CN107239880B - 基于设备寿命统计分析的电网技改资金需求测算模型 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于设备寿命统计分析的电网技改资金需求测算模型。通过计算某时间点上各类设备达到寿命期末，需要技改投资的概率，测算技改投资需求随时间变化的关系。本发明用于电网企业测算技改投资需求，帮助电网企业安排投资计划，保障电力设备的可靠运行。

Description

基于设备寿命统计分析的电网技改资金需求测算模型
技术领域
本发明涉及电力数据分析技术。
背景技术
近年来，随着电网企业经营环境的变化，以及电网建设投资力度不断加大，电网企业固定资产的存量得到了极大增加，固定资产更新改造支出和修理费支出呈现出逐年攀升的趋势。电力设备等固定资产是维持和提高电网企业生产能力的重要物质保障，且占总资产的较大比重，其中技改和大修成本又是影响企业经营成果和现金流量的重要因素。国内大多数电网企业依靠历史经验、基层单位申报结果进行技改修理决策和分配，难以对未来技改项目的规模做出准确把握或预测，无法有效衡量投资规模与资产规模及状态匹配情况。因此，开展电网实物资产管理研究，提升电网企业资产运维和管理水平，具有重要的现实意义。
从国际先进电力企业资产管理经验来看，资金的密集投运一般会导致未来大规模的集中改造，带来较大的运行可靠性及资金压力，但目前针对电网企业集中改造资金需求的研究较少。运用设备寿命统计分析方法，结合设备寿命服从指数分布的规律[1]，可以进行实物资产技改规模预测。通过对设备技改需求进行中长期匡算，可以合理安排设备技改投资计划，保障电力设备的可靠运行，有利于电网企业进行中长期的统筹规划，提升资产管理水平，合理安排投资规模并降低企业财务风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于设备寿命统计分析的电网技改资金需求测算模型，根据电网企业的设备寿命统计分析数据，测算技改投资需求。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于设备寿命统计分析的电网技改资金需求测算模型，包括：
输入模块，输入各类设备的寿命历史数据；
设备报废时间概率分布计算模块，根据各类设备的寿命历史数据测算各类设备报废时间的概率分布；
设备报废概率分布函数构建模块，根据各类设备报废时间的概率分布，构建特定时间各类设备报废的概率分布函数；
电网技改资金需求计算模块，根据特定时间各类设备报废的概率分布函数计算该时间段内各类设备报废后购置替换设备需要投入的技改资金；
输出模块，输出电网技改资金需求计算模块计算得到的技改资金数额。
进一步的，设备报废时间概率分布计算模块的计算方法为：
当设备的故障率为常数时，与时间无关，设备的寿命认为服从指数分布，其寿命分布函数为
Figure BDA0001285579000000021
概率密度为
Figure BDA0001285579000000031
该分布的期望
Figure BDA0001285579000000032
方差
Figure BDA0001285579000000033
利用极大似然估计方法估算参数λ，
首先求似然函数为
Figure BDA0001285579000000034
其中，ti为设备寿命的历史数据，n为历史观测数据ti的个数，
对数似然函数为
Figure BDA0001285579000000035
对于ti≥0，似然方程为
Figure BDA0001285579000000036
求得
Figure BDA0001285579000000037
基于以上统计理论，假设某个时间点T，同时存在N台设备，每台设备的寿命历史数据分别为tij(i＝1,2…n,j＝1,2…N)，则每台设备寿命的指数分布参数估计为
Figure BDA0001285579000000041
由此可形成N台设备的寿命分布函数(tj≥0)
Figure BDA0001285579000000042
进一步的，设备报废概率分布函数构建模块的计算方法为假设当前时间为T，同时存在N台设备，每台设备的投产年份为Tj，则每台设备在时间点T的报废概率为
Figure BDA0001285579000000043
其中，T-Tj表示第j台设备到第T年经过的总时间。
进一步的，电网技改资金需求计算模块的计算方法为，假设N台设备的资产原值分别为Xj(j＝1,2…N)，则在时间点T，技改资金总需求应为
Figure BDA0001285579000000044
本发明采用的技术方案，通过计算某时间点上各类设备达到寿命期末，需要技改投资的概率，测算技改投资需求随时间变化的关系。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明提出的方法为电网企业测算技改投资需求提供了依据，帮助电网企业安排投资计划，保障电力设备的可靠运行。
(2)本发明将统计分析的方法引入电网企业测算技改投资需求的问题，从而提高分析结果的可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1是本发明的具体流程图；
图2是变压器寿命样本数据统计图；
图3是断路器寿命样本数据统计图；
图4是GIS寿命样本数据统计图；
图5是隔离开关寿命样本数据统计图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明通过计算某时间点上各类设备达到寿命期末，需要技改投资的概率，测算技改投资需求随时间变化的关系。
本发明用于电网企业测算技改投资需求，帮助电网企业安排投资计划，保障电力设备的可靠运行。
基于设备寿命统计分析的电网技改资金需求测算模型，包括：
输入模块，输入各类设备的寿命历史数据；
设备报废时间概率分布计算模块，根据各类设备的寿命历史数据测算各类设备报废时间的概率分布；
设备报废概率分布函数构建模块，根据各类设备报废时间的概率分布，构建特定时间各类设备报废的概率分布函数；
电网技改资金需求计算模块，根据特定时间各类设备报废的概率分布函数计算该时间段内各类设备报废后购置替换设备需要投入的技改资金；
输出模块，输出电网技改资金需求计算模块计算得到的技改资金数额。
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
见图1，对本发明具体实施例说明如下：
设备报废时间概率分布计算模块的计算方法为：
假设各类设备的寿命均服从某一指数分布，基于各项资产寿命的历史数据，对指数分布的参数进行估计。
当设备的故障率为常数时，与时间无关，设备的寿命认为服从指数分布。寿命服从指数分布的设备的故障是无记忆的，与以往的情况无关，其寿命分布函数为
Figure BDA0001285579000000061
概率密度为
Figure BDA0001285579000000062
该分布的期望
Figure BDA0001285579000000063
方差
Figure BDA0001285579000000064
利用极大似然估计方法估算参数λ。
首先求似然函数为
Figure BDA0001285579000000071
其中，ti为设备寿命的历史数据，n为历史观测数据ti的个数。
对数似然函数为
Figure BDA0001285579000000072
对于ti≥0，似然方程为
Figure BDA0001285579000000073
求得
Figure BDA0001285579000000074
基于以上统计理论，假设某个时间点T，同时存在N台设备，每台设备的寿命历史数据分别为tij(i＝1,2…n,j＝1,2…N)，则每台设备寿命的指数分布参数估计为
Figure BDA0001285579000000075
由此可形成N台设备的寿命分布函数(tj≥0)
Figure BDA0001285579000000076
设备报废概率分布函数构建模块的计算方法为：
假设当前时间为T，同时存在N台设备，每台设备的投产年份为Tj，则每台设备在时间点T的报废概率为
Figure BDA0001285579000000081
其中，T-Tj表示第j台设备到第T年经过的总时间。
电网技改资金需求计算模块的计算方法为：假设N台设备的资产原值分别为Xj(j＝1,2…N)，则在时间点T，技改资金总需求应为
Figure BDA0001285579000000082
需要说明的是，上述计算公式中引入的数据直接从数据库中调取即可。
下面将结合应用实例进一步说明本发明。
假设主变压器、断路器、GIS及隔离开关的样本寿命数据如图2至图5所示。由此根据步骤1可计算四类设备的指数分布参数估计如表1所示。
表1设备寿命概率分布参数λ估计表
资产类别 λ<sub>j</sub>
主变压器 0.0513
断路器 0.0697
GIS 0.1086
隔离开关 0.1274
假设当前为2017年，本年考虑技改需求的资产包括主变压器、断路器、GIS、隔离开关，资产原值及投产年份参数设置如表2所示。
表2参数设置表
资产类别 投资时间 投资规模(万元)
主变压器 2005 3595
断路器 2010 1394
GIS 2011 192
隔离开关 2013 456
上表中的年份及待测算投资需求的时间均为年初。
则2017年年初的技改投资需求计算结果为2407.91万元。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (3)

