智能變電站二次系統可靠性問題探索

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)

由于目前電力系統可靠性研究主要是針對一次系統開展的,對二次系統可靠性管理還不夠完善,尤其是針對智能變電站二次系統可靠性的研究很少,因此,本文首先分析了智能化變電站二次系統,然后通過智能變電站二次系統可靠性網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 可靠性

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

1 智能化變電站二次系統

對智能變電站而言，其擁有數字化變電站的特點，具有相同的“三成兩網”的架構，其信息交互的實現都是采用的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。

在如今的智能電網環境之下，智能變電站所具備的涵義在于:第一，設備方面表現，主要是設備集成化程度要遠遠高于數字化變電站，其目的在于實現一次、二次設備智能化的整合優化集成；第二，系統方面表現，智能變電站“全局”意識更高。數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、電站與調度中心之間的統一與協調，確保整體系統的運行標準都能夠達到。就智能變電站而言，區域于數字化變電站的表現在于:第一，一體化信息平臺和智能化的高級應用；第二，一次設備狀態檢測與設備智能化；第三，輔助系統的智能化。

相比傳統變電站二次系統，智能變電站二次系統的間隔層在自動化方面也出現了一定的變化。相比常規變電站，智能變電站二次系統區別在于:第一，一次設備的狀態檢測與智能化；第二，輔助系統智能化；第三，對時系統；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可靠性網絡模型

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部數據通信都是采取的高速以太網。所以，對智能變電站而言，高速以太網就是其神經中樞。也就是變電站各項功能的完成需要變電站內部硬件設備與網絡系統的共同參與，其可靠性直接決定了變電站二次系統可靠性[2]。

對智能變電站二次系統而言，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，通信網絡作為變電站與調度中心、變電站內部各個部分之間的橋梁，使其數據得以交換，就可以成為模型當中的支路。通信網絡本身的可靠性不僅聯系到通信鏈路的可靠度，同時同傳輸數據的可信性之間也有著聯系。在現代質量觀念體系當中，系統效能指的是在規定條件下，系統所給定的服務要求以及定量特征的能力。在20世紀60年代，美國工業界WSEIAC提出了效能評價法，用于武器系統效能的評價，系統的整體效能綜合反映了系統的可信性與可用性，其表示為。

在公示之中，E表示的是系統效能；A表示的是可用性；D表示的是可信性。

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

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

基于武器系統與電力系統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表示的是新詞傳輸的可信賴度，如果誤碼率低，其表述就可以利用泊松分布來描述。

2.2 系統總體可靠性模型

在智能變電站二次設備內部擁有總線形、環形、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，數據通過通信網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的實際情況，根據連接方式的不同，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，串聯系統:串聯系統模式主要是由n個部件共同組成的，一旦其中一個部件出現故障，就會影響到整個系統．

數學模型表示:

在公式當中，n表示的是子系統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，并聯模型:并聯系統主要是由n個部件共同組成的，只有當n個部件全部出現故障，才會導致系統故障的出現．

數學模型為:

在公示當中:n表示的是子系統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 結語

在智能電網中，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職稱。本文基于網絡模型對智能變電站二次系統的可靠性進行了評估，希望能夠對今后的系統設計具備一定的指導性作用，推動智能變電站二次系統不斷地滿足發展所需，推動變電站可持續發展進行下去。

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

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