一种基于全寿命周期成本折算的配电电缆退役决策方法与流程

1.本发明属于电力电缆工程领域，特别涉及一种基于全寿命周期成本折算的配电电缆退役决策方法。


背景技术：

2.配电电缆是电能传输过程中最重要设备之一，具有供电可靠性高、电击可能性小等优势，地下配电电缆逐步取代架空配电线路，已成为未来电缆发展的主流。由于电缆制造、安装异常或长期绝缘老化、劣化，最终导致绝缘击穿，是电网安全运行的重大隐患。因此，应当对配电电缆线路状态进行退役决策，为电力电缆的运行维护提供指导。
3.当前对配电电缆检修方法的确定多是基于可靠性的状态评估,并未从全寿命周期管理的角度进行,对配电电缆寿命后期的高运维费用估计不足，忽略经济性的检修策略制定会造成巨大的资源浪费,造成大量资源浪费。
4.此外,当前硏究较少考虑不同检修方式对配电电缆故障率修正的影响,因此鲜有检修决策模型能够较为贴切的制定岀合理的决策。因此，综合考虑不同检修方式对配电电缆风险评估、全寿命周期年成本的影响,从而制定相应的退役决策是亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于全寿命周期成本折算的配电电缆退役决策方法，通过全寿命周期成本和风险评估来综合制定配电电缆的检修和更换策略。风险评估从故障发生概率和配电电缆一旦发生故障造成的经济损失角度出发，可以较好地综合评估配电电缆的可靠性与经济性。此外，从全寿命周期成本分析角度出发，实现对配电电缆全寿命精细化管理。为了与工程实际对接,本发明考虑了不同检修方式对配电电缆风险评估、全寿命周期年成本的影响,通过构建检修前后风险评估收益比与全寿命周期年成本比函数，综合考虑风险性、可靠性和经济性，实现配电电缆的精细化管理。
6.本发明采用的技术方案是：
7.一种基于全寿命周期成本折算的配电电缆退役决策方法，包括下述步骤：
8.步骤一：建立配电电缆状态评价模型；
9.步骤二：建立配电电缆的故障率模型；
10.步骤三：建立配电电缆的全寿命周期成本模型；
11.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；
12.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。
13.risk＝pocf
×
lotf
14.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。
15.一、求解配电电缆的故障率pocf
16.1.1配电电缆运行风险评估指标体系
17.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，确定其对应的运行状态评价指标，具体见图1所示，配电电缆的状态评价指标体系见图2所示：
18.其中，配电电缆运行状态评估指标包括：
19.1)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；
20.2)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；
21.3)配电电缆终端的指标包括：污秽、外观、防火阻燃和局部放电。
22.1.2求解配电电缆运行状态评价指标客观权重
23.(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；
24.(b)计算各个指标的劣化度，vi＝v
ij
(i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n)；
25.(c)计算第j项指标下，第i个评价对象的特征比重p
ij
；
26.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
：
[0027][0028]
由于0≤v
ij
≤1，则0≤p
ij
≤1；
[0029]
(d)计算第i个二级指标下的第j项指标的熵值ej[0030][0031]
p
ij
＝0或p
ij
＝1时，认为p
ij
in(p
ij
)＝0，pij代表第i个二级指标下第j个指标的概率；
[0032]
(e)计算第j项指标的差异性系数dj[0033]
其中dj＝1-ej；
[0034]
(f)确定各指标的熵权
[0035][0036]
1.3评价结果风险系数(或者说健康指数)hi计算
[0037]
配电电缆健康指数hi通过下式确定
[0038]
hi＝q
·v[0039]
其中q＝(q1,q2,
…
,qn)为各个指标的权重向量，其中v＝(v1,v2,
…
,vn)
t
为各特征量劣化度向量。
[0040]
1.4健康指数hi与故障率pocf的转换
[0041]
电气设备的故障风险与其健康度呈现指数关系，由pocf＝k
