智能電網(wǎng)市場(chǎng)龐大安防“電”力十足

■ 本刊記者 婁亞楠

電力行業(yè)是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)性行業(yè)，國(guó)家對(duì)智能電網(wǎng)的扶持力度，加速與智能電網(wǎng)相關(guān)的行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，安防亦借助新一輪電網(wǎng)智能化進(jìn)程，迎來(lái)諸多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

2012年7月30日和7月31日，接連發(fā)生在印度北部的兩次大停電事故，使得印度超過(guò)22個(gè)邦受到影響，這一歷史上最大規(guī)模的停電事故，覆蓋了印度一半以上的國(guó)土，直接影響6億多人的生活，占總?cè)丝诘囊话胱笥摇Ｃ绹?guó)華盛頓郵報(bào)稱(chēng)，這兩起停電事故使印度總理曼莫漢·辛格的4000億美元電網(wǎng)翻修計(jì)劃顯得更加急迫，這一計(jì)劃可以在2017年前增加760億瓦特的發(fā)電能力。

類(lèi)似的大停電世故世界各國(guó)都有遭遇過(guò)，只是規(guī)模和破壞程度不同。近十多年時(shí)間里，美國(guó)至少遭遇過(guò)數(shù)次大停電。如2008年，佛羅里達(dá)州發(fā)生大停電，300萬(wàn)人沒(méi)有電力供應(yīng)；2003年大停電，由密歇根州延伸至紐約，最后蔓延到加拿大。

危機(jī)專(zhuān)家認(rèn)為，“一次大停電，即使是數(shù)秒鐘，也不亞于一場(chǎng)大地震帶來(lái)的破壞”。

因此，如何降低停電概率，預(yù)防停電危機(jī)，保障電網(wǎng)安全，建設(shè)綠色節(jié)能環(huán)保電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化，成為現(xiàn)今世界各國(guó)重點(diǎn)關(guān)注的議題。

“智能化是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展方向”。國(guó)家電網(wǎng)公司總經(jīng)理、黨組書(shū)記劉振亞說(shuō)，傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的全面升級(jí)已成必然。國(guó)家電網(wǎng)將加快研發(fā)建設(shè)新一代智能變電站，推廣線(xiàn)路智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能調(diào)度控制系統(tǒng)、智能互動(dòng)用電設(shè)備，建設(shè)大容量骨干光通信傳輸網(wǎng)和貫穿各領(lǐng)域的高效信息業(yè)務(wù)網(wǎng)，加快電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的智能升級(jí)改造，全面提高電網(wǎng)智能化水平。

可預(yù)期的市場(chǎng)需求

智能電網(wǎng)，毫無(wú)疑問(wèn)相比傳統(tǒng)電網(wǎng)有著較大的優(yōu)勢(shì)，特別是在資源的調(diào)配及事故反應(yīng)的能力之上，世界各個(gè)國(guó)家都公布其本國(guó)的智能電網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃。智能電網(wǎng)作為未來(lái)部分國(guó)家電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上的發(fā)展重點(diǎn)，日本計(jì)劃在2030年全部普及智能電網(wǎng)。另外，歐盟、英國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)、丹麥、美國(guó)等國(guó)家都相繼確立了智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)、行動(dòng)路線(xiàn)及投資計(jì)劃。步入21世紀(jì)，智能化已經(jīng)成為電網(wǎng)建設(shè)的必然趨勢(shì)，發(fā)展智能電網(wǎng)也已經(jīng)在世界范圍內(nèi)達(dá)成共識(shí)。有相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，到2017年，全球智能電網(wǎng)技術(shù)年度支出將達(dá)到650億美元。

就國(guó)內(nèi)而言，國(guó)家電網(wǎng)公司在2013年2月21日發(fā)布的2012年社會(huì)責(zé)任報(bào)告中，提出2013年的電網(wǎng)建設(shè)投資規(guī)劃，2013年國(guó)家電網(wǎng)在電網(wǎng)建設(shè)投資上將超過(guò)3000億元，投產(chǎn)110（66）千伏及以上交流線(xiàn)路5萬(wàn)公里、變電容量2.3億千伏安，直流線(xiàn)路2210公里、換流容量800萬(wàn)千瓦；建成新一代智能變電站示范工程，安裝智能電表超過(guò)3000萬(wàn)只。

報(bào)告還首次發(fā)布了國(guó)家電網(wǎng)2015年和2020年的奮斗目標(biāo)。到2015年，特高壓和跨區(qū)輸電能力達(dá)到2.1億千瓦，保證3.5億千瓦清潔能源送出和消納；電網(wǎng)智能化關(guān)鍵技術(shù)裝備實(shí)現(xiàn)重大突破，職能電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)全面推廣；到2020年，特高壓和跨區(qū)輸電能力達(dá)到4.5億千瓦，保證5.5億千瓦清潔能源送出和消納；電網(wǎng)智能化水平國(guó)際領(lǐng)先，大電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

