【摘 要】近年来，我国的社会经济取得了突飞猛进的发展，人们的生活水平也得到了很大的提高。在此背景下，我国工厂运行、生产和发展过程中的用电量以及人们生活和工作过程中的用电量日益增大。这不仅提高了社会和人们对供电安全性和可靠性的要求，还要对供电的可行性和经济性提出了更高的技术性要求。由此可见，对110kV变电站及其电气设计的各方各面进行有效的分析，做好110kV变电站及其电气设计各方面的工作十分重要，同时也十分必要，不容忽视，这对确保电网运行和发展的安全性、可靠性、高效性和长期性有着不可小觑的促进性作用，对我国电力事业的长足发展也具有异常深远的社会现实意义。
【关键词】110kV智能变电站；设计；可靠性
1 110kV智能变电站设计要点及其案例分析
1.1 110kV智能变电站设计要点
1.1.1 一次设备智能化
智能变电站主要是运用电子式互感器，并且使用光纤传输信号，而其他设备依然沿用传统的变电站设备形式。在设备接口方面，智能化接口可以使用智能终端设备，更好的发挥智能化功能，合理控制智能变电站的配电。所以互感器的选择则至关重要。
现阶段，在智能变电站自动化系统设计中，IEC61850标准最为完善，能够体现出网络化和技术化这双重技术。早在2000年，嵌入式硬件和操作设备已经开始飞速发展，并且在实践中得到了推广和应用，而这些也为IEC61850标准的完善和应用提供了条件。传统的IEC60870-5-103标准只是一个单纯的通信规约，而IEC61850标准不仅是通信规约，而且还是变电站数字化标准，在指导变电站设计、运行、维护方面能够发挥十分重要的作用。具体而言，IEC61850标准最大的不同在于对象模型方面，其能够综合利用服务器模型、逻辑设计模型、数据对象模型等，建立健全变电站数据模型，并通过XML配置语言对模型进行详细描述。
1.2 实例分析
110kV合兴变电站为智能变电站，于2011年投入使用，与常规的变电站相比，其二次回路、设备形式以及检测形式差异性较小。
1.2.1 110kV合兴变电站远景建设规模：变电站的接线形式为110kV为单母线分段接线，35kV单母线分段接线，10kV单母线分段接线。变压器2×50MVA，110kV进线2回，35kV出线8回，10kV出线20回，10kV电容器4×4.8Mvar。
1.2.2 110kV合兴变电站设计方案：电子式互感器目前运行稳定性不高，抗干扰能力差，所以在本次设计中，过程层依然沿用常规电磁式电流互感器、电压互感器，通过合并单元，可以将传统互感器模拟量转化为数字信号，然后传输至控制器以及其他电子设备上。智能终端设备实现传统开关的数字化接口，然后安装在以此设备周边的端子箱，限制一次设备的控制电缆、信号电缆的位置，实现保护、测控装置的I/O采集和输出功能，使用过程层网络，按GOOSE协议与间隔层保护、测控设备通信，有利于实现变电站的信息共享。
1.2.3 110kV合兴变电站采用智能化设计后变电站占地面积从传统的4680m2减少到4036m2，而且节约了电缆等设备投资以及相应的施工投资、节约了保护小室及主控室等的占地面积和投资、GIS智能控制柜优化了二次回路和结构、智能控制装置提供了系统的交互性、联调在出厂前完成，现场调试工作量减少、基于通讯和组态软件的联锁功能比传统硬接点联锁方便、缩小了与互感器的电气距离，减轻了互感器的负载。
综合使用各项先进的技术，包括计算机技术、网络技术等，及时获得设备的运行参数，并且将这些参数交由有关专家进行系统分析，能够及早发现潜在故障。110kV电压等级GOOSE与SV分开组网；SV采用双单网，GOOSE采用共享双网。
传统的变电站微机保护测控装置，能够采用端子与端子之间的连接形式，使得变电站的保护装置能够与一次设备和二次设备进行有效配合。新时期，随着科学技术的发展，数字化保护测控装置应运而生，二次设计方式也有了很大的突破。在变电站中，有很大一部分节点、继电保护出入口、交流输入等被过程层的一系列设备所覆盖，在这种情况下，光纤接口逐渐开始发展并得到了广泛应用。随着光纤技术的不断发展，数字化保护测控装置的隐蔽性越来越强，用户很难准确的了解到装置中的实际情况，在这种情况下，人们提出了虚端子的概念。
