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智能电网系统集成:贴近需求的革新之旅

2014-11-14 10:00:42来源:类型:编辑:

  安防产品在智能电网建设中的应用
  去年,  享誉全球的未来预测大师、著名经济学家、美国华盛顿特区经济趋势基金会总裁杰里米·里夫金在其著作《第三次工业革命》中提出,新一轮“工业革命”将是结合新能源和网络信息技术的革命。智能电的运用和发展正是时代发展的产物,是第三次工业革命的主要内容。今日,智能电网成我国重点发展项目,是智慧城市建设重要支撑。

  简单来说,智能电网是把电力市场上所有相关实体连接在一起的输电和配电网络,它覆盖了从发电到最终用户用电的整个能源转换链。智能电网是电力系统建设的重要组成部分,它的安全高效运行关系到整个电力系统乃至民生的稳定和安全。因为一直以来,电力供应问题都是国家关切的重要战略问题,电力行业的建设和发展从很大程度上也左右着一个国家乃至世界经济的发展。国家“十二五”规划中把能源结构调整放到了很重要的位置,把活力、开放、效率定为能源改革的方向,把绿色、环保、低碳、创新定为发展的目标,因此电力行业的改革势在必行,而电网管理的智能化是重中之重。
  随着经济发展和技术革新,安防监控正逐步渗入到社会生产生活的各个角落,其在电力等能源开采领域的应用已经有相当的历史了,但是电力行业和安防行业都在快速的发展,新需求和新技术层出不穷,能源结构的改革和技术创新必将给电力行业安防带来新的生机,相应产品的专业化和行业化为大势所趋,针对特定现场而开发的产品越来越多,针对特定客户而成立的项目也越来越多,一切都预示着,智能电网的建设已经迎来了生机盎然的春天。
  电力行业的安防监控产品一直在伴随着电力行业本身在不断的发展,像目前比较成熟的综合自动化系统也是在多年的经验积累下推出且还在不断完善的系统,但其过于专注于电力系统专用设备的管理,对电力系统中存在的消防、防盗、动环数据采集等问题没有很好的解决,现有的视频监控、消防报警等设备和系统也远远落后于安防监控市场的主流,更新换代极为缓慢。借助“十二五”时期国家提出的电网改革东风,电力工业的发展将沿着“安全、经济、绿色、和谐”的路径行进,相信安防产品在电力行业的应用将更加广泛和符合客观需求。
 
  电力监控的困境
  经过多年的发展,电力系统不断被完善,电力信息化开展了新方向,无论是信息建设,生产控制,安防监护等方面,都进入了崭新的阶段。现在,许多变电站已经无人值守,因为大部分供电公司都采用了变电站监视系统,进行远程遥控操作,实现远程实时图像监控,提高了生产效率,增强了电力生产安全性与稳定性。显然,变电站监视系统为电力网的管理提供自动化、综合化、集中化、智能化的技术保障,使电网调控运行更为安全、可靠。

  虽然目前的电网视频监控建设,看起来形势一片大好,但仍存在不少问题。例如,现今各个电厂和变电站都或多或少的有一些本地监控和调度系统,主要集中在核心设备和输变电线路等相对狭窄的区域,且多个系统单独工作,各自有各自的功能,集成化程度不高,比如综合自动化系统和动力环境监控系统,又比如早前提出的“五遥”系统和目前仍然占主流的普通视频监控等等,而对变电线路,电力传输线路等监控措施基本为零,发生事故时只有采用“电力抢险”的方式组织大量人员检查和修复电网问题,其效率可见一斑。
  电网的工作区域跨度大分布广,行业应用需求多样。各个变电站以及输变电线路等多个现场需要实时高效的维护,而现场施工人员需要与总部进行实时的数据交流,使用的设备也要具备足够的稳定性;输变电线路错综复杂,设备管理及维护难度大,极难统一。
 
  智能电网集成技术分析
  近年来,智能电网的发展逐渐成为我国电力系统行业发展的主流趋势,安防视频监控技术在电力行业也很早就得到了应用。由于发电站与用电点一般处于不同地区,而电能又无法大量储存,故其生产、输送、分配和消费都必须在同一时间内完成,并在同一地域内组成一个有机的电力网络整体,电能必须时刻保持生产与消费平衡。因此,电能的集中开发与分散使用,以及电能的连续供应与使用的随机变化,就成为电力监系统必须解决的首要问题。

