高彥霞 李 峰 河北衡水供電公司
摘 要：無人值守變電站將成為變電站發(fā)展的主要方向。在已有變電站“四遙”功能不能完全支持變電站的無人值班的基礎(chǔ)上，闡述了新型遙視系統(tǒng)的應(yīng)用。文中提出一種結(jié)合變電小區(qū)無人值班變電站現(xiàn)狀的遙視系統(tǒng)應(yīng)用的方案，通過高速網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各無人值班變電站的視頻的互聯(lián)，期望突破傳統(tǒng)變電站之間沒有視頻連接的模式，利用安裝在站內(nèi)的攝像系統(tǒng)得到的信息，借助通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)視頻信息的共享。
關(guān)鍵詞：遙視系統(tǒng); 無人值班; 變電小區(qū);
1．引言
隨著變電站自動化技術(shù)的日益發(fā)展，無人值班變電站運(yùn)行模式已成為一種趨勢，目前，許多變電站實(shí)現(xiàn)了“四遙”功能，將變電站現(xiàn)場的運(yùn)行數(shù)據(jù)，設(shè)備狀態(tài)傳送到遠(yuǎn)方的調(diào)度中心（集控站）。同時調(diào)度中心（集控站）也可以對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制及調(diào)節(jié)，然而傳統(tǒng)的“四遙”雖能提高變電站的自動化水平，但由于技術(shù)，管理等方面的原因，還難以實(shí)現(xiàn)變電站真正的無人值班，不能徹底的達(dá)到減員增效的目的。因此，許多變電站不得不在“無人值班”的提法下，采取了少人值守的折中模式。
電力系統(tǒng)自動化的“四遙”之所以不能完全支持變電站的無人值班，是因?yàn)椤八倪b”不涵蓋對變電站環(huán)境的監(jiān)控內(nèi)容，例如防盜，防火，防爆，防漬，防水氣泄漏等。因此，即使對一個“四遙”功能十分完善的變電站，人們對“無人值班”仍然心存疑慮。變電站的運(yùn)行，管理人員不僅需要在遠(yuǎn)方的監(jiān)控中心能看到變電站的每一個角落，還要及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境的異常現(xiàn)象，并在遠(yuǎn)方通過遙控進(jìn)行處置。
計算機(jī)技術(shù)，多媒體技術(shù)及通訊技術(shù)的發(fā)展，為我們解決變電站的遠(yuǎn)方監(jiān)視問題提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，圖象，聲音信號的數(shù)字化及壓縮，解壓縮技術(shù)使聲像信號的存貯，加工及遠(yuǎn)傳變得輕而易舉。這一技術(shù)已經(jīng)引入到變電站自動化的領(lǐng)域里，除了實(shí)現(xiàn)“四遙”外，還增加了另一內(nèi)容：遙視。
變電站遙視系統(tǒng)就是將變電站的視音頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)由變電站的前端設(shè)備采集編碼，并將編碼后的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心接收編碼后的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)，并進(jìn)行監(jiān)控，存儲和管理。變電站遙視監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施為實(shí)現(xiàn)變電站的無人值守，從而推動電網(wǎng)管理的自動化，綜合化，集中化和智能化提供了有力的保障。
2．系統(tǒng)應(yīng)具備的幾個實(shí)用功能：
2．1遙視系統(tǒng)需求分析
變電站遙視系統(tǒng)所承擔(dān)的任務(wù)主要有兩方面：（1）變電站及設(shè)備的安全。即從安全防范的角度，保障變電站空間范圍內(nèi)的建筑和設(shè)備的安全，防盜，防火。（2）保障變電站設(shè)備正常運(yùn)行和事故信號正常傳輸，保障變電站設(shè)備的正常運(yùn)行，事故的報警錄象及其突發(fā)事件時與主站的聲像通信等。
2．2遙視系統(tǒng)實(shí)用功能
變電站遙視系統(tǒng)要達(dá)到實(shí)用化程度，在具備基本的功能外，以下幾項(xiàng)功能也是必需的：（1）系統(tǒng)可遙控或自動控制監(jiān)視現(xiàn)場燈光（風(fēng)扇，空調(diào)等）（2）具備能同時記錄所有重要攝像點(diǎn)圖象的數(shù)字硬盤錄象裝置，可進(jìn)行遠(yuǎn)程歷史圖象查詢。（3）實(shí)行操作權(quán)限管理和網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)，系統(tǒng)自動生成運(yùn)行日志和打印報表輸出。（4）系統(tǒng)各部分設(shè)備具備準(zhǔn)確的時間標(biāo)準(zhǔn)。（5）系統(tǒng)可使用連接在網(wǎng)絡(luò)上的辦公電腦作為監(jiān)視工作站。（6）系統(tǒng)應(yīng)具備良好的擴(kuò)展和多級組網(wǎng)能力。（7）系統(tǒng)應(yīng)具備各種連接接口，可實(shí)現(xiàn)與變電站綜合自動化系統(tǒng)，消防系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)等的連接，也可與MIS，EMS，SCADA等系統(tǒng)接口。
