面向新型電力系統(tǒng)的調(diào)度交換系統(tǒng)研究與探討

鄧 舒

（福建永福電力設(shè)計(jì)股份有限公司，福建 福州 350108）

0 引言

2021年3月15日，中共中央提出了建設(shè)新型電力系統(tǒng)的戰(zhàn)略部署[1]，加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)成為我國(guó)電力行業(yè)的重要目標(biāo)。作為新型電力系統(tǒng)重要支撐手段的電力通信調(diào)度交換系統(tǒng)，在服務(wù)新型電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)部門(mén)、場(chǎng)站間的實(shí)時(shí)信息流轉(zhuǎn)方面發(fā)揮了重要的作用。為了滿(mǎn)足新能源多場(chǎng)景和多業(yè)務(wù)接入需求，對(duì)于電力調(diào)度通信系統(tǒng)提出了連接更廣泛、業(yè)務(wù)更多元、場(chǎng)景更豐富的技術(shù)要求，而現(xiàn)有電力程控調(diào)度交換采用以采用電路交換技術(shù)體制，無(wú)法滿(mǎn)足新型電力系統(tǒng)要求，因此現(xiàn)有調(diào)度交換系統(tǒng)急需進(jìn)行演進(jìn)。

本文基于新型電力系統(tǒng)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，提出了軟交換構(gòu)架與電路交換構(gòu)架融合的智慧音視頻調(diào)度交換系統(tǒng)，促進(jìn)傳統(tǒng)的調(diào)度交換系統(tǒng)向語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)等綜合性的多媒體融合智慧調(diào)度系統(tǒng)的提升，很好地適應(yīng)業(yè)務(wù)連接更廣泛、多元化、場(chǎng)景豐富的新型電力系統(tǒng)。

1 新能源用戶(hù)調(diào)度交換網(wǎng)現(xiàn)狀

新能源用戶(hù)（風(fēng)力、光伏等電站）的調(diào)度交換系統(tǒng)，不僅要用于與電網(wǎng)調(diào)度互連需要，還要滿(mǎn)足廠(chǎng)內(nèi)生產(chǎn)調(diào)度互聯(lián)需求。為新能源用戶(hù)配置1套專(zhuān)用于數(shù)字程控調(diào)度交換機(jī)，通過(guò)2M中繼方式與電網(wǎng)調(diào)度端互連，同時(shí)給廠(chǎng)內(nèi)提供內(nèi)部調(diào)度電話(huà)，用于生產(chǎn)搶修使用，該系統(tǒng)應(yīng)為獨(dú)立交換系統(tǒng)，并應(yīng)以生產(chǎn)管理交換機(jī)和公網(wǎng)作為備用。同時(shí)可控制室1～2個(gè)席位配置智能調(diào)度臺(tái)。新能源用戶(hù)調(diào)度交換機(jī)系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1。

圖1 新能源用戶(hù)調(diào)度交換機(jī)系統(tǒng)圖

現(xiàn)有調(diào)度交換網(wǎng)采用電路交換技術(shù)體制，只有最基礎(chǔ)電話(huà)業(yè)務(wù)功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)其他交互操作，在智能電網(wǎng)“堅(jiān)強(qiáng)建設(shè)”口號(hào)下，單一功能調(diào)度交換網(wǎng)無(wú)法滿(mǎn)足電網(wǎng)互動(dòng)化、自動(dòng)化、信息化的發(fā)展趨勢(shì)。

2 新型電力系統(tǒng)

在“雙碳”目標(biāo)下，非化石能源將替代傳統(tǒng)高碳能源成為電力系統(tǒng)能源供應(yīng)的主體，以新能源為主體是新型電力系統(tǒng)的核心特征。隨著風(fēng)電、光伏轉(zhuǎn)換效率的提高和電池能量密度的提升，光伏、陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電成本將降低。我國(guó)正大力開(kāi)發(fā)高效光伏、大容量風(fēng)電、新型儲(chǔ)能等能源綠色低碳領(lǐng)域。各企業(yè)管理的新能源光伏、風(fēng)電場(chǎng)等越來(lái)越多，“遠(yuǎn)程集控、就地檢維”的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)模式應(yīng)運(yùn)而生，如何實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域跨地區(qū)的新能源智慧調(diào)度管理，是新能源企業(yè)面臨的問(wèn)題。

