摘要：本文基于全寿命周期理论，以变电站改造工程经济性最优、可靠性最高为目标，建立变电站改造工程的数学计算模型，利用遗传算法对该模型求解，在MATLAB软件上编程实现。在某变电站改造工程实例中，验证该模型的可用性与实用性，从而确定改造工程单个设备的最优改造方案。
关键词：变电站改造工程；全寿命周期理论；经济性评价
0 引言
随着电网容量的快速增长和设备的逐渐老化，从规划层面和设备性能层面上都提出了对老变电站的改造要求。而目前的变电站改造工程评估原则主要是以安全运行出发，采用整体更换的方式，这种改造工程往往为了可靠性而忽略了经济性，存在工作量大、效率低下等方面问题，因此，制定科学和实用的改造工程评价方法，以提高工作效率、增加系统的运行效益、提高经济性等方面为目标，对变电站的经济效益具有重要意义
本文将综合变电站改造工程中的相关因素，基于LCC（全寿命周期成本）理论，以变电站改造工程经济性最优、提高供电可靠性等方面为目标，建立变电站改造计算模型，利用算法，确定现状年变电站改造工程中，单个设备的不同改造方法对整个变电站可靠性和经济性的影响，最终确定单个设备的改造方案。
1变电站改造投入成本和收益分析
1.1投入成本
主要是指工程的投入。
（1）设备购置投入，包括招投标费用，工作新购设备费用、工程材料费用、运输费监造、验收费用和仓库保管费用等。
（2）施工安装费用，包括施工单位的承包费用，施工单位的管理费用，工具和机械设备费用等。
（3）系统的调试费用，包括施工时运行方式的切换、新设备安装后的运行调试费用。
（4）地块改造费用，包括房屋建筑、绿化场地部分（设备支架基础，道路地坪临时设施、人工挖土、地沟等）。
（5）各项与上述投入成本有关的管理费用，如人工费、监理费、公积金等。
1.2效益分析
变电站改造的效益可由三部分组成，分别是直接效益、间接效益和减少随机损失。
（1）直接效益反映在变电站输送能力的增加上。变电站改造后，变电站相关设备的额定电流和热稳定电流均有提高，再加上解决了原有运行方式的限制问题，运行方式可更灵活，提高了整体输送能力。
（2）间接效益反映在变电站改造后对电网结构的改进效益上，改造后变电站短路电流容量的增加为整个电网系统今后短路容量的提升打好了基础。
（3）减少随机损失是指变电站改造后由变电站部件可靠性提高而获得的效益。
2变电站改造LCC计算模型
2.1 设备LCC成本结构分解
设备LCC[1]可以看成是投资成本CI、运行成本CO、改造成本CM、停电成本CF以及退役处置成本CD现值的总和。本文认定，改造方案为更换与不更换两种。
2.2经济效益成本模型
本文将综合分析改造后线路实际允许载流量将得到提升，输送功率也将随之上升。变电站输送能力提高带来的经济效益也将随之提升，效益为变电站改造后的输送功率、平均运行时间以及电价的乘积。
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2.3 LCC成本计算模型
因此，本文建立以变电站改造工程LCC[3]最小作为目标函数：
LCC=CI+CO+CM+CF-CD+年效益成本
3 算例分析及求解
本文的应用遗传算法求解本文建立的变电站改造LCC计算模型，首先录入变电站改造工程的结构信息以及需要改造的设备信息，并对系统中需要改造的设备进行编号；采用二进制的编码方案对染色体编码，其染色体（Chrom）上有M（M为当前阶段变电站需要改造设备个数）个基因，每个基因的值代表一个改造方案，Chromi=0表示第i个基因所对应的设备进行更换方案，Chromi=1表示第i个基因所对应的设备不进行更换。本文中的算法的适应度函数为最终的目标函数，目标函数中的参数通过设备的具体情况确定。
4 算例分析
本文利用某变电站改造工程实例来进行改造工程的LCC计算。
假设该变电站改造工程中有1台主变、3台断路器、6个隔离开关。变电站改造前，输出功率为400MW，改造后，输出功率增加为500MW。设备第一年各项成本如下：
（1）变压器投资成本CI为180万元，运行成本为30.51万元，变压器更换时间为188h。
（2）断路器投资成本CI为20.3万元，运行成本为0.51万元，断路器更换时间为36h。
（3）隔离开关投资成本CI为10.6万元，运行成本为0.26万元，隔离开关更换时间为18h。
设备的替换成本即为投资成本，采用替换方案，设备状态为第1年，使用年限为第1年，故障率变为初始值0.01。
首先将设备进行编号，并将数据输入文中建立的变电站改造LCC计算模型中，并在MATLAB软件上编程实现。
得到现状年变电站改造工程的迭代结果如下：
（1）迭代10次时，迭代结果为1101111，目标函数值为248.08万元。
（2）迭代30次时，迭代结果为1011100，目标函数值为247.51万元。
（3）迭代100次时，迭代结果为1001100，目标函数值为247.29万元。
随着迭代次数的增加，目标函数值整体表现为下降的趋势，并朝着最优解的方向迭代。当迭代100次的时候，输出结果为[1001100]，表明2、3、6、7号设备进行更换方案，1、4、5号设备不需要更换时，整个变电站改造LCC成本最低，为247.29万元。
5 结论
从全寿命周期成本（LCC）的角度出发，可以对变电站改造工程进行全面的经济性评估，并在保持较高的可靠性的基础上，极大的减少改造的各项成本，能更好的协调改造成本与可靠性效益见的关系，能为改造方案的选择提供科学的依据。
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作者简介：
舒蔚蔚（1990—），男，江西南昌，硕士研究生，研究方向：配电网优化，南昌市供电公司
论文作者:舒蔚蔚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/27
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