主要以變壓器，斷路器，電壓互感器，電流互感器，高壓室開關(guān)，主控室的電源盤及控制盤等為監(jiān)視對象，通過攝象機(jī)，感應(yīng)探頭等裝置，實(shí)現(xiàn)對一，二次設(shè)備及其運(yùn)行情況的監(jiān)視。
在變電站的高壓室和主控室等地點(diǎn)裝設(shè)一批煙感或溫感探頭，并在圍墻周圍安裝對射式外線探頭，當(dāng)探頭感到煙霧，高溫或有人闖入時，就會及時向后臺發(fā)出告警信息，同時聯(lián)動切換攝象機(jī)畫面，并記錄下當(dāng)時現(xiàn)場的情況，起到防火防盜的作用。
3．遙視系統(tǒng)的基本組成：
變電站彩色遙視系統(tǒng)一般由站端攝像監(jiān)控設(shè)備，高速通信通道和通信設(shè)備，遙視控制中心主站構(gòu)成。站端攝像監(jiān)控設(shè)備位于變電站現(xiàn)場，完成視頻信號，報警信號的采集，以及攝象機(jī)控制的各項(xiàng)操作，監(jiān)控中心主站一般設(shè)在調(diào)度，監(jiān)控中心運(yùn)行值班部門等處，完成視頻信號的解壓播放，遙控各攝像點(diǎn)燈光，實(shí)現(xiàn)地圖顯示，報警，圖象存儲，系統(tǒng)設(shè)備管理，與其他自動化系統(tǒng)接口等功能，通信通道完成各種信息的傳遞。
3．1 變電站內(nèi)攝象機(jī)安裝位置：
遙視系統(tǒng)能否發(fā)揮其最大功能，攝象機(jī)在變電站現(xiàn)場的安裝位置是否合適十分關(guān)鍵。一般遙視系統(tǒng)應(yīng)監(jiān)視變電站的變壓器、高壓出線、開關(guān)柜、主控室、電容器室、通信室、電纜層等位置和設(shè)備，同時監(jiān)控變電站場地，大門，圍墻等。安裝時可根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備狀況決定安裝位置，盡量達(dá)到既能看到設(shè)備全貌又能看清重要細(xì)節(jié)。對正在設(shè)計的新站，可結(jié)合遙視系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計。
4.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成：
電力遠(yuǎn)程圖象監(jiān)控系統(tǒng)由主站系統(tǒng)（監(jiān)控中心），子站系統(tǒng)（監(jiān)控前端）及傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。主站系統(tǒng)由監(jiān)控終端、管理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、網(wǎng)橋、逆變電源、中心工作站及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)對變電站監(jiān)控設(shè)備的管理控制，告警信息查詢，圖象瀏覽和控制等功能，掌握站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行情況；子站系統(tǒng)主要包括視頻服務(wù)器、云臺控制器、燈光控制器、逆變電源、以及室外或室內(nèi)各種智能攝像設(shè)備，視頻服務(wù)器含報警處理軟件、雙向語音軟件及視頻壓縮軟件等，通過視頻服務(wù)器可將站內(nèi)視頻，音頻，告警信息等信息壓縮編碼后，通過通信網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心，完成實(shí)時監(jiān)控。圖1是以安平變電小區(qū)為例。
站端包括攝像單元，控制解碼器，視頻服務(wù)器，報警控制設(shè)備，麥克風(fēng)和音箱，編解碼器等，在有人值守的遠(yuǎn)程現(xiàn)場可以設(shè)置多媒體控制計算機(jī)，也可以設(shè)置控制鍵盤，這些控制設(shè)備可以控制該現(xiàn)場的攝像機(jī)切換，鏡頭，云臺動作，并且可以處理報警信息。站端在系統(tǒng)中的作用是采集現(xiàn)場的各種視頻，音頻，數(shù)據(jù)等信息，并通過編解碼器進(jìn)行處理，將模擬信號數(shù)字化并壓縮編碼，以便于在可利用的數(shù)字通訊線路上進(jìn)行傳輸。同時站端還具有把主站端傳輸過來的控制命令解碼后控制鏡頭，云臺等可控裝置，實(shí)現(xiàn)云臺，鏡頭和燈光等控制，以及進(jìn)行報警的布防和撤防。