3 新能源調(diào)度交換網(wǎng)功能需求

根據(jù)新能源用戶(hù)電廠(chǎng)調(diào)度需求，電廠(chǎng)調(diào)度交換網(wǎng)在調(diào)度電話(huà)業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了視頻調(diào)度、場(chǎng)景化調(diào)度能力。電廠(chǎng)智慧語(yǔ)音調(diào)度功能如下。

（1）實(shí)現(xiàn)集控中心與分場(chǎng)中心視頻調(diào)度。

（2）實(shí)現(xiàn)工作融合場(chǎng)景可視化調(diào)度，提供多人協(xié)作機(jī)精準(zhǔn)指揮。

（3）實(shí)現(xiàn)集控中心與分場(chǎng)中心視頻點(diǎn)播服務(wù)。

（4）實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)站監(jiān)控視頻融合，與監(jiān)控大屏切換推送。

（5）實(shí)現(xiàn)調(diào)度語(yǔ)音內(nèi)容的自動(dòng)識(shí)別、核查，具備日志、日志搜索及話(huà)術(shù)模型核對(duì)等能力。

（6）實(shí)現(xiàn)調(diào)度臺(tái)智能語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

（7）實(shí)現(xiàn)調(diào)度錄音存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)回放等功能。

4 新能源用戶(hù)智慧音視頻調(diào)度系統(tǒng)總體框架

隨著國(guó)家“雙碳”新能源戰(zhàn)略的推薦，水電、風(fēng)電、光伏等清潔能源的比重逐漸升高，為了提高新能源電站的管理水平，降低電力企業(yè)運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)減人增效，提高生產(chǎn)效率，新能源用戶(hù)系統(tǒng)采用建設(shè)區(qū)域性集控中心的運(yùn)營(yíng)方式，結(jié)合集控中心或廠(chǎng)站內(nèi)部運(yùn)行模式和通信需求，將電話(huà)交換、音視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、大屏呈現(xiàn)等進(jìn)行一體化整合，提供基于場(chǎng)景的多方音視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控融合、視頻協(xié)同、視頻會(huì)商等業(yè)務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)遠(yuǎn)端廠(chǎng)站“無(wú)人值班，少人值守”的運(yùn)行管理模式。

根據(jù)新能源用戶(hù)的調(diào)度交換網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，智慧音視頻調(diào)度系統(tǒng)總體框架由下至上分為基礎(chǔ)平臺(tái)、能力平臺(tái)、應(yīng)用場(chǎng)景。基礎(chǔ)平臺(tái)包含調(diào)度交換、視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、指揮大屏等基礎(chǔ)資源。搭建統(tǒng)一語(yǔ)音、視頻、監(jiān)控、錄音平臺(tái)，與現(xiàn)有大屏系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)融合通信。調(diào)度交換模塊具備調(diào)度呼叫策略、呼叫路由、策略配置等智能語(yǔ)音呼叫功能；視頻調(diào)度模塊具備視頻分發(fā)、核查、編解碼等功能；智能識(shí)別模塊具備識(shí)別存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)識(shí)別、聲道分離等功能；系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)模塊具備查詢(xún)接口以及其他系統(tǒng)對(duì)接等功能。應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)可視化調(diào)度、智能語(yǔ)音指令、智能路由、調(diào)度值班培訓(xùn)等。

