文/黃春泉

變電站是電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分之一，其運行穩(wěn)定與否，直接關(guān)系到供電可靠性。為實現(xiàn)變電站無人值守的目標，并降低電氣設(shè)備的故障發(fā)生幾率，可對遙視技術(shù)進行合理運用。

1 變電站遙視技術(shù)的重要作用

1.1 遙視技術(shù)的特點

對于電力系統(tǒng)而言，自動化是主流發(fā)展方向，從國內(nèi)目前的總體情況上看，AGC（發(fā)電控制自動化）、DAS（配電自動化）均已實現(xiàn)，現(xiàn)在最為熱門的是變電站綜合自動化，即建設(shè)綜合自動化的變電站，為無人值守目標的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。遙視技術(shù)歸屬于綜合自動化系統(tǒng)的范疇，其融合諸多功能，可對變電站運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、圖像進行采集，并進行分析處理，如果存在異常，則會發(fā)出報警信號。遙視技術(shù)能夠?qū)φ緝?nèi)設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和記錄，并且能夠真實再現(xiàn)，由此使得遙視技術(shù)具備直觀性、實時性等特點。

1.2 遙視技術(shù)的作用

電力系統(tǒng)中存在諸多的電氣設(shè)備，為確保供電可靠性，需要對這些設(shè)備進行24h地監(jiān)視，而變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分之一，也需要對其運行狀態(tài)進行連續(xù)不間斷地監(jiān)視。不僅如此，還要對電氣設(shè)備的溫度、照明、空調(diào)及消防等系統(tǒng)進行監(jiān)視。而通過遙視技術(shù)的運用，可使上述監(jiān)視過程順利實現(xiàn)。遙視技術(shù)的作用體現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）通過遙視技術(shù)的合理運用，能夠?qū)ΜF(xiàn)場發(fā)生的異常情況進行檢測和處理，實時畫面可傳給監(jiān)控中心，這樣監(jiān)控中心的值班人員便可直觀地看到異常情況，從而做出合理的判斷，避免故障問題的發(fā)生，控制故障影響范圍。

（2）遙視技術(shù)能夠?qū)Ρ槐O(jiān)視設(shè)備發(fā)出的報警信息、聲音及圖像等內(nèi)容，以數(shù)字的形式進行記錄，這些數(shù)據(jù)可隨時調(diào)取，即便軟件因故障失效，利用硬件設(shè)備也能完成操作，基本上不會影響設(shè)備監(jiān)控的有效性。

（3）遙視技術(shù)不但可以遠程控制，而且還能就地控制，在遙視系統(tǒng)中，圖像監(jiān)控子系統(tǒng)由監(jiān)控中心與變電站組成，設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)視、運行方式的改變、監(jiān)視目標搜索等操作，可借助監(jiān)控中心遠程實現(xiàn)，也可在現(xiàn)場就地完成。

2 電力自動化中變電站遙視系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1 遙視系統(tǒng)的基本配置

2.1.1 子站

子站是遙視系統(tǒng)的核心組成部分之一，它的主要作用是將現(xiàn)場采集到的各類信息，如圖像、音視頻、設(shè)備運行數(shù)據(jù)等，以編解碼的方式進行處理之后，利用通信線路傳給主站。遙視系統(tǒng)中子站的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

從圖1中可以清楚的看到，遙視系統(tǒng)的子站是由以下幾個部分構(gòu)成：攝像機、數(shù)據(jù)采集器、編碼器、轉(zhuǎn)換器、傳輸網(wǎng)、麥克風(fēng)/音箱等。如果是有人值守的變電站，遙視系統(tǒng)子站現(xiàn)場通常會放置相關(guān)的控制設(shè)備，據(jù)此完成攝像機鏡頭的切換，并對報警信息的處理進行控制；若是無人值守的變電站，遙視系統(tǒng)的子站現(xiàn)場無需設(shè)置控制設(shè)備。