×
ec×
hi
可得到配电电缆的故障发生概率，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。
[0042]
二、求解配电电缆发生故障后的经济损失lotf
[0043]
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)等因素。
[0044]
lotf＝loss1 loss2 loss3 loss4[0045]
所述配电电缆故障分为一般性、严重性和灾难性故障。
[0046]
获得配电电缆一旦发生故障，其切除负荷造成的经济损失
[0047]
如下式所示：
[0048][0049][0050]
β1＝β
11
×
β
12
[0051]
其中load为配电电缆的容量；u是电缆电压；η为配电电缆的负载率；fi(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；；ri(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(全年gdp/全年用电量)来衡量单位电量风险值的大小；β1为系统风险的修正系数，主要包括电缆负荷的重要性β
11
、电缆的检修环境β
12
；
[0052]
获得故障修复成本
[0053]
所述故障修复成本包括材料费用、人工费用、设备费用等费用。
[0054]
平均故障成本的估算如下：
[0055][0056]
β2＝β
21
×
β
22
[0057]ri
表示故障概率；ci(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β
21
、配电电缆的检修环境β
22
。
[0058]
获得人员生产成本
[0059]
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。
[0060]
人员生产成本可以由下式进行计算：
[0061][0062]
si(i＝1,2,3)分别表示配电电缆在不同故障下事故成本；ri表示发生人员伤亡的概率。
[0063]
获得环境风险值
[0064]
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。
[0065]
风险值可以由下式确定。
[0066][0067]ei
(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。
[0068]
具体地，建立配电电缆的全寿命周期成本模型包含以下步骤：
[0069]
1)配电电缆全寿命周期成本(lcc)
[0070]
通过工程估算法来估算配电电缆全寿命周期成本(lcc)。
[0071]
配电电缆的lcc可以分解为以下几部分：
[0072]
lcc＝ci co cf cd
[0073]
式中：lcc是配电电缆全寿命周期成本；ci：初始投入成本；co：运行维护成本；cf：故障成本；cd：退役成本。
[0074]
a)初始投入成本
[0075]
估算模型如下：
[0076]
ci＝cie cii cio[0077]
式中：cie代表设备购置费，cii代表安装调试费，cio指其它费用。
[0078]
其中，设置购置费可由下式求得：
[0079]
cie＝l
×
p
[0080]
式中：p是每米电缆的价格，l是长度。
[0081]
b)运行维护成本
[0082]
估算模型如下所示：
[0083]
co＝co1 co2[0084]
式中：co1表示配电电缆的损耗费用，co2表示配电电缆的运行维护费用。
[0085]
①
损耗费用可由下式求得：
[0086]
pa＝l
×r×
η
×
load2×
t
max
×ee
[0087]
式中：pa：电缆段每年运行时候的损耗费用；load表示该电缆段的额定负荷，η是该电缆段的负荷率，t
max
是电缆年运行的最大的时间，ee是电缆用户每度电需要支付的费用，k
pv
是折现率，主要由贴现率i与通货膨胀率f确定，r是电缆段的单位电阻率，l是电缆段的长度。
[0088]
将co1转化为现值可以得到：
[0089][0090]
co1为配电电缆折算到现值的能耗费用。
[0091]
②
运行维护的费用：
[0092]
配电电缆在经过交接试验后较少发生运维行为，这里只考虑大修产生的费用。
[0093][0094]
式中：其中w1为配电电缆大修的费用。
[0095]
c)故障成本
[0096]
若实施检修策略，役龄为tn的配电电缆费用模型如下：
[0097][0098]
式中：b是单位电量售电利润(元/kwh)，η是该电缆段的负荷率；λ：设备实施检修策略前的故障率；λ1：设备实施检修策略前的故障率；cm：故障修复成本；t：设备平均修复时间(小时)。
