淺談110kV 智能變電站設(shè)計及其可靠性分析

秦光輝，劉偉，姚鑫

（聊城華昌實業(yè)有限責(zé)任公司，山東 聊城 252000）

將高壓電氣測試應(yīng)用于高壓電氣設(shè)備的轉(zhuǎn)移測試和維護(hù)，可以顯著提高電氣設(shè)備的穩(wěn)定性，另外，可以減少設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)故障的幾率，同時，需要獲得相應(yīng)的財務(wù)利益，電氣設(shè)備下的業(yè)務(wù)更適合市場環(huán)境。因此，電力儀器設(shè)備在高壓下的項目的高壓電氣交接的試驗中要保證試驗的質(zhì)量，并盡可能地讓試驗的成本降低，從而獲取更大的利潤。

1 智能變電站的基本概述

智能變電站使用復(fù)雜、可靠且集成的功能設(shè)備來保護(hù)環(huán)境，以完成站和通信平臺網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字信息，并將信息共享標(biāo)記為基本要求，例如，自動信息收集、測量、控制、保護(hù)和測量以及具有高級功能（如自動實時控制）的變電站。 通過智能電網(wǎng)的修改，在線分析和決策以及協(xié)作交互，作為變電站的新興形式，智能變電站可以在數(shù)字化的基礎(chǔ)上控制整個電網(wǎng)的運(yùn)行。

2 構(gòu)建110kV 智能變電站的主要思路

（1）智能變電站的建設(shè)主要是使用IEC61850 協(xié)議構(gòu)建的，控制層和機(jī)架層之間的信息傳輸是通過變電站的100Mbit/s 以太網(wǎng)和控制層進(jìn)行的，光纖可用于補(bǔ)充中間層和處理層中的采樣和交換價值之間的信息交換發(fā)生變化；（2）通常情況下，IEC61850 協(xié)議應(yīng)適用于110kV 數(shù)字輸出電子變壓器；（3）智能終端設(shè)備主要由常規(guī)設(shè)備控制，智能終端設(shè)備可以通過光纖連接到保護(hù)控制設(shè)備；（4）變電站的配置應(yīng)與中國IEC61850 的通信標(biāo)準(zhǔn)相同；（5）計量系統(tǒng)配置必須是帶有數(shù)字光纖以太網(wǎng)接口的電能表；（6）必須根據(jù)現(xiàn)場控制層網(wǎng)絡(luò)GOOSE 系列服務(wù)提供的開關(guān)信息更換主變壓器過載組合開關(guān)設(shè)備。

3 110KV 智能變電站的特點

110kV 智能變電站是一種新型的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，不僅可以實現(xiàn)不同廠商與變電站設(shè)備之間的自由通信，而且可以在設(shè)備之間共享信息，將變電站轉(zhuǎn)換為智能變電站后，可以對站點設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。如果設(shè)備正在運(yùn)行，也可以使用實時Internet 技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)。在運(yùn)行過程中收集變電站的狀態(tài)，人員可以將變電站設(shè)備的每個參數(shù)顯示在屏幕的前面，可以提前發(fā)現(xiàn)并處理故障和可能出現(xiàn)的故障設(shè)備，智能變電站也可以實現(xiàn)功能集成。110kV 智能變電站還實現(xiàn)了自動化裝置和保護(hù)裝置的相互使用，以及對保護(hù)系統(tǒng)的完全自動化管理的應(yīng)用。

4 110KV 智能變電站的設(shè)計

4.1 初級設(shè)備的智能

110kV 變電站的設(shè)計應(yīng)結(jié)合設(shè)備的實際運(yùn)行情況，主變壓器采用電子傳感器，電子傳感器的主要功能是傳輸來自光纖的信號，通過連接磁性光學(xué)玻璃和光纖，可以縮短維護(hù)周期。另外，可以實現(xiàn)閉環(huán)控制。功能更加精確，動態(tài)性能也相應(yīng)提高。

4.2 二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化

110kV 智能變電站系統(tǒng)結(jié)合了光纖設(shè)備。此外，我們還集成了自己的分布式控制系統(tǒng)以實現(xiàn)安全控制，變電站控制設(shè)備網(wǎng)絡(luò)建立在無人值守的變電站監(jiān)控室中，充分利用智能變電站設(shè)備來實現(xiàn)變電站系統(tǒng)的智能控制和管理。

5 對110kV 智能變電站的設(shè)計以及對其可靠性進(jìn)行分析

5.1 110kV 的智能變電站設(shè)計

變壓器擁有的智能組件，其功能包括測量、組件控制和在線監(jiān)視，一些項目還包括增強(qiáng)功能，如單元集成、測量和控制以及監(jiān)視，變壓器最重要的智能組件非常出色，主變壓器的智能端子，可變電壓設(shè)備監(jiān)視組件和主智能端子獲取主變壓器的主電源非電信號。在沒有電氣保護(hù)的情況下，電纜主要是由觸發(fā)器控制的，因此，可以直接跳線來使電纜有效，主變壓器的最重要部分是其自身的智能，大多數(shù)終端需要使用齒輪組、電壓調(diào)節(jié)和電壓控制設(shè)備以及智能組件才能實現(xiàn)所需的功能，而且要使用智能化零件和部件獲得并控制分層電壓的各種信息，以便完成不同檔位之間對電壓的操控。