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在变电装置中，虚端子主要源于ICD文件，该文件的主要内容有三种，包括虚开入、虚开出以及MU输入。其中的每一部分都是由虚端子进行描述的。虚端子逻辑联系表的重要依据是装置虚端子表，通过虚端子逻辑联系表，能够以表格的形式整理出各个装置之间的逻辑关系，而且还能够对这种复杂的逻辑关系进行系统化整理，这样就减少了现场的操作，更有利于实现远程操作。
2 110kV变电站设计的可靠性研究
2.1 可靠性概念
所谓变电站可靠性其原本只是抽象的概念，但经过人们对于变电站工作过程中的相关指标进行计算，如此即将可靠性转变为肉眼能够识别的状态。变电站可靠性的确认主要是通过计算一定时间内，相关元件或设备是否可以完成既定条件下的的功能概率，若功能达标即为可靠，反之则为不可靠，此种方式可以明确判定变电站的工作状态是否安全，因此可靠性对于变电站来说至关重要。
2.2可靠性指标
电力系统是一项十分繁琐的系统，其内部具备众多设备和元器件，无论是电力系统的开发工作，还是电力系统的运行或维护工作，都与可靠性有着不可分割的关系，只有保证电力系统的可靠性，才能保证开发、运行以及维护工作的进行。元件是电力系统的基本组成部分，也是完成各项功能的核心部件，根据不同的方式可以讲电力系统的可靠性分为很多种，如以可靠性角度出发可以将元件分为两种，可修复以及不可修复元件；从工作状态方面出发可以分为正常状态、功能故障以及功能无效三种，其进行判断的主要依据是电力系统运行过程中的规定功能完成情况，而功能障碍与功能无效之间的区别依据主要是元件是否具有修复性，可修复的是功能故障，不可修复的即是功能失效。为了电力系统运行的稳定性，我国电力系统使用的元件大多数为可修复元件，因此变电站系统同样具有修复性，属于可修复系统，对其可靠性的研究，可以从以下指标展开：
2.2.1可靠度元件、可靠度R(t)
对此指标的判断主要是进行故障概论的计算，其计算范围往往从电力系统开始运行的一刻开始，直至出现第一次故障，但前提是必须保证电力系统使用的是可修复元件，并且电力吸引在规定时间内一直处于正常运行状态。
2.2.2可用率A(t)
此指标关注的重点在于时间，即以电力吸引正常工作为前提，将t时刻电力吸引的工作状态作为标准，计算工作效率，通常用百分比形式来表示。
2.2.3修复率
修复率是元件修复能力的判定指标，其主要是在元件发生故障后，经过一系列的修理使元件重新恢复正常的能力。在元件发生故障后，根据现有的修理条件和有组织的修理方案，以此作为基础，衡量在规定时间内能够修复的设备有多少，即为修复率。任何设备均有其一定的使用寿命，而在正常使用时间范围内时，故障率和修复率均是常数，此种情况可以通过数据统计的方式来计算，但需要相当长的一段时间，否则准确率会大打折扣，在我国电力系统可靠性分析中，无论是故障率还是修复率，其在参与计算之前，均会通过计算获取相关概率，以便于可靠性的计算。
变电站失效率的计算方法与可靠性计算有很大的不同，其主要是通过对以往事故的数据进行深入分析，尤其对于新修建的变电站来说，其失效率除了统计以往数据别无他法。根据调查结果显示，我国110kV变电站的设备在使用的过程中，均能够达到99.6%的可靠率，完全符合可靠性要求。
3结束语
综上所述，110kV变电站电力系统其内部结构非常复杂，对保证其安全运行有很大影响，而电能的使用是人们日常生活和工作的必要保证，电能使用安全也是人们越来越关注的问题。随着科学技术的不断发展，各种新型技术被应用到电力系统的开发和维护中，而我国目前对于变电站设计可靠性的研究尚处于初级阶段，相关单位应加强此类研究。
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[4]李朝霞.简论110kV变电站电气设计[J].科技致富向导,2014,(3):82.
论文作者:陈东明
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/24
标签：变电站论文; 可靠性论文; 设备论文; 电力系统论文; 元件论文; 智能论文; 端子论文; 《低碳地产》2016年10月第20期论文;