遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在無(wú)人值守變電站中的應(yīng)用

李國(guó)萍++莊洪衛(wèi)++王其成

摘 要：由于當(dāng)今高科技型的自動(dòng)化技術(shù)成果在電力領(lǐng)域中取得了廣泛的運(yùn)用，我國(guó)絕大多數(shù)電網(wǎng)系統(tǒng)中的變電控制裝置逐步朝著遠(yuǎn)程模式控制的方向發(fā)展，由此依托于電腦程序技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)式訊息技術(shù)以及模擬控制技術(shù)的現(xiàn)代智能化無(wú)人操作控制體系逐步取代了過(guò)去全靠站上人工操作的控制模式。本文探討了遠(yuǎn)距離監(jiān)控機(jī)構(gòu)的運(yùn)用條件及視頻型監(jiān)視管控新工藝的發(fā)展路徑，闡釋了遠(yuǎn)程型監(jiān)控機(jī)構(gòu)的功能組成及多項(xiàng)重點(diǎn)控制工藝原理。

關(guān)鍵詞：無(wú)人值守；變電裝置；遠(yuǎn)程控制；自動(dòng)化操控

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

自歷史跨入新的高科技時(shí)代之后，電力網(wǎng)絡(luò)控制過(guò)程正朝著大數(shù)據(jù)、高負(fù)載、特高壓控制模式轉(zhuǎn)化。隨著我國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制變革的逐步推進(jìn)及電力網(wǎng)絡(luò)控制規(guī)模的持續(xù)增大，無(wú)人式變電控制模式已經(jīng)變成當(dāng)今電力系統(tǒng)改革的基本目標(biāo)。就無(wú)人型變電控制裝置而言，為了全面準(zhǔn)確把握操作現(xiàn)場(chǎng)的具體狀態(tài)，其必然需要構(gòu)建針對(duì)變電裝置控制的遠(yuǎn)距離監(jiān)視操控機(jī)構(gòu)，讓其可以對(duì)變電機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)型控制部位以及變電所周邊區(qū)域?qū)嵤﹪?yán)密的監(jiān)控過(guò)程，此嚴(yán)密的監(jiān)視效果可促使變電裝置內(nèi)各類運(yùn)行裝備的工作狀況被遠(yuǎn)程控制機(jī)構(gòu)所充分把握，同時(shí)對(duì)電力控制機(jī)構(gòu)中所出現(xiàn)的故障狀態(tài)實(shí)施及時(shí)的訊號(hào)通報(bào)，從而引導(dǎo)遠(yuǎn)程之外的值崗控制人員快速有效地檢查和處置系統(tǒng)中所發(fā)生的故障，其重點(diǎn)任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)變電控制區(qū)域的安全防護(hù)功能及對(duì)相關(guān)重點(diǎn)電氣裝備實(shí)施目控下的實(shí)時(shí)管理。

一、無(wú)人值守技術(shù)運(yùn)用條件

一些年來(lái)，電力領(lǐng)域始終是追求于不用人或者是少用人來(lái)值守變電控制過(guò)程這一遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制技術(shù)的普及運(yùn)用。現(xiàn)階段我們國(guó)家電力系統(tǒng)中已經(jīng)有大部分的變電裝置控制達(dá)到了“四遙模式”，也就是指遙檢、遙訊、遙管、遙動(dòng)的這4個(gè)類型操控功能。但是，達(dá)到變電控制裝置整體性的自動(dòng)型管控效果，大范圍實(shí)施無(wú)人工自動(dòng)化控制變電裝置的基本條件是構(gòu)建一套完整有效的遠(yuǎn)距離監(jiān)控機(jī)構(gòu)——電力系統(tǒng)將其稱作“遙視”模式?！斑b視”效果的實(shí)現(xiàn)可以使電力系統(tǒng)平衡協(xié)調(diào)人員進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)變電裝置內(nèi)的裝備和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況。“遙視”技術(shù)作為對(duì)過(guò)去“四遙”模式的完善，大幅度提升了電力系統(tǒng)自動(dòng)型操控體系運(yùn)作的穩(wěn)定性、把握性。所以，逐漸增多的電力控制系統(tǒng)將遠(yuǎn)距離監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)體系當(dāng)做實(shí)現(xiàn)無(wú)人值崗或少數(shù)人值崗變電控制模式的基本方法。無(wú)人工值崗式變電控制裝置的智能型遠(yuǎn)距離圖像監(jiān)測(cè)體系因?yàn)槠涫怯蛇\(yùn)作指揮中心或控制人員擔(dān)負(fù)起了原來(lái)變電裝置運(yùn)作過(guò)程中值崗作業(yè)者的全部操作職能，故此類變電控制裝置即不需要專職的值崗操作人員，而且此種遠(yuǎn)程操控模式還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人數(shù)大幅度減少的目的，從而可大幅度減少人工操作成本。

二、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視操控的發(fā)展路徑

遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)視操控體系的完善發(fā)展歷程大概路徑了3個(gè)時(shí)期：

1.仿真型監(jiān)控手段。在20世紀(jì)90年代之前，重點(diǎn)是以仿真設(shè)備為基本內(nèi)容的閉路型電視監(jiān)視測(cè)控體系，利用錄像設(shè)備把現(xiàn)場(chǎng)控制情況記錄下來(lái)以備查閱。利用錄像設(shè)備錄制下來(lái)的操作控制及設(shè)備圖像，表現(xiàn)出清晰度欠缺、查閱困難及錄像磁帶不易保管等缺陷，因此此類手段的運(yùn)用實(shí)例已逐漸減少。而對(duì)于過(guò)去時(shí)候的遠(yuǎn)距離監(jiān)視控制，嚴(yán)重地表現(xiàn)出參數(shù)體量大，依靠網(wǎng)絡(luò)傳送存在很大著難度，而且需要利用專業(yè)型電路裝備，視頻訊息品質(zhì)次，對(duì)監(jiān)控操作體系要求標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)等不利情況。

