ｔｏｔａｌ
Ｐｌａｎｎｉｎｇ

Ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）是從１９８９

年在美國發(fā)展起來的維修管理新概念，是一種以設(shè)備整個壽命周期內(nèi)的可靠性、
設(shè)備有效利用率以及經(jīng)濟性為總目標的維修技術(shù)和資源管理體系。

④可靠性維修
可靠性維修（ＲＢＭ：Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
Ｂａｓｅｄ

Ｍａｉｍｅｎａｎｃｅ）是繼預防維修、預測維

修等被動維修策略之后發(fā)展起來的以主動維修（Ｐｒｏａｃｔｉｖｅ Ｍａｉｍｅｎａｎｃｅ）為導向

的維修策略�？煽啃跃S修是由預防維修、預測維修和主動維修有機組合而成的。 ⑤適應性維修 適應性維修（ＡＭ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）是由日本鋼鐵企業(yè)提出的面向二 十一世紀的維修策略。適應性維修的核心是把綜合費用降到最低。維修方式的確 定依靠費用的定量計算和經(jīng)驗法則兩種方法。 ⑥以可靠性為中心的維修
以可靠性為中心的維修（ＲＣＭ：Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
Ｃｅｎｔｅｒｅｄ

Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）是近二十

年來從眾多的維修理論中脫穎而出并被廣泛接受的一種全新的維修方法，它是一 種用于確定為確保任一設(shè)備在現(xiàn)行使用環(huán)境下保持實現(xiàn)其設(shè)計功能的狀態(tài)所必
須的活動的方法。它的最大特點是從故障后果的嚴重程度出發(fā)，盡可能避免或至 少減輕故障后果，改變了過去那種根據(jù)設(shè)備的故障的技術(shù)特性對故障本身進行預 防的傳統(tǒng)觀念。

⑦費用有效維修
費用有效維修（ＣＥＭ：Ｃｏｓｔ．ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）是一種通過維修作業(yè)的

費用一效益分析來選擇維修方式的維修策略。該策略主要需要對故障進行識別確
定、對故障后果進行量化、對各種檢修方式的費用和效益進行估算以及對檢修方 式進行優(yōu)化選擇。
１４

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

與以可靠性為中心的維修相比，費用有效維修更加注重量化的處理，使維修 方式的選擇更具有數(shù)學依據(jù)，也更便于計算機管理。

目前，隨著市場競爭的日益加劇、工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的不斷提高和企業(yè)對
利潤最大化的不懈追求，檢修策略也正逐步向縱深發(fā)展。檢修策略也正在充分吸 收設(shè)備的全壽命管理、設(shè)備的故障模式建設(shè)、檢測技術(shù)和計算機技術(shù)等領(lǐng)域的成

果，體現(xiàn)出基于風險的不同技術(shù)組合的多樣性趨勢。
綜上所述，國外電力企業(yè)在選擇維修策略時較為注重整體性、經(jīng)濟性，注重 設(shè)備整個壽命期內(nèi)的管理，注重可靠性數(shù)學和統(tǒng)計分析工具的運用；國內(nèi)電力企 業(yè)往往重點考慮設(shè)備狀態(tài)信息的獲取和設(shè)備維修周期的優(yōu)化，維修決策與維修計 劃安排結(jié)合緊密。

２．３變電設(shè)備應用發(fā)展方向
２．３．１高壓開關(guān)設(shè)備定義
高壓開關(guān)設(shè)備是電力系統(tǒng)中應用范圍最廣、裝用量最大、結(jié)構(gòu)最復雜、試驗
技術(shù)最嚴密、制造精度要求最高的輸變電設(shè)備。其中，高壓斷路器是保障電力系 統(tǒng)安全運行的重要控制和保護設(shè)備，它與其他高壓輸變電設(shè)備最大不同之處在于

“靜中有動＂，要求它既能在系統(tǒng)正常運行時可靠地“接通＂和“斷開＂電路，
又能在系統(tǒng)故障時，準確可靠地“切除”故障。
?

２．３．２高壓開關(guān)設(shè)備類型
目前我國高壓開關(guān)設(shè)備主要有三大類，一類是采用常規(guī)敞開式開關(guān)設(shè)備（Ａｉｒ
Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ

Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ），由單一功能的獨立單元組成，單元之間采用架空線聯(lián)結(jié)，
Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ

空氣絕緣，占地面積大，帶電部分外露較多，設(shè)備性能受環(huán)境影響較大。另一類 是氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（Ｇａｓ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ，即ＧＩＳ），是指全部或 部分采用氣體而不采用大氣壓下的空氣作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關(guān)設(shè)備。它利
用ＳＦ６氣體的高絕緣性能，將斷路器（ＣＢ）、隔離開關(guān)（ＤＳ）、接地開關(guān)（ＥＳ／ＦＥＳ）、

電流互感器（ＣＴ）、電壓互感器（ＶＴ）、避雷器（ＬＡ）等多種設(shè)備以及主母線、 分支母線（ＢＵＳ）組合在一起，減少了開關(guān)整體占地面積，除出線套管外，無外 露帶電體。ＧＩＳ設(shè)備的研究和開發(fā)始于上世紀５０年代的歐洲和日本，我國在七
十年代初開始使用ＧＩＳ設(shè)備，八十年代中后期開始應用在５００ｋＶ電網(wǎng)中。第一 套５５０ｋＶ ＧＩＳ應用在廣東江門５００ｋＶ變電站，由ＡＢＢ公司制造生產(chǎn)，型號為
５００ｋＶ

ＥＬＫＳＬ３。第一套國內(nèi)自主生產(chǎn)的５５０ｋＶ ＧＩＳ設(shè)備為原沈陽高壓開關(guān)廠生

產(chǎn)，型號為ＺＦｗ，１９９２年應用在東北電網(wǎng)５００ｋＶ遼陽站，已于２００７年退役。第

三類是復合式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（Ｈｙｂｒｉｄ

Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ

Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ，即

ＨＧＩＳ），介于常規(guī)敞開式開關(guān)設(shè)備（ＡＩＳ）與氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（ＧＩＳ） 之間，是以ＳＦ６斷路器為核心，集隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流互感器為一體的

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

ＳＦ６氣體絕緣開關(guān)，是一種功能相對完整的開關(guān)回路系統(tǒng)，它與ＧＩＳ最大的區(qū)別 在于ＨＧＩＳ不包括電壓互感器、避雷器及主母線和分支母線，設(shè)備兩側(cè)通過出線
套管與敞開式主母線相連。

２．３．３經(jīng)濟性能指標
ＧＩＳ／ＨＧＩＳ設(shè)備由多個功能單元組成，全封閉結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品設(shè)計難度大，制造 工藝復雜、加工工藝要求高，因此較常規(guī)敞開式設(shè)備造價昂貴，表２．１為近年來 ＡＩＳ、ＧＩＳ、ＨＧＩＳ設(shè)備的采購市場中間價。表２．２為ＡＩＳ、ＧＩＳ、ＨＧＩＳ主要經(jīng)濟
性能指標比較。

表２．１：ＡＩＳ、ＧＩＳ、ＨＧＩＳ設(shè)備價格比較
單位：萬元／間隔
ＡＩＳ ＨＧＩＳ ＧＩＳ

國產(chǎn)
５００Ｉ【Ｖ ２２０ｋＶ １１０Ｉ【ｖ ５４０ １８０ ６０ １

合資
７００ ２２５ ８０ １．３

國產(chǎn)
７５０

合資
９００

國產(chǎn)
１０００ ２６５ １００

合資
１６００ ３７０ １７０

｛
｛
１．４

｝ ｝
１．７

價格比（≈）

１．５～１．９

２．１～３．０

（１）如果將國產(chǎn)ＡＩＳ設(shè)備的價格定為１，則國產(chǎn)ＡＩＳ、合資ＡＩＳ、國產(chǎn)ＧＩＳ、

合資ＧＩＳ的比例依次為（比值為各電壓等級算術(shù)平均值）：１：１．３：１．７：２．６。 （２）ＧＩＳ設(shè)備價格基本是ＡＩＳ設(shè)備價格的１．６～２．３倍之間。
（３）ＨＧＩＳ設(shè)備價格基本是ＡＩＳ設(shè)備價格的１．４～１．７倍之間。

（４）合資廠ＧＩＳ設(shè)備價格基本是國產(chǎn)設(shè)備的１．４＂－－＇１．７倍之間。

表２．２：ＡＩＳ、ＧＩＳ、ＨＧＩＳ主要經(jīng)濟性能比較

比較項目 價格比 占地面積比 運行可靠性指標 耐污穢能力 維修停電范圍

ＡＩＳ １ １

ＧＩＳ

ＨＧＩＳ

１．６～２．３
Ｏ．３５

１．４～１．７
Ｏ．６

一般 主母線和非檢修線路不 必停電

最強，外露絕緣什少 同ＡＩＳ

較強 同ＡＩＳ

套管維護特性
擴建工程方便性

費時、費錢 方便

最少（僅出線套管） 方便

較少 靈活、方便

１６

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

２．３．４ Ｇ Ｉ

Ｓ設(shè)備特點及優(yōu)勢

（１）可靠性高

①由于ＧＩＳ全部采用ＳＦ６氣體絕緣技術(shù)，除進出線套管外其它元件均組合 在封閉的金屬殼體內(nèi)，大大減少外露的帶電部分；外露套管可采用高強瓷、大爬 距瓷瓶，故障率低。因此ＧＩＳ設(shè)備運行可靠性高、環(huán)境適應能力強，耐地震能 力強。②由于在ＳＦ６氣室內(nèi)，設(shè)備相間及對地絕緣距離大為減少，且有多種方 案組合，真正實現(xiàn)了設(shè)備的小型化、緊湊化，顯著地減少占地。
（２）實用性強

①接線方式靈活。ＧＩＳ采用模塊化設(shè)計，布置方便靈活，可用于各種主接線。 對于３／２接線、雙母線接線和單母線接線方式均可實現(xiàn)�？刹捎秒娎|進出線，也
可采用架空線方式。②現(xiàn)場安裝工期短。ＧＩＳ在廠內(nèi)完整裝配，并進行出廠試驗，

整塊運輸或按運輸單元運輸，使現(xiàn)場安裝調(diào)試工作量明顯減少。另外，ＧＩＳ設(shè)備
每間隔就地配置控制柜，與敞開站相比，控制電纜數(shù)大大減少，現(xiàn)場安裝周期縮

短。③日常維護工作量少。ＧＩＳ與ＡＩＳ相比，隔離開關(guān)等觸頭封閉在金屬殼體內(nèi)， 出線套管明顯減少，不須維修清掃觸頭表面，不須清掃套管，減少了維護工作量， 降低了維護成本。④擴建靈活方便。無論采用何種接線方式，都可以預留接口，
便于擴展。 （３）綜合成本低，經(jīng)濟性好

ＯＧＩＳ設(shè)備價格約為ＡＩＳ設(shè)備價格的１．６＂－－２．３倍之間，ＨＧＩＳ設(shè)備價格約為
ＡＩＳ設(shè)備價格的１．４～１．７倍之間。ＧＩＳ占地面積僅為ＡＩＳ設(shè)備的３５％左右，ＨＧＩＳ

設(shè)備占地面積約為６０％左右。＠ＧＩＳ和ＨＧＩＳ設(shè)備的架臺構(gòu)件大幅減少，ＧＩＳ設(shè) 備約為ＡＩＳ的１／５，ＨＧＩＳ的架臺構(gòu)件約為ＡＩＳ的８０％。③ＧＩＳ和ＨＧＩＳ設(shè)備現(xiàn)場
作業(yè)量約為ＡＩＳ的５０％一－－６０％，減少了安裝工期，安裝費用降低。 ２．３．５ Ｇ Ｉ
２．３．５．１

