智能變電站二次系統(tǒng)可靠性問題探索

羅江怡

(青海省電力設計院,青海西寧 810008)

智能變電站二次系統(tǒng)可靠性問題探索

羅江怡

(青海省電力設計院,青海西寧 810008)

由于目前電力系統(tǒng)可靠性研究主要是針對一次系統(tǒng)開展的,對二次系統(tǒng)可靠性管理還不夠完善,尤其是針對智能變電站二次系統(tǒng)可靠性的研究很少,因此,本文首先分析了智能化變電站二次系統(tǒng),然后通過智能變電站二次系統(tǒng)可靠性網(wǎng)絡模型對其可靠性問題進行了相應的闡述。

智能變電站 二次系統(tǒng) 可靠性

就世界范圍內(nèi)的大型停電事故調(diào)查表明:每一次停電事故同變電站二次系統(tǒng)工作不正確都有著直接或者是間接的聯(lián)系。所以，二次系統(tǒng)的可靠性與電力系統(tǒng)的可靠性有著直接影響。

1 智能化變電站二次系統(tǒng)

對智能變電站而言，其擁有數(shù)字化變電站的特點，具有相同的“三成兩網(wǎng)”的架構(gòu)，其信息交互的實現(xiàn)都是采用的IEC61850[1]。但是智能變電站主要是面對的智能化的電網(wǎng)需求，因此，對互動性、集成應用以及高級功能的要求更多。

在如今的智能電網(wǎng)環(huán)境之下，智能變電站所具備的涵義在于:第一，設備方面表現(xiàn)，主要是設備集成化程度要遠遠高于數(shù)字化變電站，其目的在于實現(xiàn)一次、二次設備智能化的整合優(yōu)化集成；第二，系統(tǒng)方面表現(xiàn)，智能變電站“全局”意識更高。數(shù)字化變電站僅僅是滿足自身的需求即可，但是智能變電站卻要求了變電站之間、電站與調(diào)度中心之間的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)，確保整體系統(tǒng)的運行標準都能夠達到。就智能變電站而言，區(qū)域于數(shù)字化變電站的表現(xiàn)在于:第一，一體化信息平臺和智能化的高級應用；第二，一次設備狀態(tài)檢測與設備智能化；第三，輔助系統(tǒng)的智能化。

相比傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)，智能變電站二次系統(tǒng)的間隔層在自動化方面也出現(xiàn)了一定的變化。相比常規(guī)變電站，智能變電站二次系統(tǒng)區(qū)別在于:第一，一次設備的狀態(tài)檢測與智能化；第二，輔助系統(tǒng)智能化；第三，對時系統(tǒng)；第四，一體化信息平臺與智能高級應用。

2 智能變電站二次系統(tǒng)可靠性網(wǎng)絡模型

作為變電站功能完成的基本元件，智能變電站二次設備各層設備以及各層次內(nèi)部數(shù)據(jù)通信都是采取的高速以太網(wǎng)。所以，對智能變電站而言，高速以太網(wǎng)就是其神經(jīng)中樞。也就是變電站各項功能的完成需要變電站內(nèi)部硬件設備與網(wǎng)絡系統(tǒng)的共同參與，其可靠性直接決定了變電站二次系統(tǒng)可靠性[2]。

對智能變電站二次系統(tǒng)而言，其可靠性主要取決于支路以及總體的可靠性，因此，本章節(jié)就借鑒效能分析法，基于可靠性理論模型，進行變電站二次系統(tǒng)可靠性評估。

2.1 支路可靠性模型

在智能變電站當中，通信網(wǎng)絡作為變電站與調(diào)度中心、變電站內(nèi)部各個部分之間的橋梁，使其數(shù)據(jù)得以交換，就可以成為模型當中的支路。通信網(wǎng)絡本身的可靠性不僅聯(lián)系到通信鏈路的可靠度，同時同傳輸數(shù)據(jù)的可信性之間也有著聯(lián)系。在現(xiàn)代質(zhì)量觀念體系當中，系統(tǒng)效能指的是在規(guī)定條件下，系統(tǒng)所給定的服務要求以及定量特征的能力。在20世紀60年代，美國工業(yè)界WSEIAC提出了效能評價法，用于武器系統(tǒng)效能的評價，系統(tǒng)的整體效能綜合反映了系統(tǒng)的可信性與可用性，其表示為。

在公示之中，E表示的是系統(tǒng)效能；A表示的是可用性；D表示的是可信性。

A表示的是無論系統(tǒng)任務是何時開始執(zhí)行的，設備都處于準備或者是工作的狀態(tài)之下，也就是所謂的“開即能動”，它屬于系統(tǒng)R(可靠性)與M(維修性)的函數(shù)。

D表示的是任務成功，指的是在任務開始的時候，系統(tǒng)給定可用性的前提下，在任一一個規(guī)定任務剖面給定的時刻，都能夠使用，并且可以將規(guī)定的功能能力完成，也就是所謂的“動則成功”。

基于武器系統(tǒng)與電力系統(tǒng)元件之間的可比性和相似性，兩者在可靠性方面的要求都很高，并且故障的懲罰成本也非常之高。基建效能評價法，支路正常的概率p(xij)同鏈中傳輸信息的可信度以及鏈路的可用率具體表示為。

在公示之中，Aij表示的是通信鏈路的可用率；D表示的是新詞傳輸?shù)目尚刨嚩龋绻`碼率低，其表述就可以利用泊松分布來描述。

2.2 系統(tǒng)總體可靠性模型

在智能變電站二次設備內(nèi)部擁有總線形、環(huán)形、樹形等多種連接方式，但是星形連接是其中應用最頻繁的方式之一，數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡就可以傳遞到各個設備當中。所以，在分析可靠性的時候就應該考慮到設備以及各個子系統(tǒng)的實際情況，根據(jù)連接方式的不同，可以將將元件i的故障率用λi表示，修復率用μi表示，可用率用Ai表示，就可以建立出模型:

第一，串聯(lián)系統(tǒng):串聯(lián)系統(tǒng)模式主要是由n個部件共同組成的，一旦其中一個部件出現(xiàn)故障，就會影響到整個系統(tǒng)．

數(shù)學模型表示:

在公式當中，n表示的是子系統(tǒng)當中所擁有的設備量；Ai表示的是可用率；iλ表示的是故障率。

第二，并聯(lián)模型:并聯(lián)系統(tǒng)主要是由n個部件共同組成的，只有當n個部件全部出現(xiàn)故障，才會導致系統(tǒng)故障的出現(xiàn)．

數(shù)學模型為:

在公示當中:n表示的是子系統(tǒng)當中所擁有的設備量；Ai表示的是可用率；iμ 表示的是修復率。

3 結(jié)語

在智能電網(wǎng)中，智能變電站屬于重要組成部分，同時也是最重要的智能化技術(shù)職稱。本文基于網(wǎng)絡模型對智能變電站二次系統(tǒng)的可靠性進行了評估，希望能夠?qū)窈蟮南到y(tǒng)設計具備一定的指導性作用，推動智能變電站二次系統(tǒng)不斷地滿足發(fā)展所需，推動變電站可持續(xù)發(fā)展進行下去。

[1] 司為國.智能變電站若干關鍵技術(shù)研究與工程應用[D].上海大學,2010年.

[2] 李昊炅.智能變電站二次系統(tǒng)優(yōu)化及應用研究[D].華北電力大學(北京),2011年.