(广西电网公司玉林供电局 广西玉林 537000)
摘要：智能变电站作为智能电网建设的重要内容，是在传统变电站的基础上，吸收了计算机科学、智能控制、光电技术及自动化技术等领域的研究成果，具有一次设备智能化、全站信息数字化及信息共享标准化等重要特征。不仅如此智能变电站还发展出了包括设备状态可视化在内的诸多高级应用功能，在提升自动化及供电可靠性水平的同时，极大地丰富了二次系统的内涵，提高了变电站的综合自动化水平。本文就对智能变电站二系统的可靠性及风险评估进行分析和探讨。
关键词：智能变电站；二次系统；可靠性；风险评估
1智能变电站二次系统介绍
1.1智能变电站二次系统结构
智能变电站二次系统结构大体上是分层分布式结构，分为三层两网：站控层、过程层和设备层，过程层网络和站控层网络。其中，过程层网络是过程层设备和间隔层设备之间进行信息共享的桥梁，而站控层网络则沟通了间隔层设备和站控层设备。根据IEC61850的标准，过程层网络采用SMV采样值报文、GOOSE报文，这两种报文基本包含了二次系统所需的各种信息。一次设备状态，如电流、电压等的采集由SMV采样值报文完成，而后期的上送开关量以及下发分合闸控制命令则由GOOSE报文完成，两种报文之间相互合作，完成了过程层网络的数据传输。
1.2智能变电站关键技术和设备
智能变电站的智能主要体现在以下两个方面：①一次设备智能化；②高级应用的实现。其中，一次设备智能化除了使用电子互感器代替传统互感器，同时使用智能断路器，实现变电站系统中高压电路与电压电路的隔离。而在智能变电站二次系统中应用智能组件以及智能终端，则有效的实现了过程层信息的网络化传输，减少了电缆的使用。
1.2.1关键技术
在智能变电站建设的过程中，主要标准是IEC61850标准，智能变电站的无障碍通信就是基于这一标准建立的。在未来，这一标准在变电站的应用将不仅局限于变电站内部，还会向着变电站间、变电站以及调度中心间等扩展。这一标准里面所包含的核心技术有三点，分别为按照功能划分节点，用逻辑设备抽象物理设备；定义抽象的通信服务接口，使得通信功能区别于通信技术；利用变电站实现文件的配置，最终实现设备的自我陈述。
1.2.2关键设备
智能变电站中用到的关键性设备有电子式互感器、保护测控一体化装备等。其中，电子式互感器是由传感单元、采集单元、合并单元以及本体结构四个部分组成，主要功能为：为测控、保护、计量、录波等二次装置提供电流、电压等参数。保护测控一体化装置是变电站中必不可少的二次装备，分为保护装置和测控装置两个部分。在智能变电站中应用保护测控一体化装置，有以下两个原因：①IEC61850规约实现保护和测控两种功能之间的互相操作；②保护整个电力系统的正常运行。
2智能变电站二次系统的可靠性
智能变电站二次系统主要关注点是信息的分布式。对信息的控制保持实时状态的系统，主要的可靠性就在于硬件设备的可靠性和通信回路的可靠性。
2.1硬件设备可靠性模型
基础的硬件设备为智能设备和交换机。对于可靠度的指标式为，
将定性和定量数据相结合保证总目标的达成，在构建模型过程中判断矩阵，并在之后的运算中进行一致性的基础校验。
2.2通信回路可靠性模型
在智能变电站二次系统中，基础的通信回路是连接变电站内各个基础组成部分以及变电站和控制中心的必要环节。决定通信网络的可靠性能的因素很多，其中最主要的是通信回路和数据有效传输，要保证在规定化的基础条件内，形成制定的服务和要求。对于通信回路的可靠性可以表示为
E=A•D
在公式中，E表示整体系统的效能；A表示基本可用性，即设备的良好状态；D表示基本可信度，即任务基本成功。
可用性A表示战备完好，即系统在任一随机时刻需要开始执行任务时，处于工作或可使用状态的程度，亦即系统“开则能动”的能力。它是系统可靠性R和维修性M的函数，即A=f（ R，M）。可信性D表示任务成功，是指系统在任务开始时可用性给定的情况下，在规定的任务剖面中的任一随机时刻，能够使用且能完成规定功能的能力，即系统“动则成功”的能力。
2.3系统总体的可靠性模型
随着智能变电站二次系统的逐渐普及，连接方式也逐渐多样化，其中包括总线型连接模式、树枝状连接模式、环形连接模式等等，但是目前我国应用比较广泛是星形连接，能保证基础信息可以通过网络平台进行数据的传送。对于系统整体的可靠性分析一定要综合考量系统内各个子系统的相关数据以及基础设备的可靠性，因此，实际传送过程中可以进行串联、并联以及k/n的基础模型。要保证在变电站设计过程中，需对网络模式以及配置的可靠性进行基础测试。
3智能变电站二次系统的风险评估
建立在可靠性研究之上，风险评估能够反映失效概率和失效后果，获得更加全面的评价结果。对电力一次系统的风险评估已经有了大量研究成果，而二次系统风险评估的研究还停留在探索阶段。对保护失效后果的定义是风险评估的难点。
3.1失效率是风险值的重要组成。通过研发新型智能设备、优化二次系统结构、加强人员培训等措施可以不同程度降低失效率。提高二次系统的自动化程度和严格的操作制度可以有效降低人为误操作带来的风险。
3.2降低高风险事件的发生概率。由于保护拒动带来的后果十分严重。所以，220kV及以上电压等级均配置了双重化保护。通过降低失效情景的发生概率，达到降低风险的目的。
3.3减小失效后果。对于供电可靠性要求较高的区域，在不考虑经济性和技术性的前提下，提高电力元件的灵活性和独立性是不错的选择，如使用分段母线和双母线。
结语
对于智能变电站二次系统可靠性和风险评估有效分析，能保证系统的科学合理化和实用价值，对于其的升级设计提供了理论依据。总而言之，只有提高变电站二次系统的智能化，才能满足时代和现代化智能电网发展的需求。
参考文献:
[1]曹楠,王芝茗,李刚,李冰,王冬青.智能变电站二次系统动态重构初探[J].电力系统自动化,2014,38(05):113-121.
[2]俞斌,张理,高博,丁津津,汪玉,李远松.智能变电站二次系统可靠性评估指标研究[J].机电工程,2015,32(10):1366-1370.
[3]杨毅,高翔,朱海兵,崔玉,李云鹏.智能变电站SCD应用模型实例化研究[J].电力系统保护与控制,2015,43(22):107-113.
[4]王堃.智能变电站二次在线监测系统及关键技术[J].中国新通信,2017,19(20):155.
[5]张跃丽,陈幸琼,王承民,栗君,袁桂华,张瑞芳,魏燕,张英杰.智能变电站二次系统可靠性评估[J].电网与清洁能源,2012,28(11):7-12.
论文作者:王东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/14
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