[0099]
若不实施检修策略，役龄为tn的配电电缆费用模型如下：
[0100][0101]
式中：u是电缆的电缆等级。
[0102]
d)退役成本
[0103]
可由如下模型来获得：
[0104][0105]
式中，cd为退役处置成本，cd
t
为退役处理费，cdr为设备退役时的残值，t为配电电缆运行的年限。
[0106]
其中，退役处理费cd
t
可由下式求得：
[0107]
cd
t
＝ccr×
cid[0108]
式中：ccr为设备清理费费率，cid为设备安装直接工程费。
[0109]
设备退役时的残值cdr可由下式求得：
[0110]
cdr＝cie×
re[0111]
cie为配电电缆购置费用，re为残值率。
[0112]
基于折现率的全寿命周期等年费用折算
[0113]
若n年回收现值p，回收金额a为年金，按下式计算：
[0114][0115]
式中：i为折现率。表征资金回收系数。
[0116]
则运行寿命为te年的配电电缆lcc等年回收成本可以由下式进行计算：
[0117][0118]
具体地，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包含以下步骤：
[0119]
续运行方式下的风险评估与成本分析
[0120]
继续运行方式下的风险收益b1(tn)具体表示为：
[0121]
b1(tn)＝p1(t
n
)
×
f1(t
n
)-p1(t
n-)
×
f1(t
n-)
[0122]
式中：式中p1(t
n
)为配电电缆目前的故障率，f1(t
n
)为配电电缆目前状态故障造成的经济损失；p1(t
n-)为配电电缆继续运行的故障率、f1(t
n-)为继续运行状态下故障造成的经济损失。
[0123]
配电电缆年回收成本的计算公式为：
[0124][0125]
式中：l1为继续运行方式下的年成本，ci为购置成本，cdr为残值，tn为配电电缆役龄，α年预防性维护的费用系数，pa为年损耗，t1为第一次大修时间，θ为第一次大修系数。w为大修费用，b为单位电量售电利润，η为平均负载率，t为年故障中断供电时间，λ为年故障率函数，k
pv
为折现率。
[0126]
大修方式下的风险评估与成本分析
[0127]
在tn时刻对配电电缆进行大修，配电电缆的风险b2(tn)为：
[0128]
b2(tn)＝p2(t
n
)
×
f2(t
n
)-p2(t
n-)
×
f2(t
n-)
[0129]
式中：式中p2(t
n
)为配电电缆大修后的故障率，f2(t
n
)为配电电缆目前状态故障造成的经济损失；p2(t
n-)为配电电缆继续运行的故障率、f2(t
n-)为继续运行状态下故障造成的经济损失。
[0130]
配电电缆年回收成本的计算公式为：
[0131][0132]
式中：l2为大修方式下的年成本，ci为购置成本，cdr为残值，tn为配电电缆役龄，te为配电的寿命，α为年预防性维护的费用系数，pa为年损耗，t1为第一次大修时间，θ为第一次大修系数。w为大修费用，b为单位电量售电利润，η为平均负载率，t为年故障中断供电时间，λ为年故障率函数，k
pv
为折现率，cm为故障修复成本。
[0133]
更换方式下的风险评估与成本分析
[0134]
更换方式下的风险b3(tn)为：
[0135]
b3(tn)＝p3(t
n
)
×
f3(t
n
)-p3(t
n-)
×
f3(t
n-)
[0136]
式中：式中p3(t
n
)为配电电缆更换后的故障率，f3(t
n
)为配电电缆目前状态故障造成的经济损失；p3(t
n-)为配电电缆更换前的故障率、f3(t
n-)为更换前运行状态下故障造成的经济损失。
[0137][0138]
式中：l3为大修方式下的年成本，ci为购置成本，cdr为残值，tn为配电电缆役龄，te为配电的寿命，α为年预防性维护的费用系数，pa为年损耗，t1为第一次大修时间。w为大修费用，b为单位电量售电利润，η为平均负载率，t为年故障中断供电时间，λ为年故障率函数，k
pv
为折现率。
[0139]
具体地，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包含以下步骤：
[0140]
采用风险收益与成本比准则来进行配电电缆检修策略的制定。
[0141]
采用风险成本比作为基本的评价指标，其计算公式为：
[0142][0143]
式中：ce是配电电缆的成本效益。
[0144]
采用不同的运维检修策略，会得到不同的风险成本以及lcc成本，本专利使用ce来综合量化两者的指标，ce越大，则说明该方案越合理，从而决定该电缆需要退役或者大修。
[0145]
本发明的优点是：
[0146]
