110kV智能變電站設(shè)計(jì)及其可靠性分析

賈紹林

摘 要：變電站是連接智能電網(wǎng)進(jìn)行發(fā)電，輸電，變電站，配電，使用和分配的關(guān)鍵，也是智能電網(wǎng)的電壓轉(zhuǎn)換，接收和分配重要的電能發(fā)電設(shè)施。在智能電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)電力流，信息流和業(yè)務(wù)流這三個(gè)流在中國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)中具有非常重要的作用。本文主要對(duì)構(gòu)建110kV智能變電站的總體思路進(jìn)行了研究，并對(duì)110kV智能變電站的設(shè)計(jì)和可靠性研究進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：110kV;設(shè)計(jì);可靠性

在現(xiàn)如今的并且競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的工業(yè)電氣市場(chǎng)中進(jìn)行更好的生存以及發(fā)展，電力儀器設(shè)備的相關(guān)建設(shè)單位要使電力儀器設(shè)備在高壓下的項(xiàng)目建設(shè)周期的時(shí)間給予有效的縮短，并確保對(duì)電力儀器設(shè)備在高壓下的項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量要達(dá)到完好的效果，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行自己特有的電力儀器設(shè)備產(chǎn)品的有效的開發(fā)，進(jìn)而對(duì)各種用戶的不同對(duì)電力儀器設(shè)備在高壓下的項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量要求進(jìn)行有效滿足。將高壓電器試驗(yàn)運(yùn)用到高壓電氣設(shè)備交接試驗(yàn)與檢修中，可大大提升電氣設(shè)備的穩(wěn)定性，除此之外，還能降低設(shè)備在運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障的概率。同時(shí)要獲得相應(yīng)經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而讓電力儀器設(shè)備下的企業(yè)更好的適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境。所以，電力儀器設(shè)備在高壓下的項(xiàng)目高壓電氣交接試驗(yàn)中要確保試驗(yàn)質(zhì)量，并盡量使試驗(yàn)成本降低，進(jìn)而獲得更大利潤(rùn)。配置電力系統(tǒng)的信息的來(lái)源主要是通過(guò)變電站，同時(shí)也是可以對(duì)終端進(jìn)行操作，電站迫切需要構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單而智能的系統(tǒng)，以完成信息共享并縮小國(guó)家范圍房屋投資，目的是加強(qiáng)運(yùn)行以及維護(hù)電網(wǎng)的水平。實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的一個(gè)基本以及原動(dòng)力是智能化的變電站，可以完成基本數(shù)據(jù)源的收集并可以使用讓執(zhí)行單元在成為重要位置來(lái)對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行支撐。在設(shè)計(jì)和構(gòu)建智能變電站的過(guò)程中，必須添加監(jiān)視系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)二次智能設(shè)備配置，輔助網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。只有將以上的問(wèn)題進(jìn)行解決，才能夠成功建設(shè)智能變電站。

一、構(gòu)建110kV智能變電站的主要思路

（1）智能變電站的建設(shè)主要是利用IEC61850協(xié)議進(jìn)行構(gòu)建，并在變電站中通過(guò)100Mbit/s以太網(wǎng)來(lái)完成控制層以及間隔層之間的信息傳遞，并詢問(wèn)光纖層可用于完成中間層和處理層中的采樣值和交換值之間的信息交換更改。

（2）一般情況下，需要應(yīng)用IEC61850的協(xié)議來(lái)進(jìn)行110kV的數(shù)字化輸出電子互感器[1]。

（3）智能終端設(shè)備主要是通過(guò)傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制，可以利用光纖以及保護(hù)和控制設(shè)備將智能終端設(shè)備進(jìn)行連接。

（4）變電站的配置方式一定要和我國(guó)的IEC61850的通信標(biāo)準(zhǔn)相同。

（5）測(cè)量系統(tǒng)的組成必須要是由數(shù)字光纖以太網(wǎng)接口電能表構(gòu)成。

（6）主變壓器過(guò)載組合開關(guān)裝置應(yīng)根據(jù)開關(guān)信息進(jìn)行更換，它是由站點(diǎn)控制層上的網(wǎng)絡(luò)GOOSE系列服務(wù)實(shí)現(xiàn)的。

