前言
中國的智能電網(wǎng)技術(shù)研究起步較晚，但發(fā)展迅速，這得益于中國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展對電網(wǎng)建設的巨大需求和推動作用。進入21世紀以來，科學技術(shù)發(fā)展日新月異，數(shù)字化技術(shù)成了當今世界科技發(fā)展的前沿技術(shù)，隨著我國智能化電氣的不斷發(fā)展，尤其是電子式互感器和智能化開關等機電一體化設備的出現(xiàn)、現(xiàn)代計算機高速網(wǎng)絡技術(shù)在實時系統(tǒng)中的開發(fā)利用以及變電站運行操作培訓仿真等技術(shù)的日趨成熟等，變電站進入了數(shù)字化的新階段。中國電科院和各大電力設備制造企業(yè)從一開始就高度關注IEC 61850標準在電網(wǎng)和變電站系統(tǒng)中的應用，并在智能變電站技術(shù)研究中取得了顯著成果。2009年，國家電網(wǎng)公司提出了立足自主創(chuàng)新，以統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設為原則，建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展目標，智能變電站作為統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的重要基礎和節(jié)點支撐，是必不可少的建設內(nèi)容。
2005 年“智能電網(wǎng)(Smart Grids)歐洲技術(shù)論壇”正式成立，并提出了智能變電站的概念，其目標是將當前電網(wǎng)轉(zhuǎn)換成運營者和電力用戶能夠?qū)崿F(xiàn)互動的服務網(wǎng)，以提高歐洲輸配電系統(tǒng)的可靠性、安全性及工作效率，并為分布式和可再生能源發(fā)電的大規(guī)模整合提供保障。2007年，歐洲委員會發(fā)布的第七框架計劃中能源子項目就包括智能變電站建設、智能能源網(wǎng)絡等，該計劃的發(fā)布進一步促進了智能變電站在歐洲的發(fā)展。2008年底，歐洲公用事業(yè)電信聯(lián)合會發(fā)布了一份名為“智能電網(wǎng)—構(gòu)建戰(zhàn)略性技術(shù)規(guī)劃藍圖”的報告，以幫助公用事業(yè)公司做好充分地規(guī)劃準備工作，進而更好地制定智能變電站發(fā)展規(guī)劃，實現(xiàn)智能變電站的發(fā)展目標。
根據(jù)國家電網(wǎng)的智能電網(wǎng)“十二五”規(guī)劃，“十二五”期間，國家電網(wǎng)計劃投資1.6萬億元建設智能電網(wǎng)，按照智能變電環(huán)節(jié)占比約20%份額計算，智能變電環(huán)節(jié)投資額度將達到3200億元。智能化變電站對電氣設備行業(yè)影響巨大，且以IEC 61850標準為紐帶將促進一次設備和二次設備企業(yè)的相互合作與滲透。未來智能化變電站將實現(xiàn)一次設備的智能化和二次設備的信息化，通過在變電站的站控層、間隔層以及過程層采用全面的標準IEC 61850通信協(xié)議，避免設備的重復投入。
目前很多變電站的視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、安全防范、消防報警、門禁等輔助子系統(tǒng)，大多還獨立運行，通過不同通道上傳數(shù)據(jù)，甚至每套系統(tǒng)都配有獨立的管理人員，很難做到多系統(tǒng)的綜合監(jiān)控、集中管理，無形中降低了系統(tǒng)的集成度和可用性，增加了系統(tǒng)的管理成本。通過本項目的研發(fā)，將最大限度地挖掘現(xiàn)有輔助系統(tǒng)的潛力、節(jié)約成本、提高系統(tǒng)效率。
智能變電站輔助綜合監(jiān)控系統(tǒng)將智能變電站的視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、安全防范、消防報警、門禁等輔助子系統(tǒng)進行整合，實現(xiàn)綜合監(jiān)控和一體化集成聯(lián)動，并降低智能變電站的綜合管理成本。
智能變電站視頻及輔助監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展
安防視頻監(jiān)控技術(shù)在電力行業(yè)很早就得到了應用，其主要原因是輸電網(wǎng)中變電站地理位置較分散，在幾百甚至上千平方公里內(nèi)星羅棋布，迫切需要聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控。利用電力2M專用通信線路可以較為方便地進行視頻監(jiān)控組網(wǎng)，早期的變電站網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)又可稱為：變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)(遙視系統(tǒng))。經(jīng)過若干年的發(fā)展，變電站遙視系統(tǒng)不僅僅局限于網(wǎng)絡視頻監(jiān)控應用，將變電站周界防范、環(huán)境監(jiān)控、燈光控制、門禁控制、消防聯(lián)動等應用一體化整合，按照智能變電站發(fā)展趨勢，向智能變電站輔助系統(tǒng)不斷演進發(fā)展。南京南自信息技術(shù)有限公司自主設計研發(fā)了變電站遙視系統(tǒng)、變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能變電站綜合輔助監(jiān)控系統(tǒng)，具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，廣泛應用于國內(nèi)電網(wǎng)的近萬個變電站(750KV、500KV、220KV、110KV、66KV、35KV各電壓等級均有應用案例)。
目前很多變電站的視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、安全防范、消防報警、門禁等輔助子系統(tǒng)，大多還獨立運行，通過不同通道上傳數(shù)據(jù)，甚至每套系統(tǒng)都配有獨立的管理人員，很難做到多系統(tǒng)的綜合監(jiān)控、集中管理，無形中降低了系統(tǒng)的集成度和可用性，增加了系統(tǒng)的管理成本。通過智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)的應用，將最大限度地挖掘現(xiàn)有系統(tǒng)的潛力、節(jié)約成本、提高系統(tǒng)效率。
變電站的視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、安全防范等系統(tǒng)在國內(nèi)建設發(fā)展了很多年，總體上尚有一些需要解決的問題和挑戰(zhàn)，歸納如下：
(1) 標準化問題
國家電網(wǎng)公司推出了《智能變電站輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺技術(shù)規(guī)范》，南方電網(wǎng)以廣東電網(wǎng)為代表，推出了《變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，電力行業(yè)的標準化相對于安防系統(tǒng)的其他行業(yè)，是走在前列的。但不容忽視的是，在系統(tǒng)互聯(lián)互通、設備互相兼容、協(xié)議信令一致性方面，還有很長的路要走。
(2) 適應電力系統(tǒng)應用環(huán)境挑戰(zhàn)問題
變電站中存在強電磁場干擾，對設備電磁兼容性能、外殼防護等級均提出了較高要求。
(3) 實用化問題
解決方案需要滿足用戶的實用化需求，符合用戶安全生產(chǎn)和輔助監(jiān)控的需要。