本发明通过全寿命周期成本和风险评估来综合制定配电电缆的检修和更换策略,不仅能够制定合适的维修计划、提高配电电缆运行可靠性,避免传统预防性维修存在的检修不足以及检修过剩的问题,而且还能大大降低配电电缆全寿命周期的成本费用,有效提升电力配电电缆运行的可靠性和经济性。
[0147]
本发明建立配电电缆线路状态决策系统，为电力电缆的运行维护提供指导，可以避免盲目检修造成的人力、财力的巨大浪费，不仅可以提高检修维护效率，而且可以节省运行维护成本，从而提高经济效益。
附图说明
[0148]
图1为不同的检修方式对配电电缆故障率的影响的曲线图。
[0149]
图2为配电电缆的寿命周期成本分解图。
具体实施方式
[0150]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0151]
实施例1。
[0152]
一种基于全寿命周期成本折算的配电电缆退役决策方法，包括下述步骤：
[0153]
步骤一：建立配电电缆的状态评价模型；
[0154]
步骤二：建立配电电缆的故障率模型；
[0155]
步骤三：建立配电电缆的全寿命周期成本模型；
[0156]
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；
[0157]
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。
[0158]
具体地，建立检修决策的电缆设备役龄恢复模型包含以下步骤：
[0159]
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％，更换后故障率需要重新根据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；
[0160]
具体地，建立配电电缆的故障率变化模型包含以下步骤：
[0161]
对于配电电缆的风险评估，本文拟采用下式进行确定：
[0162]
risk＝pocf
×
lotf
[0163]
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。
[0164]
一、求解配电电缆的故障发生概率pocf
[0165]
1.1配电电缆运行风险评估指标体系
[0166]
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，确定其对应的运行状态评估指标。
[0167]
其中，配电电缆运行状态评估指标包括：
[0168]
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；
[0169]
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；
[0170]
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。
[0171]
1.2求解配电电缆运行风险的评估指标
[0172]
(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；
[0173]
(b)计算各个指标的劣化度，vi＝v
ij
(i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n)；
[0174]
(c)计算第j项指标下，第i个评价对象的特征比重p
ij
；
[0175]
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
：
[0176][0177]
由于0≤v
ij
≤1，则0≤p
ij
≤1；
[0178]
(d)计算第i个二级指标下的第j项指标的熵值ej[0179][0180]
p
ij
＝0或p
ij
＝1时，认为p
ij
in(p
ij
)＝0，pij代表第i个二级指标下第j个指标的概率；
[0181]
(e)计算第j项指标的差异性系数dj[0182]
其中dj＝1-ej；
[0183]
(f)确定各指标的熵权
[0184][0185]
配电电缆各项指标权重的求解结果：
[0186]
配电电缆本体的指标权重
[0187]
指标绝缘电阻局部放电外观防火介质损耗权重(％)11.4545.3413.415.4624.34
[0188]
配电电缆中间接头的指标权重
[0189][0190][0191]
配电电缆终端接头的指标权重
[0192]
指标局部放电温度外观防火权重(％)11.2523.997.6157.61
[0193]
配电电缆综合评价的指标权重
[0194]
指标本体中间接头终端权重(％)16.3853.9029.73
[0195]
1.3评价结果风险系数(或者说健康指数)hi计算