5 新能源用戶(hù)智慧音視頻調(diào)度系統(tǒng)配置原則

新能源用戶(hù)智慧音視頻調(diào)度系統(tǒng)采用分層、分布、開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，由站層設(shè)備和前端設(shè)備構(gòu)成，通過(guò)站內(nèi)智慧音視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)與主站系統(tǒng)通信。若系統(tǒng)需要通過(guò)其他網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)現(xiàn)傳輸，需要增加1套物理隔離設(shè)備。

站控層配置1套數(shù)字程控交換機(jī)與電網(wǎng)調(diào)度端的調(diào)度交換機(jī)互連，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度電話(huà)功能，同時(shí)根據(jù)功能需求宜配置1套軟交換核心主機(jī)、1套視頻調(diào)度主機(jī)、1套智能調(diào)度通信業(yè)務(wù)主機(jī)、1套語(yǔ)音引擎主機(jī)、1套路由器或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備的容量應(yīng)滿(mǎn)足廠(chǎng)站/園區(qū)規(guī)模的要求。

系統(tǒng)前端設(shè)備主要包括全景攝像機(jī)、高清槍機(jī)、高清球機(jī)等。高清攝像機(jī)須具備夜視功能，前端設(shè)備按廠(chǎng)站/園區(qū)規(guī)模的要求，控制室配置1～2部調(diào)度臺(tái)，與電網(wǎng)調(diào)度交換機(jī)互連。

6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

6.1 場(chǎng)景模式

在某發(fā)電集團(tuán)建設(shè)1個(gè)集控中心，對(duì)異地所轄3個(gè)分廠(chǎng)（電廠(chǎng)1～3）進(jìn)行智慧音視頻調(diào)度。

6.2 智慧音視頻調(diào)度功能

（1）實(shí)現(xiàn)集控中心電網(wǎng)調(diào)度功能要求。

（2）實(shí)現(xiàn)集控中心調(diào)度通信能力，支持實(shí)現(xiàn)視頻終端對(duì)視頻終端、視頻終端對(duì)視頻場(chǎng)景的視頻能力，同時(shí)將調(diào)度大廳畫(huà)面推送到各場(chǎng)站的視頻調(diào)度臺(tái)。調(diào)度員直接一鍵直接可以進(jìn)行視頻通話(huà)或視頻會(huì)議；提供遠(yuǎn)程調(diào)度培訓(xùn)，調(diào)度員可以通過(guò)調(diào)度臺(tái)直接進(jìn)行會(huì)議控制，如視頻會(huì)議畫(huà)面的切換或是輪巡等。

（3）實(shí)現(xiàn)調(diào)度臺(tái)語(yǔ)音操作，提供語(yǔ)音實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)寫(xiě)、調(diào)度錄音檢索，與第三系統(tǒng)（如內(nèi)部申請(qǐng)報(bào)修平臺(tái)）智能互連等功能。

（4）實(shí)現(xiàn)調(diào)度廣播業(yè)務(wù)，提供狀態(tài)呈現(xiàn)、收聽(tīng)確認(rèn)等功能。

6.3 具體建設(shè)方案

6.3.1 前端設(shè)備配置

集控中心的調(diào)度大廳配置2個(gè)攝像頭，對(duì)大廳周?chē)h(huán)境進(jìn)行場(chǎng)景化呈現(xiàn)，新配置1～2個(gè)調(diào)度臺(tái)作為調(diào)度員主操作臺(tái)，同時(shí)配置IP編解碼功能，與大屏互連，實(shí)現(xiàn)大屏推送。

為電廠(chǎng)1～3的控制室各新配2個(gè)攝像頭和1個(gè)19寸高清調(diào)度臺(tái)，用于分場(chǎng)站的視頻調(diào)度接入，同時(shí)配1套網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、1套路由器和1套防火墻用于設(shè)備互連，各場(chǎng)站的站內(nèi)根據(jù)需求配置相應(yīng)站內(nèi)調(diào)度電話(huà)和攝像頭。