1.基于设备寿命统计分析的电网技改资金需求测算模型***，其特征在于，包括：
输入模块，输入各类设备的寿命历史数据；
设备报废时间概率分布计算模块，根据各类设备的寿命历史数据测算各类设备报废时间的概率分布；
设备报废概率分布函数构建模块，根据各类设备报废时间的概率分布，构建特定时间各类设备报废的概率分布函数；
电网技改资金需求计算模块，根据特定时间各类设备报废的概率分布函数计算该时间段内各类设备报废后购置替换设备需要投入的技改资金；
输出模块，输出电网技改资金需求计算模块计算得到的技改资金数额；
设备报废时间概率分布计算模块的计算方法为：
当设备的故障率为常数时，与时间无关，设备的寿命认为服从指数分布，其寿命分布函数为
Figure FDA0002700576760000011
概率密度为
Figure FDA0002700576760000012
该分布的期望
Figure FDA0002700576760000013
方差
Figure FDA0002700576760000021
利用极大似然估计方法估算参数λ，
首先求似然函数为
Figure FDA0002700576760000022
其中，ti为设备寿命的历史数据，n为历史数据ti的个数，
对数似然函数为
Figure FDA0002700576760000023
对于ti≥0，似然方程为
Figure FDA0002700576760000024
求得
Figure FDA0002700576760000025
基于以上统计理论，假设某个时间点T，同时存在N台设备，每台设备的寿命历史数据分别为tij(i＝1,2…n,j＝1,2…N)，则每台设备寿命的指数分布参数估计为
Figure FDA0002700576760000026
由此可形成N台设备的寿命分布函数
Figure FDA0002700576760000031
tj≥0。
2.根据权利要求1所述的基于设备寿命统计分析的电网技改资金需求测算模型***，其特征在于，设备报废概率分布函数构建模块的计算方法为：
假设当前时间为T，同时存在N台设备，每台设备的投产年份为Tj，则每台设备在时间点T的报废概率为
Figure FDA0002700576760000032
其中，T-Tj表示第j台设备到第T年经过的总时间。
3.根据权利要求2所述的基于设备寿命统计分析的电网技改资金需求测算模型***，其特征在于，电网技改资金需求计算模块的计算方法为：假设N台设备的资产原值分别为Xj(j＝1,2…N)，则在时间点T，技改资金总需求应为
Figure FDA0002700576760000033
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