Ｓ發(fā)展歷程

Ｇ Ｉ Ｓ國外發(fā)展歷程

ＧＩＳ的發(fā)展離不開ＳＦ６氣體和ＳＦ６斷路器的發(fā)展，因為ＳＦ６氣體幾乎是斷 路器和ＧＩＳ的唯一絕緣和滅弧介質(zhì)，而ＧＩＳ的主要部件就是ＳＦ６斷路器。從ＳＦ６ 氣體的誕生到現(xiàn)在只有百余年歷史。 當前國外高壓、超高壓斷路器及ＧＩＳ制造公司主要有９家：ＡＢＢ、ＳＩＥＭＥＮＳ、 Ａｌｓｔｏｍ、ＡＥＧ、ＭＧ、ＶＡ Ｔｅｃｈ Ｒｅｙｒｏｌｌｅ、日立、三菱、東芝。這些公司的產(chǎn)品居

世界領(lǐng)先水平，遍及世界各地。以ＧＩＳ為例：
ＡＢＢ公司自１９６５年推出第１套１２６ｋＶ ＧＩＳ以來，已有超過１００００多套斷路

器間隔ＧＩＳ，遍布７０多個國家２０００多座變電站中站運行。 西門子公司已有８０００多間隔ＧＩＳ在世界各地８５０座變電站運行，并取得

１７

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１０００００間隔年運行經(jīng)驗。
日本東芝公司從１９６９年開始，已向全球范圍的１０００多座變電站提供了５７００ 多間隔，并有２３４間隔ＧＩＳ在中國運行。

在以上公司中，似乎Ｒｅｙｒｏｌｌｅ（雷諾）公司比較陌生，其實Ｒｅｙｒｏｌｌｅ公司已 有百年歷史。在ＧＩＳ方面，１９３８年研制出３３ｋＶ ＧＩＳ，１９５５年研制出１７０ｋＶ
ＧＩＳ，

１９７４年研制出首批４２０ｋＶ ＧＩＳ。在ＳＦ６斷路器方面，該公司也有建樹。這表現(xiàn)
在減少４２０ｋＶ罐式斷路器斷口上，如１９７６年每相為６－－－＇４斷口，１９７９年減為３

斷口，１９８１年減少雙斷口，１９８５年減少為單斷口。Ｒｅｙｒｏｌｌｅ公司已加入ＶＡ
集團，現(xiàn)為ＶＡ
２．３．５．２ Ｔｅｃｈ

Ｔｅｃｈ

Ｒｅｙｒｏｌｌｅ公司。

ＧＩＳ國內(nèi)發(fā)展歷程及應用情況

我國對ＳＦ６開關(guān)設(shè)備的需求源于１９６６年，當時長江流域規(guī)劃辦公室為解決 規(guī)劃中長江三峽等水力發(fā)電站的高壓變電站的設(shè)計而提出的，并于１９６６年由國 家立項，西安高壓電器研究所、西安高壓開關(guān)廠和長江流域規(guī)劃辦公室承擔ＧＩＳ 的研制開發(fā)工作（崔景春，２００１）。于１９７１年研制出第一臺１１０ｋＶ ＧＩＳ樣機，
斷路器為單壓、定開距雙斷口。１９７３年由西安高壓開關(guān)廠生產(chǎn)出我國首臺１１０ｋＶ

ＧＩＳ，并在湖北丹江口水電站投入試運行。１９８０年又研制成功我國第一臺２２０ｋＶ ＧＩＳ，并于１９８２年在江西南昌斗門變電站投入運行。１９７９年我國第一條５００ｋＶ平 武輸變電工程的５００ｋＶ和２２０ｋＶ高壓斷路器選用了法國ＭＧ公司生產(chǎn)的ＦＡ型
ＳＦ６斷路器，同時采用技貿(mào)結(jié)合的方式，由平頂山高壓開關(guān)廠引進ＭＧ公司的制

造技術(shù)，并以此為開端，我國研制開發(fā)斷路器和ＧＩＳ的工作進入了一個高潮。
一方面是自行開發(fā)，如西安高壓開關(guān)廠試制的ＬＷｌ－２２０和與南斯拉夫聯(lián)合設(shè)計 開發(fā)的ＬＷ２—２２０單斷口、單壓、變開距斷路器，以及１１０ｋＶ單斷口ＧＩＳ；平頂 山高壓開關(guān)廠試制的ＬＷ７—２２０雙斷口、單壓、定開距斷路器和ＺＦ２－２２０
ＧＩＳ；

上海華通開關(guān)廠試制的定開距、單斷口ＺＦ３－１１０ｋＶ ＧＩＳ、雙斷口２２０ｋＶ ＧＩＳ及
雙斷口２２０ｋＶ罐式斷路器；北京開關(guān)廠試制的ＬＷ４－２２０和ＺＦ４－１１０ ＧＩＳ等產(chǎn)品。

雖然２０世紀８０年代初期國內(nèi)進行ＳＦ６斷路器和ＧＩＳ研制工作的廠家很多，也 有一些產(chǎn)品相繼投人運行，但是由于當時我國處于起步階段，無論從品種、性能、 產(chǎn)量尤其是產(chǎn)品質(zhì)量均滿足不了我國電力工業(yè)發(fā)展的要求，許多工程，尤其是
５００ｋＶ輸變電工程仍以進口設(shè)備為主。為盡快提高我國ＳＦ６開關(guān)設(shè)備的制造水

平，吸取國際先進的設(shè)計技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)及管理方法，引進國際先進的制造技術(shù) 就成為必經(jīng)之路。
平頂山高壓開關(guān)廠率先引進法國ＭＧ公司ＦＡ系列６３一－５００ｋＶ支柱式斷路

器和ＧＩＳ制造技術(shù)，經(jīng)過消化、吸收，于２０世紀８０年代中期全部實現(xiàn)國產(chǎn)化， 經(jīng)過全面質(zhì)量整頓后，作為我國唯一能替代進口產(chǎn)品的ＬＷ６系列，在滿足我國 ５００ｋＶ輸變電工程的急需上作出了巨大貢獻，是目前電網(wǎng)中運行數(shù)量最多的國產(chǎn)

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

設(shè)備。

沈陽高壓開關(guān)廠于１９８５年從日本日立公司引進了ＯＦＰＴ系列斷路器和ＧＩＳ
的制造技術(shù)，目前己能生產(chǎn)７２．５＂－－５００ｋＶ ＳＦ６斷路器和１１０＂－－５００ｋＶ ＧＩＳ。應用

日立技術(shù)，由沈陽高壓開關(guān)廠生產(chǎn)的我國第一套５００ｋＶ ＧＩＳ早于１９９２年在東北 遼陽變電站掛網(wǎng)試運行。在此基礎(chǔ)上采取合作生產(chǎn)的方式為東北伊敏火電廠及綏 中火電廠提供實用的５００ｋＶ ＧＩＳ。西安高壓開關(guān)廠應用三菱技術(shù)全國產(chǎn)化的
５００ｋＶ

ＧＩＳ樣機己在戶內(nèi)試驗站得到考驗（崔景春，２００１）：

西安高壓開關(guān)廠繼平頂山高壓開關(guān)廠之后，于１９８５年與日本三菱公司采用 合作生產(chǎn)的方式引進了ＳＦＭ系列支柱式和罐式ＳＦ６斷路器的制造技術(shù)，以及ＧＩＳ
的制造技術(shù)，目前已經(jīng)能夠生產(chǎn)７２．５＂－－５００ｋＶ支柱式和罐式ＳＦ６斷路器，以及
１１０＂－－－５００ｋＶ ＧＩＳ。

上海華通開關(guān)廠也以技貿(mào)結(jié)合的方式，引進了ＢＢＣ公司ＥＩＦ系列的制造技術(shù)， 能生產(chǎn)１ １０ｋＶ和２２０ｋＶ支柱式斷路器。

為了適應開關(guān)設(shè)備對生產(chǎn)條件的特殊要求，上述幾個工廠在引進先進的設(shè)計 技術(shù)和設(shè)計圖樣的同時，軟件上，對生產(chǎn)的組織管理、質(zhì)量的監(jiān)管進行了全面的 調(diào)整和完善，滿足ＳＦ６產(chǎn)品的生產(chǎn)與少油和空氣斷路器的生產(chǎn)在管理系統(tǒng)上的
不同要求。在硬件方面，為了確保引進技術(shù)的消化、吸收和高工藝、高質(zhì)量水平 的要求，幾年來各廠還花費了相當大的人力、物力和財力，不斷改善和提高生產(chǎn)

的環(huán)境條件和加工裝備的水平。西安高壓開關(guān)廠、平頂山高壓開關(guān)廠、沈陽高壓 開關(guān)廠和上海華通開關(guān)廠等均建立了有凈化條件的現(xiàn)代化裝配廠房和相應試驗
檢測設(shè)備，同時對機械加工裝備進行了大量的技術(shù)更新和設(shè)備引進，大量的數(shù)控 機床和加工中心的引入，使零部件機加工工藝水平得到大幅度的提高。為了保證

和提高ＧＩＳ和罐式斷路器用盆式絕緣子和諸多環(huán)氧絕緣件的制造質(zhì)量，西安高 壓開關(guān)廠和沈陽高壓開關(guān)廠等引進了國外先進的環(huán)氧澆注生產(chǎn)線，使自己能批量
生產(chǎn)１ １０＂－５００ｋＶ ＧＩＳ和罐式斷路器用的盆式絕緣子和環(huán)氧絕緣件，性能均能達

到引進技術(shù)的要求。為了適應ＧＩＳ殼體的批量生產(chǎn)，平頂山、西安、沈陽等高 壓開關(guān)廠先后引進了多臺數(shù)控切割、鈑金等專用機床和加工中心以及自動焊接和 質(zhì)量檢驗設(shè)備，使殼體的生產(chǎn)水平有了極大提高。各廠對生產(chǎn)條件和加工裝備的 完善和更新，為保證和提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平打下堅實的基礎(chǔ)（崔景春，２００１）。

１９

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

表２．３：國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)７２．５ｋＶ及以上組合電器設(shè)備裝用統(tǒng)計表 單位：間隔／臺
ＧＩＳ

ＨＧＩＳ

ＰＡＳＳ

ＣｏＭＰＡＳＳ

母線

電壓等 級（ｋｖ） 套數(shù)

間 隔 數(shù)

斷路 器間 隔數(shù)
Ｏ １７９ ７２ ２３９７ ７３２０ ４６８ １０４３６ ２ ３５ １ １０ １ Ｏ ４９

間

套數(shù)

隔 數(shù)
０ ２５７ ７ ４２ ４ ０ ３１２

套數(shù)

臺數(shù)

套數(shù)

臺數(shù)

條數(shù)

８００‘ ５００ ３６３ ２５２ １２６ ７２．５

０ １８ １０ ３５５ １４５６ １１８ １９５７

０ ２０５ ９４ ３１６１ ９９１７ ６０５ １３９８２

０ Ｏ ０ ２ １７５ ７４ ２５１

０ ０ Ｏ ３ ４１４ ７５ ４９２

０ Ｏ Ｏ ０ １０８ ０ １０８

０ ０ ０ ０ ２４５ ０ ２４５

０ １７ ２０ ３９ｌ １３６０ ４１ １８２９

總計

２０

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３變電站ＬＣＣ的構(gòu)成及與價值鏈的關(guān)系
３．１變電站ＬＣＣ的構(gòu)成
變電站ＬＣＣ指的是變電站經(jīng)濟壽命周期內(nèi)，所支付的總費用，由以下幾部 分組成：一次投資成本（ＩｎｖｅｓｔｍｅｎｔＣｏｓｔｓ），簡稱ＩＣ；運行成本（ＯｐｅｒａｔｉｏｎＣｏｓｔｓ），
簡稱ｏＣ；故障引起的中斷供電損失成本（Ｆａｉｌｕｒｅ Ｃｏｓｔｓ），簡稱ＦＣ；報廢成本
（Ｄｉｓｃａｒｄ Ｃｏｓｔｓ），簡稱ＤＣ。即：
￡ＣＣ＝ＩＣ＋ＯＣ＋ＦＣ－Ｆ ＤＣ

