浅谈110kV 智能变电站设计及其可靠性分析

秦光辉，刘伟，姚鑫

（聊城华昌实业有限责任公司，山东 聊城 252000）

将高压电气测试应用于高压电气设备的转移测试和维护，可以显著提高电气设备的稳定性，另外，可以减少设备运行中出现故障的几率，同时，需要获得相应的财务利益，电气设备下的业务更适合市场环境。因此，电力仪器设备在高压下的项目的高压电气交接的试验中要保证试验的质量，并尽可能地让试验的成本降低，从而获取更大的利润。

1 智能变电站的基本概述

智能变电站使用复杂、可靠且集成的功能设备来保护环境，以完成站和通信平台网络的数字信息，并将信息共享标记为基本要求，例如，自动信息收集、测量、控制、保护和测量以及具有高级功能（如自动实时控制）的变电站。 通过智能电网的修改，在线分析和决策以及协作交互，作为变电站的新兴形式，智能变电站可以在数字化的基础上控制整个电网的运行。

2 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使用IEC61850 协议构建的，控制层和机架层之间的信息传输是通过变电站的100Mbit/s 以太网和控制层进行的，光纤可用于补充中间层和处理层中的采样和交换价值之间的信息交换发生变化；（2）通常情况下，IEC61850 协议应适用于110kV 数字输出电子变压器；（3）智能终端设备主要由常规设备控制，智能终端设备可以通过光纤连接到保护控制设备；（4）变电站的配置应与中国IEC61850 的通信标准相同；（5）计量系统配置必须是带有数字光纤以太网接口的电能表；（6）必须根据现场控制层网络GOOSE 系列服务提供的开关信息更换主变压器过载组合开关设备。

3 110KV 智能变电站的特点

110kV 智能变电站是一种新型的网络通信系统，不仅可以实现不同厂商与变电站设备之间的自由通信，而且可以在设备之间共享信息，将变电站转换为智能变电站后，可以对站点设备进行监控。如果设备正在运行，也可以使用实时Internet 技术、网络技术和传感器技术。在运行过程中收集变电站的状态，人员可以将变电站设备的每个参数显示在屏幕的前面，可以提前发现并处理故障和可能出现的故障设备，智能变电站也可以实现功能集成。110kV 智能变电站还实现了自动化装置和保护装置的相互使用，以及对保护系统的完全自动化管理的应用。

4 110KV 智能变电站的设计

4.1 初级设备的智能

110kV 变电站的设计应结合设备的实际运行情况，主变压器采用电子传感器，电子传感器的主要功能是传输来自光纤的信号，通过连接磁性光学玻璃和光纤，可以缩短维护周期。另外，可以实现闭环控制。功能更加精确，动态性能也相应提高。

4.2 二次设备的网络化

110kV 智能变电站系统结合了光纤设备。此外，我们还集成了自己的分布式控制系统以实现安全控制，变电站控制设备网络建立在无人值守的变电站监控室中，充分利用智能变电站设备来实现变电站系统的智能控制和管理。

5 对110kV 智能变电站的设计以及对其可靠性进行分析

5.1 110kV 的智能变电站设计

变压器拥有的智能组件，其功能包括测量、组件控制和在线监视，一些项目还包括增强功能，如单元集成、测量和控制以及监视，变压器最重要的智能组件非常出色，主变压器的智能端子，可变电压设备监视组件和主智能端子获取主变压器的主电源非电信号。在没有电气保护的情况下，电缆主要是由触发器控制的，因此，可以直接跳线来使电缆有效，主变压器的最重要部分是其自身的智能，大多数终端需要使用齿轮组、电压调节和电压控制设备以及智能组件才能实现所需的功能，而且要使用智能化零件和部件获得并控制分层电压的各种信息，以便完成不同档位之间对电压的操控。

5.2 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。可靠性是指它是组件、设备还是系统，并且可以在指定的时间内完成指定的任务，这使得使用模糊性的可靠性概念成为度量和计算的一种手段，智能电压变化变电站系统的智能电压变化具有可维修性和可靠性，因为它的各个部分都是可以在正常情况下进行维修的设备，可以根据以下指标对设备进行调查分析：①可靠性组件或R（t）可靠性，这意味着组件处于良好状态，并且在一定时间内不会引起设备故障。②可用性A（t）表示组件可能在一开始就在正常运行，并且在时间t 的运行状态可以表示为百分比。③MTTF 表示组件寿命的数学期望，例如，如果故障率h（t）是恒定输入，则可以得出MTTF=1/λ，考虑修复效果后，MTTF 可以表示为平均故障间隔时间。④修复率：变电站系统中具有智能电压的组件发生变化的情况从停电变为运行，最基本和最重要的事情取决于维修条件，修复能力的指标是修复率μ（T）。维护的有效性主要在于可以在同一时间范围内进行修复的次数，具体取决于修复和维护的次数，如果使用的设备在正常寿命范围内，则λ 和μ 为常数，它可以基于长期观察和使用数学统计的同类型设备的记录，在可靠性分析和计算中，故障率λ 和维护率μ 是众所周知的数据。

它可以计算出设备事故的数量，然后，计算出变电站设备的故障率、变压器、负载开关和断路器通常组成智能变电站，在变电站中，变压器是核心，变电站是变电站工作环境中最大、最重要的设备。因此，必须注意并谨慎使用。变压器主变压器交付到施工现场后，必须首先确定模型，以确保设计和计划相互兼容。此时，请仔细检查并签署交付文件，然后，进行施工和安装。安装时，请对变压器进行气压测试，然后，仔细检查变压器内部的电线，打开舱盖以干燥空气，并确保环境相对湿度不超过75%。目前，为了能够更准确地判断变电站中一次设备的运行状况，相关人员必须将变电站的断路器和变压器添加到高压电气设备的智能测试中。智能变电站数据收集是在很久以前开始的。计算了110kV 智能变电站的事件故障率，可以考虑使用电力设备进行计算，达到99.5%，可以有效满足供电可靠性。要求，详细数据如表1 所示。在当前生活中，智能变电站的使用范围不断扩大并且智能二次设备可以有效地减少发生事故的可能性。

表1 110kV 变电站设备年事故障率统计数据

表2 智能变电站中各元件的可靠性数据

（2）配置智能变电站设备。在智能变电站中，随着越来越多的电信和光纤网络连接，主要设备包括以下方面：

①集线器：集线器是一种比较简单的设备，具有多个端口，并且一个端口用于传输和收集信息，并且网络模式的物理层无法通过传输数据路径来计算。②交换：交换器的作用是使用智能多路复用器监视和表征端口，如果网络模型数据层不完整或不存在，则在解释广播工作如何完成后，它将停止执行广播工作。③路由器：智能多路复用器连接两个网络，并将Internet 连接发送到最终位置。

6 结语

综上所述，与国外相比，中国一些智能变电站的理论和方法还处于较低水平，但这带来了挑战和影响，包括对传统变电站的影响，计算机保护系统和自动控制系统提出了挑战。我国的智能变电站的建设和持续发展需要漫长的过程，其实施也是需要细分的过程。近年来，日本在智能变电站的开发和研究方面取得了一些突破和进步，并逐步建立了标准体系，为将来的110kV 智能变电站的发展奠定了基础，它可以建立良好的基础，并保证传输网络的运行。