2.數(shù)字型現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)視控制體系。20世紀(jì)90年代末期，隨著電腦處置功能的增加及視頻工藝的不斷完善，人們依托電腦本身的高效參數(shù)處置功能展開(kāi)對(duì)視頻訊息的收集及處置，依托影像顯示器件的高度辨別率達(dá)到對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)作圖像的多維度展示，進(jìn)而大幅度增強(qiáng)了圖像畫(huà)面品質(zhì)。此類依托于PC設(shè)備的多維度主體控制臺(tái)體系一并稱為數(shù)字型現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)視控制體系，其充分地表現(xiàn)著訊息參數(shù)體量大，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送難度大、視頻訊息品質(zhì)較次、對(duì)監(jiān)視控制體系的操作功能要求標(biāo)準(zhǔn)高等缺陷，而且其僅可在局部區(qū)域網(wǎng)中操作，不能極為圓滿地達(dá)到遠(yuǎn)距離監(jiān)視控制的要求。

3.遠(yuǎn)程型視頻監(jiān)視控制體系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代末期，伴隨著網(wǎng)絡(luò)頻帶的加寬、電腦訊息處置容量及存儲(chǔ)功能的迅速提升，還有各類高效視頻整合工藝的問(wèn)世，視頻型監(jiān)視控制技術(shù)跨入了整體數(shù)字型模式的網(wǎng)絡(luò)傳播時(shí)代，我們將其稱作遠(yuǎn)程型視頻監(jiān)視控制體系?，F(xiàn)代化的遠(yuǎn)程型監(jiān)督控制體系是屬于分布型模式的，其選取依托于IP、LAN模式且依靠公眾傳輸平臺(tái)進(jìn)行傳播的視頻監(jiān)視控制機(jī)構(gòu)體系，以網(wǎng)絡(luò)傳播功能為基本依托，將數(shù)字型視頻訊息進(jìn)行凝練、傳送、記錄及放映為操作宗旨，以高效、玲瓏剔透的圖像畫(huà)面分析為基本特征，激發(fā)起了視頻型監(jiān)視控制領(lǐng)域中的深刻革命。

三、遠(yuǎn)程型監(jiān)視控制體系構(gòu)成及其操作原理

1.監(jiān)控體系構(gòu)成

遠(yuǎn)程型監(jiān)視控制體系可劃分成前沿（就地）裝備、通信裝備及后部裝備3項(xiàng)組分。前沿裝備重點(diǎn)涵蓋視頻功能服務(wù)器具及其他有關(guān)裝備。其視頻型服務(wù)器具擔(dān)負(fù)著把視頻訊息進(jìn)行數(shù)字型轉(zhuǎn)化，依托對(duì)視頻訊息的編碼對(duì)圖像訊息實(shí)施濃縮編碼過(guò)程，爾后再把經(jīng)壓縮處置之后的視頻訊息、報(bào)警訊息等參數(shù)進(jìn)行復(fù)式整合，進(jìn)而經(jīng)過(guò)信路及視頻功能裝置傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)接受主體設(shè)備之中。另外亦可把音頻訊息參數(shù)做予編碼過(guò)程，合并到一塊進(jìn)行傳送，并且達(dá)到有聲傳播模式。再有，接受來(lái)自于監(jiān)控平臺(tái)管控主機(jī)的控制訊息，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)鏡頭和燈光等控制，以及進(jìn)行報(bào)警的布防和撤防。

2.基本原理

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)核心是利用數(shù)字圖像壓縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)視音頻通信，視音頻信號(hào)為了在數(shù)字信道上傳輸，必須經(jīng)如下幾步：

（1）數(shù)字型，即通過(guò)采樣和量化，將來(lái)自攝像機(jī)的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；

（2）數(shù)字圖像壓縮編碼，由于數(shù)字化后的圖像數(shù)據(jù)量非常龐大，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，即將壓縮后的圖像碼流與其他如音頻（也經(jīng)過(guò)了壓縮）、報(bào)警、控制等數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合，并加入糾錯(cuò)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。

四、遠(yuǎn)程監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)

1.編碼技術(shù)

要想實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，需要對(duì)視頻模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化和壓縮，視頻信號(hào)的壓縮就是從時(shí)域、空域兩方面去除冗余信息。目前，在眾多視頻編碼算法中，影響最大并被廣泛應(yīng)用的算法是MPEG和H.26x?？紤]到技術(shù)的先進(jìn)性和成熟性，在變電站遙視系統(tǒng)中采用MPEG-4壓縮編碼。

2.傳輸技術(shù)

數(shù)字化視頻可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)）上傳輸圖像數(shù)據(jù)，基本上不受距離限制，信號(hào)不易受干擾，可大幅度提高圖像品質(zhì)和穩(wěn)定性，保證了視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和同步性。

結(jié)語(yǔ)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了變電站現(xiàn)場(chǎng)的可視化管理，是對(duì)“四遙”功能的有益補(bǔ)充，為實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守提供了可靠保證。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用對(duì)提高變電站運(yùn)行的安全性、可靠性，提高運(yùn)行和管理的科學(xué)性，充分發(fā)揮變電站的效力，促進(jìn)管理工作的現(xiàn)代化有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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