（３．１）

３．１．１一次投資成本（Ｉ Ｃ）
所謂一次投資成本（ＩＣ），就是指在變電站建設(shè)和調(diào)試期間內(nèi)，在變電站正 式投入運行以前，所付出的一次性成本。要建設(shè)一個新的變電站，其一次投資所
涉及的部分是相當多的，如規(guī)劃、設(shè)計、采購、建設(shè)，包括征地等費用。就設(shè)備

工程而言，一般包括如下部分：變壓器、配電裝置、母線、絕緣子、控制設(shè)備及 低壓電器、蓄電池、電纜、防雷及接地裝置、架空配電線路、電氣調(diào)整試驗等。
以上各部分的費用會隨著所選設(shè)備的規(guī)格、種類等的不同而有所不同，另外，

對以上費用的考慮要包括安裝和調(diào)試各設(shè)備期間所有的人工費、材料費以及機械
費等等，要做到全面估計。

在對變電站進行詳細設(shè)計以后，對于上述的各一次投資成本的組成部分，我
們可以采用工程法，采用工程預算中的參考定額和費用，對各項所需的成本費用

進行估算，然后逐項迭加即可。當然，對其估算要盡量地做到準確、全面，如對
設(shè)備費應有它的零件或部件套數(shù)及其單價，對勞動工時費應有各級職工的人數(shù)， 所耗工時及其工資與附加費用等等。同時，對于其中的一些組成部分的費用，比 如變壓器的安裝等，我們可以以某一影響參數(shù)為自變量，由參數(shù)估算法建立其費 用估算關(guān)系式，從而對其費用進行估算。同樣，對其中的某些費用單元也可以使 用類比法進行費用的估算。

３．１．２運行成本（０Ｃ）
變電站的運行成本，就是指變電站運行期間所花費的一切費用的總和，包括： 人工費、維護保養(yǎng)費、能耗費、環(huán)境費用以及其他費用。

（１）人工費：主要是指工作人員的培訓費、工資，特殊崗位人員的補貼，以
及其他服務人員的勞務費等。

（２）維護保養(yǎng)費：亦稱維修費。主要是指對設(shè)備進行檢修、保養(yǎng)，對零部件 的替換，以及在不中斷供電的情況下對設(shè)備的測試和維修等。 （３）能耗費：主要是指變電站設(shè)備的能源消耗，比如變壓器油的消耗、站內(nèi)
的照明器具以及其他設(shè)備對電能的消耗等。

２１

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

（４）環(huán)境費用：隨著人們對環(huán)境因素越來越多的關(guān)注，環(huán)境費用在變電站的
ＬＣＣ中所占的比例也在逐步的增加，因此也要將它加以考慮。主要是指從環(huán)境

因素考慮出發(fā)，采取的一系列保護環(huán)境和美化環(huán)境的措施，從而支付的費用。顯
然，環(huán)境費用也是變電站運行過程中一直都要產(chǎn)生的費用。 運行成本的各組成部分費用的多少，一般都與變電站的容量和規(guī)模相關(guān)，因 此對其費用的估算，可以參照己運行變電站所花費用的歷史記錄，與新建變電站

的一些特征參數(shù)進行比較，利用類比法進行估算；同時，也可以用參數(shù)法進行估 算。可以用以下公式進行估算： ＯＣ＝Ａｃ。＋五Ｃ２＋…以ｅ
（３．２）

其中：Ｇ，Ｇ，一．，Ｃ。既可以看成是已運行變電站各部分的歷史費用，也可

以看成是影響各費用的參數(shù)值，如數(shù)量、單位價格、面積等；同樣，丑，丑，??．，丸 既可以看成是新建變電站和已建變電站各費用的比擬系數(shù)，也可以看成是各費用
參數(shù)的費用系數(shù)。

當然，對于一些計劃內(nèi)的特殊支出費用，沒有數(shù)據(jù)進行參考時，就要請相關(guān) 的專家進行大概的費用估算。需要注意的是，在估算維修費用時，要考慮變電站
的維修方式。事后維修部分發(fā)生的費用應包含在中斷供電損失成本中。

３．１．３中斷供電損失成本（ＦＣ）
供電中斷使電力企業(yè)減少供電量和售電收入，對用戶造成一定的經(jīng)濟損失， 也影響了社會效益。因此，在電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行中，供電企業(yè)把變電站故障（事 故）引起中斷供電損失（ＦＣ）作為自己的成本是符合實際的，能較好地與供電可靠 性聯(lián)系起來，盡管一般情況下，相關(guān)用戶停電損失還不用補償。
故障引起中斷供電損失成本是由多個因素所決定的。年中斷供電損失成本

（ＦＣ）可用下式進行估算：
ＦＣ＝ａＷＴ＋五．ＲＣ．ＭＴＴＲ （３．３）

其中，ａＷＴ為斷電（懲罰）成本，見．ＲＣ．ＭＴＴＲ為修復成本。名為設(shè)備年平 均故障數(shù)，丁為設(shè)備年故障中斷供電時間，形為設(shè)備故障中斷供電功率，ＲＣ為 設(shè)備故障平均修復成本，ＭＴＴＲ為設(shè)備平均修復時間，ａ為相關(guān)用戶平均中斷供 電電量的價值，它隨用戶的性質(zhì)、用戶所在地區(qū)的不同而變化。目前，歐洲中斷 供電電量損失的價值變化范圍為３～１８美元／（ｋＷ．ｈ）。

３．１．４報廢成本（ＤＣ）
報廢成本（ＤＣ）指產(chǎn)品壽命周期結(jié)束后，清理、銷毀該產(chǎn)品所需支付的費用（張

耘，１９９６）。不同類型、用途的產(chǎn)品報廢成本是不一樣的，有些可以產(chǎn)生一定數(shù)

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

量的殘值收入，用以沖銷有關(guān)的費用，這種報廢成本應為負值，如設(shè)備的正常報 廢；而有些不僅不能產(chǎn)生任何殘值收入，而且需要花費大量的資金用于其報廢和 清理，這種報廢成本為正值，如化學產(chǎn)品和核產(chǎn)品等。在產(chǎn)品報廢的過程中，既 需要消耗一定的人力、物力、財力，又有可能產(chǎn)生一定的收入，所以，應該認真
進行核算。這部分費用一般是以以往的歷史數(shù)據(jù)作為參考而得出。

３．２變電設(shè)備ＬＣＣ與價值鏈的關(guān)系
變電設(shè)備全壽命周期成本管理從狹義上指的是在設(shè)備經(jīng)濟壽命周期內(nèi)所支 付的總費用。隨著價值鏈的延伸，全壽命周期成本也越來越高，但兩者之間不是 平行線的變動，而是以拋物線的趨勢變動（Ｋａｌｔｅｎｂａｃｈ，２００３）。

圖３．１：變電設(shè)備ＬＣＣ與價值鏈的關(guān)系圖

根據(jù)國外相關(guān)數(shù)據(jù)研究表明，一套復雜的電力設(shè)備系統(tǒng)全壽命周期成本在可

研論證階段的費用為總成本的２％，到采購階段發(fā)生的費用為總成本的１７％，到 安裝階段為２０％；從開始使用起至正式運行，其費用為總成本的４５％，而到維 修階段，該費用為總成本的９６％，剩余的４％費用為報廢回收殘值利用階段（李
霖，２００５：Ａｌｂｅｒｔ Ｌｅｓｔｅｒｌ，２００４）。

圖３．２：變電設(shè)備ＬＣＣ與價值鏈的成本比例圖

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

４ＬＣＣ評估模型和分析方法
４．１

ＬＣＣ計算方法比較

４．１．１參數(shù)法
把壽命周期費用同各個因素聯(lián)系起來，如體積、重量、性能參數(shù)、零部件個
數(shù)等，根據(jù)費用影響參數(shù)的數(shù)量及與費用的統(tǒng)計關(guān)系選擇回歸模型的形式，運用

回歸分析法建立參數(shù)費用估算關(guān)系式，把設(shè)備的某一些屬性的度量作為輸入，設(shè)
備的成本則是輸出，稱為參數(shù)。主要有兩種類型：一種是數(shù)學模型，其核心部分

往往是一個估算方程，該方程的輸入是影響設(shè)備成本的某些因素，輸出是設(shè)備的 成本；另一種是檢索表，根據(jù)一定的規(guī)則對設(shè)備進行分類，然后為每一種類型提 供成本平均值用以參考，這種適用于成本內(nèi)容的較低層。參數(shù)模型法的主要優(yōu)點
是明確定義了估算的基礎(chǔ)，若數(shù)學方程或檢索表是由統(tǒng)計方法得來的，還可以自

動確定估算值的上限與下限。缺點是數(shù)學方程或檢索表必須隨著設(shè)備的變化不斷 進行修改，而且估算結(jié)果適用于設(shè)備的平均情況，不同設(shè)備的調(diào)整還需依賴于專
家的判定。 最簡單的參數(shù)法費用估算方程是所謂的０．６乘算法。根據(jù)統(tǒng)計，生產(chǎn)設(shè)備的

投資費大約與它的生產(chǎn)能率的０．５－０．８次方成正比，大多在０．６次方左右，于是
可寫出

乏＝阿６

（４．１）

這里Ｃ１，Ｃ，是兩種設(shè)備的投資費，Ｘ．，Ｘ，是他們的生產(chǎn)能率，如功率、產(chǎn) 量、運載能力等。若已知同類設(shè)備的能率及其投資費，運用該式可計算出給定能 率的特建設(shè)備的投資費。例如，己知日產(chǎn)量為２０噸的設(shè)備投資費為１００萬元， 求日產(chǎn)量為５０噸的待建設(shè)備投資費。由上面的式子不難算出，其投資費為１７３ 萬元。這樣估算費用是較初略的，僅用于早期階段。 在選擇回歸模型時，單影響因素的選一元線性方程；多影響因素的選多元線 性方程。若線性方程明顯不成立或用相關(guān)性檢驗不滿足線性統(tǒng)計關(guān)系時，采用非
線性方程。設(shè)費用】，與費用影響參數(shù)Ｘ．有穩(wěn)定的線性關(guān)系：

Ｅ（ｙ）＝／Ｚ＋∑ｂｉＸ，
ｉ＝ｌ

（４．２）

這樣通過多個試驗數(shù)據(jù)，可估計式中的ａ和ｂ，。

非線性方程可采用雙曲線函數(shù)、幕函數(shù)和指數(shù)函數(shù)三種形式：
２４

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基于傘壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

雙曲線
一＝＋—— 三：＋一ｂａ
ｙ 義
ｋ４．Ｊ， （４．３）

幕函數(shù)
Ｙ＝ｄＸ６

（４．４）

指數(shù)函數(shù)
Ｙ＝ｄｅｋ

（４．５）

估算完成后應用相關(guān)系數(shù)檢驗或Ｆ檢驗判斷在顯著性水平ａ下，此模型仿真

出的數(shù)據(jù)結(jié)果是否滿足相應的置信度要求。
實際的費用估算關(guān)系式常常在同類設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，再用回歸方法建

立參數(shù)方程式來進行估算，所用參數(shù)是設(shè)備的主要性能參數(shù)。對于年度費用的估
算，也可以用時間作參數(shù)。

４．１．２類比法
類比法又叫比擬法，是參考相似產(chǎn)品的已知費用信息和其他數(shù)據(jù)資料，估算

產(chǎn)品壽命周期費用的方法。在已有類似設(shè)備數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，將待建設(shè)備與之進行 比較，根據(jù)后者的特征取定系數(shù)值，以估算它的費用。用此法估算時，系數(shù)的取 值是個關(guān)鍵，通常可約請一批有經(jīng)驗的專家，背靠背地取系數(shù)值，然后確定，故
又稱為專家法。此法常用于規(guī)劃論證階段，或設(shè)備改造的方案評價，以初估費用。

