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上，闡述了新型遙視系統的應用。文中提出一種結合變電小區無人值班變電站現狀的遙視系統應用的方案，通過高速網絡實現各無人值班變電站的視頻的互聯，期望突破傳統變電站之間沒有視頻連接的模式，利用安裝在站內的攝像系統得到的信息，借助通信網絡實現視頻信息的共享。
關鍵詞：遙視系統; 無人值班; 變電小區;
1．引言
隨著變電站自動化技術的日益發展，無人值班變電站運行模式已成為一種趨勢，目前，許多變電站實現了“四遙”功能，將變電站現場的運行數據，設備狀態傳送到遠方的調度中心（集控站）。同時調度中心（集控站）也可以對現場設備進行控制及調節，然而傳統的“四遙”雖能提高變電站的自動化水平，但由于技術，管理等方面的原因，還難以實現變電站真正的無人值班，不能徹底的達到減員增效的目的。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，是因為“四遙”不涵蓋對變電站環境的監控內容，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。變電站的運行，管理人員不僅需要在遠方的監控中心能看到變電站的每一個角落，還要及時發現環境的異常現象，并在遠方通過遙控進行處置。
計算機技術，多媒體技術及通訊技術的發展，為我們解決變電站的遠方監視問題提供了強大的技術支持，圖象，聲音信號的數字化及壓縮，解壓縮技術使聲像信號的存貯，加工及遠傳變得輕而易舉。這一技術已經引入到變電站自動化的領域里，除了實現“四遙”外，還增加了另一內容：遙視。
變電站遙視系統就是將變電站的視音頻數據和監控數據由變電站的前端設備采集編碼，并將編碼后的數據通過網絡傳輸到監控中心，監控中心接收編碼后的視頻數據和監控數據，并進行監控，存儲和管理。變電站遙視監控系統的實施為實現變電站的無人值守，從而推動電網管理的自動化，綜合化，集中化和智能化提供了有力的保障。
2．系統應具備的幾個實用功能：
2．1遙視系統需求分析
變電站遙視系統所承擔的任務主要有兩方面：（1）變電站及設備的安全。即從安全防范的角度，保障變電站空間范圍內的建筑和設備的安全，防盜，防火。（2）保障變電站設備正常運行和事故信號正常傳輸，保障變電站設備的正常運行，事故的報警錄象及其突發事件時與主站的聲像通信等。
2．2遙視系統實用功能
變電站遙視系統要達到實用化程度，在具備基本的功能外，以下幾項功能也是必需的：（1）系統可遙控或自動控制監視現場燈光（風扇，空調等）（2）具備能同時記錄所有重要攝像點圖象的數字硬盤錄象裝置，可進行遠程歷史圖象查詢。（3）實行操作權限管理和網絡安全保護，系統自動生成運行日志和打印報表輸出。（4）系統各部分設備具備準確的時間標準。（5）系統可使用連接在網絡上的辦公電腦作為監視工作站。（6）系統應具備良好的擴展和多級組網能力。（7）系統應具備各種連接接口，可實現與變電站綜合自動化系統，消防系統，門禁系統等的連接，也可與MIS，EMS，SCADA等系統接口。
主要以變壓器，斷路器，電壓互感器，電流互感器，高壓室開關，主控室的電源盤及控制盤等為監視對象，通過攝象機，感應探頭等裝置，實現對一，二次設備及其運行情況的監視。
在變電站的高壓室和主控室等地點裝設一批煙感或溫感探頭，并在圍墻周圍安裝對射式外線探頭，當探頭感到煙霧，高溫或有人闖入時，就會及時向后臺發出告警信息，同時聯動切換攝象機畫面，并記錄下當時現場的情況，起到防火防盜的作用。
3．遙視系統的基本組成：
變電站彩色遙視系統一般由站端攝像監控設備，高速通信通道和通信設備，遙視控制中心主站構成。站端攝像監控設備位于變電站現場，完成視頻信號，報警信號的采集，以及攝象機控制的各項操作，監控中心主站一般設在調度，監控中心運行值班部門等處，完成視頻信號的解壓播放，遙控各攝像點燈光，實現地圖顯示，報警，圖象存儲，系統設備管理，與其他自動化系統接口等功能，通信通道完成各種信息的傳遞。
3．1 變電站內攝象機安裝位置：