  所以,电力监控系统要实现其功能,就需在各个环节和不同层次设置相应的信息监控系统,以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护,在监控中心通过现有的电力通网对所属变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况告警接收处理,可提高变电站运行和维护的安全性及可靠性,并可逐步实现电网的可视化监控和调度,使电网调控运行更为安全、可靠。确保电力系统可以安全、高效、稳定地提供电能,而我们用户又可以获得安全、经济、优质的电能使用享受。
  电力行业高清监控的对象主要包括:变电站区域内环境的远程监视、监听;变压器、断路器等重要设备的运行状态;变电站内CT、PT、电缆接头和绝缘子等高压设备的外观状态;隔离开关和接地刀闸的分合状态;变电站主控室、高压室、电容器室、独立通信室等主要室内环境温湿度报警、温度计图像的情况;其他充油设备、易燃设备的外观状;母线区、电缆层的情况等。下面将重点介绍安防监控技术在智能变电站中的应用和巨大作用。
  智能变电站
  智能变电站是智能电网的重要内容。智能化变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站管理的网络化、数字化和自动化是电力发展要求的必然趋势,变电站的无人值守、综合管理和安全管理是电网现代化的必由之路。

  安防视频监控技术在电力行业能够很早就得到应用,其主要原因也是输电网中变电站地理位置较分散,在几百甚至上千平方公里内星罗棋布,迫切需要联网视频监控。利用电力2M专用通信线路可以较为方便地进行视频监控组网,早期的变电站网络视频监控系统又可称为:变电站远程图像监控系统(遥视系统)。经过若干年的发展,变电站遥视系统不仅仅局限于网络视频监控应用,将变电站周界防范、环境监控、灯光控制、门禁控制、消防联动等应用一体化整合,按照智能变电站发展趋势,向智能变电站辅助系统不断演进发展。
 
  视频监控在变电站中,除了能监视设备,还集成物联网技术,做到防火防盗。变电站中监视的对象主要包括主变压器、断路器、电压互感器、电流互感器、高压室开关、主控室的电源盘及控制盘盘面等。通过在监视对象处安装摄像机、感应探头等装置,实现对一二次设备及其运行情况的监视,如:主变压器、开关是否有外部损伤,主变压器油位及控制盘上的表头、灯光信号是否正常等。
  变电站撤人后,万一变电站发生火警,往往因为不能及时发现而延误了事故的处理,造成事故进一步扩大。此外,变电站有盗贼闯入时,也缺乏有效的防御手段。为此,可在高压室和主控室等地点装设一批烟感或温感探头,并在围墙四周安装对射式红外线探头。当探头感测到烟雾、高温或有人闯入时,就会向后台发出告警信息,同时连动切换摄像机画面,并记录下当时现场的情况。
  毫无疑问,智能电网安防及视频监控系统的研究和应用在国内处于快速成长期,将其应用到智能电网数字化变电站领域,利用高清晰度视频图像对电网关键设备的运行状况记录分析,实现在线远程监视及监护,对促进电力安全生产具有重要意义。
  另外,目前在变电站内,视频监控平台也是必不可少的。在有统一设备采集数据的前提下,需要使用一款统一的管理调度平台对设备进行管理,因为变电站监控涉及防盗系统、消防系统、报警系统、电力调度自动化系统、配电自动化系统、智能抄表系统、自动电闸监测系统等等,这么多的系统如果仅仅靠硬件做支撑进行管理肯定得不到最佳的效果,而一款兼容性较强的软件能大大提高对所有系统管理的效率,一般的中心设备厂家都会针对自己的设备开发相应的软件的,开发之前客户可以针对不同现场的需求对软件功能进行细化和调整,这样的平台软件在近期的高速发展中已经趋于成熟。
  输电线路
  实现对输电线路进行全天候在线监测,24小时无需害怕突发状况的发生。采用数字视频压缩、无线通讯、太阳能供电等技术,对电力场所周围环境实施全方位监控,突破传统电力行业管理方式,管理人员可以对输电线路、杆塔设备、工程现场进行远程监控,实现现场零距离动态监控,提高安全管理水平,加强监控管理力度。例如,湖北武汉供电公司就引入智能监控系统,实现电缆设备实时监测。武汉供电公司把输电电缆线路智能监控系统作为建设坚强智能电网的重要环节,确保了电缆线路勘测数字化、运行状态监测实时化、信息标准化和网络化。实施电缆线路电气状态量在线监测时,局部放电监测子系统能够实现电缆线路局部放电量的在线采集、局放源定位以及局放趋势分析,局放定位精度不大于10米;载流量及护层电流监测子系统能够实现载流量及护层电流的在线采集,并同步监测每一个大循环段内的三组环流,载流量和护层环流采样率不低于1万点/秒;光纤测温子系统将测温光缆紧密固定于待测电缆回路表面及隧道顶部,分布式光纤测温主机(DTS)实时监测运行电缆的表面温度及隧道内环境温度。一旦电缆的局放、环流、温度等监测量超过报警阈值,即输出报警信息。

