基于3G无线网络的变电站智能监控系统

国家电网公司于2009年5月公布了智能电网发展规划：2020年前，将建成统一的“坚强智能电网”。党和国家领导人及多位政治局常委最近都对智能电网建设做出了批示，寄予了厚望。

我国的智能电网包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度共六个环节，具有信息化、数字化、自动化、互动化的“智能”技术特征。

在智能电网的各种特征中，“自愈”是首要的、最具代表性的特征。有自愈能力的现代化电网可以在第一时间发现故障并对此做出及时反应，快速解决，从而提高供电可靠性、减少停电时间和降低经济损失，这与先进成熟、高性能的智能监控、故障诊断与自愈恢复系统密切相关。通过对设备状态的实时监控，可使电力部门有针对性地、合理地进行电网投资和改造；通过对状态趋势的预测和故障预警，及时采取控制措施将故障消灭在萌芽状态；而通过智能的故障诊断和定位技术，则可在故障发生时将故障隔离或将用户迅速地切换到可靠的电源上，在少用或不用人为干预的情况下使系统迅速恢复供电。

为了适应我国电力行业的极其良好的发展机遇和市场需求，中国科学院电工研究所正在开展“基于3G网络（第三代移动通讯技术）的变电站智能监控与自愈恢复系统”关键技术研究、样机研制与产业化。

市场定位：由于在35kV及以上电压等级的输变电系统中都已经采用了1000M的光纤通信，所以，基于3G无线网络的变电站智能监控与自愈恢复系统的应用范围应当定位于10kV及以下的配电网。

该系统的主要功能有：

1）电力设备运行状态可视化：通过采集设备状态信息，并结合红外线、紫外线、激光成像技术等实现“遥视”，监控变电站主要设备，形成对变电站各种电力设备的数据和图像一体化的在线监测，还可有效地防止窃电。

2）故障预警智能化：根据“遥视、遥信、遥测”获得的信号以及各种通信手段获得的信息，结合先进的数据挖掘、人工智能等技术进行事故预警，出现故障时能够准确、快速的进行故障诊断和定位。目前对10kV电网的接地故障一直没有价格低、实用的监测系统。使用基于3G技术的遥视功能，配上适当的电网设备，结合卫星定位技术、电子地图等便可轻松的完成此项任务，构建起“配电网故障快速反应系统”。

3）自愈恢复、负荷转移与故障排除：通过对电力设备的局部放电、局部过热等事故迹象的图像识别和趋势预测，可将潜在故障点隔离或迅速转移负荷，避免或延缓事故发生，在少用或不用人为干预的情况下使电力系统坚持正常供电或迅速恢复供电，保证供电的连续性和可靠性。

目前，由于很多地方的配电变电站不便安装有线通讯设备，而远距离的信息传输又可能出现失真，难以给事故预警和故障诊断提供真实有效的数据。3G无线通讯正好弥补了这一空白，采用基于3G无线网络的变电站智能监控与自愈恢复系统，可实现“五遥”功能（遥测，遥信，遥调，遥控和遥视），合理优化和配置设备的停运检修时间，提高供电质量；实现故障提前预警，快速隔离故障，自我恢复和电网重构等，真正做到变电站的“无人值守”。

市场前景：为实现建设统一坚强智能电网的总目标，国网公司将建设工作分为三阶段，其中第二阶段（2011-2015）的主要内容就是加快特高压和城乡配电网的建设。而目前我国配电网平均自动化率仅为9%，自动化环节十分薄弱，设备相对落后。且配电网的网架结构基本上为放射状（部分县城电网已构成手拉手环网供电），大部分通信调度手段落后，配电网没有处于最经济、可靠的运行状态。由于配电网中的变电站数量甚为巨大，若采用光纤通讯，建设成本与现在的输电网光纤通讯的投资相比将呈几何级数的规律增长；而微波遇障碍物衍射传播时其空间衰耗急骤增加，因此只适用于点对点通信，更长的距离需要设中继站，不适用于配电网中多点通讯的实际状况。相比而言，3G技术具有带宽高、传输速度快、可传输视频等优点，且可靠性高、成本低，因此可为配电网提供最佳的通信模式。

我国智能电网建设将在部分地区实行试点，然后在全国范围内逐步推广，最终到2020年建设完成。预计到2020年智能电网总投资将不低于12000亿。在智能电网的投资构成上，智能变电站大约有20%的市场需求。