因此，可預(yù)期的是，未來(lái)幾年，中國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)將進(jìn)入高峰時(shí)期。

變電站智能化進(jìn)程加快

智能變電站是智能電網(wǎng)建設(shè)中不可或缺的重要組成部分。智能，即為人性化，就是把變電站做成像人在調(diào)節(jié)一樣。智能變電站與普通變電站的區(qū)別是智能變電站是以數(shù)字化為代表的，采用先進(jìn)、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢測(cè)等基本功能，同時(shí)，具備支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線(xiàn)分析決策和協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能。

目前，智能化變電站實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，但是仍然不能適應(yīng)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行的新要求。因此，國(guó)家電網(wǎng)公司開(kāi)始試點(diǎn)建設(shè)新一代智能變電站。選擇110千伏和220千伏新建變電站，開(kāi)展變電站集成優(yōu)化設(shè)計(jì)、高級(jí)功能應(yīng)用、新型保護(hù)控制方式等新一代智能變電站專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)工程試點(diǎn)，并已選定在北京、重慶等地進(jìn)行6個(gè)新一代智能變電站試點(diǎn)示范建設(shè)。新一代智能變電站設(shè)將成為變電站建設(shè)與發(fā)展的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，并加快變電站的智能化進(jìn)程。

智能調(diào)度核心運(yùn)作

2013年我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)力度加強(qiáng)，智能調(diào)度作為智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，可以說(shuō)是整個(gè)電網(wǎng)智能化的核心，也是綜合調(diào)度的大本營(yíng)。調(diào)度一體化是國(guó)家電網(wǎng)公司“大運(yùn)行”戰(zhàn)略的最終目標(biāo)，將使得省級(jí)調(diào)度自動(dòng)化延伸到地區(qū)級(jí)和縣級(jí)調(diào)度，這一發(fā)展趨勢(shì)正在積聚并將爆發(fā)。

現(xiàn)階段的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)面臨著許多問(wèn)題，包括非自動(dòng)、信息的雜亂、控制過(guò)程不安全、集中式控制方法缺乏、事故決策困難等。另外，大范圍資源優(yōu)化配置，大規(guī)模新能源接入，頻發(fā)的自然災(zāi)害，日益嚴(yán)峻的信息安全威脅等等因素對(duì)電網(wǎng)的調(diào)度系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)，同時(shí)，國(guó)家電網(wǎng)到2015年建成華北、華東、華中(“三華”)特高壓電網(wǎng)的目標(biāo)，也使現(xiàn)階段的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。

中國(guó)式智能電網(wǎng)主要以調(diào)度的智能化為體現(xiàn)載體。其技術(shù)支持系統(tǒng)主要包括節(jié)能發(fā)電調(diào)度、實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制、分析預(yù)警和輔助決策、優(yōu)化的調(diào)度計(jì)劃、提升特大電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制水平和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，以及提升電網(wǎng)管理和決策水平。而實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度也需要打造四個(gè)平臺(tái)，即實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警平臺(tái)、調(diào)度計(jì)劃平臺(tái)、安全校核平臺(tái)、調(diào)度管理平臺(tái)。最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化，運(yùn)行監(jiān)控全景化，安全評(píng)估動(dòng)態(tài)化，調(diào)度決策精細(xì)化，運(yùn)行控制自動(dòng)化，源網(wǎng)協(xié)調(diào)最優(yōu)化，形成一個(gè)一體化智能電網(wǎng)的調(diào)度體系。

安防技術(shù)搭脈問(wèn)診

智能電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分，它的安全高效運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)及至民生的穩(wěn)定和安全。電網(wǎng)的最大特點(diǎn)是，工作區(qū)域跨度大分布廣，電站分散、位置偏遠(yuǎn)、場(chǎng)所危險(xiǎn)，行業(yè)應(yīng)用需求多樣，各個(gè)變電站以及輸變電線(xiàn)路等多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)需要實(shí)時(shí)高效的維護(hù)。

目前各個(gè)電廠(chǎng)和變電站都或多或少的有一些本地監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng)，主要集中在核心設(shè)備和輸變電線(xiàn)路等相對(duì)狹窄的區(qū)域，且多個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)工作，各自有各自的功能，集成化程度不高，比如綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，又比如早前提出的“五遙”系統(tǒng)和目前仍然占主流的普通視頻監(jiān)控等，而在變電線(xiàn)路和電力傳輸線(xiàn)路等的監(jiān)控措施基本為零，發(fā)生事故時(shí)只有采用“電力搶險(xiǎn)”的方式組織大量人員檢查和修復(fù)電網(wǎng)問(wèn)題，其效率可見(jiàn)一斑。