  据了解,电缆通道内的环境监控管理是电缆运维的重要内容。运用智能监控系统和环境监测子系统能够实时采集环境温湿度、风机状态、气体等信息,当监测信息出现异常时,能够报警联动,采取人工就地和远程调控两种方式实现通风、排水等功能;安防子系统能够实现门禁监控和人员定位功能,对授权进入与非法授权实时监测,通过利用光束遮断方式的探测器,对人员活动范围和活动方向进行定位;视频监控子系统能够实时监控重点区域,代替日常巡检,并与安防子系统配合,防止非法入侵,保证电缆通道的安全防护;消防子系统通过布置在电缆通道内的火灾报警控制器、测温设备等实现防火分隔封堵功能。
  另外,现今智能电网都被嵌入了各种各样的传感器,时时监测着电力设备的各种物理参数,一旦发现某根电线杆倾斜程度或者某段线路的覆冰状态超过了正常的设定值,系统就会给出警告,以便能够及时处理这些隐患,以免进一步的恶化,造成大范围的停电。智能安防系统各种探测系统时刻布防,视频监控系统严阵以待,一旦发现不法侵入,就会向不法分子发出警告,让他不寒而栗、逃之夭夭,还能提示给主人信息,并且拍下关键证据。
 
  我国智能电网发展趋势
  据权威数据机构预计,智能电网技术市场将从2012年的330亿美元增长到2020年的730亿美元,8年间,市场累计达到4940亿美元。“十二五”期间,国家电网将投资5000亿元,打造世界一流的坚强智能电网。智能电网的目的是建设高效率的电能配送、节能和用电管理,智能家居和智能用电是智能电网的重要组成部分,近年来,室内显示终端(IHD)以及家庭用电管理也已成为电力公司的重要研究课题。

  智能电网建设与智慧城市建设密不可分。对此,国家电网科技部刘建明在第三届中国智能电网建设及国际论坛上曾深刻地指出“智能电网是城市智慧发展的载体,支持着智慧城市方方面面的运作,支撑着智慧城市的建设。”刘建明还说,智能电网是城市实现清洁能源接入、节能减排、信息基础等设施建设,也是城市相关产业发展的基础之一。
  目前,国家正在大力推进智能电网的工作,前端的智能电表安装很快,但后端数据整合还远跟不上。此外,随着智能电网的发展,电力调度系统的智能化程度要求越来越高。自“十二五”以来,国家电网公司提出一体化调度运行体系,要求信息通信的运行监控、故障处理、调度指挥实现“大融合”,这对电力通信技术提出了更为苛刻的要求。
  严格地说,虽然近几年高清产品、智能分析、大平台建设异军突起,在各个行业都得到了较好的应用,但在专业的电网监控中应用高清、智能分析、大型联网的项目才刚刚起步,而智能电网建设的推进是一个好的发展契机。这其中的原因是:以国家“十二五”规划为导向,具备强大的资源优化配置能力和良好的安全稳定运行是智能电网监控建设的根本,目的是有效缓解我国能源资源和生产力分布不平衡的矛盾,通过高科技手段显著提高供电可靠率,能够实现大规模集中与分散管理模式并存的电力开发和利用,促进资源节约与环境保护等等,同时能够实现高度智能化、信息化、精细化的电网调度和电网管理,实现电力用户与电网之间的便捷互动,为用户提供个性化智能用电管理服务,满足各种新型电力用户的电力服务要求,能够带动相关产业发展,提升民族装备业技术水平和国际竞争力。在国家大力支持智能电网建设背景下,根据需求,视频监控领域的诸多高端产品都能有施展的空间,比如大型监控平台、高清、智能分析、专业行业解决方案等。
  结束语
  电力行业是国民经济发展的基础行业,同时,它又是一个技术密集、资产密集的行业。电站计算机监控系统是电力调度自动系统中的组成部分之一,全面监视、监测、控制厂站发电设备,是集通信技术、控制技术和计算机技术为一体的综合自动化系统,并随时将发电厂的运行情况,以遥信的信息方式送往调度中心,并同时接收调度中心的调度管理信息。另外,发电厂计算机监控系统对稳定发电厂生产过程,合理、经济的安排生产,提高劳动生产率,改善生产环境,减轻体力劳动等多方面,都有十分显著的经济效益和社会效益。