[发明专利]一种基于全寿命周期成本折算的配电电缆退役决策方法

权利要求书

1.一种基于全寿命周期成本折算的配电电缆退役决策方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一：建立配电电缆的状态评价模型；

步骤二：建立配电电缆的故障率模型；

步骤三：建立配电电缆的全寿命周期成本模型；

步骤四：基于风险评估模型和全寿命周期成本模型，建立不同检修方式下的风险评估与成本分析模型；

步骤五：基于不同检修方式下的风险评估与成本分析模型，采用风险收益与成本比准则制定配电电缆检修或退役策略。

2.根据权利要求1所述的一种基于全寿命周期成本折算的配电电缆退役决策方法，其特征在于，步骤一所述的建立检修决策的电缆设备故障率模型包含以下步骤：

配电电缆运行时发生缺陷或故障主要有继续运行、检修和更换三种方式，继续运行时故障率不发生改变，检修后故障率下降80％，更换后电缆的故障率需要重新根据新电缆的健康指数确定，一般认为配电电缆的故障频率不会发生明显的变化。

3.根据权利要求1所述的一种基于全寿命周期成本折算的配电电缆退役决策方法，其特征在于，步骤二所述的建立配电电缆的风险评估模型包含以下步骤：

对于配电电缆的风险评估，采用下式进行确定：

Risk＝POCF×LOTF

其中：Risk指的是配电电缆的风险值，单位是元；POCF是配电电缆的故障发生概率；LOTF是配电电缆发生故障后的经济损失；

一、求解配电电缆的故障发生概率POCF

1.1配电电缆运行风险评估指标体系

将配电电缆运行全环节分为设计、生产、施工和运维检修四个环节，根据各环节的特点，确定其对应的运行风险评估指标，具体见图1所示，配电电缆状态评价指标体系见图2

其中，配电电缆运行状态评估指标包括：

1)配电电缆本体指标包括：绝缘电阻、局部放电、外观、防火和介质损耗；

2)配电电缆中间接头的指标包括：温度、防火阻燃、外观和局部放电；

3)配电电缆终端的指标包括：污秽、外观、防火阻燃和局部放电；

1.2求解配电电缆运行风险评估指标权重

(a)构造决策矩阵X，其中X＝(x_ij)，x_ij为第i个二级指标下第j个评价指标的值；

(b)计算各个指标的劣化度，V_i＝v_ij(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n)；

(c)计算第j项指标下，第i个评价对象的特征比重p_ij；

由下式计算第j项指标下，第i个评价对象的特征比重p_ij：

由于0≤v_ij≤1，则0≤p_ij≤1；

(d)计算第i个二级指标下的第j项指标的熵值e_j

p_ij＝0或p_ij＝1时，认为p_ijIn(p_ij)＝0，pij代表第i个二级指标下第j个指标的概率；

(e)计算第j项指标的差异性系数d_j

其中d_j＝1-e_j；

(f)确定各指标的熵权

1.3评价结果风险系数(或者说健康指数)HI计算

配电电缆健康指数HI通过下式确定

HI＝Q·V

其中Q＝(q₁,q₂,…,q_n)为各个指标的权重向量，其中V＝(v₁,v₂,…,v_n)^T为各特征量劣化度向量；

1.5健康指数HI与故障率POCF的转换

电气设备的故障风险与其健康度呈现指数关系，计算方法如下所示：

POCF＝K×e^C×HI

式中，POCF为配电电缆的故障发生概率；HI为配电电缆的健康指数；K为比例系数；C为曲率系数；

二、求解配电电缆发生故障后的经济损失LOTF

LOTF主要包括系统风险(Loss1)、故障修复成本(Loss2)、人员生产(Loss3)、环境影响(Loss4)因素；

LOTF＝Loss₁+Loss₂+Loss₃+Loss₄

所述配电电缆故障分为一般性、严重性和灾难性故障；

获得配电电缆一旦发生故障，其切除负荷造成的经济损失

如下式所示：

β₁＝β₁₁×β₁₂

其中load为配电电缆的容量；u是额定电压；η为配电电缆的负载率；F_i(i＝1,2,3)分别表示配电电缆在不同故障下切除负荷的几率；r_i(i＝1,2,3)分别表示配电电缆在不同故障的故障率；θ为单位电量风险值，以产电比来衡量单位电量风险值的大小，产电比为全年GDP/全年用电量；β₁为系统风险的修正系数，主要包括电缆负荷的重要性β₁₁、电缆的检修环境β₁₂；

获得故障修复成本

所述故障修复成本包括材料费用、人工费用、设备费用；

平均故障成本的估算如下：

β₂＝β₂₁×β₂₂

r_i表示故障概率；C_i(i＝1,2,3)分别表示配电电缆在不同故障下的修复成本；β₂为修复成本的修正系数，主要包括生产厂家β₂₁、配电电缆的检修环境β₂₂；

获得人员生产成本

人员安全风险主要是指故障造成的安全事故，人员安全风险的严重程度主要分为轻伤、重伤、人员死亡三个等级；

人员生产成本可以由下式进行计算：

S_i(i＝1,2,3)分别表示配电电缆在不同故障下事故成本；r_i表示发生人员伤亡的概率；

获得环境风险成本

环境风险指的是配电电缆发生故障后对环境造成污染的风险；

风险值可以由下式确定：

E_i(i＝1,2,3)分别表示配电电缆在不同故障下的平均环境成本。