110kV智能變電站設計及其可靠性分析

賈紹林

摘 要：變電站是連接智能電網進行發電，輸電，變電站，配電，使用和分配的關鍵，也是智能電網的電壓轉換，接收和分配重要的電能發電設施。在智能電網中實現電力流，信息流和業務流這三個流在中國智能電網建設中具有非常重要的作用。本文主要對構建110kV智能變電站的總體思路進行了研究，并對110kV智能變電站的設計和可靠性研究進行了分析。

關鍵詞：110kV;設計;可靠性

在現如今的并且競爭越來越激烈的工業電氣市場中進行更好的生存以及發展，電力儀器設備的相關建設單位要使電力儀器設備在高壓下的項目建設周期的時間給予有效的縮短，并確保對電力儀器設備在高壓下的項目建設質量要達到完好的效果，以此為基礎進行自己特有的電力儀器設備產品的有效的開發，進而對各種用戶的不同對電力儀器設備在高壓下的項目建設質量要求進行有效滿足。將高壓電器試驗運用到高壓電氣設備交接試驗與檢修中，可大大提升電氣設備的穩定性，除此之外，還能降低設備在運行時發生故障的概率。同時要獲得相應經濟效益，進而讓電力儀器設備下的企業更好的適應市場環境。所以，電力儀器設備在高壓下的項目高壓電氣交接試驗中要確保試驗質量，并盡量使試驗成本降低，進而獲得更大利潤。配置電力系統的信息的來源主要是通過變電站，同時也是可以對終端進行操作，電站迫切需要構建一個簡單而智能的系統，以完成信息共享并縮小國家范圍房屋投資，目的是加強運行以及維護電網的水平。實現智能電網的一個基本以及原動力是智能化的變電站，可以完成基本數據源的收集并可以使用讓執行單元在成為重要位置來對智能電網進行支撐。在設計和構建智能變電站的過程中，必須添加監視系統以實現二次智能設備配置，輔助網絡的結構。只有將以上的問題進行解決，才能夠成功建設智能變電站。

一、構建110kV智能變電站的主要思路

（1）智能變電站的建設主要是利用IEC61850協議進行構建，并在變電站中通過100Mbit/s以太網來完成控制層以及間隔層之間的信息傳遞，并詢問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，需要應用IEC61850的協議來進行110kV的數字化輸出電子互感器[1]。

（3）智能終端設備主要是通過傳統設備進行控制，可以利用光纖以及保護和控制設備將智能終端設備進行連接。

（4）變電站的配置方式一定要和我國的IEC61850的通信標準相同。

（5）測量系統的組成必須要是由數字光纖以太網接口電能表構成。

（6）主變壓器過載組合開關裝置應根據開關信息進行更換，它是由站點控制層上的網絡GOOSE系列服務實現的。

二、對110kV智能變電站的設計以及對其可靠性進行分析

（一）110kV的智能變電站設計

變壓器所擁有的智能的組件，其功能包括能進行測量，還能對部件進行控制以及進行在線監視。一些項目還包括擴展功能，例如合并單元，測量和控制，監視等[2]。

變壓器最重要的智能組件優：智能端子，可變電壓設備監視組件。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采集。在對不是電力進行保護時，主要通過跳閘的方式來對電纜進行操控，使電纜以直跳的方式來達到效果[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試電壓以及控制電壓的裝置進行一個集合來達到想要的功能，并利用智能化的各個零部件來獲取控制分層電壓的各種信息，以便于來完成不同檔位對調試電壓進行操控。

（二）110kV智能變電站關鍵技術可靠性分析

1.可靠性的概念與指標

可靠性指的是不論是組件，還是設備，又或者是系統，都能夠在規定的時間內，完成指定的任務。這使得模糊性的使用可靠性的概念具有衡量和計算的量表。智能化的電壓變化的變電站系統，其各個零部件在一般情況下都是可以進行維修的裝置，因此進行智能更改電站系統是具有可修復性的特點，可以根據以下指標對設備的可靠性進行研究要分析：