根據(jù)國(guó)家“十二五”規(guī)劃，具備強(qiáng)大的資源優(yōu)化配置能力和良好的安全穩(wěn)定運(yùn)行是智能電網(wǎng)監(jiān)控建設(shè)的根本，目的是有效緩解我國(guó)能源資源和生產(chǎn)力分布不平衡的矛盾，通過(guò)高科技手段顯著提高供電可靠率，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模集中與分散管理模式并存的電力開(kāi)發(fā)和利用，促進(jìn)資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)等等，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)高度智能化、信息化、精細(xì)化的電網(wǎng)調(diào)度和電網(wǎng)管理，實(shí)現(xiàn)電力用戶(hù)與電網(wǎng)之間的便捷互動(dòng)，為用戶(hù)提供個(gè)性化智能用電管理服務(wù)，滿(mǎn)足各種新型電力用戶(hù)的電力服務(wù)要求，能夠帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升民族裝備業(yè)技術(shù)水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

監(jiān)控系統(tǒng)綜合布控

視頻監(jiān)控在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用一直是安防行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，電力系統(tǒng)的視頻監(jiān)控也和其它安防系統(tǒng)一樣，先后經(jīng)歷了從模擬記錄視頻信號(hào)的CCTV時(shí)代到數(shù)字硬盤(pán)錄像時(shí)代，再到當(dāng)今基于IP網(wǎng)絡(luò)的分布式數(shù)字硬盤(pán)錄像階段。隨著智能電網(wǎng)概念的提出，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控又被賦予了更多新的內(nèi)涵。在智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)框架內(nèi)，視頻監(jiān)控的信息不再僅僅是完成“遙視”的功能，而且需要為電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的輔助決策方案提供更加靈活的技術(shù)支持，更加有效地為電力系統(tǒng)的調(diào)度控制服務(wù)。

基于電網(wǎng)監(jiān)控的特殊性，對(duì)前端攝像、前端采集也有特殊要求，比如前端攝像機(jī)要采用可以應(yīng)用在惡劣的環(huán)境中，對(duì)恒溫恒濕的環(huán)境也有很強(qiáng)的適應(yīng)力的防暴外殼的半球型模擬攝像機(jī)或高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)；前端采集的模擬量傳感器的靈敏度要可調(diào)，如溫度、濕度、電流、電壓、儀表數(shù)據(jù)等，針對(duì)不同的應(yīng)用設(shè)置不同的區(qū)間，并能將采集到的數(shù)據(jù)及時(shí)上傳，避免人工定期抄表的現(xiàn)象。

無(wú)線(xiàn)傳輸特殊定制

無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑是目前最切合實(shí)際的解決方案，但由于產(chǎn)品和工程造價(jià)較高。傳統(tǒng)的雙絞線(xiàn)或同軸電纜不能適應(yīng)輸變電線(xiàn)路的要求，在無(wú)線(xiàn)傳輸和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)線(xiàn)傳輸中，折中選擇利用光纖，首先光纖扛干擾性極強(qiáng)，一般情況不會(huì)受到到變電站內(nèi)設(shè)備和電路的電磁干擾的影響，其次光纖的價(jià)格低廉，相比無(wú)線(xiàn)設(shè)備或3G設(shè)備性?xún)r(jià)比要高很多，更重要的是光纖信號(hào)比無(wú)線(xiàn)信號(hào)更穩(wěn)定更實(shí)時(shí)，鋪設(shè)也相對(duì)簡(jiǎn)單，所以現(xiàn)階段智能電網(wǎng)建設(shè)多數(shù)選擇使用光纖傳輸數(shù)據(jù)；

中投顧問(wèn)能源行業(yè)研究員宋智晨說(shuō)，無(wú)線(xiàn)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控在智能電網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用需求廣泛。但是，由于目前智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一以及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)本身還不夠完善，導(dǎo)致無(wú)線(xiàn)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控在當(dāng)前智能電網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用程度不高。未來(lái)無(wú)線(xiàn)MESH網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)依舊會(huì)是主流，但要在智能電網(wǎng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，還需要更多的創(chuàng)新。

報(bào)警防盜系統(tǒng)必不可少

基于電網(wǎng)監(jiān)控的特殊要求，為了配合報(bào)警系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)，前端也需安裝一些報(bào)警信號(hào)采集設(shè)備，如輸變電線(xiàn)路是否發(fā)生漏電和短路，重要設(shè)備是否被水浸，機(jī)房和倉(cāng)庫(kù)是否發(fā)生火災(zāi)或盜竊現(xiàn)象等等，能夠及時(shí)發(fā)送預(yù)警信息。