2.1.2 主站

遙視系統(tǒng)的主站負責(zé)信號處理，據(jù)此對子站進行監(jiān)視和控制，收集子站的報警信息。主站由以下幾個組成：計算機、監(jiān)視器、編解碼器、監(jiān)控軟件等等。

2.1.3 通信層

在遙視系統(tǒng)中，通信層的主要作用是實現(xiàn)子站與主站之間相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸。為確保通信穩(wěn)定性，可以采用高速以太網(wǎng)，組成部分為網(wǎng)絡(luò)部件、連接部件和通信介質(zhì)。高速以太網(wǎng)的應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯，具體體現(xiàn)在如下幾個方面：高速以太網(wǎng)的最低傳輸速率為100M，比其他通信方式的傳輸速率高很多，基本上能夠滿足控制網(wǎng)絡(luò)不斷增長的帶寬要求；網(wǎng)絡(luò)元件抗干擾能力強，適用于較為惡劣的運行環(huán)境，簡單高效的信號裝置，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)元件的運行情況進行實時監(jiān)視，確保通信可靠性；高速以太網(wǎng)的價格相對較低，軟硬件產(chǎn)品十分豐富。鑒于此，在遙視系統(tǒng)子站與主站的數(shù)據(jù)通信中，選用高速以太網(wǎng)作為通信方式。

2.2 遙視系統(tǒng)構(gòu)建方法的選擇

通過查閱大量的文獻資料后發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)的無人值守變電站中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的類型有三種，分別為DVR系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)編解碼系統(tǒng)和IPC系統(tǒng)。

2.2.1 DVR系統(tǒng)

圖1：遙視系統(tǒng)子站的框架結(jié)構(gòu)示意圖

該系統(tǒng)的優(yōu)點體現(xiàn)在如下幾個方面：技術(shù)成熟，前期建設(shè)成本低，性能比較穩(wěn)定，由于采用的是網(wǎng)絡(luò)與集成管理軟件進行遙視，從而使的系統(tǒng)具有良好的實時性，尤其是在夜間的監(jiān)視效果更佳。雖然該系統(tǒng)的優(yōu)勢較多，但不足之處也非常明顯，系統(tǒng)中每一臺攝像機都需要配置視頻線路，致使線路的數(shù)量過多，布線復(fù)雜。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)編解碼系統(tǒng)

該系統(tǒng)的優(yōu)點體現(xiàn)在如下幾個方面：因傳輸?shù)氖蔷W(wǎng)絡(luò)信號，所以基本上不會產(chǎn)生干擾，能夠?qū)崿F(xiàn)五級以上的管理。與DVR系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的造價較高，并且數(shù)據(jù)傳輸過程中，存在延時問題，若是環(huán)境溫度較低，則會影響系統(tǒng)的運行可靠性。故此，這種系統(tǒng)僅適用于南方電網(wǎng)。

2.2.3 IPC系統(tǒng)

該系統(tǒng)的優(yōu)點體現(xiàn)在如下幾個方面：技術(shù)先進，視頻圖像的清晰度較高，可實現(xiàn)多級管理。但前期投資較大，圖像傳輸中存在延時，夜間效果不佳。