[0196]
配电电缆健康指数hi通过下式确定
[0197]
hi＝q
·v[0198]
其中q＝(q1,q2,
…
,qn)为各个指标的权重向量，其中v＝(v1,v2,
…
,vn)
t
为各特征量劣化度向量。
[0199]
1.4健康指数hi与故障率pocf的转换
[0200]
电气设备的故障风险与其健康度呈现指数关系，
[0201]
由pocf＝k
×
ec×
hi
＝6.738
×
10-3
×
e5·
hi
可得到配电电缆的故障率。
[0202]
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
[0203]
二、求解配电电缆发生故障后的经济损失lotf
[0204]
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)等因素。
[0205]
lotf＝loss1 loss2 loss3 loss4[0206]
从系统风险的角度出发，配电电缆故障的时间不同，其造成的经济损失也就不同。因此为了精确量化配电电缆的经济损失，将配电电缆故障分为一般性、严重性和灾难性故障。其定义如下：
[0207]
一般性故障——一些不需要紧急修复的缺陷，可以在24小时内修复的故障；
[0208]
严重性故障——一些较为紧急的故障，需要2-10天的修复时间；
[0209]
灾难性故障——一些紧急的故障，需要10天以上的修复时间；
[0210]
定为64.2％、32.1％、3.7％。
[0211]
1)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：
[0212][0213][0214]
β1＝β
11
×
β
12
[0215]
其中load为配电电缆的容量，本专利取500a；u是电缆电压，取10kv；η为配电电缆的负载率，本文取70％；fi(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，其取值分别为1％，5％，5％，故障时间的取值分别为24，120，240小时。θ为单位电量风险值，以产电比(即单位电量对gdp的贡献度)来衡量单位电量风险值的大小。θ取值10472.1rmb/mwh；β1为系统风险的修正系数，主要包括电缆负荷的重要性β
11
、电缆的检修环境β
12
，它们的取值如表1所示：
[0216]
表1系统修正系数的选择
[0217]
因素修正系数负荷的重要性重要负荷β
11
＝1.16，一般负荷(缺省)β
11
＝1检修环境的重要性便于修理β
12
＝1，不便于修理β
12
＝1.16
[0218]
2)故障修复成本包括材料费用、人工费用、设备费用等费用。平均故障成本的估算如下：
[0219][0220]
β2＝β
21
×
β
22
[0221]
故障概率r1、r2、r3分别为64.2％、32.1％、3.7％；ci(i＝1,2,3)分别表示配电电缆在不同故障下的修复成本，根据专家经验，c1情况下修复成本取值分别为10000；c2情况下为100000；c3情况下，取值分别为1800000。β2为修复成本的修正系数，主要包括生产厂家β
21
、配电电缆的检修环境β
22
，它们的取值如表2所示。
[0222]
表2修复成本系数的选择
[0223][0224][0225]
3)人员安全风险主要是指故障造成的安全事故。本文中按轻伤、重伤、人员死亡三个等级来划分风险的严重程度。可以由下式进行计算：
[0226]
[0227]
si(i＝1,2,3)分别表示配电电缆在不同故障下事故成本，分别取值分别为20000，5000000，50000000，发生人员伤亡的概率分别取值为1％，0.5％，0.1％。
[0228]
4)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。由于配电电缆故障的环境污染主要由配电电缆故障起火时释放的有毒气体。其风险值可以由下式确定。
[0229][0230]ei
(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，分别取值分别为10000，100000，200000。
[0231]
则配电电缆发生故障后的经济损失lotf＝loss1 loss2 loss3 loss4[0232]
求得loft为420520元。
[0233]
具体地，建立配电电缆的全寿命周期成本模型包含以下步骤：
[0234]
1)配电电缆全寿命周期成本(lcc)
[0235]
通过工程估算法来估算配电电缆全寿命周期成本(lcc)。一般情况下，可先将配电电缆在各个寿命周期的成本全部折算到投运时后的现值后，最后再对配电电缆等额年回收成本进行计算。基于这个思想，配电电缆的lcc可以分解为以下几部分：