運用此法時要考慮到相似產(chǎn)品之間參數(shù)的異同和不同時間、不同條件所造成 的差別。其數(shù)學模型表示為（黎靜，徐明珠，１９９６）：
Ｃ＝Ｃ＇ｎｌ聆２ｎ３

（４．６）

式中：Ｃ為壽命周期費用，Ｃ７為相似產(chǎn)品壽命周期費用，ｎ為相關(guān)系數(shù)（比擬

系數(shù)）。在系數(shù)選取上要詳細分析到前面提到的各種因素。

４．１．３分析估算法
分析估算法是根據(jù)多年產(chǎn)品維修經(jīng)費管理的經(jīng)驗，結(jié)合新型產(chǎn)品維修特點提

出的探索性的預測方法。此方法重點考慮使用階段的費用，旨在估算出一個年平
均維修保障費用，再綜合考慮其他各階段的費用，從而得到較為準確的仿真結(jié)果。 年維修保障費用的數(shù)學模型可歸納為：

Ｃ＝么Ｅ�？�
ｉ＝Ｉ

（４．７）

式中：Ａ為單件產(chǎn)品購置費，ｒ為年維修指數(shù)，ａ為影響因子。

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４．１．４工程法
工程估算法是將產(chǎn)品壽命周期中的各階段所需費用細分后進行估算的方法。 從基本費用單元開始，用工程上的方法對每項費用進行估算，然后逐項迭加得上 一級費用單元的值，最后求得壽命周期費用。為此必須掌握有關(guān)費用的詳細數(shù)據(jù)， 如對設(shè)備費應有它的零件或部件套數(shù)及其單價，對勞動工時費應有各級職工的人 數(shù)，所耗工時及其工資與附加費用等等。這一方法只能在詳細設(shè)計以后，掌握了
設(shè)備的有關(guān)資料及其所需使用與維修等的耗費以后才能采用。后期階段的有些決 策問題，可以用這一方法來估算費用。其數(shù)學模型可表示為： Ｃ＝Ｃｌ＋ｃ２＋…＋Ｃ。 （４．８）

其中，Ｃ為壽命周期費用，后面各項為不同階段的單元費用，各單元費用還

可繼續(xù)分成子單元，形成產(chǎn)品的一個完整的費用結(jié)構(gòu)分析圖，從而得出總的估算 值。

４．１．５簡化處理
無論采用哪種ＬＣＣ估算方法，均需大量的歷史數(shù)據(jù)支持估算關(guān)系式中有關(guān) 系數(shù)的確定。而由于費用數(shù)據(jù)的特殊性，往往很難收集到足夠且真實的費用數(shù)據(jù)；

另外，某些決策者不愿意將詳細的方案告訴分析人員，或也不清楚他們要掌握的 方案細節(jié)，分析人員只能為決策者提供諸如“相對于某個方案來講，本方案由于 某個方面的優(yōu)勢而更好一些”的結(jié)論。因此，在具體操作上很難嚴格按照ＬＣＣ 技術(shù)的方法與步驟進行分析，這必然制約著該技術(shù)的推廣應用。這就需要利用
ＬＣＣ原理，根據(jù)實際情況簡化，以便于使用ＬＣＣ技術(shù)。

因此，對于ＬＣＣ的估算，可以作以下的簡化處理： （１）允許不考慮共同擁有的費用。盡管ＬＣＣ是產(chǎn)品一生費用的總和，但ＬＣＣ 技術(shù)的目標并不是全面、完整、準確地計算費用，而是通過計算各方案間ＬＣＣ 的差別為選擇最佳方案提供決策依據(jù)，即ＬＣＣ技術(shù)更重要的作用是方案優(yōu)選。 借用ＬＣＣ技術(shù)對“已支費用’’的解釋，通過不考慮“各方案所共同擁有的費用＂ 來簡化優(yōu)選的過程（金家善，邵立周，２００３）。
（２）相對的費用也是決策依據(jù)。某些決策者在利用ＬＣＣ技術(shù)時，可能需要一

個相對值作為決策依據(jù)，更愿意分析人員為他提供“新的方案將比基準方案的 ＬＣＣ增加或減少某個百分比”這樣的分析結(jié)果，然后，利用自己所掌握的基準
方案的ＬＣＣ，估算新方案的ＬＣＣ，從而作出決策。

４．２變電站Ｉ＿ＣＣ估算模型
目前常用的成本管理方法主要有：基于統(tǒng)計的經(jīng)驗法（帕爾，拜茨，１９９２）、

總分帳類法（Ｏｓｔｗａｌｄ，１９９２；Ｄｅｗｈｕｒｓｔ，１９９８）、基于重組技術(shù)的成本管理方法
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（Ｈｕｎｄａｌ，１９９３）、回歸分析法（晏榮杰，宋雨，２００１）、作業(yè)成本法（孫茂竹，

姚岳，２００３）、神經(jīng)網(wǎng)絡法（ＢＯＤＥ，１９９８；楊曉林，郭玉田，２００２；趙亮，胡 旭曉，潘雙夏等，２００６）等。這些方法主要適用于制造業(yè)，而長期以來，供電企 業(yè)尚缺乏合適的定量成本模型，其難點在于電力設(shè)備從投資建設(shè)到設(shè)備的運行維
護所具有的長期性和不確定性。

４．２．１變電站ＬＣＣ各組成部分估算模型
（１）一次投資成本（ＩＣ）：對于變電站來說，這一部分所包含的內(nèi)容相當多，所 涉及到的配件和設(shè)備的種類和數(shù)量也很大，因此要找出一個比較通用和合適的費 用模型比較困難，所以我們采用工程法對各項費用進行估算，然后逐項疊加，以 此來估算變電站的一次投資成本（ＩＣ）。對其中的一些小的費用組成部分，我們也
可以采用參數(shù)法或類比法進行估計。其費用模型可表示為：

ＩＣ＝蝸＋媽＋…＋矚

（４．９）

其中：ＩＣ為變電站總的一次投資成本；ＩＣ，＋妃＋…＋ＩＣ．為變電站一次投
資各組成部分的成本。

（２）運行成本（ＯＣ）：變電站的運行成本，一般都與變電站本身的容量和規(guī)模相
關(guān)，因此對變電站運行成本的估算，既可以參照己有變電站所支出的運行費用的

歷史記錄，與新建變電站的一些特征參數(shù)進行比較，利用比擬法進行估算；又可 以把某些特征參數(shù)作為費用影響因素，利用參數(shù)法進行估算。其費用模型可以表
示為：

ＯＣ＝丑ｃｌ＋五Ｃ２＋…以ｅ

（４．１０）

其中：Ｃｌ，Ｃ２，?．．，ｅ既可以看成是己運行變電站各部分的歷史費用，也可 以看成是影響各費用的參數(shù)值，如數(shù)量、單位價格、面積等；同樣，丑，五，”．，以
可以看成是新建變電站和己建變電站各費用的比擬系數(shù)，也可以看成是各費用參 數(shù)的費用系數(shù)。
?

（３）中斷供電損失成本（ＦＣ）：變電站的中斷供電損失成本由變電站平均年故 障率、故障發(fā)生時間、中斷供電功率相關(guān)用戶性質(zhì)和供電損失價值及修復故障、
恢復供電等因素所決定。其費用模型可表示為 ＦＣ＝ａＷＴ＋五．ＲＣ．ＭＴＴＲ （４．１１）

其中，ａＷＴ為斷電（懲罰）成本，兄．ＲＣ．ＭＴＴＲ為修復成本。名為設(shè)備年平 均故障數(shù)，丁為設(shè)備年故障中斷供電時間，形為設(shè)備故障中斷供電功率，ＲＣ為

設(shè)備故障平均修復成本，ＭＴＴＲ為設(shè)備平均修復時間，ａ為相關(guān)用戶平均中斷供 電電量的價值，它隨用戶的性質(zhì)、用戶所在地區(qū)的不同而變化。
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（４）報廢成本（ＤＣ）：變電站ＬＣＣ的報廢成本就是各設(shè)備報廢成本之和，其費
用可表示為

ＤＣ＝ＤＣｌ＋ＤＣｊ＋…＋ＤＣ。 其中，Ｄｅ表示第刀件設(shè)備的報廢成本。

（４．１２）

４．２．２變電站ＬＣＣ的總估算模型
由于工程或項目的投入和產(chǎn)出往往有延遲性，故不僅要考慮資金的時間價 值，也需建立工程中投入產(chǎn)出在財務上的聯(lián)系�，F(xiàn)金流作為一個企業(yè)效益評價指 標，最直接地反映了財務運轉(zhuǎn)的情況，不僅用于財務報表，也常用于工程實踐的
分析中。它將各種可能發(fā)生的故障情況反映在現(xiàn)金流上，因而，ＬＣＣ最終是以現(xiàn) 金流來表述的。

ＬＣＣ＝圮＋Ｎ（ＯＣ＋粥＋ＤＣ）

（４．１３）

Ⅳ：墜：�。憾�
，．×（１＋，．）”

（４．１４）

其中Ⅳ是現(xiàn)值因子；ｒ是平均籌資成本，在此為廣義成本，己考慮了銀行利 率、漲價因素、籌資風險，一般考慮為組合投資成本，ｎ是要考慮的年限（邢國 華，２００５）。

４．３變電站ＬＣＣ成本一效益分析
變電站改造的效益可由三部分組成，分別是直接效益、間接效益和減少隨機
損失。

直接效益反映在變電站輸送能力的增加上，變電站改造后，變電站相關(guān)設(shè)備 的額定電流和熱穩(wěn)定電流均有提高，再加上解決了原有運行方式的限制問題，運
行方式可更靈活，提高了整體輸送能力。

間接效益反映在變電站改造后對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改進效益上，改造后變電站短路
電流容量的增加為整個電網(wǎng)系統(tǒng)今后短路容量的提升打好了基礎(chǔ)。

減少隨機損失是指變電站改造后由變電站部件可靠性提高而獲得的效益（韓 天祥，李莉華和余穎輝，２００７）。 在進一步的研究中，可以發(fā)現(xiàn)如僅考慮建設(shè)和使用成本，只對計算得到的
ＬＣＣ進行比較，仍不全面，因為，工程項目設(shè)計的目標是完成某項任務或功能、

獲得一定的效益，分析付出的成本和獲得效益之間的關(guān)系，以及他們之間的平衡， 這樣更能直接有效地對方案進行評判。ＬＣＣ評估的主要任務就是在滿足特定的 性能、安全性、?可靠性、維修性以及其他要求的同時，評估或優(yōu)化產(chǎn)品的壽命周
期費用（金江，成奎桐，１９９７）。同樣，當決策者在考慮盡量減少變電站的建設(shè)

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成本時，毫無疑問地還要重視可靠性的問題，因為，作為電力行業(yè)來說，可靠性 總是擺在相當重要的層面上來分析的。因此，在保證可靠性要求的前提下，最大 程度地降低變電站成本，是值得研究的重要課題。

４．３．１費用一效益分析法
４．３．１．１費用一效益分析法的含義及應用
系統(tǒng)效益是指所取得的效果。效益的具體表達方式也有所不同。有如產(chǎn)量、 銷售量、利潤、運輸量等，又如可靠性、維修性、有效性、后勤支援性等（曲立，
２０００）。

設(shè)備效益（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ）是指投入壽命周期費用后設(shè)備所獲得的價值，它 不適合用絕對數(shù)量值來反映，而應該是一個概率值，由于設(shè)備系統(tǒng)完成的任務和 目的不同，反映設(shè)備產(chǎn)生預期結(jié)果的機會，有反映系統(tǒng)效率總體的綜合指標，也 有分成幾個要素對效率做出評價，最后再加以集中，反映出整體的效率。因此可 以有多種不同的效益表示法，如有以設(shè)備可用性、可靠性、可維護性等多種反映 效益的手段。（１）可用性，從設(shè)備可使用時間角度反映設(shè)備的效益；（２）可靠性，
從預測一段時間內(nèi)故障的概率角度反映設(shè)備的效益；（３）可維護性，從設(shè)備維護 角度預測完成維護活動的時間來反映設(shè)備的效益；（４）生產(chǎn)能力，反映設(shè)備實際 生產(chǎn)能力與潛在能力間的關(guān)系；（５）風險度，從設(shè)備故障的嚴重度、發(fā)生度和可