遙視系統能否發揮其最大功能，攝象機在變電站現場的安裝位置是否合適十分關鍵。一般遙視系統應監視變電站的變壓器、高壓出線、開關柜、主控室、電容器室、通信室、電纜層等位置和設備，同時監控變電站場地，大門，圍墻等。安裝時可根據現場設備狀況決定安裝位置，盡量達到既能看到設備全貌又能看清重要細節。對正在設計的新站，可結合遙視系統的應用進行設計。
4.系統網絡組成：
電力遠程圖象監控系統由主站系統（監控中心），子站系統（監控前端）及傳輸網絡構成。主站系統由監控終端、管理服務器、網絡交換機、網橋、逆變電源、中心工作站及網絡設備組成，實現對變電站監控設備的管理控制，告警信息查詢，圖象瀏覽和控制等功能，掌握站內設備運行情況；子站系統主要包括視頻服務器、云臺控制器、燈光控制器、逆變電源、以及室外或室內各種智能攝像設備，視頻服務器含報警處理軟件、雙向語音軟件及視頻壓縮軟件等，通過視頻服務器可將站內視頻，音頻，告警信息等信息壓縮編碼后，通過通信網絡上傳到監控中心，完成實時監控。圖1是以安平變電小區為例。
站端包括攝像單元，控制解碼器，視頻服務器，報警控制設備，麥克風和音箱，編解碼器等，在有人值守的遠程現場可以設置多媒體控制計算機，也可以設置控制鍵盤，這些控制設備可以控制該現場的攝像機切換，鏡頭，云臺動作，并且可以處理報警信息。站端在系統中的作用是采集現場的各種視頻，音頻，數據等信息，并通過編解碼器進行處理，將模擬信號數字化并壓縮編碼，以便于在可利用的數字通訊線路上進行傳輸。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，實現云臺，鏡頭和燈光等控制，以及進行報警的布防和撤防。
通信層可用光纖，微波，電話網，DDN，ISDN，通信衛星，無線擴頻調制解調器等，不同通道所傳送的圖象質量會有很大的差別，目前都架設了光纖網絡，可采用光纖的E1通道傳送圖象，也能獲得較理想效果，可利用光纖的環網為圖象傳送提供冗余通道，也能獲得較理想的效果。如采用光纖以太網通道，這樣將有利于提高信道的利用率和實現系統功能的擴充。
主站端（集控）包括編解碼器，視頻矩陣，音頻矩陣，麥克風，音響以及視頻監控服務器，監控器及監控軟件，硬盤錄象機等。主站端的作用是將通訊線路采集的數字信號通過編解碼轉化后的模擬信號竟視頻矩陣進入視頻監控服務器，用于監視各個現場，并收集現場的報警信息，同時供網絡層傳輸圖形等信號。
4．1子站系統工作過程及功能：
子站系統對視頻流的處理是攝象機將模擬視頻信號送到矩陣，由矩陣統一收斂，然后輸出到編碼站，由編碼站完成數字化并作壓縮處理，最后打包成TCP/IP數據包，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最先經過告警主機的處理，并完成一些邏輯關系，轉換成數據的形式通過RS232串口上傳到編碼站。在網絡上控制信號與圖象信號分開傳輸，不是打在一個數據包中的。各設備之間的連線圖如圖2所示。
5.數字圖象傳輸的基本原理
數字化過程：
數字遙視系統與會議電視，可視電話有相似之處，核心都是利用數字圖象壓縮技術實現音頻通信。我國采用的PAL制電視信號，是由圖象序列組成，為了在數字信道上傳輸，必須先經過：1，數字化，即通過采樣和量化，將來自攝象機模擬視頻信號轉化為數字信號。2，數字圖象壓縮編碼，由于數字化后的圖象數據量非常大，達100Mbps以上，必須進行壓縮編碼，才能在目前的信道上傳輸。3數據復合，即將壓縮后的圖象碼流于其他數據進行復合，并加入糾錯編碼，形成統一的數據流，4，信道接口，是用于將數據發送到通信網的接口設備。
在接收端是一逆過程，但經解壓縮后的圖象數據可直接顯示在計算機屏幕上，或經復合后在電視監視器顯示。
6．結論
隨著我國電力系統的迅猛發展，變電站遙視系統應用已經進入快速增長期。由于多媒體遙視警戒系統具備遙視、視頻報警及遠方處理事故的綜合功能，現場的動態圖象可以通過各類通道不受距離限制的遠程傳送，使用快速一體化球型攝象機，其覆蓋面廣，視頻報警時可自動錄象并可隨時調用及回放，系統的性能還可以隨需求改變或增加，可以靠軟件升級滿足，無需更換設備。今后的無人值守變電站的監視和自動警戒系統可按多媒體遙視警戒系統進行設計安裝。
參考文獻：
[1] 游國權，等 遙視在無人值守變電站的應用 廣西電力技術 2001（3）。
[2] 呂振華，等 變電站遙視系統的設計和運行 電力系統自動化 2002（14）
收稿日期：2008年8月2日