[0236]
lcc＝ci co cf cd
[0237]
式中：lcc是配电电缆全寿命周期成本；ci：初始投入成本；co：运行维护成本；cf：故障成本；cd：退役成本。
[0238]
a)初始投入成本
[0239]
配电电缆的初始投入成本为配电电缆投产使用前的所用费用，包括购入费用﹑安装费用﹑调试费用等。采用工程法对各项费用逐项叠加进行估算。其费用估算模型如下：
[0240]
ci＝cie cii cio[0241]
式中：cie代表设备购置费，cii代表安装调试费，这里取0.06cie，cio指其它费用，这里取0.06cie。设备购置费主要包括设备费、专用工具与初次备品备件费、现场服务费和供货商运输费。安装调试费主要包括业主方运输费、建设安装费和调试费(业主方安装调试费根据工程概预算确定)，其他费用主要有特殊调试项目费、可能要购置的状态监测装置费用(特殊调试项目费用根据工程概预算确定，状态监测装置费用根据报价确定)。
[0242]
cie＝l
×
p
[0243]
式中：p是每米电缆的价格，这里取556元/米，l是长度。
[0244]
b)运行的成本费用
[0245]
配电电缆的运行维护成本是指配电电缆在整个寿命期间内所花费用的总和，其估算模型如下所示：
[0246]
co＝co1 co2[0247]
式中：co1表示配电电缆的损耗费用，co2表示配电电缆的运行维护费用，例如人工费、环境费用、检修费等。
[0248]
①
损耗费用：能耗费主要是指配电电缆的损耗。
[0249]
pa＝l
×r×
η
×
load2×
t
max
×ee
[0250]
式中：pa：电缆段每年运行时候的损耗费用；load表示该电缆段的额定负荷，η是该电缆段的负荷率，这里取0.7，t
max
是电缆年运行的最大的时间取8767个小时，ee是电缆用户
每度电需要支付的费用，这里取0.7，k
pv
是折现率，主要由贴现率i与通货膨胀率f确定，r是电缆段的单位电阻率，l是电缆段的长度。
[0251]
将co1转化为现值可以得到：
[0252][0253]
co1为配电电缆折算到现值的能耗费用。
[0254]
②
运行维护的费用：
[0255]
配电电缆在经过交接试验后较少发生运维行为，这里只考虑大修产生的费用。
[0256][0257]
式中：其中w1为配电电缆大修的费用，大修费用为0.06cie。
[0258]
c)故障成本
[0259]
配电电缆的全寿命周期成本中，配电电缆的故障成本不考虑故障的风险，仅包括停电损失成本和故障修复成本两部分。若实施检修策略，役龄为tn的配电电缆费用模型如下：
[0260][0261]
式中：b：单位电量售电利润(元/kwh)，取0.38，η是该电缆段的负荷率，这里取0.608；λ：设备实施检修策略前的故障率；λ1：设备实施检修策略前的故障率；cm：故障修复成本，根据专家经验为购置成本的3％；t：设备平均修复时间(小时)，取24小时。
[0262]
若不实施检修策略，役龄为tn的配电电缆费用模型如下：
[0263][0264]
式中：u是电缆的电缆等级。
[0265]
d)退役成本
[0266]
配电电缆的退役成本主要是指退役时处置的人工﹑设备费用以及运输费和设备退役处理时的环保费用并减去设备退役时的残值，通常可由如下模型来得到：
[0267][0268]
式中，cd为退役处置成本(报废成本)，cd
t
为退役处理费取0.3cii，cdr为设备退役时的残值，取0.04cie，t为配电电缆运行的年限。设备退役时的残值一般由购置费一定的比例来取值。
[0269]
式中，cd为退役处置成本(报废成本)，cd
t
为退役处理费，cdr为设备退役时的残值，t为配电电缆运行的年限。设备退役时的残值一般由购置费一定的比例来取值。
[0270]
cd
t
＝ccr×
cid[0271]
式中：ccr为设备清理费费率，cid为设备安装直接工程费。
[0272]
设备退役时的残值按设备的购置费乘以一定的比率进行计算：
[0273]
cdr＝cie×
re[0274]
cie为配电电缆购置费用，re为残值率。
[0275]
由上述分析，可知配电电缆的寿命周期成本分解如图2所示。
[0276]
2)基于折现率的全寿命周期等年费用折算
[0277]
若n年回收现值p，回收金额a为年金，按下式计算：
[0278][0279]
式中：i为折现率。表征资金回收系数。
[0280]
则运行寿命为te年的配电电缆lcc等年回收成本可以由下式进行计算：
[0281][0282]
具体地，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包含以下步骤：
[0283]
1)续运行方式下的风险评估与成本分析
