基于3G無線網(wǎng)絡(luò)的變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)

國家電網(wǎng)公司于2009年5月公布了智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃：2020年前，將建成統(tǒng)一的“堅強智能電網(wǎng)”。黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人及多位政治局常委最近都對智能電網(wǎng)建設(shè)做出了批示，寄予了厚望。

我國的智能電網(wǎng)包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度共六個環(huán)節(jié)，具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的“智能”技術(shù)特征。

在智能電網(wǎng)的各種特征中，“自愈”是首要的、最具代表性的特征。有自愈能力的現(xiàn)代化電網(wǎng)可以在第一時間發(fā)現(xiàn)故障并對此做出及時反應(yīng)，快速解決，從而提高供電可靠性、減少停電時間和降低經(jīng)濟損失，這與先進成熟、高性能的智能監(jiān)控、故障診斷與自愈恢復(fù)系統(tǒng)密切相關(guān)。通過對設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)控，可使電力部門有針對性地、合理地進行電網(wǎng)投資和改造；通過對狀態(tài)趨勢的預(yù)測和故障預(yù)警，及時采取控制措施將故障消滅在萌芽狀態(tài)；而通過智能的故障診斷和定位技術(shù)，則可在故障發(fā)生時將故障隔離或?qū)⒂脩粞杆俚厍袚Q到可靠的電源上，在少用或不用人為干預(yù)的情況下使系統(tǒng)迅速恢復(fù)供電。

為了適應(yīng)我國電力行業(yè)的極其良好的發(fā)展機遇和市場需求，中國科學(xué)院電工研究所正在開展“基于3G網(wǎng)絡(luò)（第三代移動通訊技術(shù)）的變電站智能監(jiān)控與自愈恢復(fù)系統(tǒng)”關(guān)鍵技術(shù)研究、樣機研制與產(chǎn)業(yè)化。

市場定位：由于在35kV及以上電壓等級的輸變電系統(tǒng)中都已經(jīng)采用了1000M的光纖通信，所以，基于3G無線網(wǎng)絡(luò)的變電站智能監(jiān)控與自愈恢復(fù)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍應(yīng)當(dāng)定位于10kV及以下的配電網(wǎng)。

該系統(tǒng)的主要功能有：

1）電力設(shè)備運行狀態(tài)可視化：通過采集設(shè)備狀態(tài)信息，并結(jié)合紅外線、紫外線、激光成像技術(shù)等實現(xiàn)“遙視”，監(jiān)控變電站主要設(shè)備，形成對變電站各種電力設(shè)備的數(shù)據(jù)和圖像一體化的在線監(jiān)測，還可有效地防止竊電。

2）故障預(yù)警智能化：根據(jù)“遙視、遙信、遙測”獲得的信號以及各種通信手段獲得的信息，結(jié)合先進的數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術(shù)進行事故預(yù)警，出現(xiàn)故障時能夠準(zhǔn)確、快速的進行故障診斷和定位。目前對10kV電網(wǎng)的接地故障一直沒有價格低、實用的監(jiān)測系統(tǒng)。使用基于3G技術(shù)的遙視功能，配上適當(dāng)?shù)碾娋W(wǎng)設(shè)備，結(jié)合衛(wèi)星定位技術(shù)、電子地圖等便可輕松的完成此項任務(wù)，構(gòu)建起“配電網(wǎng)故障快速反應(yīng)系統(tǒng)”。

3）自愈恢復(fù)、負荷轉(zhuǎn)移與故障排除：通過對電力設(shè)備的局部放電、局部過熱等事故跡象的圖像識別和趨勢預(yù)測，可將潛在故障點隔離或迅速轉(zhuǎn)移負荷，避免或延緩事故發(fā)生，在少用或不用人為干預(yù)的情況下使電力系統(tǒng)堅持正常供電或迅速恢復(fù)供電，保證供電的連續(xù)性和可靠性。

目前，由于很多地方的配電變電站不便安裝有線通訊設(shè)備，而遠距離的信息傳輸又可能出現(xiàn)失真，難以給事故預(yù)警和故障診斷提供真實有效的數(shù)據(jù)。3G無線通訊正好彌補了這一空白，采用基于3G無線網(wǎng)絡(luò)的變電站智能監(jiān)控與自愈恢復(fù)系統(tǒng)，可實現(xiàn)“五遙”功能（遙測，遙信，遙調(diào)，遙控和遙視），合理優(yōu)化和配置設(shè)備的停運檢修時間，提高供電質(zhì)量；實現(xiàn)故障提前預(yù)警，快速隔離故障，自我恢復(fù)和電網(wǎng)重構(gòu)等，真正做到變電站的“無人值守”。

市場前景：為實現(xiàn)建設(shè)統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的總目標(biāo)，國網(wǎng)公司將建設(shè)工作分為三階段，其中第二階段（2011-2015）的主要內(nèi)容就是加快特高壓和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的建設(shè)。而目前我國配電網(wǎng)平均自動化率僅為9%，自動化環(huán)節(jié)十分薄弱，設(shè)備相對落后。且配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)基本上為放射狀（部分縣城電網(wǎng)已構(gòu)成手拉手環(huán)網(wǎng)供電），大部分通信調(diào)度手段落后，配電網(wǎng)沒有處于最經(jīng)濟、可靠的運行狀態(tài)。由于配電網(wǎng)中的變電站數(shù)量甚為巨大，若采用光纖通訊，建設(shè)成本與現(xiàn)在的輸電網(wǎng)光纖通訊的投資相比將呈幾何級數(shù)的規(guī)律增長；而微波遇障礙物衍射傳播時其空間衰耗急驟增加，因此只適用于點對點通信，更長的距離需要設(shè)中繼站，不適用于配電網(wǎng)中多點通訊的實際狀況。相比而言，3G技術(shù)具有帶寬高、傳輸速度快、可傳輸視頻等優(yōu)點，且可靠性高、成本低，因此可為配電網(wǎng)提供最佳的通信模式。

我國智能電網(wǎng)建設(shè)將在部分地區(qū)實行試點，然后在全國范圍內(nèi)逐步推廣，最終到2020年建設(shè)完成。預(yù)計到2020年智能電網(wǎng)總投資將不低于12000億。在智能電網(wǎng)的投資構(gòu)成上，智能變電站大約有20%的市場需求。