2017, Vol. 35 
2. 包头师范学院 物理科学与技术学院, 内蒙古 包头 014000
2. Baotou Normal College of Physical Science and Technology, Baotou 014000, China
近年来，随着国民经济的不断发展，各类用户对供电可靠性的要求越来越高。变电站作为电网的枢纽环节，起着非常重要的作用[1-2]。包头供电局管辖区域内的变电站布置分散，站与站（所）之间跨度大、地形复杂、交通不便，处理突发事件或疑难故障的时间很长，还易发生误判和误操作等情况，给电网运行的安全可靠性带来不利因素。为此，包头供电局依托内蒙古电力应急指挥平台开发了远程视频监视指挥信息系统，集成了故障定位、巡检轨迹记录、语音录入、报警提示、变电站无线整合、无线五防接入等功能，实现了救援指挥中心对突发事件现场的“零距离”处理和指挥，便于变电站的日常运行维护。
1 远程视频监视指挥信息系统开发目标通过整合包头供电局各种现有网络资源，利用软交换技术、应急通信技术及网络数据融合技术，建立高度集成的远程视频监视指挥平台，实现应急指挥、检修支持、技术交流、防误监视、基建改扩建监控、演练与评估、视频监控等功能，确保应急情况下各级部门之间的快速、高效配合与协作，及时排除故障，减少事故损失。系统开发目标主要包括以下几个方面。
（1）开发与完善远程视频监视指挥信息系统软件，优化软件平台结构与功能。
（2）搭建远程视频监视指挥信息系统通信网络。在现有通信网络的基础上，对部分变电站的网络通信接口进行转换，使其满足本系统的通信要求，保证系统通信功能的完整性和独特性。
（3）完成无线基站整合，在原设备基础上优化基站结构，开发接入其他系统的通信解密组件，制订接入规范，保证各系统数据的安全性。
（4）开发应用多功能单兵设备，在单兵设备上集成语音录入、巡检、定位、红外测温、报警等多种功能，减少单次工作携带设备负担，提高工作效率。
（5）开发防误系统的无线连接模块、操作票电子票系统和五防钥匙无线传输装置，升级防误系统支持无线传输的实时同步功能，并在系统中开发禁止指令的下发方式和执行方案。
2 远程视频监视指挥信息系统结构及功能 2.1 系统构成远程视频监视指挥信息系统主要由操作平台系统、交换机、局端和站端综合接入设备、现场采集终端等部分构成，系统结构示意图如图 1所示。
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图 1 远程视频监视指挥信息系统结构示意图 |
因电力系统的运维过程涉及程序与环节较多，通过人工方式同时对运维对象、运维过程进行有效监控几乎是不可能的。而远程视频监视指挥信息系统立足于电力应急现场实际环境，充分利用光纤通信、卫星通信等手段，采用基于H.264视频编码技术、数据通信以及交换技术，实现局端与现场高品质音视频交流、视频调度、远程技术指导、远程数据通信等功能[2-3]。
远程视频监视指挥信息系统基于有线和无线网络，系统服务器安装在包头供电局通信机房，采集设备安装于变电站现场，采集到的音视频数据信息通过无线基站传输到供电局内系统服务器，变电站工作人员和各级部门可以通过安装了客户端软件的计算机分权限访问，提供语音和视频的采集、传输、储存、处理等功能。
2.2.1 客户端系统客户端系统通过网络与远端数据服务器相连，具有用户管理、实时视频显示、实时语音对讲、录像抓图、用户权限管理、远程录像和录音下载回放等功能，示意图见图 2。
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图 2 客户端系统机构示意图 |
（1）客户端系统支持用户权限管理，用户可以根据权限（本地权限控制与跨区域授权相结合）进行图像浏览、参数设置、云台控制、录像回放等操作。
（2）能够根据现场情况对压缩参数进行自定义调整，在码率和图像质量之间获得更好的平衡。
（3）支持监控一体化，实现实时监视与控制。可选择单画面或多画面显示模式，每个通道可独立设置及控制其前端的球型摄像机或云台。
2.2.2 现场采集终端 2.2.2.1 背负式单兵背负式单兵设备（实物如图 3所示）具有以下功能特点。
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图 3 背负式单兵实物 |
（1）采集终端与安全帽融为一体，设计小巧轻便，携带方便，拍摄图像清晰。
（2）挂耳式对讲耳机声音清晰、音质纯净，拾音麦克灵敏度高，自动抵消回声。
（3）主机设备结实轻巧，腰胯式背负携带，一键开机。
（4）环保、低功耗，满负荷连续工作时间长，防护等级高，环境温度适应范围广。
（5）可在工作现场从多角度、多点位灵活移动调整拍摄，可与远程人员对讲交流。
（6）适用于没有无线信号的特殊区域（如禁止无线发射装置进入的保护小室，需选配15 m延长线）。
2.2.2.2 升降杆式单兵升降杆式单兵设备（实物如图 4所示）具有以下功能特点。
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图 4 升降式单兵实物 |
（1）采集终端为定制高清云台摄像机，与升降杆采用磁吸式连接，拆装便捷，调整角度广。
（2）可手动调整放大倍率，自动调焦，远距离观察图像清晰。
（3）主机设备采用一体化设计，配有图像显示屏、云台控制键盘、扬声器与拾音器，一键开机。