檢測度反映設(shè)備承受的風險系數(shù)；（６）狀態(tài)健康指數(shù)，反映設(shè)備的健康水平（扣
分情況），以狀態(tài)評價結(jié)果為依據(jù)。

費用效率（ＣＥ）是指工程系統(tǒng)效益（ＳＥ）與工程壽命周期成本（ＬＣＣ）的 比值（傅家驥，全允桓，２００４）。其計算式如下：

費用效益（∞）＝婁蕊器蘭麓篆罷＋維持費（胚）（４．１５）
式中ＳＥ表示在投入壽命周期成本后所取得的效果或者說明任務完成到什么程度

的指標，通常為經(jīng)濟效益、價值、效果，如銷售金額、利潤、可靠性、功能度等。 可見，ＣＥ即為單位費用的效益輸出值，ＣＥ的值越大越好。要達到這個目 標，就需要在各個涉及因素之間，進行有效的權(quán)衡分析，獲得費用與效益之間的
最佳平衡，既保證了設(shè)備系統(tǒng)的任務要求和性能指標，又可使有限的人、財、物 等資源得到充分利用。

成本一效益分析模型是綜合考慮和衡量資產(chǎn)在其全壽命周期內(nèi)使用效果的
基本量化模型。在壽命周期成本評價法中，權(quán)衡分析的對象包括以下五種情況：（１） 設(shè)置費與維持費的權(quán)衡分析；（２）設(shè)置費中各項費用之間的權(quán)衡分析；（３）維持費

中各項費用之間的權(quán)衡分析；（４）系統(tǒng)效率和壽命周期成本的權(quán)衡分析；（５）從開
發(fā)到系統(tǒng)設(shè)置完成這段時間與設(shè)置費的權(quán)衡分析。

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４．３．１．２費用一效率分析法的步驟 （１）明確系統(tǒng)的任務，了解評價工程的基本情況，例如業(yè)主的目的或意圖、
業(yè)主的資金能力，明確業(yè)主對工程產(chǎn)品的功能要求、特征、進度、成本、質(zhì)量等

總體要求。這個系統(tǒng)的任務必須以目的或目標的形式具體的、定量的加以明確。
如果目的或目標不明確，容易導致以后制定的方案與任務不相適應，或在選擇方 案上產(chǎn)生片面性的危險。

（２）為了能有效地進行壽命周期成本分析，取得所需的各類資料（包括歷史 的、現(xiàn)實的和預測的數(shù)據(jù)資料）是一項很重要的工作。數(shù)據(jù)資料的客觀性、準確 性、完備性直接關(guān)系到評價工作的效果，進而影響到?jīng)Q策和對策。如住宅開發(fā)項 目，由于研究開發(fā)、設(shè)計、建造等通常都是開發(fā)公司可控的，在進行過程中形成
的資料可由本公司自己收集。但是，“使用資料”要靠用戶來取得。一般住宅都

有保修期，在此期間發(fā)生的損壞，其資料比較容易收集。而到保修期以后，收集 資料就相當困難了。通�？梢圆捎枚ㄆ诨卦L的方式彌補。一般情況下所需的資料 有：市場分析資料（包括人力，物資、能源等價格）；用戶的使用資料（包括歷史數(shù) 據(jù)、成本數(shù)據(jù)）；設(shè)計資料（包括各成本之間存在的關(guān)系及其對壽命周期成本的 影響）；可靠性、維修性資料；制造、安裝、試運行資料；后勤支援資料；費用 計算資料（如折現(xiàn)率、通貨膨脹率等）；價值分析和降低費用的資料；系統(tǒng)的計 劃和進度管理關(guān)系的資料。收集到的資料應進行分析、歸類，建立費用數(shù)據(jù)庫， 以便有效地加以利用。
（３）為了更好的進行比選，對系統(tǒng)的各組成部分要考慮多種方案，以便選出

最佳方案。明確系統(tǒng)的評價要素及其定量化方法，壽命周期成本分析最終要根據(jù) 系統(tǒng)效率（ＳＥ）和壽命周期費用（ＬＣＣ）兩個方面來評價：列出和所包含的各主要

項目；列出投資的目的，如增產(chǎn)，維持生產(chǎn)能力，提高質(zhì)量，穩(wěn)定質(zhì)量，降低成
本等。

（４）方案評價。我們可以將ＣＥ值很低的方案篩選掉，因為對這種方案進行詳 細研究是很不經(jīng)濟的。對剩下的方案進行ＣＥ和費用的詳細估算，選出最佳方案： 當系統(tǒng)的效率和費用都是最優(yōu)的，當然選取該方案；當系統(tǒng)的效率相同，費用也
沒有大的差別，則需要通過定性分析來選�。划敳淮嬖诟鞣矫娑純�(yōu)秀的方案，應 該以與系統(tǒng)預期功能關(guān)系大的為依據(jù)。就是說ＣＥ大的，在費用效率上要較好。

（５）編制評價報告。壽命周期成本分析的最終結(jié)果是提出評價報告書。在分 析評價時，要抓住要點，將分析的目的、前提條件、使用的資料數(shù)據(jù)、假定和推 定的條件、分析的過程和結(jié)論等整理成書面材料。對不采用的方案，也要說明其 未被采用的理由，并將它們都保留起來。 綜上所述，一個完整的ＣＥ分析非常復雜，要采集項目各階段、各類型的成 本信息，并分門別類地進行梳理、歸類，還要對作為系統(tǒng)輸出的各種效益進行辨

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識、有效量化，并在效益、不同種類成本之間進行有效平衡，以達到系統(tǒng)的整體 最優(yōu)。 ４．３．１．３費用一效益分析法進行ＬＣＣ評估的特點分析 費用一效益分析法在選擇系統(tǒng)時，，不僅考慮一次投資成本，還要研究所有的 費用，這與傳統(tǒng)的收益率分析不同，傳統(tǒng)的投資收益率Ｒ式和費用效率ＣＥ式的 計算式分別為：

∞：旦
ＩＣ

‘（４．１６） （４．１７）

ＬＣＣ

Ｒ：—Ｓ－—Ｃ：旦
ＩＣ

式中：ＣＥ為費用效率；ＳＥ為系統(tǒng)效益；ＬＣＣ為壽命周期費用；Ｓ為銷售額； Ｃ為成本；ＩＣ為一次投資成本。

由上面兩式可以看出無論分子和分母，費用效率的變動范圍都要比收益率大
很多。詳見表４．１。

表４．１：利益率公式和ＣＥ公式構(gòu)成的比較 分子 利益率
ＣＥ

分母

意義 成果／投資額 成果／費用

利益＋利息 附加價值＝利益＋利息＋其他

投資額
ＬＣＣ＝投資額＋維持費

由于建立了全壽命周期成本的理念，在系統(tǒng)開發(fā)的初期就考慮壽命周期成
本。比如在設(shè)計階段，采取技術(shù)措施和新技術(shù)會帶來初始投資的提高。所增加的

初始投資如能在短時間內(nèi)收回，則在壽命周期余下時間內(nèi)所節(jié)省的運行費成為收 益，從而可大大降低全壽命周期成本，更加有效地支持未來戰(zhàn)略性規(guī)劃，降低未 來的工程成本，節(jié)約投資。因此，應用費用一效益分析法對ＬＣＣ進行評估，更
具科學性。

４．３．２變電站成本一效益分析
４．３．２．１變電站ＬＣＣ與可靠性

由于現(xiàn)代電網(wǎng)對可靠性的要求越來越高，因而在可靠性方面的各種資源投入 也相應加大，造成成本上升，從這一點來說，可靠性和費用之間存在對立關(guān)系。
另一方面，系統(tǒng)可靠性的提高，可以有效地降低系統(tǒng)的停運成本以及后期的維持

費用支出，因此，從這個角度來說，它們之間的關(guān)系又是統(tǒng)一的。 ４．３．２．２ＬＣＣ與可靠性的權(quán)衡分析 可靠性作為電力設(shè)備最重要的性能指標之一，不僅對設(shè)備固有能力的發(fā)揮產(chǎn) 生很大的影響，同時也決定著設(shè)備的壽命周期費用，如圖４．２所示：可靠性水平

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的增加使得購置費用增加，但卻使后期運營維護、檢修等費用減少。這種相反的
費用變化趨勢使得可靠性水平與壽命周期費用之間存在的優(yōu)化區(qū)域成為可能

（Ｎａｒａ，２００４）。因此，在電力設(shè)備研制決策中，常常把設(shè)備的可靠性與壽命周
期費用聯(lián)系起來考慮，即如何確定可靠性指標，既要滿足作既定目標的要求，又

要使電力設(shè)備的壽命周期費用最低（或者達到最佳的滿意程度）。

成

本

阿獺僚 圖４．２：ＬＣＣ與可靠性的關(guān)系

在電力設(shè)備項目決策中，提高系統(tǒng)可靠性的方案主要有三種，一是采取優(yōu)化

技術(shù)，利用現(xiàn)有電力設(shè)備進行組合；二是提高電力設(shè)備系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的可靠性； 三是兩種方法的組合，達到滿足要求的目的（劉家順，粟國敏，２００４）。 通過全壽命周期成本的研究發(fā)現(xiàn)，影響壽命周期成本的因素較多，如電力設(shè) 備自身性能的高低，科學技術(shù)的發(fā)展等。本文主要著重于分析基于價值鏈的全壽 命周期成本分解結(jié)構(gòu)中隨可靠性變化而改變的主要費用元素，如表４．３所示：
表４．３：可靠性改進方案對全壽命周期成本的影響
全壽命周期成本 研究開發(fā)測試與評價費用 采購費用 安裝費用 運行費用 檢修費用 報廢同收費用 采用現(xiàn)有設(shè)備組合優(yōu)化技術(shù) 無影響 無影響 無影響 有影響 有影響 無影響 重置設(shè)備提高系統(tǒng)的可靠性 有影響 有影響 有影響 有影響 有影響 有影響

由表４．３分析發(fā)現(xiàn)，在提高系統(tǒng)可靠性方案中，通過重置設(shè)備勢必增加研 究開發(fā)測試評價成本和采購安裝成本，但由于提高了系統(tǒng)可靠性，后期的運行檢

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

修費用大大降低。在采取現(xiàn)有設(shè)備的方案中，由于系統(tǒng)的可靠性沒有變化，但其 后期運行費用將大大增加，同時也增加了相應的系統(tǒng)風險性。

４．３．３變電站費用一效益關(guān)系式
費用一效益分析可用于評價變電站不同主結(jié)線結(jié)構(gòu)，冗余要求，戶內(nèi)戶外裝

置，開關(guān)設(shè)備的選型，維護和修理，保護、控制和運行等各種因素。它的顯著特 點是把變電站整個壽命周期內(nèi)的成本與變電站性能、用戶和系統(tǒng)對變電站的要求
統(tǒng)一進行權(quán)衡。要進行變電站的費用一效益分析，就要選擇ＣＥ中最重要的因子， 即系統(tǒng)的可靠性。由此可見，從整體上把握費用一效益之間的平衡，是提高ＣＥ的

關(guān)鍵和最終途徑。
設(shè)備的可靠性是指在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力�？煽�

性常用可用系數(shù)胛、失效率彳或平均故障間隔時間ＭＴＢＦ等來度量。
若采用可用系數(shù)來表示可靠性的大小，則有
ｊ，Ｉ

兒鴆 ＣＥ＝上Ｌ
Ｉ．ＣＣ

（４．１８）

式中ＡＦ，為設(shè)備ｆ的可用系數(shù)，ｎ為設(shè)備的總數(shù)。 若采用失效率來表示可靠性的大小，則有

ＣＥ＝上Ｌ—一
式中允為設(shè)備ｆ的失效率，ｎ為設(shè)備的總數(shù)。 若采用平均故障間隔時間ＭＴＢＦ來表示可靠性的大小，則有

兀（１一五）

（４．１９）

ＣＥ：—ＭＴ—ＢＦ
ＬＣＣ

（４．２０）

式中ＭＴＢＦ表示系統(tǒng)的平均故障間隔時間。

綜上所述，結(jié)合電力系統(tǒng)的特點，一般采用平均故障間隔時間ＭＴＢＦ來表示
可靠性的大小更合理，并對ＬＣＣ計算帶來方便。

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

５變電設(shè)備ＬＯＯ維修決策實例
５．１基本概況
１１０ｋＶＪＬ變電站始建于１９９３年，是為當時的紹興城東工業(yè)開發(fā)區(qū)配套工程， １９９５年建成投運。主變?yōu)槎_雙圈變壓器，每臺容量為５０ＭＶＡ，１ １０ｋＶ部分主 接線為內(nèi)橋接線，配電裝置采用戶外管母中型布置，見圖５．１。 ＪＬ變１ １０ｋＶ配電裝置為早期平頂山高壓開關(guān)廠生產(chǎn)的ＬＷ６斷路器及南瓷廠 生產(chǎn)的ＧＷ４閘刀和ＣＴ，于１９９５年投入運行。由于早期斷路器制造質(zhì)量不佳，
曾多次發(fā)生斷路器本體漏氣及機構(gòu)故障。隔離閘刀系南瓷廠產(chǎn)品，采用撫瓷絕緣

子，導電部份及金屬附件腐蝕嚴重，直接影響了供電的持續(xù)性和可靠性。而且， 經(jīng)過十多年的變遷，目前ＪＬ變的地位和重要性發(fā)生了深刻的變化。其供電區(qū)域 由原來的郊區(qū)變成了市區(qū)，紹興市廣電中心、紹興市便民中心、紹興市公安局等 可靠性要求較高的重要用戶都在該區(qū)域內(nèi)，兒變１１０ｋＶ配電裝置亟待改善維修。 設(shè)備管理單位以期通過本次改善維修以有效提高ＪＬ變的供電可靠性，為經(jīng) 濟社會又好又快發(fā)展提供堅強的電力保障。

１１０ｋＶ－＆ １１０ｋＶ孵 Ⅱ曩母２ Ｉ ａ母鼉ｌ 舊镥Ｉｌ！———————————Ｊ———————————————————Ｊ————————————————。．．．．．．．．．．—＿—－Ｌ－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－＿＿＿＿＿－－－－－－－－＿Ｊ＿——－－＿＿———————－－－－—－－－－－－－●－－－＿＿＿＿＿＿－－－－－－－－－－－－－－－。。。。�！�。。。’’一 ＃１主壹 １１０ｋＶ一＆Ｉ Ｉ＃２主壹Ｉ

圖５．１：幾變１１０ｋＶ配電裝置接線圖

５．２三種方案的ＬＯＣ估算
本章著重運用全壽命周期成本管理方法對改善維修中擬采用的合資ＡＩＳ（方 案Ａ）／國產(chǎn)ＧＩＳ（方案Ｂ）／合資ＧＩＳ（方案Ｃ）三種方案進行計算、分析、比

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較、評估和決策，以期取得最大最優(yōu)的經(jīng)濟效益和社會效益。 三種方案ＬＣＣ計算是在下述假定條件下進行的。 （１）ＧＩＳ的壽命特性及故障率符合統(tǒng)計特性； （２）市場風險和市場平均籌資成本均以常數(shù)表達，假定３０年中，市場平均籌
資為１０％；

（３）設(shè)備的折舊以線性進行；
（４）每小時停電損失數(shù)量以年平均負荷１．２５ＭＷ計，每度電的企業(yè)利潤損失

以０．１０元計，社會效益（ＧＤＰ）以９．１元計； （５）根據(jù)統(tǒng)計故障處理時間的經(jīng)驗值，年平均故障中斷供電時間丁按９．５ｈ、
６．２ｈ、４．５ｈ計算，故障平均修復時間按６ｈ、４．２ｈ、２．５ｈ計算； （６）因在原址上進行改善維修，無論采用哪種方案，對多余部分土地均不再 按節(jié)約因素考慮；

（７）根據(jù)相關(guān)運行、檢修規(guī)程和實際運行經(jīng)驗，其配電裝置全壽命統(tǒng)計周期
暫確定如下：斷路器（２０年），隔離閘刀（２０年），互感器（２０年），避雷器（２０

年），組合電器（３０年）。

５．２．１初期一次成本Ｉ Ｃ計算
參照紹興電力局大量類似已建工程的成本決算，采用比擬法（假設(shè)比擬系數(shù) 為１），結(jié)合表２．１，運用４．９式ＩＣ＝ＩＣ，＋ＩＣ：＋…＋ＩＣ．得出： 方案Ａ的ＩＣ＝１７５萬元 方案Ｂ的ＩＣ－－４７３萬元 方案Ｃ的ＩＣ＇－７４１萬元 詳見表５．１。

表５．１：初期一次成本ＩＣ

瀑
成本要素＼＼ 設(shè)備購置成本ｌＣ－

單位：萬元

方案Ａ 合資ＡＩＳ

方案Ｂ
國產(chǎn)ＧＩＳ

方案Ｃ 合資ＧＩＳ
備注

１４０ ３０ ５ １７５

４１８ ４２ １３ ４７３

６８６ ４２ １３ ７４１

ｌ、所用費用均指１１０千伏配 電裝置部分發(fā)生的費用； ２、成本中含設(shè)計費。

工程安裝成本Ｉｃ。 建筑工程成本ＩＣ。 合計

５．２．２維持成本０Ｃ計算

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５．２．２．１變電設(shè)備檢修項目分類 根據(jù)浙江省電力公司企業(yè)標準《輸變電設(shè)備檢修項目分類辦法》，輸變電設(shè)
備的檢修共分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ五級。

Ａ級檢修指整體性檢修，對設(shè)備進行較全面的解體（線路設(shè)備更換）、檢查、
修理及修后試驗，以保持、恢復設(shè)備性能；

Ｂ級檢修指局部性檢修，對設(shè)備部分功能部件進行分解檢查、修理、更換及
修后試驗，以保持、恢復設(shè)備性能；

Ｃ級檢修指一般性檢修，對設(shè)備在停電狀態(tài)下進行的預防性試驗、一般性消 缺、檢查、維護和清掃，以保持及驗證設(shè)備的正常性能； Ｄ級檢修指維護性檢修，對設(shè)備在不停電狀態(tài)下進行的帶電測試和設(shè)備外觀 檢查、維護、保養(yǎng)，以保證設(shè)備正常的功能；
Ｅ級檢修指設(shè)備帶電情況下的等電位檢修、消缺、維護。

５．２．２．２維持費用設(shè)定 參照《浙江省電力公司生產(chǎn)性檢修費用計算標準及定額編制細則管理辦法》 和《電力建設(shè)工程預算定額第六冊調(diào)試》，采用比擬法（假設(shè)比擬系數(shù)為１）并
結(jié)合專業(yè)人士的經(jīng)驗值獲得： （１）周期維修成本Ｃ１

周期維修成本Ｃｌ為折算到現(xiàn)值后的設(shè)備年度周期檢修成本，主要包括Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ四級檢修所發(fā)生的費用。其中： Ａ級檢修成本：根據(jù)廠方指導價，合資ＡＩＳ斷路器Ａ級檢修費用按１３萬元

／臺計，３臺共３９萬元；隔離開關(guān)Ａ級檢修費用為１萬元／臺計，１０把共１０萬 元；互感器Ａ級檢修費用按１．５萬元／只計，１０只共１５萬元；１１０干伏（國產(chǎn)
ＧＩＳ／合資ＧＩＳ）整體Ａ級檢修費用為８０萬元／１００萬元。

Ｂ、Ｃ、Ｄ級檢修成本：１１０ｋＶ配電裝置（ＡＩＳ）的預防性年度檢修（Ｂ級或 Ｃ級）平均費用為３．２萬元／年，狀態(tài)檢修（Ｄ級）平均費用為１萬元／年（主要 為ＳＦ６氣體帶電檢測、充油式互感器油化試驗等費用）；１１０ｋＶ部分配電裝置 （ＧＩＳ）的預防性年度檢修（Ｂ級或Ｃ級）平均費用為５．７萬元／年，狀態(tài)檢修 （Ｄ級）平均費用Ｏ．５萬元／年。
（２）故障處理成本Ｃ２

現(xiàn)設(shè)定三種方案下平均故障處理成本（含缺陷處理）按２萬元／年、０．８萬
元／年、０．５萬元／年計； （３）運行維護成本Ｃ。

運行維護平均費用（含能耗費０．５萬元）按２萬元／年計。
（４）環(huán)境維護成本Ｃ。

環(huán)境維護成本主要指綠化管理費按Ｏ．２萬元／年計。

３６

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綜上所述，三種改善維修方案的維修方式及費用安排見表５．２。

表５．２：三種改善維修方案的維修方式及費用安排
單位：萬元 方案Ａ 合資ＡＩＳ 維 年限 修 方 式 第１年 第２年 第３年 第４年 第５年 第６年 第７年 第８年 第９年 第１０年 第１１年 第１２年 第１３年 第１４年 第１５年
● ▲ ▲ ▲ ● ▲ ▲ ▲ ● ▲ ▲ ▲ ● ▲ ◆
■

方案Ｂ 國產(chǎn)ＧＩＳ 維 修 方 式 維 修 成 本
０

方案Ｃ 合資ＧＩＳ 維 修 方 式 維 修 成 本
０

方案Ａ 合資ＡＩＳ 維 年限 修 方 式 第１６年 第１７年 第１８年 第１９年 第２０年 第２１年 第２２年 第２３年 第２４年 第２５年 第２６年 第２７年 第２８年 第２９年 第３０年
●

方案Ｂ 國產(chǎn)ＧＩＳ 維 修 方 式
▲ ▲ ● ▲

方案Ｃ 合資ＧＩＳ 維 修 方 式
▲ ▲ ● ▲ △ ● ▲ ▲

維 修 成 本
０

維 修 成 本
３．２

維 修 成 本
０．５

維 修 成 本
０．５

３．２

● ▲ ▲ ▲ ● ▲ ▲ ▲ ● ▲ ▲

５．７

● ▲ ▲ ▲ ● ▲ ▲ ▲ ● ▲ ▲ ▲ ● ▲

５．７

▲
▲ ▲ ●

１

０．５

Ｏ．５

ｌ

Ｏ．５

０．５

１

５．７‘

５．７

１

Ｏ．５

Ｏ。５

ｌ

０．５

０．５

ｌ

Ｏ．５

０．５

３．２

△
● ▲ ▲ ▲ ● ▲ ▲ ▲ ● ▲

８０ ５．７

１００

３．２

５．７

５．７

５．７

１

Ｏ．５

０．５

Ｏ．５

Ｏ．５

１

Ｏ．５ Ｏ．５

Ｏ．５

０．５

０．５

ｌ

０．５ ５．７

Ｏ．５

▲
● ▲ ▲ ▲ ● ▲

Ｏ．５

３．２

５．７

５．７

５．７

ｌ ｌ

Ｏ．５ ０．５

Ｏ．５ Ｏ．５

Ｏ．５

Ｏ．５

Ｏ．５

Ｏ．５

１

▲
● ▲

０．５

０．５

Ｏ．５

Ｏ．５

３．２ ｌ

５．７

５．７

５．７

５．７

Ｏ．５

０．５

Ｏ．５

０．５

３９

１０

◎ 備注：

１７

符號▲為狀態(tài)檢修（Ｄ級）；●為預防性年度檢修（Ｂ級或Ｃ級）；◆為斷路器Ａ級檢修；●為隔離開關(guān)Ａ級

檢修；◎為互感器Ａ級檢修。△為ＧＩｇ整體Ａ級檢修。

根據(jù)上表，按４。１４式Ⅳ：墨等和４。１０式。ｃ：五Ｃ１＋五ｃ２＋…以Ｇ，
。‘

，．×ｎ＋ｒ）“

折現(xiàn)計算得出表５．３：
３７

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、淤竺
成本要素＼
周期維修成本Ｃ， 故障處理成本Ｃ：

表５．３：現(xiàn)值維持成本ＯＣ
單位：萬元

方案Ａ

方案Ｂ 國產(chǎn)ＧＩＳ
２９．１３ ７．５４ １８．８５ １．８５ ５７．４

方案Ｃ

合資ＡＩＳ
３０．５７ １７．０３ １７．０３ １．７３ ６６．４

合資ＧＩＳ
３２．１０ ４．７１ １８．８５ １．８５ ５７．５

運行維護成本Ｃ。
環(huán)境維護成本Ｃ。

現(xiàn)值成本合計０Ｃ

５．２．３故障中斷成本ＦＣ計算
５．２．３．１故障率分析統(tǒng)計 設(shè)備在其整個壽命周期內(nèi)的故障率是變化的，故障率的曲線呈“浴盆”狀（黃 勇，王凱全，２００８）。出于估算的需要，本研究均按平均故障率來考慮。
（１）ＡＩＳ設(shè)備故障情況統(tǒng)計 根據(jù)《浙江省電力公司２００６～２００８斷路器、隔離開關(guān)運行情況統(tǒng)計》顯示， １１０ｋＶ斷路器、隔離開關(guān)的平均故障率以為０．５２９次／百間隔?年（由于數(shù)據(jù)收

