電力網一、二次系統可靠性分析與應用

常開飛++王勇

摘 要：有根據、定量地評估電力系統可靠性，補強電力系統的缺陷，從提升系統可靠性的視角為電力系統優化奠定基礎，以實現電力系統的安全、平穩運轉，形成可靠性與低成本運轉極為重要。為預防各類故障產生，確保電力系統的常規運轉，不僅要依靠特性平穩的一次設施與一次體系，并且對各類二次設施也要進行使用。大部分停電故障表明：電力系統不但包括一次系統，還包括二次系統。而電力系統可靠性考評領域在研究內容、模型精密度與考評質量方面還有待改進。

關鍵詞：電力網；一二次；系統；可靠性；解析

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A

0.緒論

電力系統是電能優化分配的重要設備，是我國經濟建設的重點。電力系統平穩、安全運轉攸關國家經濟進步、社會秩序平穩，是一項至為關鍵的民生工程。由此能夠看出，電力系統的可靠性是對電力系統的基礎要求，是系統在保證質量標準下具體數量的前提下，持續向客戶供應電力資源的能力量度，也是判斷供電品質與電網運轉水準的關鍵數據。

1.二次設備可靠性分析

1.1 可靠性作用元素的關聯性解析與敏銳度解析

依照數理統籌學說中方差解析的模式，研討各類可能元素（包含廠商、維檢企業、運轉時長、定校時間等）對二次設施可靠性的作用實施解析。對過往的大批運轉參數實施正態分布與方差齊次性檢測，羅列方差解析表，解析各類元素對可靠性數據的關聯程度。依照可靠性解析的模型，以設施數據可靠性經典值為標準，在特定范疇內選擇相異數據值進行換算，完成敏銳度解析，研究系統可靠性數據隨相異數據改變的狀況。

1.2 二次設施的最優維修時間

依照可靠性解析成果，對運轉中的二次設施的可靠性數據實施動態解析換算，融合相關規則與運轉數據，給出最優維修周期、并部署大規模改建工作，為當前的運轉維修作業（包含平日巡檢、問題處理、定時檢測與大規模改建）協助決策，提升運轉管控水準。

使用馬爾科夫模型解析二次設施的可靠性，首先應構建二次設施狀態模型，再使用狀態空間法實施解析，換算失效率，構建狀況轉嫁概率矩陣。以平均維修時間為自變量，失效率為因變量，獲得換算曲線，獲得極小值，并融合現場具體狀況，明確最優維修時間。

1.3 二次設施狀態考評系統

發揮原來的生產實時訊息系統中的檢測管控、問題排查、運轉日記、大規模改建管控中的相關功能，構建變電二次設施的狀態考評數據與系統，挑選可以完全映射設施運轉的考評數據，構建狀態考評系統，為生產管控提供有價值的信息。

1.4 二次設備可靠性分析方法

二次設施可靠性考評的基礎模式包含分析法與Monte-Carlo虛擬法兩類。分析法被用在構造簡單的小規模電力體系的可靠性考評中，然而其換算強度伴隨系統狀況呈指數狀態增加。蒙特卡洛虛擬法是依照特定的規律在電腦上虛擬出隨機產生的各類體系狀態，就是說使用數值換算模式虛擬具體運轉流程，并從大批的模擬實驗成果中統籌出系統的可靠性相關參數。最近幾年，產生了用于大規模電力體系可靠性考評的分析法與蒙特卡洛法相融合的混用模式，融合兩者的優勢，彌補其漏洞。

另外，故障樹解析是一類用于系統可靠性與安全性解析的高效模式，特別是在進行繁雜系統的解析方面有著得天獨厚的優勢，而反映在故障樹解析中對各類相異繁雜情況解析的多用途適應性則是FTA技術的重要特點。FTA技術在電力單位中的運用還沒有普及，需要繼續推廣。

2.電力自動化系統構成

2.1 電網調度自動化的功能

2.1.1 數據采集與安全監管

通過遠程技術完成參數搜集：通過電腦系統完成參數的處置與儲備；通過人機交互系統的數據對電網的運轉工況實施網上監督，并配套拷貝表格、預警、虛擬量記載、事項次序記載、故障追蹤、圖像復制、系統自我檢查與遠動通道品質監控等功能。在有效監督的前提下，透過電腦、遠動、人機交互功能，對斷路設備、發電機械與調相機組、帶載荷調壓變壓設備、補償設備等進行遠程操作與調動，并下達時鐘等命令。