5.2 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)?？煽啃允侵杆墙M件、設(shè)備還是系統(tǒng)，并且可以在指定的時間內(nèi)完成指定的任務(wù)，這使得使用模糊性的可靠性概念成為度量和計算的一種手段，智能電壓變化變電站系統(tǒng)的智能電壓變化具有可維修性和可靠性，因為它的各個部分都是可以在正常情況下進(jìn)行維修的設(shè)備，可以根據(jù)以下指標(biāo)對設(shè)備進(jìn)行調(diào)查分析：①可靠性組件或R（t）可靠性，這意味著組件處于良好狀態(tài)，并且在一定時間內(nèi)不會引起設(shè)備故障。②可用性A（t）表示組件可能在一開始就在正常運(yùn)行，并且在時間t 的運(yùn)行狀態(tài)可以表示為百分比。③MTTF 表示組件壽命的數(shù)學(xué)期望，例如，如果故障率h（t）是恒定輸入，則可以得出MTTF=1/λ，考慮修復(fù)效果后，MTTF 可以表示為平均故障間隔時間。④修復(fù)率：變電站系統(tǒng)中具有智能電壓的組件發(fā)生變化的情況從停電變?yōu)檫\(yùn)行，最基本和最重要的事情取決于維修條件，修復(fù)能力的指標(biāo)是修復(fù)率μ（T）。維護(hù)的有效性主要在于可以在同一時間范圍內(nèi)進(jìn)行修復(fù)的次數(shù)，具體取決于修復(fù)和維護(hù)的次數(shù)，如果使用的設(shè)備在正常壽命范圍內(nèi)，則λ 和μ 為常數(shù)，它可以基于長期觀察和使用數(shù)學(xué)統(tǒng)計的同類型設(shè)備的記錄，在可靠性分析和計算中，故障率λ 和維護(hù)率μ 是眾所周知的數(shù)據(jù)。

它可以計算出設(shè)備事故的數(shù)量，然后，計算出變電站設(shè)備的故障率、變壓器、負(fù)載開關(guān)和斷路器通常組成智能變電站，在變電站中，變壓器是核心，變電站是變電站工作環(huán)境中最大、最重要的設(shè)備。因此，必須注意并謹(jǐn)慎使用。變壓器主變壓器交付到施工現(xiàn)場后，必須首先確定模型，以確保設(shè)計和計劃相互兼容。此時，請仔細(xì)檢查并簽署交付文件，然后，進(jìn)行施工和安裝。安裝時，請對變壓器進(jìn)行氣壓測試，然后，仔細(xì)檢查變壓器內(nèi)部的電線，打開艙蓋以干燥空氣，并確保環(huán)境相對濕度不超過75%。目前，為了能夠更準(zhǔn)確地判斷變電站中一次設(shè)備的運(yùn)行狀況，相關(guān)人員必須將變電站的斷路器和變壓器添加到高壓電氣設(shè)備的智能測試中。智能變電站數(shù)據(jù)收集是在很久以前開始的。計算了110kV 智能變電站的事件故障率，可以考慮使用電力設(shè)備進(jìn)行計算，達(dá)到99.5%，可以有效滿足供電可靠性。要求，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1 所示。在當(dāng)前生活中，智能變電站的使用范圍不斷擴(kuò)大并且智能二次設(shè)備可以有效地減少發(fā)生事故的可能性。

表1 110kV 變電站設(shè)備年事故障率統(tǒng)計數(shù)據(jù)

表2 智能變電站中各元件的可靠性數(shù)據(jù)

（2）配置智能變電站設(shè)備。在智能變電站中，隨著越來越多的電信和光纖網(wǎng)絡(luò)連接，主要設(shè)備包括以下方面：

①集線器：集線器是一種比較簡單的設(shè)備，具有多個端口，并且一個端口用于傳輸和收集信息，并且網(wǎng)絡(luò)模式的物理層無法通過傳輸數(shù)據(jù)路徑來計算。②交換：交換器的作用是使用智能多路復(fù)用器監(jiān)視和表征端口，如果網(wǎng)絡(luò)模型數(shù)據(jù)層不完整或不存在，則在解釋廣播工作如何完成后，它將停止執(zhí)行廣播工作。③路由器：智能多路復(fù)用器連接兩個網(wǎng)絡(luò)，并將Internet 連接發(fā)送到最終位置。

6 結(jié)語

綜上所述，與國外相比，中國一些智能變電站的理論和方法還處于較低水平，但這帶來了挑戰(zhàn)和影響，包括對傳統(tǒng)變電站的影響，計算機(jī)保護(hù)系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)。我國的智能變電站的建設(shè)和持續(xù)發(fā)展需要漫長的過程，其實施也是需要細(xì)分的過程。近年來，日本在智能變電站的開發(fā)和研究方面取得了一些突破和進(jìn)步，并逐步建立了標(biāo)準(zhǔn)體系，為將來的110kV 智能變電站的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，它可以建立良好的基礎(chǔ)，并保證傳輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。