（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下，在一定時間內，不會引發設備出現故障。

（2）可用性At指的是組件在開始時間，當時刻t的工作狀態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學期望，例如如果故障率ht是恒定輸入，則可以得出MTTF=1/λ?？紤]修復效果在之后，MTTF可以表示為平均故障MTBF時間。

（4）修復率。智能化的電壓變化的變電站系統的所組成的零部件在從停電的情況下變成運轉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是維修率μt。維修效率主要是在于現所擁有的維修在容納數量以及維護的情況之下，在均等的一定的時間下可以進行維修的設備數量的數額。當使用的設備維持在正常使用壽命范圍之內下，λ和μ是恒定的，這可以基于通過數學統計可以獲得對同一類型設備的長期觀察和記錄。在可靠性分析和計算中，故障率λ和維修率μ通常是已知數據[5]。

可以統計設備事故的發生次數，從而對變電站設備的故障率進行計算。一般由變壓器、負載開關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，在變電站的整個工作環境中是最大、最重要的設備，對此必須重視，并要慎重對待。在變壓器的主變運送到施工現場時，一定要進行型號確定，保證其和設計方案相符合，同時要進行仔細檢查，詳細查看其是否存在損壞、老化、變形元器件等問題。在進行檢查和記錄后，進行簽署正式交接文件，接著才可以實施施工安裝。進行安裝時，對變壓器要實施空氣壓力測試，然后進行仔細檢查其其內部接線情況，同時打開孔蓋對其實施連續進行工應用干燥空氣，確保環境相對濕度不大于75%。在當下，為了對變電站中一次設備的運行狀態進行更準確的判斷，工作人員應將變電站中斷路器、互感器等加入到，高壓電器設備的智能化試驗的行列中。對于新搭建智能化變電站的年份進行數據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事件故障率的數據統計，應用電力設備的可靠率通過計算，高達99.5%，可以有效地滿足電源可靠性的需求，可以通過表1中表明。在現代生活中，智能化變電站應用正不斷廣泛，智能化的二次設備能夠有效的降低事故的發生概率。

2.智能變電站的設備組成

智能變電站中，連接著較多的通信網絡以及光纖。主要設備由以下幾個方面組成[6]：

（1）集線器。集線器是一種相對簡單的設備，端口較多，其中一個端口的作用就是承載信息，并收集信息，并且網絡模式的物理層沒有必要通過傳送數據路徑來展開計算。

（2）交換機。交換機的作用就是可以使用智能化多路開關來監視端口數據，從而判斷其屬性，網絡模型數據層在不是很完好或在沒有的情況下在解釋方法后，該開關將不再進行廣播的工作。

（3）路由器。智能化的多路復用器的設備將兩個網絡進行連接，并將互聯網通信送達到最終的地方。

三、結語

綜上所述，我國智能化變電站所擁有的一些理論以及方法較國外相比還是在一個比較低的層次，但是這已經給常規式的變電站帶來了挑戰和沖擊，包括對計算機保護系統以及對自動化的控制系統都帶了挑戰。顯而易見，未來變電站的一個縮影就是現在的智能化變電站。我國在對智能化變電站進行搭建并進行不斷發展是需要一個漫長的過程，并且實施起來也是需要分段的一個過程，在近些年，我們國家在對智能化變電站的開發以及研究上都有了一定的突破和一定的進步，并且逐漸打造成了標準的體系，而這就給以后的110kV智能化變電站的發展打下了良好的基礎，并能夠對電網的運轉進行良好的保證。

參考文獻：

[1]桂洲，何甜.變電站自動化及智能化發展方式展望[J].湖北電力，2010（03）：37-39.

[2]陳文中.數字化變電站全光纖電流互感器準確度校驗[J].華東電力，2011（12）：22-28.

[3]劉嬌，劉斯佳，等.智能變電站建設方案的研究[J].華東電力，2010（07）：974-977.

[4]劉守剛.110kV智能變電站設計及其可靠性分析[D].華北電力大學，2012.

[5]楊建平，陽靖，羅莎.110kV智能變電站設計與建設實例[J].電力科學與技術學報，2012（02）：90-96.

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