通信層可用光纖，微波，電話網(wǎng)，DDN，ISDN，通信衛(wèi)星，無線擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)器等，不同通道所傳送的圖象質(zhì)量會有很大的差別，目前都架設(shè)了光纖網(wǎng)絡(luò)，可采用光纖的E1通道傳送圖象，也能獲得較理想效果，可利用光纖的環(huán)網(wǎng)為圖象傳送提供冗余通道，也能獲得較理想的效果。如采用光纖以太網(wǎng)通道，這樣將有利于提高信道的利用率和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的擴(kuò)充。
主站端（集控）包括編解碼器，視頻矩陣，音頻矩陣，麥克風(fēng)，音響以及視頻監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控器及監(jiān)控軟件，硬盤錄象機(jī)等。主站端的作用是將通訊線路采集的數(shù)字信號通過編解碼轉(zhuǎn)化后的模擬信號竟視頻矩陣進(jìn)入視頻監(jiān)控服務(wù)器，用于監(jiān)視各個現(xiàn)場，并收集現(xiàn)場的報警信息，同時供網(wǎng)絡(luò)層傳輸圖形等信號。
4．1子站系統(tǒng)工作過程及功能：
子站系統(tǒng)對視頻流的處理是攝象機(jī)將模擬視頻信號送到矩陣，由矩陣統(tǒng)一收斂，然后輸出到編碼站，由編碼站完成數(shù)字化并作壓縮處理，最后打包成TCP/IP數(shù)據(jù)包，語音信號的處理和視頻信號類似，報警和控制信號的處理與視頻信號有所不同，從報警探頭采集來的告警狀態(tài)最先經(jīng)過告警主機(jī)的處理，并完成一些邏輯關(guān)系，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)的形式通過RS232串口上傳到編碼站。在網(wǎng)絡(luò)上控制信號與圖象信號分開傳輸，不是打在一個數(shù)據(jù)包中的。各設(shè)備之間的連線圖如圖2所示。
5.數(shù)字圖象傳輸?shù)幕驹?BR>數(shù)字化過程：
數(shù)字遙視系統(tǒng)與會議電視，可視電話有相似之處，核心都是利用數(shù)字圖象壓縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)音頻通信。我國采用的PAL制電視信號，是由圖象序列組成，為了在數(shù)字信道上傳輸，必須先經(jīng)過：1，數(shù)字化，即通過采樣和量化，將來自攝象機(jī)模擬視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。2，數(shù)字圖象壓縮編碼，由于數(shù)字化后的圖象數(shù)據(jù)量非常大，達(dá)100Mbps以上，必須進(jìn)行壓縮編碼，才能在目前的信道上傳輸。3數(shù)據(jù)復(fù)合，即將壓縮后的圖象碼流于其他數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合，并加入糾錯編碼，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)流，4，信道接口，是用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到通信網(wǎng)的接口設(shè)備。
在接收端是一逆過程，但經(jīng)解壓縮后的圖象數(shù)據(jù)可直接顯示在計算機(jī)屏幕上，或經(jīng)復(fù)合后在電視監(jiān)視器顯示。
6．結(jié)論
隨著我國電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，變電站遙視系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入快速增長期。由于多媒體遙視警戒系統(tǒng)具備遙視、視頻報警及遠(yuǎn)方處理事故的綜合功能，現(xiàn)場的動態(tài)圖象可以通過各類通道不受距離限制的遠(yuǎn)程傳送，使用快速一體化球型攝象機(jī)，其覆蓋面廣，視頻報警時可自動錄象并可隨時調(diào)用及回放，系統(tǒng)的性能還可以隨需求改變或增加，可以靠軟件升級滿足，無需更換設(shè)備。今后的無人值守變電站的監(jiān)視和自動警戒系統(tǒng)可按多媒體遙視警戒系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計安裝。
參考文獻(xiàn)：
[1] 游國權(quán)，等 遙視在無人值守變電站的應(yīng)用 廣西電力技術(shù) 2001（3）。
[2] 呂振華，等 變電站遙視系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)行 電力系統(tǒng)自動化 2002（14）
收稿日期：2008年8月2日