集的局限性，以不包含１１０ｋＶ配電裝置其他設(shè)備的平均故障率）。
（２）ＧＩＳ設(shè)備故障情況統(tǒng)計

＠ＧＩＳ設(shè)備總體故障情況統(tǒng)計
２００３年至今，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)７２．５ｋＶ及以上組合電器設(shè)備共發(fā)生故障 １０７臺次，其中，事故３３臺次，障礙７４臺次。故障主要集中在１２６ｋＶ和２５２ｋＶ

電壓等級，占８３．２％。從故障設(shè)備的投運時間看，約有３４臺次設(shè)備于１９９８—２００２
年之間投運，占總數(shù)的７３．９％。

＠ＧＩＳ設(shè)備故障按發(fā)生功能單元統(tǒng)計
２００３年至今，７２．５ｋＶ及以上組合電器總共發(fā)生故障１０７次。其中，屬于斷

路器隔室及其操動機構(gòu)的有３８次，占３５．５％；屬于隔離開關(guān)（接地開關(guān)）氣室
或單元有２４次，占２２．４％；屬于電流互感器氣室有５次，占４．７％，屬于避雷器 氣室有１次，占０．９％，屬于電壓互感器氣室有４次，占３．７％，屬于進出線或母

線氣室的有１７次，占１５．９％，其他情況有１８次，占１６．８％。 ③Ｇｉｓ設(shè)備故障按制造廠分類統(tǒng)計
２００３年至今，７２．５ｋＶ及以上組合電器總共發(fā)生故障１０７次，其中，國產(chǎn)設(shè)

備引起８０次，占７４．８％，平均故障率以為０．２５９次／百間隔?年；合資、進口設(shè)
３８

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備引起２７次，占２５．２％，平均故障率厄為０．１８６次／百間隔?年。 ５．２．３．２三種方案的ＦＣ計算
ＦＣ的大小與年平均故障次數(shù)名、年平均故障中斷供電時間丁、平均故障中 斷供電功率形、平均修復成本ＲＣ、平均修復時間ＭＴＴＲ以及平均中斷供電電量 的價值ａ都有關(guān)系。

根據(jù)４．１１式彤：口盱＋五．Ｒｃ．ＭＴＴＲ和４．１４式Ⅳ：旦掣，計算得
廠×（１＋ｒ）“
表５．４：三種方案的ＦＣ計算

出三種方案的現(xiàn)值ＦＣ，見表５．４：

汾＼、≤絮
Ａ
�。�

方案Ａ
合資ＡＩＳ
０．５２９

方案Ｂ
國產(chǎn)ＧＩＳ
０．２５９

方案Ｃ

合資ＧＩＳ
０．１８６

９．５

６．２

４．５

Ｗ／ｋＷ

１２５００

１２５００

１２５００

ＲＣ

ｆ頁元．ｈ

０．６３

０．７４

１．０８

ｍＴＲ｜ｈ
口／萬元?（ｋＷ?ｈ） 現(xiàn)值中斷成本（萬元）
０．００００１

６

４．２

２．５

０．０００９１

０．００００１

０．０００９１

０．００００１

０．０００９１

２７．２

９３７

１４．９

６７２

１０．ＯＯ

４８７

注：表中０．００００１萬元?（ｋＷ．ｈ）為浙江省電力公司的電費平均收益；０．０００９１萬元?（ｋＷ?ｈ） 為２００８年紹興市每１度電所創(chuàng)造的ＧＤＰ值。由于方案Ａ的名不包含１１０ｋＶ配電裝置其他設(shè) 備的平均故障率，因此，實際方案Ａ的ＦＣ應該比現(xiàn)在的計算值更高。

５．２．４報廢成本ＤＣ計算
根據(jù)《國家電網(wǎng)公司固定資產(chǎn)目錄》和《浙江省電力公司折舊分類及折舊年 限的調(diào)整》，ＡＩＳ設(shè)備運行至第２０年后，設(shè)備資產(chǎn)殘值很小，相對總成本可忽略 不計，同樣ＧＩＳ也是如此，本研究中三種方案的ＤＣ按零計。

５．３．三種方案Ｌ００的比較與評估
５．３．１

Ｌ００比較

按照ＬＣＣ＝ＩＣ＋ＯＣ＋ＦＣ＋ＤＣ，三種方案所需成本的估算結(jié)果，列表如下：

３９

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表５．５：合資ＡＩＳ／國產(chǎn)ＧＩＳ／合資ＧＩＳ成本估算比較 ＼＼項目
方案Ａ（合資ＡＩＳ） 成本／萬元 百分比％ 方案Ｂ（國產(chǎn)ＧＩＳ） 成本／萬元 方案Ｃ（合資ＧＩＳ） 成本／萬元 百分比％

成本＼
一次投資

＼

＼

百分比％

１７５

６５．３

１４．９

４７３

８６．８

３９．４

７４１

９１．７

５７．６

成本ＩＣ

運行維持
６６．４ ２４．７ ５．６ ５７．４ １０．５ ４．７

５７．５

７．１

４．５

成本０ｃ

中斷損失
２７．２

９３７

１０

７９．５

１４．９

６７２

２．７

５５．９

１０．Ｏ

４８７

１．２

３７．９

成本Ｆｃ

報廢成本Ｄｃ 現(xiàn)值Ｌｃｃ 年均成本
２６８

０

Ｏ

Ｏ

Ｏ

０

Ｏ

１１７８

ｌＯＯ

１００

５４５

１２０２

１００

ｌｏｏ

８０９

１２８６

１００

１００

１３．４

５８．９

１８．２

４０

２７．Ｏ

４２．９

通過表５．５的橫向比較，可以發(fā)現(xiàn)ＧＩＳ的一次投資成本ＩＣ遠比ＡＩＳ高，比
例為４．２３：２．７０：１；考慮運行年限ＡＩＳ（２０年）、ＧＩＳ（３０年）后，三種方案 的運行維持成本ＯＣ分別為３．３２萬元／年、１．９１萬元／年、１．９２萬元／年，分別 占到總成本的２４．７％、１０．５％和７．１％，這點可說明ＧＩＳ要比ＡＩＳ維持成本低

且維護方便，同時也說明國產(chǎn)ＧＩＳ與合資ＧＩＳ的運行維持成本非常接近；考慮 到供電的ＧＤＰ貢獻率和社會效益，三種方案的中斷損失成本ＦＣ分別為９３７萬 元、６７２萬元、４８７萬元，Ａ方案明顯高于Ｂ／Ｃ兩種方案，這在一定程度上也反
映出可靠性的高低差異；從年均成本看，Ｂ／Ｃ兩種方案也要遠遠低于Ａ方案。 從縱向比較，Ａ方案的一次投資成本ＩＣ占總成本的６５．３％，運行維持成本 ＯＣ占總成本的２４．７％，中斷損失成本ＦＣ占總成本的１０％，這點說明合資ＡＩＳ

的可靠性也較高，但加入ＧＤＰ因子后，中斷損失成本ＦＣ占總成本的７９．５％，
占比很大，影響明顯。同樣，Ｂ方案的一次投資成本ＩＣ占總成本的８６．８％，投 入較大，運行維持成本ＯＣ占總成本的１０．５％，中斷損失成本ＦＣ占總成本的

２．７％，這點說明國產(chǎn)ＧＩＳ的可靠性較合資ＡＩＳ高，但加入ＧＤＰ因子后，中斷 損失成本ＦＣ也將占到總成本的５５．９％。Ｃ方案的一次投資成本ＩＣ最大，占總 成本的９１．７％，運行維持成本ＯＣ占總成本的７．１％，中斷損失成本ＦＣ占總成 本的１．２％，這點說明合資ＧＩＳ的可靠性較國產(chǎn)ＧＩＳ及合資ＡＩＳ高，加入ＧＤＰ 因子后，中斷損失成本ＦＣ也將占到總成本的３７．９％。從中也可獲得，雖然ＧＩＳ 的一次投入較大，但運行維持成本較ＡＩＳ低。 同時，從三種方案的年均成本１３．４萬元、１８．２萬元、２７．０萬元看，似乎還

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是ＧＩＳ較高，但由于ＡＩＳ一般壽命是２０年左右，而供電企業(yè)擔負著持續(xù)供電的

社會責任，換言之，Ａ方案運行到２０年后至報廢，還是需要相當?shù)耐度脒M行技
改或更新，屆時還是需投入一定的成本。此外，如新建變電站，ＡＩＳ與ＧＩＳ的占

地面積之比為１：０．３５，尤其對于土地資源相當緊張的中心城市來說，土地成本 更是要重點考慮的要素，這樣ＧＩＳ的成本優(yōu)勢更加突出。綜上所述，ＧＩＳ的優(yōu)勢 較明顯，也是今后城市變電站設(shè)備更新或新建發(fā)展的必然趨勢。然而對可靠性要
求不是特別高的非中心區(qū)域可酌情考慮采用國產(chǎn)ＧＩＳ或合資ＡＩＳ設(shè)備。

５．３．２ＬＣＣ評估
在第四章中已提到，所謂ＬＣＣ評估，就是要通過對兩方案的費用一效益分
析，從中遴選出最優(yōu)的方案。考慮到可靠性是電力系統(tǒng)設(shè)備的核心指標，本研究

把可靠性作為要分析的效益，并用設(shè)備的平均故障時間間隔ＭＴＢＦ作為可靠性
的標志量。由表５．４的丁和名，得出： 方案Ａ的ＭＴＢＦ＝８７６０ｈ／年÷０．５２９次／百間隔?年－９．２ｈ－－１６５５０ｈ’ 方案Ｂ的ＭＴＢＦ＝８７６０ｈ／年÷Ｏ．２５９次／百間隔?年－６．５ｈ－－３３８１６ｈ 方案Ｃ的ＭＴＢＦ＝８７６０ｈ／年÷Ｏ．１８６次／百間隔?年－４．２ｈ－－４７０９３ｈ