（4）环保、低功耗，满负荷连续工作时间长，防护等级高，环境温度适应范围广。
（5）适合在工作现场固定位置长时间监视（如改扩建现场、检修现场等），升降杆布置灵活、安装简单、稳固性好。
3 远程视频监视指挥信息系统的应用效果远程视频监视指挥信息系统按照“通信加密统一，授权应用统一，建设标准统一”的原则进行开发，可与上级公司远程视频监视指挥信息系统对接，实现无缝融合和最佳性能匹配，满足数据传输中的加密、解密要求[4]；可对突发事件进行快速处置；可以不受时间、地点、空间限制，对固定、移动监控目标进行实时查看、数据采集及统一管理、统一协调、统一指挥。
远程视频监视指挥信息系统已在包头供电局所辖19个220 kV变电站和3个500 kV变电站进行了应用，对包头供电局智能化生产管理起到了技术支撑作用。
（1）实现了跨地区、跨地域互连互通的功能，在电网运行监测、信息会商、调配指挥、救援抢修、检修支持、技术交流、防误监视、演练与评估等过程中，实现了应急事件的跨部门、跨行业合作处置。
（2）开发了视频显示及处理功能，可以将变电站背负式、升降杆式单兵设备采集的视频信息等数据进行远程处理、传输，并显示到监控大屏幕上。
（3）具备远程视频会议功能，可与上级主管单位、下级部门召开视频会议，并可利用变电站移动终端或卫星链路抢修车进行通信，与现场同步召开视频会议。
（4）通过在变电站内架设专用的无线通信基站，实现了变电站区域内无线通信全覆盖。目前已完成了无线网络的搭建，可实现变电站内本地数据的访问，同时预留了接口，便于以后其他接入无线通信网络的系统数据信息传回局端服务器。为了保证数据安全和规范接入，制定了无线基站资源接入规范，并进行了试点验证，通过整合站内通信设备的数据传输环境，搭建五防系统、变电站智能机器人系统、智能巡检系统等通信系统的统一网络环境，起到了数据加密、美化环境等作用。
（5）开发了数据本地访问功能。在包头供电局下属的高新变电站、威俊变电站、包北变电站内通过增加交换机和PC机，可直接在计算机客户端上查看和访问单兵设备采集到的数据信息，克服了原有的数据先传回至局内服务器，再从局内服务器调用的弊端，避免占用大量的数据带宽资源，并大大缩短了访问时间。
（6）在500 kV高新变电站应用了2套多功能单兵设备，利用新增定位功能可记录巡检轨迹，预防检修人员走错间隔；在对主要设备进行巡检时，还可提示设备状态信息和巡检事项预防误操作，通过增加语音录入功能，可在后台自动生成文档；红外测温模块采集的数据亦可自动生成文档，并具有报警提示功能；同时还增设了照明、望远镜等日常工具功能。
（7）接入无线五防系统后，利用受控站中布置的无线网络，采用CSMA/CA机制高效利用无线信道，保障了无线通信的可靠实现[5-6]。无线设备在主动启用信道之前，首先检测信道的忙闲程度，根据检测结果决定是否抢占和启用信道。
4 结语变电站远程视频监视指挥信息系统充分利用现代通信技术和计算机网络技术，有机结合了有线和无线通信功能，利用多媒体信息手段建立了一体化、高度集成的综合应急管理指挥控制平台，实现了应急指挥、检修支持、技术交流、防误监视、基建改扩建监控、演练与评估、视频监控等功能，可以确保应急情况下各级部门之间的快速、高效配合与协作，便于及时排除变电站设备故障及日常运维工作，保障电力系统的安全稳定运行，具有较大的推广应用价值。
| [1] | David Hill. Smart Client Architecture and Design Guide[M]. Seattle: Microsoft Corporation, 2004. |
| [2] | Tabei M, Kobayashi K, Shizukuishi M. A new CCD architecture of high-resolution andsensitivity for color digital still picture[J]. IEEE Trans on Electron Devices, 1991, 38(5): 1052–1058. DOI:10.1109/16.78379 |
| [3] | Joo-Ho Lee, Peter Szemes, Hideki Hashimoto. Developing Easy Living Environment with Distributed Intelligence and Agents(1st report)[R].Osaka:20th Annual Conference of the Robotics Society of Japan, 2002. |
| [4] | Kenneth Wacks. Strategic developments in home systems:house and standards[R]. Gaithersburg:4th Inter national Workshop on Networked Applications, 2002:116-125. |
| [5] | 王韬. 远程监控系统在风力发电中的应用[J]. 华电技术, 2011(11): 74–79. DOI:10.3969/j.issn.1674-1951.2011.11.026 |
| [6] | 张新阳, 孙梦觉. 大屏可视化技术在电力系统中的应用研究[J]. 电力大数据, 2017, 20(10): 61–64. |