二、對(duì)110kV智能變電站的設(shè)計(jì)以及對(duì)其可靠性進(jìn)行分析

（一）110kV的智能變電站設(shè)計(jì)

變壓器所擁有的智能的組件，其功能包括能進(jìn)行測(cè)量，還能對(duì)部件進(jìn)行控制以及進(jìn)行在線監(jiān)視。一些項(xiàng)目還包括擴(kuò)展功能，例如合并單元，測(cè)量和控制，監(jiān)視等[2]。

變壓器最重要的智能組件優(yōu)：智能端子，可變電壓設(shè)備監(jiān)視組件。主變壓器的主體智能終端具有主變壓器的主電源非電信號(hào)采集。在對(duì)不是電力進(jìn)行保護(hù)時(shí)，主要通過(guò)跳閘的方式來(lái)對(duì)電纜進(jìn)行操控，使電纜以直跳的方式來(lái)達(dá)到效果[3]。主體變壓器的最重要的本身的智能化最終端需要將檔位以及調(diào)試電壓以及控制電壓的裝置進(jìn)行一個(gè)集合來(lái)達(dá)到想要的功能，并利用智能化的各個(gè)零部件來(lái)獲取控制分層電壓的各種信息，以便于來(lái)完成不同檔位對(duì)調(diào)試電壓進(jìn)行操控。

（二）110kV智能變電站關(guān)鍵技術(shù)可靠性分析

1.可靠性的概念與指標(biāo)

可靠性指的是不論是組件，還是設(shè)備，又或者是系統(tǒng)，都能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成指定的任務(wù)。這使得模糊性的使用可靠性的概念具有衡量和計(jì)算的量表。智能化的電壓變化的變電站系統(tǒng)，其各個(gè)零部件在一般情況下都是可以進(jìn)行維修的裝置，因此進(jìn)行智能更改電站系統(tǒng)是具有可修復(fù)性的特點(diǎn)，可以根據(jù)以下指標(biāo)對(duì)設(shè)備的可靠性進(jìn)行研究要分析：

（1）可靠性組件或可靠性Rt，這就表示著該組件處于正常的狀態(tài)下，在一定時(shí)間內(nèi)，不會(huì)引發(fā)設(shè)備出現(xiàn)故障。

（2）可用性At指的是組件在開始時(shí)間，當(dāng)時(shí)刻t的工作狀態(tài)正常工作的可能性可以用百分比表示。

（3）MTTF代表著組件壽命的數(shù)學(xué)期望，例如如果故障率ht是恒定輸入，則可以得出MTTF=1/λ?？紤]修復(fù)效果在之后，MTTF可以表示為平均故障MTBF時(shí)間。

（4）修復(fù)率。智能化的電壓變化的變電站系統(tǒng)的所組成的零部件在從停電的情況下變成運(yùn)轉(zhuǎn)的情形最根本也是最主要的是取決于維修的狀況，表示維修能力的指標(biāo)是維修率μt。維修效率主要是在于現(xiàn)所擁有的維修在容納數(shù)量以及維護(hù)的情況之下，在均等的一定的時(shí)間下可以進(jìn)行維修的設(shè)備數(shù)量的數(shù)額。當(dāng)使用的設(shè)備維持在正常使用壽命范圍之內(nèi)下，λ和μ是恒定的，這可以基于通過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)可以獲得對(duì)同一類型設(shè)備的長(zhǎng)期觀察和記錄。在可靠性分析和計(jì)算中，故障率λ和維修率μ通常是已知數(shù)據(jù)[5]。