根據(jù)４．２０式費用效益凹＝篆，可以計算出（見表５．６）：
（１）按企業(yè)利潤０．００００１萬元?（ｋＷ?ｈ）計，則 方案Ａ的ＣＥ＝１２３５ 方案Ｂ的ＣＥ＝１８５８ 方案Ｃ的ＣＥ＝１７４４ （２）按２００８年紹興市每１度電所創(chuàng)造的ＧＤＰ值０．０００９１萬元?（ｋｗ．ｈ）計， 則 方案Ａ的ＣＥ＝２８１ 方案Ｂ的ＣＥ－－８４５ 方案Ｃ的ＣＥ－－－－１０９８

表５．６：三種ＬＣＣ方案排序 方案Ａ（合資ＡＩＳ）
ＭＴＢＦ
１６５５０ １３．４ １２３５ ５８．９ ２８１ １８．２ １８５８

方案Ｂ（國產(chǎn)ＧＩＳ）
３３８１６ ４０ ８４５

方案Ｃ（合資ＧＩＳ）?
４７０９３ ２７．０ １７４４ ４２．９ １０９８

ＬＣＣ年均現(xiàn)值
ＣＥ

從表５．６可看出，按企業(yè)利潤０．００００１萬元?（ｋＷ?ｈ）計，費用效益

ＣＥ．＝１２３５（ＣＥｃ＝１７４４（ＣＥｂ＝１８５８，方案Ｂ和方案Ｃ的費用效益比較接近，但高
４ｌ

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

于方案Ａ達３０％左右，故可考慮采用方案Ｂ（國產(chǎn)ＧＩＳ）或方案Ｃ（合資ＧＩＳ）。 同樣，按２００８年紹興市每１度電所創(chuàng)造的ＧＤＰ值０．０００９１萬元?（ｋＷ．ｈ） 計，ＣＥ。＝２８１（ＣＥ６＝８４５（ＣＥ。＝１０９８，方案Ｂ和方案Ｃ的費用效益遠高于方案

Ａ。就方案Ｂ和方案Ｃ比較，最終還是方案Ｃ的優(yōu)勢和效益相對明顯，故可考
慮采用方案Ｃ（合資ＧＩＳ）。

４２

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

６研究結(jié)論與展望
６．１研究結(jié)論
本文結(jié)合變電站各階段的費用特點，應用全壽命周期成本管理的理念和方 法，對變電站部分變電設(shè)備三種改善維修方案進行計算、分析、比較、評估和決
策，主要結(jié)論如下： １、基于全壽命周期成本管理的理念和方法，在資產(chǎn)形成前期決策過程中，

必須統(tǒng)籌考慮變電設(shè)備的規(guī)劃、設(shè)計、采購、建設(shè)、運行、檢修、技改、報廢等 階段的全過程、全費用，以實現(xiàn)資產(chǎn)全壽命周期成本最低目標。 ２、本文從維修管理和財務成本角度通過實例對合資ＡＩＳ／國產(chǎn)ＧＩＳ／合資ＧＩＳ 三種變電設(shè)備進行了ＬＣＣ綜合比較，分析了各自的優(yōu)缺點，定量地說明ＧＩＳ比
ＡＩＳ的更具優(yōu)越性，應用ＧＩＳ設(shè)備是未來城市變電站發(fā)展的必然趨勢。 ３、將故障成本作為一種懲罰性成本折算進全壽命周期成本，全面分析可靠

性對全壽命周期成本的影響，有助于從源頭提高設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性，從而提升
輸變電設(shè)備資產(chǎn)的質(zhì)量并且延長其使用壽命。

４、導入全壽命周期管理可以有效地提高電網(wǎng)企業(yè)的運營效率，有助于運行
管理水平的提高，有利于降低規(guī)劃、設(shè)計、招投標和建設(shè)等前期階段造成資產(chǎn)健 康隱患的可能性，能夠真正達到資產(chǎn)質(zhì)量的優(yōu)良和運行維護成本的優(yōu)化。

５、通過分析變電站ＬＣＣ各費用組成部分的內(nèi)容和特點，確定變電站ＬＣＣ
的費用估算關(guān)系式，提出基于運行年限、平均籌資成本的ＬＣＣ的修正方法，并 最終確定了變電站ＬＣＣ的費用估算式。 ６、論述了ＬＣＣ評估的一般方法“費用一效益分析法＂的含義和步驟，分析

了變電站ＬＣＣ與可靠性的關(guān)系，把可靠性作為變電設(shè)備首要考慮的效益，提出 了在變電設(shè)備改善維修中應用費用一效益分析法的具體模型。對于電網(wǎng)企業(yè)改善 維修決策、設(shè)備選型、新建擴建提供了一種計算方法和決策工具。

６．２研究展望
限于研究時間和作者水平，本文應用全壽命周期成本管理對變電站部分電壓

等級配電裝置的改善維修決策分析的方法和步驟進行了初步的研究和探討，進一 步的深入研究可從以下幾個方面展開： １、進一步擴大對變電站配電裝置的改善維修方案ＬＣＣ估算范圍，同時考慮
安全因子，這對于變電站整站改善維修或新建具有更全面、更重要的意義。

２、可以嘗試對費用估算式為非線性回歸模型進行計算，并通過計量經(jīng)濟學 的方法對費用估算式進行靈敏度分析，以提高準確性。

４３

浙江工業(yè)大學碩士學位論文

基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

３、對ＬＣＣ進行估算，勢必耗費大量的時間、人力和物力，如果可以推導出

一個適用于變電站改善維修和建設(shè)相對通用的標準化費用估算關(guān)系式，就可以大 大提高變電站ＬＣＣ的估算效率。 ４、開發(fā)專門應用于對變電站建設(shè)和更新決策進行ＬＣＣ管理的系統(tǒng)軟件，建 設(shè)基于全ＷＥＢ技術(shù)的全壽命周期成本系統(tǒng)管理平臺。

浙江工業(yè)大學碩士學位論文

基于傘壽命周期成本管理的變電設(shè)各維修決策研究

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浙江工業(yè)大學碩上學位論文

基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

致

謝

歲月如歌。撰寫致謝詞意味著三年的研究生求學生活即將結(jié)束。回首往昔，

浙江工業(yè)大學以其優(yōu)良的校風、嚴謹?shù)膶W風教我求學，以其“厚德健行”的校訓
催我奮進，享其一生。

首先要感謝我的導師施放教授。從選題立題、文章撰寫、案例分析直至論文 修改都凝結(jié)了導師的心血和智慧。導師授我以文，教我做人，其淵博的專業(yè)知識， 嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，樸實無華的人格
魅力讓我感受至深，受益無窮。

在論文開題階段，要感謝局領(lǐng)導給予的關(guān)心與關(guān)注；在撰寫過程中，要感謝
章劍光、吳俊健、李國廣等人給予全過程的指導和幫助；在數(shù)據(jù)收集階段，要感

謝省公司基建部領(lǐng)導提供的框架性資料，也要感謝張偉耀、周建平、邢琦、陳剛、
陳曉宇、蔣雪萍、駱云江、陳亞葉、倪穎、沈堅祥、何強、魯建國、金建國、金

觀華、王琳等同事的熱心幫助；在數(shù)據(jù)計算、分析階段，要感謝陸軍、張建浩等 人的有力幫助；在論文修改階段，要感謝王慧芳博士、張馳的指導幫助。 感謝處室領(lǐng)導、同事的理解和支持；感謝班主任章錦林老師對我一如既往的 關(guān)心與關(guān)愛；感謝以李治為代表的０７春ＭＢＡ全班同學的鼓勵和鞭策；
最后，要感謝我的母親、我的愛人還有我可愛的女兒，是她們的鼎力支持和 悉心照料給了我無窮的力量，使我不斷堅持并執(zhí)著前行。

三年ＭＢＡ生活的結(jié)束，標志著個人管理實踐的新開始。 再一次誠摯感謝所有關(guān)心、幫助和支持我的人，謝謝你們１

張黎明
２００９年５月于紹興

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浙江工業(yè)大學碩士學位論文

基于傘壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究

攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文目錄

張黎明．基于ＬＣＣ變電設(shè)備維修決策研究．《才智》．２００９年４月

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基于全壽命周期成本管理的變電設(shè)備維修決策研究
作者： 學位授予單位： 張黎明 浙江工業(yè)大學

相似文獻(2條) 1.期刊論文 沈京京.SHEN Jing-jing 電網(wǎng)企業(yè)資產(chǎn)全壽命周期成本管理探索 -華東電力2008,36(12)
加強資產(chǎn)全壽命周期成本管理對電網(wǎng)企業(yè)實現(xiàn)設(shè)備管理到資產(chǎn)管理、技術(shù)管理到技術(shù)經(jīng)濟管理的轉(zhuǎn)變,以及提高電網(wǎng)設(shè)備可靠性,合理延長資產(chǎn)使用壽命 ,降低資產(chǎn)全壽命周期成本費用,強化科學管理,提高生產(chǎn)效率,提升管理水平等各個方面都具有重要的作用和現(xiàn)實意義.

2.學位論文 梅沁 江蘇省電力公司電力生產(chǎn)設(shè)備管理流程再造——從全生命周期管理視角分析 2009
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和電力改革的深入，江蘇電網(wǎng)發(fā)展加速，資產(chǎn)規(guī)模逐漸壯大，電網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)的運維、更新、改造任務也愈加繁重，傳統(tǒng)的設(shè)備管理 方式已經(jīng)不能適應新形勢下江蘇電力發(fā)展的需要，也難以適應江蘇電力所肩負的公用事業(yè)社會責任的需要——確保向全社會提供安全、清潔和高效的電力能 源。在保證電網(wǎng)安全的前提下，提高設(shè)備資產(chǎn)的管理效率和降低營運成本，發(fā)掘生產(chǎn)設(shè)備的最大效用，實現(xiàn)電力設(shè)備管理模式的轉(zhuǎn)變成為必然選擇和首要任 務。在國家電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和資產(chǎn)管理框架的基礎(chǔ)上，如何進行設(shè)備管理理論創(chuàng)新和管理模式的選擇，進而實現(xiàn)設(shè)備精細化管理成為江蘇電力當前重要研 究課題之一。 @@ 本研究借鑒管理學和工程學相關(guān)領(lǐng)域研究成果，通過分析設(shè)備管理從事后維修到預防性維修，再從維修預防到設(shè)備綜合管理，最后到 全生命周期管理的演進過程。通過綜述國內(nèi)外相關(guān)理論分析，將全生命周期理論和流程再造理論引入一個自然壟斷性行業(yè)進行研究。以江蘇省電力公司做為 研究對象，探索設(shè)備管理模式的改造，圍繞國家電網(wǎng)公司企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，分析國家電網(wǎng)公司資產(chǎn)全生命周期管理框架體系的實質(zhì)，提出江蘇省電力公司生產(chǎn) 設(shè)備全生命周期管理框架，并借助流程再造理論方法提出進行生產(chǎn)設(shè)備管理流程再造的思路。在滿足安全、效益、效能的前提下追求設(shè)備資產(chǎn)全生命周期成 本最低，以適應電網(wǎng)高可靠性要求，提高電力生產(chǎn)設(shè)備可靠率、降低設(shè)備故障率，減少非計劃停電時間，從設(shè)備規(guī)劃、設(shè)計、采購、建設(shè)、運行、維修、技 改和報廢整個生命周期角度實現(xiàn)精細化管理的目標。運用雙維模型分析法分析從橫向全口徑項目管理到縱向全過程管理細節(jié)，重點對規(guī)劃設(shè)計、采購建設(shè)、 運行維修和技改報廢四個設(shè)備生命周期主要階段的工作流程進行了較為詳細的分析，綜合進行分析的結(jié)果提出新管理流程的構(gòu)建。從實施過程中的組織分工 和管控、規(guī)章制度及績效指標和管理信息化三個方面分析和構(gòu)建設(shè)備管理流程再造保障體系。 @@關(guān)鍵詞：電網(wǎng)生產(chǎn)設(shè)備、業(yè)務流程再造、全生命周期成本 管理、成本管理。

本文鏈接： 下載時間：2010年5月5日



  本文關(guān)鍵詞：基于全壽命周期成本理論的變電設(shè)備管理，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。