通過對以上三種類型的視頻監(jiān)視系統(tǒng)進行分析后，可將DVR系統(tǒng)作為無人值守變電站的首選。

2.3 遙視系統(tǒng)的硬件設(shè)計

在遙視系統(tǒng)中，硬件是核心部分，想要充分發(fā)揮出遙視系統(tǒng)的作用，就必須對硬件設(shè)備進行合理選擇。

2.3.1 攝像機

對于遙視系統(tǒng)而言，攝像機是不可或缺的重要組成部分之一，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到系統(tǒng)的運行情況。由于變電站的電氣設(shè)備采用分布式結(jié)構(gòu)進行布設(shè)，各個區(qū)域中的設(shè)備配置存在較大的差異。因此，可結(jié)合實際情況，對攝像機進行選擇。如，變電站主控室及高壓室內(nèi)的設(shè)備較為集中，并且為封閉結(jié)構(gòu)，所以選擇帶有廣角鏡頭的攝像機，即可滿足全方位監(jiān)視的目的；又如，現(xiàn)場設(shè)備區(qū)中的設(shè)備較為繁雜，不同類型的設(shè)備需要監(jiān)視的內(nèi)容存在區(qū)別，為使監(jiān)視更具針對性，必須按照設(shè)備選取攝像機，如變壓器設(shè)備可選擇固定式攝像機進行監(jiān)視，而其它的室外設(shè)備則可用球型攝像機進行大范圍監(jiān)視。同時，可在變電站的圍墻上加裝紅外感應(yīng)探頭，這樣可以起到安全防護的作用。此外，在選擇攝像機時，要充分考慮光線問題，對于光線較暗的地點，要保證選用的攝像機具有較高的光照靈敏度，而光線強的地點，應(yīng)選擇帶有逆光補償和自動平衡功能的攝像機。

2.3.2 視頻編解碼器

該設(shè)備通常都是裝設(shè)在變電站的通信機房內(nèi)，借助通信網(wǎng)絡(luò)可將監(jiān)控圖像傳給控制中心。H.264作為新一代的數(shù)字視頻壓縮格式，其優(yōu)勢體現(xiàn)在如下幾個方面：低碼率、圖像質(zhì)量高、容錯性能好、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力強、數(shù)據(jù)壓縮比率高等。正因如此，使得H.264視頻編解碼器在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，占用的帶寬更少，經(jīng)濟性更高。所以，在遙視系統(tǒng)構(gòu)建中，可將H.264視頻編解碼器作為首選。

2.4 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

2.4.1 視頻采集模塊。

在對遙視系統(tǒng)中的視頻采集模塊進行設(shè)計時，選取專用的視頻解碼芯片，這種芯片能夠在多種模式下穩(wěn)定運行，可通過主控制器對其進行具體配置，包括信號輸入制式、輸出格式以及通道等。由攝像機輸出的視頻信號，經(jīng)專用視頻解碼器芯片處理后，會轉(zhuǎn)換成能夠被主控制器接收的格式，并傳給主控制器的視頻端口，完成后續(xù)的轉(zhuǎn)換處理。

2.4.2 音頻采集模塊

在遙視系統(tǒng)中，音頻采集模塊采用的是數(shù)字信號解碼器，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器，支持8-96K的采樣頻率。布設(shè)在現(xiàn)場的麥克風(fēng)會對相關(guān)的聲音進行采集，經(jīng)過解碼芯片處理后，傳給主控制器，完成音頻存儲。

2.5 系統(tǒng)應(yīng)用效果

某供電公司轄區(qū)內(nèi)有不同電壓等級的變電站13座，為實現(xiàn)變電站無人值守的目標，采用遙視系統(tǒng)，共設(shè)置兩個監(jiān)視點，其中一個設(shè)置在變電工區(qū)，另一個設(shè)置在調(diào)度中心。遙視系統(tǒng)的應(yīng)用，進一步降低了變電站內(nèi)電氣設(shè)備運行事故的發(fā)生幾率，人為誤操作問題隨之減少，變電站的運行穩(wěn)定性大幅度提升。由此，不但為供電公司帶來可觀的經(jīng)濟效益，而且還為無人值守目標的實現(xiàn)奠定堅實基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

綜上所述，在我國電力體制改革進程不斷加快的推動下，電力系統(tǒng)日趨完善，智能電網(wǎng)的總體規(guī)模逐步擴大，很多變電站都實現(xiàn)了無人值守的目標，由此使得變電站的自動化程度大幅度提升。對于尚未實現(xiàn)無人值守的變電站，可應(yīng)用遙視技術(shù)，通過相關(guān)系統(tǒng)的構(gòu)建，對站內(nèi)電氣設(shè)備的運行進行實時監(jiān)控，降低故障幾率，提高運行穩(wěn)定性。