6.3.2 站層設(shè)備配置

（1）在集控中心通信機(jī)房配置1套數(shù)字程控交換機(jī)，與電網(wǎng)調(diào)度端和調(diào)度備調(diào)端的調(diào)度交換機(jī)通過(guò)2 M中繼互連，同時(shí)與控制室的調(diào)度臺(tái)通過(guò)2B+D方式互聯(lián)。

（2）配置1套軟交換核心平臺(tái)（設(shè)備1+1冗余配置），這是智慧語(yǔ)音平臺(tái)的核心部件，能夠獨(dú)立、靈活、快速地實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)接入，提供IP語(yǔ)音交換、呼叫管理、調(diào)度業(yè)務(wù)功能，支持視頻通話(huà)、視頻會(huì)議業(yè)務(wù)，同時(shí)與控制室的調(diào)度臺(tái)通過(guò)IP互連。

（3）配置1套視頻調(diào)度服務(wù)器，配合軟交換核心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高清視頻調(diào)度業(yè)務(wù)和IP交換系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)攝像頭之間的聯(lián)動(dòng)，提供高清視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控融合、視頻及大屏推送等功能。

（4）配置1套錄音錄像服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)調(diào)度電話(huà)錄音和視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控的錄像功能，便于后續(xù)查詢(xún)。

（5）配置1套智能語(yǔ)音調(diào)度平臺(tái)和1套智能業(yè)務(wù)平臺(tái)，提供語(yǔ)音轉(zhuǎn)寫(xiě)能力，搭配智能業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度臺(tái)語(yǔ)音操作、調(diào)度語(yǔ)音文字轉(zhuǎn)換后記錄功能，便于語(yǔ)音檢索，以及與第三系統(tǒng)（如內(nèi)部申請(qǐng)報(bào)修平臺(tái)）智能互連。

（6）配置1套廣播通知服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)調(diào)度搶修、調(diào)度會(huì)議、培訓(xùn)等業(yè)務(wù)快速下發(fā)確認(rèn)，提高調(diào)度通知下發(fā)效率。

（7）配置1套網(wǎng)管服務(wù)器，對(duì)智慧語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)中的調(diào)度臺(tái)、攝像頭、IP話(huà)機(jī)、軟交換核心平臺(tái)、錄像錄音服務(wù)器、智能語(yǔ)音調(diào)度平臺(tái)、智能業(yè)務(wù)平臺(tái)和廣播通知服務(wù)器等接入設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理和配置。

（8）配置1套路由器設(shè)備和1套防火墻，用于與外部網(wǎng)絡(luò)互連。

6.3.3 集控中心智慧語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)組網(wǎng)

集控中心站層設(shè)備、前端設(shè)備與各分場(chǎng)的前端設(shè)備通過(guò)IP方式組網(wǎng)，集控中心通過(guò)調(diào)度坐席通過(guò)核心平臺(tái)、視頻調(diào)度等設(shè)備使前端設(shè)備進(jìn)行采集視頻、語(yǔ)音信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)集控中心至分場(chǎng)智慧語(yǔ)音調(diào)度功能。集控中心智慧語(yǔ)音調(diào)度組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2。

圖2 集控中心智慧語(yǔ)音調(diào)度組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

6.3.4 各類(lèi)前端設(shè)備的理論帶寬需求

（1）高清攝像頭：1080 P分辨率，占用帶寬約為2 Mbps。

（2）標(biāo)清攝像頭：720 P分辨率，占用帶寬約為1 Mbps。

6.3.5 音視頻數(shù)據(jù)流帶寬需求

分場(chǎng)1（電廠(chǎng)1）參加智慧語(yǔ)音調(diào)度，按控制室1人參與（高清攝像頭1個(gè)和高清調(diào)度1個(gè)），廠(chǎng)區(qū)攝像頭3個(gè)，占用上行帶寬為10 Mbps。

