《電子技術應用》
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基于3G無線網(wǎng)絡的變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)
來源:阿達爾科技
摘要: 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)”。黨和國家領導人及多位政治局常委最近都對智能電網(wǎng)建設做出了批示,寄予了厚望。
Abstract:
Key words :

  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)”。黨和國家領導人及多位政治局常委最近都對智能電網(wǎng)建設做出了批示,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,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系統(tǒng)密切相關。通過對設備狀態(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)趨勢的預測和故障預警,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,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的情況下使系統(tǒng)迅速恢復供電。

  為了適應我國電力行業(yè)的極其良好的發(fā)展機遇和市場需求,中國科學院電工研究所正在開展“基于3G網(wǎng)絡(第三代移動通訊技術)的變電站智能監(jiān)控與自愈恢復系統(tǒng)”關鍵技術研究、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)絡的變電站智能監(jiān)控與自愈恢復系統(tǒng)的應用范圍應當定位于10kV及以下的配電網(wǎng)。

  該系統(tǒng)的主要功能有:

  1)電力設備運行狀態(tài)可視化:通過采集設備狀態(tài)信息,并結合紅外線、紫外線、激光成像技術等實現(xiàn)“遙視”,監(jiān)控變電站主要設備,形成對變電站各種電力設備的數(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,結合先進的數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術進行事故預警,出現(xiàn)故障時能夠準確、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技術的遙視功能,配上適當?shù)碾娋W(wǎng)設備,結合衛(wèi)星定位技術、電子地圖等便可輕松的完成此項任務,構建起“配電網(wǎng)故障快速反應系統(tǒng)”。

  3)自愈恢復、負荷轉移與故障排除:通過對電力設備的局部放電、局部過熱等事故跡象的圖像識別和趨勢預測,可將潛在故障點隔離或迅速轉移負荷,避免或延緩事故發(fā)生,在少用或不用人為干預的情況下使電力系統(tǒng)堅持正常供電或迅速恢復供電,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備,而遠距離的信息傳輸又可能出現(xiàn)失真,難以給事故預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)絡的變電站智能監(jiān)控與自愈恢復系統(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)化和配置設備的停運檢修時間,提高供電質(zhì)量;實現(xiàn)故障提前預警,快速隔離故障,自我恢復和電網(wǎng)重構等,真正做到變電站的“無人值守”。

  市場前景:為實現(xiàn)建設統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的總目標,國網(wǎng)公司將建設工作分為三階段,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。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,設備相對落后。且配電網(wǎng)的網(wǎng)架結構基本上為放射狀(部分縣城電網(wǎng)已構成手拉手環(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年建設完成。預計到2020年智能電網(wǎng)總投資將不低于12000億。在智能電網(wǎng)的投資構成上,智能變電站大約有20%的市場需求。

 

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