[0284]
假设某台配电电缆运行了tn年，经过绝缘状态评估，有te年的剩余寿命，那么配电电缆的运行寿命为ts＝tn te。由于还未到检修周期，因此如果配电电缆继续运行，可以节省检修成本，但具有较高的故障风险，因此继续运行方式下的风险收益b1(tn)具体表示为：
[0285]
b1(tn)＝p1(t
n
)
×
f1(t
n
)-p1(t
n-)
×
f1(t
n-)
[0286]
式中：式中p1(t
n
)为配电电缆目前的故障率，主要根据配电电缆目前的状态求得，f1(t
n
)为配电电缆目前状态故障造成的经济损失；由于未进行检修，因此p1(t
n-)为配电电缆继续运行的故障率、f1(t
n-)为继续运行状态下故障造成的经济损失。
[0287]
由于配电电缆的投资成本对配电电缆实行继续运行而不检修的策略，因此配电电缆年回收成本的计算公式为：
[0288][0289]
式中：l1为继续运行方式下的年成本，ci为购置成本，cdr为残值，tn为配电电缆役龄，α年预防性维护的费用系数，取0，pa为年损耗，t1为第一次大修时间，θ为第一次大修系数，若配电电缆经历一次大修则为1，若无大修经历则θ＝0。w为大修费用，b为单位电量售电利润，η为平均负载率，t为年故障中断供电时间，λ为年故障率函数，k
pv
为折现率。
[0290]
2)大修方式下的风险评估与成本分析
[0291]
本发明主要采用大修与小修两种维修方案对配电电缆进行检修，两种维修对配电电缆的故障率的影响采用如下假定：配电电缆在整个寿命周期内，预防性维修是对配电电缆的基本维护，不会改变设备故障率，即故障率变化为0；大修是对设备整体的修复和维护。假设大修前根据相关数据计算得出配电电缆的故障率为λ，大修后配电电缆的效役龄会回退，故障率将降低，统计历史数据得到故障率降低80％；因此，如果在tn时刻对配电电缆进行大修，则配电电缆的风险b2(tn)为：
[0292]
b2(tn)＝p2(t
n
)
×
f2(t
n
)-p2(t
n-)
×
f2(t
n-)
[0293]
式中：式中p2(t
n
)为配电电缆大修后的故障率，主要根据配电电缆的状态求得，f2(t
n
)为配电电缆目前状态故障造成的经济损失；由于未进行检修，因此p2(t
n-)为配电电缆继续运行的故障率、f2(t
n-)为继续运行状态下故障造成的经济损失。
[0294]
配电电缆年回收成本的计算公式为：
[0295][0296]
式中：l2为大修方式下的年成本，ci为购置成本，cdr为残值，tn为配电电缆役龄，te为配电的寿命，α为年预防性维护的费用系数，pa为年损耗，t1为第一次大修时间，θ为第一次大修系数，若配电电缆经历一次大修则为1，若无大修经历则θ＝0。w为大修费用，b为单位电量售电利润，η为平均负载率，t为年故障中断供电时间，λ为年故障率函数，k
pv
为折现率，cm为故障修复成本；根据专家经验为购置成本的3％。
[0297]
3)更换方式下的风险评估与成本分析
[0298]
如果配电电缆采取更换的策略，则配电电缆具有较低的故障风险，但成本较高，因此更换方式下的风险b3(tn)为：
[0299]
b3(tn)＝p3(t
n
)
×
f3(t
n
)-p3(t
n-)
×
f3(t
n-)
[0300]
式中：式中p3(t
n
)为配电电缆更换后的故障率，主要根据配电电缆的状态求得，f3(t
n
)为配电电缆目前状态故障造成的经济损失；由于未进行检修，因此p3(t
n-)为配电电缆更换前的故障率、f3(t
n-)为更换前运行状态下故障造成的经济损失。
[0301][0302]
式中：l3为大修方式下的年成本，ci为购置成本，cdr为残值，tn为配电电缆役龄，te为配电的寿命，α为年预防性维护的费用系数，pa为年损耗，t1为第一次大修时间，若配电电缆经历一次大修则为1，若无大修经历则θ＝0。w为大修费用，b为单位电量售电利润，η为平均负载率，t为年故障中断供电时间，λ为年故障率函数，k
pv
为折现率。
[0303]
具体地，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包含以下步骤：
[0304]
采用风险收益与成本比准则来进行配电电缆检修策略的制定。
[0305]
为了以低的成本达到尽可能高的风险收益，分析采用风险成本比作为决策判据，
其计算公式为：
[0306][0307]
式中：ce是配电电缆的成本效益。
[0308]
采用不同的运维检修策略，会得到不同的风险成本以及lcc成本，本专利使用ce来综合量化两者的指标，ce越大，则说明该方案越合理，从而决定该电缆需要退役或者大修。
[0309]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。