可以統(tǒng)計(jì)設(shè)備事故的發(fā)生次數(shù)，從而對(duì)變電站設(shè)備的故障率進(jìn)行計(jì)算。一般由變壓器、負(fù)載開關(guān)以及斷路器等組成智能化的變電站。變電站中，變壓器是其核心和靈魂，在變電站的整個(gè)工作環(huán)境中是最大、最重要的設(shè)備，對(duì)此必須重視，并要慎重對(duì)待。在變壓器的主變運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，一定要進(jìn)行型號(hào)確定，保證其和設(shè)計(jì)方案相符合，同時(shí)要進(jìn)行仔細(xì)檢查，詳細(xì)查看其是否存在損壞、老化、變形元器件等問(wèn)題。在進(jìn)行檢查和記錄后，進(jìn)行簽署正式交接文件，接著才可以實(shí)施施工安裝。進(jìn)行安裝時(shí)，對(duì)變壓器要實(shí)施空氣壓力測(cè)試，然后進(jìn)行仔細(xì)檢查其其內(nèi)部接線情況，同時(shí)打開孔蓋對(duì)其實(shí)施連續(xù)進(jìn)行工應(yīng)用干燥空氣，確保環(huán)境相對(duì)濕度不大于75%。在當(dāng)下，為了對(duì)變電站中一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行更準(zhǔn)確的判斷，工作人員應(yīng)將變電站中斷路器、互感器等加入到，高壓電器設(shè)備的智能化試驗(yàn)的行列中。對(duì)于新搭建智能化變電站的年份進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集可以從以前以前開始，從110kV智能化變電站的年份得到出現(xiàn)事件故障率的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用電力設(shè)備的可靠率通過(guò)計(jì)算，高達(dá)99.5%，可以有效地滿足電源可靠性的需求，可以通過(guò)表1中表明。在現(xiàn)代生活中，智能化變電站應(yīng)用正不斷廣泛，智能化的二次設(shè)備能夠有效的降低事故的發(fā)生概率。

2.智能變電站的設(shè)備組成

智能變電站中，連接著較多的通信網(wǎng)絡(luò)以及光纖。主要設(shè)備由以下幾個(gè)方面組成[6]：

（1）集線器。集線器是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備，端口較多，其中一個(gè)端口的作用就是承載信息，并收集信息，并且網(wǎng)絡(luò)模式的物理層沒(méi)有必要通過(guò)傳送數(shù)據(jù)路徑來(lái)展開計(jì)算。

（2）交換機(jī)。交換機(jī)的作用就是可以使用智能化多路開關(guān)來(lái)監(jiān)視端口數(shù)據(jù)，從而判斷其屬性，網(wǎng)絡(luò)模型數(shù)據(jù)層在不是很完好或在沒(méi)有的情況下在解釋方法后，該開關(guān)將不再進(jìn)行廣播的工作。

（3）路由器。智能化的多路復(fù)用器的設(shè)備將兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，并將互聯(lián)網(wǎng)通信送達(dá)到最終的地方。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)智能化變電站所擁有的一些理論以及方法較國(guó)外相比還是在一個(gè)比較低的層次，但是這已經(jīng)給常規(guī)式的變電站帶來(lái)了挑戰(zhàn)和沖擊，包括對(duì)計(jì)算機(jī)保護(hù)系統(tǒng)以及對(duì)自動(dòng)化的控制系統(tǒng)都帶了挑戰(zhàn)。顯而易見(jiàn)，未來(lái)變電站的一個(gè)縮影就是現(xiàn)在的智能化變電站。我國(guó)在對(duì)智能化變電站進(jìn)行搭建并進(jìn)行不斷發(fā)展是需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，并且實(shí)施起來(lái)也是需要分段的一個(gè)過(guò)程，在近些年，我們國(guó)家在對(duì)智能化變電站的開發(fā)以及研究上都有了一定的突破和一定的進(jìn)步，并且逐漸打造成了標(biāo)準(zhǔn)的體系，而這就給以后的110kV智能化變電站的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)，并能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行良好的保證。

參考文獻(xiàn)：

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[6]王忠良.110kV智能變電站設(shè)計(jì)及其可靠性研究[J].低碳世界，2014（05）：84-85.