分場(chǎng)2（電廠(chǎng)2）參加智慧語(yǔ)音調(diào)度，按2人參與，高清調(diào)度臺(tái)2個(gè)，高清攝像頭2個(gè)，大屏畫(huà)面1路，占用上行帶寬為10 Mbps。

分場(chǎng)3（電廠(chǎng)3）參加智慧語(yǔ)音調(diào)度，按控制室1人參與（高清攝像頭1個(gè)和高清調(diào)度臺(tái)1個(gè)），廠(chǎng)區(qū)攝像頭4個(gè)，占用上行帶寬為12 Mbps。

集控中心調(diào)度大廳的參加智慧語(yǔ)音調(diào)度，按2人參與，高清調(diào)度臺(tái)2個(gè)，高清攝像頭2個(gè)，大屏畫(huà)面1路，集控中心與各分場(chǎng)同時(shí)開(kāi)會(huì)，集控中心需占用帶寬為12 Mbps，分場(chǎng)1占用帶寬為10 Mbps，分場(chǎng)2占用帶寬為10 Mbps，分場(chǎng)3占用上行帶寬為12 Mbps。

6.3.6 系統(tǒng)承載網(wǎng)絡(luò)方案

由于分場(chǎng)所與集控中心不在同一區(qū)域，智慧語(yǔ)音數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)無(wú)法通過(guò)光纜直接互連，因此需要利用部署廣泛運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)或電力專(zhuān)網(wǎng)來(lái)搭建網(wǎng)絡(luò)。

（1）針對(duì)業(yè)主對(duì)集控中心網(wǎng)絡(luò)資源高安全可靠的要求：集控中心優(yōu)先采用自建2根光纜到電網(wǎng)最近不同變電站，利用千兆光口與電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)路由器互連，分場(chǎng)站利用已建電網(wǎng)光纜或自建2根光纜與電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)路由器互連，通過(guò)電力內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)跨域傳輸智慧語(yǔ)音調(diào)度業(yè)務(wù)。

（2）針對(duì)業(yè)主對(duì)集控中心網(wǎng)絡(luò)資源較高安全可靠的要求：集控中心采用自建1根光纜到電網(wǎng)最近變電站，同時(shí)租用運(yùn)營(yíng)商專(zhuān)用光纜，采用2路千兆光口與電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)路由器互連，分場(chǎng)站利用已建電網(wǎng)光纜或自建2根光纜與電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)路由器互連，通過(guò)電力內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)跨域傳輸智慧語(yǔ)音調(diào)度業(yè)務(wù)。

（3）針對(duì)業(yè)主對(duì)集控中心網(wǎng)絡(luò)資源安全可靠的要求不高：集控中心與各分場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)租用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，需租用帶寬為40 Mbps。

6.3.7 安全防護(hù)方案

根據(jù)國(guó)能安全[2015]36號(hào)《國(guó)家能源局關(guān)于印發(fā)電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案等安全防護(hù)方案和評(píng)估規(guī)范的通知》要求，智慧音視頻調(diào)度系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)之間安全防護(hù)采取防火墻、VPN和租用專(zhuān)線(xiàn)等方式，保障邊界與數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩Ｖ腔垡粢曨l調(diào)度系統(tǒng)與電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)通過(guò)廣域網(wǎng)進(jìn)行通信，采用硬件防火墻實(shí)現(xiàn)安全隔離。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著新型電力系統(tǒng)快速發(fā)展，新能源用戶(hù)的“遠(yuǎn)程集控、就地檢維”的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)模式應(yīng)用越來(lái)越廣泛，作為新型應(yīng)用的智慧音視頻調(diào)度系統(tǒng)越來(lái)越能滿(mǎn)足新能源用戶(hù)需求，多媒體調(diào)度通信功能使調(diào)度系統(tǒng)更具可視化，能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的調(diào)度。隨著信息化技術(shù)水平提高和多元化業(yè)務(wù)需求增加，相信智慧音視頻調(diào)度系統(tǒng)將在新型電力系統(tǒng)行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景。■