关于电力系统终端中3G技术的应用研究

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本文摘自《价值工程》期刊2012年25期。【作者简介】：黄其平（1967-)，男，四川宜宾人,宜宾国家电网生产副局长,本科,研究方向为电力系统及自动化。【机构】 宜宾国家电网生产局；

【摘要】 3G网络技术越发走向成熟。电网发展的趋势走向了远程操作,集约管理和无线系统的趋势,3G技术在电力系统建设中应用有了可能。所以,在电力系统终端的建设过程中将3G技术融合进来,能够更好的完善智能电网。本文在参考现有的研究成果的基础,结合自身的工作实践经验,对3G技术在电力系统终端中的应用做出详细的探讨,为今后的实际电力系统建设提供理论支持。

【关键词】 3G技术； 电力终端； 智能电网； 应用；

1 3G技术及智能电网概况

所谓的3G技术是指能够进行高速传输数据的蜂窝移动通讯技术，它的全称是“第三代移动通信技术”3rd-generation，3G)。3G服务可以把声音及数据信息同时进行传送，速率一般都不小于几百kbps。目前3G存在CDMA2000，WCDMA，TD—SCDMA，WiMAx，这四种标准。

国际电信联盟早在2000年5月就正式宣布第三代移动通信标准，其中我国设计的TD.SCDMA正式被国际标准采纳，与欧洲wCDMA、美国CDMA200O组成了3G时代最主流的三大技术。

在2009年5月，国家电网公司正式提出建设坚强智能电网计划，而且把智能电网的定义及核心内容进行了明确。国网公司把智能电网定义为：把坚强网架当作基础,利用信息通信平台进行支撑,通过智能控制作为手段,把所有电压等级进行覆盖,其中就把电力系统的发电输电变电配电用电和调度各个环节都包括了,实现电力流信息流业务流的高度有机的一体化统形成了持续稳定经济高效清洁环保公开透明和谐交流的现代化电网。

国家电网还提出了符合中国国情的智能电网发展目标规划：加快坚强智能电网建设，把特高压电网作为骨干网架，平衡协调各级电网发展,使其具有把信息化数字化自动化互动化特征的有机统一。智能电网的核心内容利用先进的计算机电子设备以及智能元器件，并且融合通信自动控制和其他信息技术,开创出全新的开放的系统和共享的信息模式,把系统数据整合并优化电网管理,让用户之间用户与电网公司之间进行网络互动和快速连接,数据读取的实时双向和高效得以实现,使电网的互动运转得到很大的提升,整个电网运行的可靠性和综合有效效率都得到提高。

2 3G技术是打造智能电力终端的必然手段

2.1信息交流是智能电力终端的基本要求

智能电网建设的主要手段以及目标是实现全电网的终端互联。在互联过程中信息交换是其必须具备的条件之一。建设智能电网会把发电输电配电售电用电管理以及全程调度的各个环节都进行覆盖,信息化也会被各业务环节利用成为实现智能化的途径,电信运营商就需要提供更多新的业务并对新业务进行供支撑和服务,把握智能电网建设带动的产业变革。

3G手段作为无线通信技术中一种信息交换的新技术,进行着一曰千里的发展，它的系统的特性也产生了巨大的变化。由于使用无线通信网不在需要电网网架,从而对抗自然灾害能力也相应提高,同时凭借带宽大、传输距离远等优点，对目前电力系统通信方式的单一化覆盖面不全的缺陷进行了有效弥补。随着智能电网建设需求曰益加强,无线通信将凭借布置方便,不受地面限制等特点,能够在电力系统通信中得到很好的运用，尤其3G技术的高传输速率、高带宽、高稳定性的特点,很好地满足了广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，所以建设智能电网将把3G技术作为一个重要手段,能够更好更快服务于智能电网建设。

2.2无线操作是智能电力终端的基本原则

基于信息交换的功能,在控制系统就能够完成对电网全部终端设备的检测和控制,进而以无线操作的手段来完成对电网的控制。在电力传输分配过程中，智能电网要进行自动化收集和处理对包括变电站、电厂、专变大客户、配变低压客户供用点的整个电网每个节点的电力参数,来进行有效利用和合理调配有限的电力资源，缩短电力通信故障处理时间，提高电网综合通信保障水平。由于现存电力自动化计量网络的通信承载大多使用传统固定有线网络方式或者第二代移动通信网络,传输速率低、数据容量小、通信安全性差等缺点都会在后者使用中出现。

2.3集约化管理是智能电力终的端基本手段

随着电力网络的全面改造,变电站实现无人化、集控化，电力系统生产效益大大提高。当前,运行管理调度部门已经能把专业运行协调各归口职能,但仍然不能将现场设备运行状况实时掌握。无法直接指挥运行障碍处理，比如调度指挥全部通过电话实行,无法在现场指导操作,无法预测现场操作情况。由于无人值班的现场安全难以得到保障,人部分还是采取人员留守或者操作班巡检方式,设备隐患还是难以及时发现和检修，甚至被迫进行事后处理,使供电系统的可靠性供电可靠率难以完全保证,定时巡检方式无法对资源进行合理分配。电力通讯对于安全性要求非常高，如果电力系统的大量厂站都实行无人管理，电力通讯安全隐患就会很大。

各地电力部门开始重视建立一套技术领先功能强大的监控系统,使得通讯机房设备正常工作得到保障,在电力调度通讯中心把电力监控系统在建立监控中心,把各变电站(所)通讯机房的设备运行数据环境参量图像实时监控，从而能够实时直接掌握各个设备的运行情况,并及时处理现场发生的故障。所以电力系统的高速发展从某种意义上就体现在无人值班的建设和运行的应用程度。

