110kV智能变电站设计及其可靠性分析

    贾绍林

    

    摘 要：变电站是连接智能电网进行发电，输电，变电站，配电，使用和分配的关键，也是智能电网的电压转换，接收和分配重要的电能发电设施。在智能电网中实现电力流，信息流和业务流这三个流在中国智能电网建设中具有非常重要的作用。本文主要对构建110kV智能变电站的总体思路进行了研究，并对110kV智能变电站的设计和可靠性研究进行了分析。

    关键词：110kV;设计;可靠性

    在现如今的并且竞争越来越激烈的工业电气市场中进行更好的生存以及发展，电力仪器设备的相关建设单位要使电力仪器设备在高压下的项目建设周期的时间给予有效的缩短，并确保对电力仪器设备在高压下的项目建设质量要达到完好的效果，以此为基础进行自己特有的电力仪器设备产品的有效的开发，进而对各种用户的不同对电力仪器设备在高压下的项目建设质量要求进行有效满足。将高压电器试验运用到高压电气设备交接试验与检修中，可大大提升电气设备的稳定性，除此之外，还能降低设备在运行时发生故障的概率。同时要获得相应经济效益，进而让电力仪器设备下的企业更好的适应市场环境。所以，电力仪器设备在高压下的项目高压电气交接试验中要确保试验质量，并尽量使试验成本降低，进而获得更大利润。配置电力系统的信息的来源主要是通过变电站，同时也是可以对终端进行操作，电站迫切需要构建一个简单而智能的系统，以完成信息共享并缩小国家范围房屋投资，目的是加强运行以及维护电网的水平。实现智能电网的一个基本以及原动力是智能化的变电站，可以完成基本數据源的收集并可以使用让执行单元在成为重要位置来对智能电网进行支撑。在设计和构建智能变电站的过程中，必须添加监视系统以实现二次智能设备配置，辅助网络的结构。只有将以上的问题进行解决，才能够成功建设智能变电站。

    一、构建110kV智能变电站的主要思路

    （1）智能变电站的建设主要是利用IEC61850协议进行构建，并在变电站中通过100Mbit/s以太网来完成控制层以及间隔层之间的信息传递，并询问光纤层可用于完成中间层和处理层中的采样值和交换值之间的信息交换更改。

    （2）一般情况下，需要应用IEC61850的协议来进行110kV的数字化输出电子互感器[1]。

    （3）智能终端设备主要是通过传统设备进行控制，可以利用光纤以及保护和控制设备将智能终端设备进行连接。

    （4）变电站的配置方式一定要和我国的IEC61850的通信标准相同。

    （5）测量系统的组成必须要是由数字光纤以太网接口电能表构成。

    （6）主变压器过载组合开关装置应根据开关信息进行更换，它是由站点控制层上的网络GOOSE系列服务实现的。

    二、对110kV智能变电站的设计以及对其可靠性进行分析

    （一）110kV的智能变电站设计

    变压器所拥有的智能的组件，其功能包括能进行测量，还能对部件进行控制以及进行在线监视。一些项目还包括扩展功能，例如合并单元，测量和控制，监视等[2]。

    变压器最重要的智能组件优：智能端子，可变电压设备监视组件。主变压器的主体智能终端具有主变压器的主电源非电信号采集。在对不是电力进行保护时，主要通过跳闸的方式来对电缆进行操控，使电缆以直跳的方式来达到效果[3]。主体变压器的最重要的本身的智能化最终端需要将档位以及调试电压以及控制电压的装置进行一个集合来达到想要的功能，并利用智能化的各个零部件来获取控制分层电压的各种信息，以便于来完成不同档位对调试电压进行操控。

    （二）110kV智能变电站关键技术可靠性分析

    1.可靠性的概念与指标

    可靠性指的是不论是组件，还是设备，又或者是系统，都能够在规定的时间内，完成指定的任务。这使得模糊性的使用可靠性的概念具有衡量和计算的量表。智能化的电压变化的变电站系统，其各个零部件在一般情况下都是可以进行维修的装置，因此进行智能更改电站系统是具有可修复性的特点，可以根据以下指标对设备的可靠性进行研究要分析：