2.1.2 自動發電管控與經濟調度管控

自動發電管控與經濟調度管控是對電網穩定正常運轉實施閉環管控的措施。在對電網頻率實施調節的階段，完成經濟調度管控，直觀地管控各調頻廠商，并納入線損矯正范疇，完成對互聯電網聯絡線凈功率偏差的管控；對非調頻廠家，就以載荷圖譜為參考點運轉發電設備；對有一定實力的廠商要完成自動電壓與無功功率管控。

2.2 電網調度自動化系統的組成

電網調度自動化系統由調度站點、變電所自動化系統、通信系統由3個版塊構成，其功能是：

2.2.1 參數與訊息的采集系統：包含前置設備、遠動終端、Model、變送器。

2.2.2 參數與訊息的處置系統：包含主控電腦、外儲存器、輸送設施、電腦信道端口。

2.2.3 參數與訊息的輸送系統：包含有線、載波、光纜、短波、微波與衛星等通信模式。

2.2.4 人機交互系統：包含彩色顯屏、打字機、復制設備、記載表盤、制圖機、調度虛擬設備、調度臺、調度大屏幕。

2.2.5 不斷電電源系統：包含交直流整流設備、直交流逆變設備、成套的直流儲電設備、發電設備等。

2.2.6 安全環保系統：包含防雷與接地、消防、防電磁騷擾與防靜電影響、防噪音與防振、空調與溫濕度管控等。

2.3 電網調度自動化系統結構

電網調度自動化系統構造包含：

2.3.1 主要/預備前置通信設備，完成參數搜集、規約闡釋、參數處置與接納處置系統的管控指令。

2.3.2 主/備用伺服器

伺服器儲存全部系統的有效參數、歷史參數與運用參數，為主要/備用前置通信設備、調度人員站點、后臺作業站提供參數庫檢索功能，并被當作運用伺服器。

2.3.3 WEB瀏覽伺服器，提供WEB主界面圖像的發布信息。這類模式讓互聯網的作業站不需要專業程序支撐，利用Windows內設的IE瀏覽器就能夠檢索具體參數。

2.3.4 系統時鐘同步（GPS），參考全球定位系統的時間，將其當成系統的準則化時間與系統頻率，讓系統的時間能夠一致。

3.交直流混聯輸電系統可靠性評估

對交直流電混聯輸電系統的可靠性評估，是因為系統非正常運轉狀態下的平均風險導致的。在選擇框內，應明確互聯網拓撲與發電狀態。全部項目的挑選均是任意的，參考序貫Monte-Carlo法虛擬。風險數據是故障后果與故障態勢產生幾率的結合。后果解析框是故障后果的預估。

結論

綜上所述，筆者對智能電網中的二次設施可靠性模型的建立、自動化系統組成、交直流電混聯輸電系統的可靠性評估等層面實施了摸索性的研究。另外，假如二次設施的問題率與正態分布與方差齊次性特征吻合，就能夠以二次設施的問題率為可靠性核心數據完成方差解析與正交創設。

參考文獻

[1]紀陵，李忠明，蔣衍君，等.智能變電站二次系統仿真測試和集成調試新模式的探索和研究[J].電力系統保護與控制，2014（22）：119-123.

[2]黃良，高正浩，曹洪，等.一二次系統融合的電網風險評估實用化計算方法及數據建模研究[J].電力系統保護與控制，2016，44（17）：104-110.

[3]童曉陽，李映川，陳德明，等.基于IEC 61850標準的變電站二次系統精細化管理探討[J].電力系統自動化，2009，33（22）：44-48.

[4]蔣益強.二次系統基礎上的狀態檢修技術在智能變電站中的實踐分析[J].中國新技術新產品，2014（8）：2-3.

[5]黃健.關于如何優化智能變電站二次系統及其應用的分析[J].通信世界，2013（14）：67-68.