遠程監控系統在無人值守變電站中的應用

李國萍++莊洪衛++王其成

摘 要：由于當今高科技型的自動化技術成果在電力領域中取得了廣泛的運用，我國絕大多數電網系統中的變電控制裝置逐步朝著遠程模式控制的方向發展，由此依托于電腦程序技術、網絡式訊息技術以及模擬控制技術的現代智能化無人操作控制體系逐步取代了過去全靠站上人工操作的控制模式。本文探討了遠距離監控機構的運用條件及視頻型監視管控新工藝的發展路徑，闡釋了遠程型監控機構的功能組成及多項重點控制工藝原理。

關鍵詞：無人值守；變電裝置；遠程控制；自動化操控

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

自歷史跨入新的高科技時代之后，電力網絡控制過程正朝著大數據、高負載、特高壓控制模式轉化。隨著我國電力系統運行機制變革的逐步推進及電力網絡控制規模的持續增大，無人式變電控制模式已經變成當今電力系統改革的基本目標。就無人型變電控制裝置而言，為了全面準確把握操作現場的具體狀態，其必然需要構建針對變電裝置控制的遠距離監視操控機構，讓其可以對變電機構的重點型控制部位以及變電所周邊區域實施嚴密的監控過程，此嚴密的監視效果可促使變電裝置內各類運行裝備的工作狀況被遠程控制機構所充分把握，同時對電力控制機構中所出現的故障狀態實施及時的訊號通報，從而引導遠程之外的值崗控制人員快速有效地檢查和處置系統中所發生的故障，其重點任務是實現對變電控制區域的安全防護功能及對相關重點電氣裝備實施目控下的實時管理。

一、無人值守技術運用條件

一些年來，電力領域始終是追求于不用人或者是少用人來值守變電控制過程這一遠程自動化控制技術的普及運用。現階段我們國家電力系統中已經有大部分的變電裝置控制達到了“四遙模式”，也就是指遙檢、遙訊、遙管、遙動的這4個類型操控功能。但是，達到變電控制裝置整體性的自動型管控效果，大范圍實施無人工自動化控制變電裝置的基本條件是構建一套完整有效的遠距離監控機構——電力系統將其稱作“遙視”模式。“遙視”效果的實現可以使電力系統平衡協調人員進行遠距離監測變電裝置內的裝備和現場運行狀況。“遙視”技術作為對過去“四遙”模式的完善，大幅度提升了電力系統自動型操控體系運作的穩定性、把握性。所以，逐漸增多的電力控制系統將遠距離監督管理機構體系當做實現無人值崗或少數人值崗變電控制模式的基本方法。無人工值崗式變電控制裝置的智能型遠距離圖像監測體系因為其是由運作指揮中心或控制人員擔負起了原來變電裝置運作過程中值崗作業者的全部操作職能，故此類變電控制裝置即不需要專職的值崗操作人員，而且此種遠程操控模式還能夠實現對現場操作人數大幅度減少的目的，從而可大幅度減少人工操作成本。

二、遠程視頻監視操控的發展路徑

遠距離視頻監視操控體系的完善發展歷程大概路徑了3個時期：

1.仿真型監控手段。在20世紀90年代之前，重點是以仿真設備為基本內容的閉路型電視監視測控體系，利用錄像設備把現場控制情況記錄下來以備查閱。利用錄像設備錄制下來的操作控制及設備圖像，表現出清晰度欠缺、查閱困難及錄像磁帶不易保管等缺陷，因此此類手段的運用實例已逐漸減少。而對于過去時候的遠距離監視控制，嚴重地表現出參數體量大，依靠網絡傳送存在很大著難度，而且需要利用專業型電路裝備，視頻訊息品質次，對監控操作體系要求標準嚴等不利情況。

2.數字型現場視頻監視控制體系。20世紀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處置功能展開對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到對機構運作圖像的多維度展示，進而大幅度增強了圖像畫面品質。此類依托于PC設備的多維度主體控制臺體系一并稱為數字型現場視頻監視控制體系，其充分地表現著訊息參數體量大，網絡系統傳送難度大、視頻訊息品質較次、對監視控制體系的操作功能要求標準高等缺陷，而且其僅可在局部區域網中操作，不能極為圓滿地達到遠距離監視控制的要求。

3.遠程型視頻監視控制體系統。20世紀90年代末期，伴隨著網絡頻帶的加寬、電腦訊息處置容量及存儲功能的迅速提升，還有各類高效視頻整合工藝的問世，視頻型監視控制技術跨入了整體數字型模式的網絡傳播時代，我們將其稱作遠程型視頻監視控制體系。現代化的遠程型監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進行傳播的視頻監視控制機構體系，以網絡傳播功能為基本依托，將數字型視頻訊息進行凝練、傳送、記錄及放映為操作宗旨，以高效、玲瓏剔透的圖像畫面分析為基本特征，激發起了視頻型監視控制領域中的深刻革命。

三、遠程型監視控制體系構成及其操作原理

1.監控體系構成

遠程型監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項組分。前沿裝備重點涵蓋視頻功能服務器具及其他有關裝備。其視頻型服務器具擔負著把視頻訊息進行數字型轉化，依托對視頻訊息的編碼對圖像訊息實施濃縮編碼過程，爾后再把經壓縮處置之后的視頻訊息、報警訊息等參數進行復式整合，進而經過信路及視頻功能裝置傳輸到監控系統接受主體設備之中。另外亦可把音頻訊息參數做予編碼過程，合并到一塊進行傳送，并且達到有聲傳播模式。再有，接受來自于監控平臺管控主機的控制訊息，實現云臺鏡頭和燈光等控制，以及進行報警的布防和撤防。

2.基本原理

遠程監控系統核心是利用數字圖像壓縮技術實現視音頻通信，視音頻信號為了在數字信道上傳輸，必須經如下幾步：

（1）數字型，即通過采樣和量化，將來自攝像機的模擬視頻信號轉化為數字信號；

（2）數字圖像壓縮編碼，由于數字化后的圖像數據量非常龐大，必須進行壓縮編碼，才能在目前的信道上傳輸；

（3）數據復合，即將壓縮后的圖像碼流與其他如音頻（也經過了壓縮）、報警、控制等數據進行復合，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。

四、遠程監控關鍵技術

1.編碼技術

要想實現遠程監控，需要對視頻模擬信號進行數字化和壓縮，視頻信號的壓縮就是從時域、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用的算法是MPEG和H.26x。考慮到技術的先進性和成熟性，在變電站遙視系統中采用MPEG-4壓縮編碼。

2.傳輸技術

數字化視頻可以在計算機網絡（局域網或廣域網）上傳輸圖像數據，基本上不受距離限制，信號不易受干擾，可大幅度提高圖像品質和穩定性，保證了視頻數據的實時性和同步性。

結語

遠程監控系統實現了變電站現場的可視化管理，是對“四遙”功能的有益補充，為實現變電站無人值守提供了可靠保證。遠程監控系統在變電站中的應用對提高變電站運行的安全性、可靠性，提高運行和管理的科學性，充分發揮變電站的效力，促進管理工作的現代化有重要意義。

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