    （1）可靠性组件或可靠性Rt，这就表示着该组件处于正常的状态下，在一定时间内，不会引发设备出现故障。

    （2）可用性At指的是组件在开始时间，当时刻t的工作状态正常工作的可能性可以用百分比表示。

    （3）MTTF代表着组件寿命的数学期望，例如如果故障率ht是恒定输入，则可以得出MTTF=1/λ。考虑修复效果在之后，MTTF可以表示为平均故障MTBF时间。

    （4）修复率。智能化的电压变化的变电站系统的所组成的零部件在从停电的情况下变成运转的情形最根本也是最主要的是取决于维修的状况，表示维修能力的指标是维修率μt。维修效率主要是在于现所拥有的维修在容纳数量以及维护的情况之下，在均等的一定的时间下可以进行维修的设备数量的数额。当使用的设备维持在正常使用寿命范围之内下，λ和μ是恒定的，这可以基于通过数学统计可以获得对同一类型设备的长期观察和记录。在可靠性分析和计算中，故障率λ和维修率μ通常是已知数据[5]。

    可以统计设备事故的发生次数，从而对变电站设备的故障率进行计算。一般由变压器、负载开关以及断路器等组成智能化的变电站。变电站中，变压器是其核心和灵魂，在变电站的整个工作环境中是最大、最重要的设备，对此必须重视，并要慎重对待。在变压器的主变运送到施工现场时，一定要进行型号确定，保证其和设计方案相符合，同时要进行仔细检查，详细查看其是否存在损坏、老化、变形元器件等问题。在进行检查和记录后，进行签署正式交接文件，接着才可以实施施工安装。进行安装时，对变压器要实施空气压力测试，然后进行仔细检查其其内部接线情况，同时打开孔盖对其实施连续进行工应用干燥空气，确保环境相对湿度不大于75%。在当下，为了对变电站中一次设备的运行状态进行更准确的判断，工作人员应将变电站中断路器、互感器等加入到，高压电器设备的智能化试验的行列中。对于新搭建智能化变电站的年份进行数据的收集可以从以前以前开始，从110kV智能化变电站的年份得到出现事件故障率的数据统计，应用电力设备的可靠率通过计算，高达99.5%，可以有效地满足电源可靠性的需求，可以通过表1中表明。在现代生活中，智能化变电站应用正不断广泛，智能化的二次设备能够有效的降低事故的发生概率。

    2.智能变电站的设备组成

    智能变电站中，连接着较多的通信网络以及光纤。主要设备由以下几个方面组成[6]：

    （1）集线器。集线器是一种相对简单的设备，端口较多，其中一个端口的作用就是承载信息，并收集信息，并且网络模式的物理层没有必要通过传送数据路径来展开计算。

    （2）交换机。交换机的作用就是可以使用智能化多路开关来监视端口数据，从而判断其属性，网络模型数据层在不是很完好或在没有的情况下在解释方法后，该开关将不再进行广播的工作。

    （3）路由器。智能化的多路复用器的设备将两个网络进行连接，并将互联网通信送达到最终的地方。

    三、结语

    综上所述，我国智能化变电站所拥有的一些理论以及方法较国外相比还是在一个比较低的层次，但是这已经给常规式的变电站带来了挑战和冲击，包括对计算机保护系统以及对自动化的控制系统都带了挑战。显而易见，未来变电站的一个缩影就是现在的智能化变电站。我国在对智能化变电站进行搭建并进行不断发展是需要一个漫长的过程，并且实施起来也是需要分段的一个过程，在近些年，我们国家在对智能化变电站的开发以及研究上都有了一定的突破和一定的进步，并且逐渐打造成了标准的体系，而这就给以后的110kV智能化变电站的发展打下了良好的基础，并能够对电网的运转进行良好的保证。

    参考文献：

    [1]桂洲，何甜.变电站自动化及智能化发展方式展望[J].湖北电力，2010（03）：37-39.

    [2]陈文中.数字化变电站全光纤电流互感器准确度校验[J].华东电力，2011（12）：22-28.

    [3]刘娇，刘斯佳，等.智能变电站建设方案的研究[J].华东电力，2010（07）：974-977.

    [4]刘守刚.110kV智能变电站设计及其可靠性分析[D].华北电力大学，2012.

    [5]杨建平，阳靖，罗莎.110kV智能变电站设计与建设实例[J].电力科学与技术学报，2012（02）：90-96.

    [6]王忠良.110kV智能变电站设计及其可靠性研究[J].低碳世界，2014（05）：84-85.