智能視頻分析遠(yuǎn)程監(jiān)控

當(dāng)前自動(dòng)化、無(wú)人值守操作已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。視頻識(shí)別監(jiān)測(cè)一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，它可以通過(guò)遙控?cái)z像機(jī)及其輔助設(shè)備直接觀(guān)察現(xiàn)場(chǎng)的一切情況，及時(shí)、形象、真實(shí)的反映被監(jiān)測(cè)對(duì)象的畫(huà)面，因而被用于眾多場(chǎng)合。智能電網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控主要是針對(duì)目前電網(wǎng)工作人員無(wú)法實(shí)時(shí)獲取電網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)情況和電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行情況等信息的缺陷。對(duì)于變電站來(lái)說(shuō)，外部破壞包括自然力對(duì)物理設(shè)備的損害、人為的惡意入侵和恐怖襲擊。

應(yīng)用智能視頻技術(shù)對(duì)電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)的入侵情況和設(shè)備溫度異常情況進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)報(bào)警。對(duì)于部分監(jiān)控位置布紅外熱像儀也非常重要，傳統(tǒng)的監(jiān)控只能在設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重故障：發(fā)紅、變形時(shí)才能發(fā)出報(bào)警，而紅外熱像儀的投入使用，能夠?qū)㈦[患消除在萌芽狀態(tài)，真正做到無(wú)人值守。

經(jīng)過(guò)分析挖掘后的視覺(jué)監(jiān)控信息被融合到電網(wǎng)的過(guò)程控制中，設(shè)備運(yùn)行的可靠性將被實(shí)時(shí)地進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)和識(shí)別，從而提高電網(wǎng)抵御外部破壞的能力。通過(guò)引入視覺(jué)信息，監(jiān)測(cè)分析變電站設(shè)備的狀態(tài)，以及和線(xiàn)路上的覆冰、絕緣、污閃、植被干擾、弧垂異常等潛在威脅事件，就能實(shí)時(shí)地評(píng)估配電網(wǎng)主要設(shè)備的“健康”狀態(tài)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)配電網(wǎng)的狀態(tài)檢修和需求側(cè)的管理水平，提高資產(chǎn)的利用率。

可視化管理精準(zhǔn)調(diào)度

可視化管理在許多行業(yè)中的應(yīng)用已基本成熟，電力行業(yè)也正在逐漸進(jìn)行滲透和復(fù)制。智能電網(wǎng)可視化綜合管理平臺(tái)，集視頻監(jiān)控系統(tǒng)、周界防范系統(tǒng)、門(mén)禁對(duì)講系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、SCADA動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)于一體，緊密結(jié)合電力主營(yíng)業(yè)務(wù)輔助管理需求，為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)營(yíng)提供諸如變電站無(wú)人值守、環(huán)境事件報(bào)警聯(lián)動(dòng)、開(kāi)關(guān)設(shè)備智能巡檢、輸電線(xiàn)路可視化巡視、營(yíng)業(yè)廳服務(wù)質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)督等高效的綜合管理功能;實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行分析和優(yōu)化，為電網(wǎng)運(yùn)行和管理提供更為全面的配電運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化。

無(wú)人機(jī)應(yīng)急指揮

無(wú)人機(jī)應(yīng)急指揮系統(tǒng)已成為電力應(yīng)急指揮的主要有效遙感技術(shù)之一，其主要應(yīng)用的價(jià)值在于對(duì)整個(gè)輸電線(xiàn)路進(jìn)行定點(diǎn)定時(shí)的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患；節(jié)省大量巡線(xiàn)人員的作業(yè)成本，提高巡線(xiàn)效率；分析不同時(shí)期影像數(shù)據(jù)的變化，為線(xiàn)路和鐵塔維護(hù)以及今后電力設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)；為電網(wǎng)管理者快速處理應(yīng)急突發(fā)事件提供決策依據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)

2012年以來(lái)，上海、江蘇、山東、河北、浙江等地先后啟動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，大陸各地試點(diǎn)工程相繼鋪開(kāi)。而從現(xiàn)在開(kāi)始至2020這段中國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的重要時(shí)期，中國(guó)將建成以華北、華東、華中特高壓同步電網(wǎng)為中心，東北特高壓電網(wǎng)、西北750千伏電網(wǎng)為送端，聯(lián)結(jié)各大煤電基地、大水電基地、大核電基地、大可再生能源基地，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。華北、華東、華中特高壓同步電網(wǎng)形成“五縱六橫”主網(wǎng)架。面對(duì)龐大的智能電網(wǎng)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，安防行業(yè)也正在緊跟智能電網(wǎng)建設(shè)的步伐，不斷迎接新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。