3 3G技术在电力终端应用前景

3.1远程控制

利用3G技术电力终端进行联动。首先，建立完善的3G传输系统的固定基站与发射和接收装置,或者依赖现有的3G手机信号网络对电力终端设备的信号进行传输支持。其次,使其与电力终端的开关以及相关的电气系统进行联动,使得电气终端的控制达到完全自动化与电动化的目的,进而能够通过传输与接收到的电信信号对电力进行控制,最终达到自动化的目的。之后通过信号的反馈与控制,采用无线电对电力设备终端的接受装置进行信号传输。进而通过总站对外部电气设备达到总体或者分布的控制。完成远程控制操作。

3.2信息反馈

建立信息反馈体系,利用3G通道系统对外部的电力设备运转情况进行反馈，以及信息的存储。作用主要有两个方面：

3.2.1通过信息的反馈来建立全网的工作示意图，具体工作模式是采用电子自动检测系统对电力终端的运行参数进行读取与监督。并通过传输系统将相应的信号进行加密传输。总站或者工作间经过对大量的数据的统一处理,绘制全电网的各个终端的工作情况的示意图。通过图例分布能够对全电网的设备终端运行信息进行反馈。

3.2.2采用主动问询，被动反馈的模式来对电力设备终端的反馈信息进行收集与汇总进而反映卅整个电网的承载力，终端设备的运行参数,进而达到对设备终端的监控以及为辅助收费、计量、稽査等内容提供基础数据。

3.3异常报警

基于信息的自动检索以及信息的反馈机制。智能电网的设备终端能够依赖于3G系统完成对异常现象的自动报警。首先,通过电路自査,参数检测等基本功能构建了异常信息的检索系统,系统可以包括了设备荷载,设备线路的通畅程度,设备的温度等基本参数。其次,利用3G网络将数据传回处理中心。最后，在处理中心进行一定程度的处理。按照系统的设定值域范围对反馈的信息进行检测。对于超出范围的数据及时进行报警与提醒。对于大幅度超出范围的数据可以根据电脑内预先设定的如拉闸等简单的手段进行先行处理在报告的原则。避免事故与损失的扩大。

3.4实时监控

目前电网输电线路基本靠人工方式进行巡査,劳动强度很高，而且效率低下，不利于管理，特别在一些无人区以及交通不通畅的地区，线路巡査执行起来更加不便,并且杆塔顶端的具体情况和附近的环境情况都无法仔细检査到，根本就无法满足电网现代化管理的需求。传统的巡査管理工作是将巡査结果手工抄录后再录入计算机进行管理这样一来,工作量多,资料量大,工作效率不高，巡査记录经常达不到规范要求，并且不能很好地监督和考察巡视人员。

需要把可以接入3G网络模块的监测终端安装在电力线路现场终端部分,来进行电力塔的监测。在现场发生故障其中就有现场温度太高，瞬时风速过快,通讯无法接通的情况下,监测终端也可以把故障信息实时上传。3G网络凭借它高可用带宽安全传输电力,对线路进行现场监测信息，电力线路监测中心负责收集电力线路现场监测数据,计算处理好后,给抢修带来支撑。

4 3G技术的应用优势

4.1高速度的信息传输

在施工快速方面主要是与传统的有线信息传输系统相比较。由于信号的传输均以弱电的形式进行传输,这就要求对设备的施工过程中需要架设另外一条弱电电缆用以对设备信号的传输。而采用3(3设备信号的传输以无线网络为基础进而降低了施工的难度与周期。部分设备采用即安即用的模式。只需要在现场安装现场调试后就可以发挥作用。

在信号传输迅速方面主要是与传统的无线通讯相比较如传统的2(3甚至是第一代短波无线通讯相比,3G技术的最高传输速率能够达到几百kbps。是其他无线网络的100倍作用。一方面能够保证通讯的迅速与快捷。另一方面由于单位时间数据传输量增加，因此可以附带其他系统不具备的功能。如视频监控等。

4.2低成本的信息体系构架

低成本的信息体系构架主要表现为施工简单。对于3(3网络的施工可以采用电信3G网络的应用搭建。不需要进行独立构建。对于终端设备的施工也可以选择添加附件与模块的方式进行搭建,搭建成本低廉。并且，由于施工方便,无需对传统的设备进行大范围的改造，因此，也在一定程度上降低了对旧电网的改造成本。

4.3高集约化的管理模式

智能化电网建设促进了生产力的发展,也必然引起生产关系的转变。3G技术在终端系统上的应用将改变目前的电力系统结构,将进一步促进智能电网的优化整合。电力系统资源可以得到高效和完整的利用，电网坚强可以得到真正的实现，这也正是目前国内电力系统前进的方向。

5总结

总的来说，电力系统的发展必将融入更多更高端的科技成果，而3G技术已经逐渐完善，在保证安全可靠的前提下，应当鼓励对3G技术在电力系统中的应用研究,并应尽快把握住目前的发展机遇,与通讯运营商共同合力建设,从而让电力系统的优化配置和智能电网建设不再是空想和口号,3G技术其明显的优势必将使电网得到壮大和完善。

参考文献：
[1]封晓东，贺要锋,孙强宇.基于3G输电线路故障定位及维修系统研究[J].继电器,2007.16
[2]张余,李东艳,昊宇，昊兴建,易先锋,贾海军.中国联通3G服务智能电网的应用研究[J].电网与清洁能源,2010,(8.
[3]吴培红.GPRS在用电管理系统中的应用[D].浙江大学：浙江大学,2005.
[4]谢芳.基于DSP的逆变电源研究[D].武汉理工大学武汉理工大学,2006.