智能變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文摘 要：文章提出了智能變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并將其分成三個(gè)主要部分即變電站前端信號(hào)采集系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)。在工作中采用了硬件壓縮技術(shù)和軟件解壓技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，進(jìn)而建立了圖像監(jiān)控工作站。網(wǎng)絡(luò)通信部分的傳輸充分利用了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能，避免了網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的擁塞。監(jiān)控中心系統(tǒng)主要是完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的分析和實(shí)時(shí)監(jiān)控，并及時(shí)提出應(yīng)對(duì)策略。引言最近幾年，電力系統(tǒng)的管理體制改革逐步加深，相應(yīng)的自動(dòng)化技術(shù)也在飛速的發(fā)展。而伴隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，智能化又被提上了日程，現(xiàn)在智能監(jiān)控技術(shù)正逐步滲透到各個(gè)崗位，但是現(xiàn)在智能化的程度不高，對(duì)于一些部位的檢測(cè)難以達(dá)到準(zhǔn)確、準(zhǔn)時(shí)的效果，而各種相應(yīng)信息難以快速準(zhǔn)確的遞達(dá)監(jiān)測(cè)人員與部門領(lǐng)導(dǎo)。為了直觀、及時(shí)的了解和掌握各變電所安全情況，并對(duì)于發(fā)生的緊急情況作出應(yīng)急處理方案，智能檢測(cè)系統(tǒng)的建立和完善十分重要1。現(xiàn)在智能變電站的研究與物聯(lián)網(wǎng)的研究已經(jīng)成為各個(gè)國(guó)家關(guān)注的焦點(diǎn)。智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最大特點(diǎn)在于對(duì)電力流、信息流和業(yè)務(wù)流三方面實(shí)現(xiàn)了高度一體化建設(shè)2。智能變電站的一個(gè)重要的核心是信息的無損采集、流暢傳輸和有序應(yīng)用，這也是物聯(lián)網(wǎng)所具有的優(yōu)勢(shì)，由此可見把二者結(jié)合到一起具有很高的工程價(jià)值和科學(xué)意義3。文章擬將信息通信、基礎(chǔ)設(shè)施資源的建設(shè)和通信資源的建設(shè)有效地結(jié)合到一起，使這些資源可以更好地為整個(gè)變電站系統(tǒng)服務(wù)。1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1 智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)智能變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可分成三個(gè)部分：前端系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)。前端系統(tǒng)是指智能變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控區(qū)域的圖像采集，并對(duì)他們進(jìn)行相應(yīng)的處理，它采用的是傳統(tǒng)的模擬信號(hào)處理方式。工作過程是將前端攝像頭采集到的信號(hào)經(jīng)由模擬線纜接入到視頻編碼服務(wù)器中，再由視頻編碼服務(wù)器對(duì)相應(yīng)的模擬信號(hào)進(jìn)行編碼和壓縮，最后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)將壓縮后的信號(hào)傳往監(jiān)控中心4。變電站智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.2 系統(tǒng)工作原理智能變電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，也就是把現(xiàn)場(chǎng)采集到的信號(hào)從變電所的現(xiàn)場(chǎng)采集攝像機(jī)中提取出來，再經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將其傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的服務(wù)器上。首先就是把攝像機(jī)采集到的信號(hào)輸入到各自的視頻編碼服務(wù)器中。然后這個(gè)服務(wù)器會(huì)對(duì)視頻進(jìn)行處理，先將這個(gè)信號(hào)清晰化，然后將其壓縮，再把處理壓縮后的信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，并通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)把信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。最后在監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)接收端收集來自前端的數(shù)據(jù)信息，由終端監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理并進(jìn)行解壓縮，再通過計(jì)算機(jī)的圖像電視顯示墻以及聲卡進(jìn)行情景回放5。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程數(shù)字圖像編碼器會(huì)自動(dòng)控制云臺(tái)和攝像機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)和轉(zhuǎn)換位置進(jìn)而得到報(bào)警點(diǎn)的精確圖像，當(dāng)監(jiān)控中心的終端控制器上接收到了來自現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)警信號(hào)后會(huì)立即發(fā)出鳴笛報(bào)警信號(hào)，并自動(dòng)記錄報(bào)警的經(jīng)過，然后將該視頻進(jìn)行硬盤錄像保存。攝像機(jī)、燈光以及布防等控制信號(hào)的傳輸都是下行數(shù)據(jù)傳輸過程，這個(gè)過程是由監(jiān)控主機(jī)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)對(duì)應(yīng)的視頻編碼服務(wù)器收到來自控制中心的控制信號(hào)后，會(huì)直接對(duì)云臺(tái)和攝像機(jī)的方向與位置進(jìn)行控制，從而完成整個(gè)系統(tǒng)的布防操作。2 系統(tǒng)分部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 前端子系統(tǒng)變電所的監(jiān)控范圍稱作前端現(xiàn)場(chǎng)，它主要由現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集攝像機(jī)、云臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器三個(gè)部分組成。主要對(duì)一些重要地點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，把現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)采集到的模擬信號(hào)發(fā)送到視頻編碼服務(wù)器中，在這里視頻信號(hào)會(huì)被壓縮并編碼成數(shù)字信號(hào)流。然后經(jīng)由電力部門的數(shù)據(jù)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)送往監(jiān)控管理中心，最后在監(jiān)控管理中心把數(shù)據(jù)信號(hào)解壓還原成視頻信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后在顯示屏上播放。當(dāng)變電站智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控管理中心需要查看相應(yīng)的監(jiān)控區(qū)域時(shí)，監(jiān)控中心就會(huì)通過監(jiān)控主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)調(diào)用相應(yīng)的攝像機(jī)，對(duì)前段攝像機(jī)進(jìn)行控制。2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)是把不同類型的網(wǎng)元設(shè)備通過光纜路線組成的，這些不同類型的網(wǎng)元設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)的同步復(fù)用、交叉連接和網(wǎng)絡(luò)故障自檢、自愈等功能。終端復(fù)用段要完成的主要任務(wù)就是將較弱的電信號(hào)經(jīng)電光轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)為光線信號(hào)。交叉連接系統(tǒng)可以靈活的分插任意支路信號(hào)，因此它可以用在光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸，也可以在環(huán)形網(wǎng)和鏈狀網(wǎng)的傳輸中應(yīng)用。由于光信號(hào)在傳輸過程中會(huì)隨傳輸距離的增加而產(chǎn)生衰耗，再生器的功能就是對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大、整形處理，主要用于光信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸中。當(dāng)SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)在傳輸過程中某一傳輸通道出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)字交叉連接系統(tǒng)可以對(duì)復(fù)接段的通道進(jìn)行保護(hù)，把這一信號(hào)接入保護(hù)通道中。2.3 監(jiān)控中心系統(tǒng)變電站智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控中心系統(tǒng)主要是由圖像監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控管理系統(tǒng)和監(jiān)控客戶終端三部分組成的。由監(jiān)控中心負(fù)責(zé)對(duì)遠(yuǎn)端和近端的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，并且在管理中要對(duì)應(yīng)好變電所的主控計(jì)算機(jī)，以便當(dāng)相應(yīng)的解碼設(shè)備對(duì)相應(yīng)的圖像信息解碼后，把還原后的信號(hào)發(fā)送到主控計(jì)算機(jī)中。最后在主控計(jì)算機(jī)上會(huì)顯示相應(yīng)的圖像，并記錄下變電所智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的的各設(shè)備、儀器儀表的使用情況和對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，與此同時(shí)在監(jiān)控中心外配置的大屏顯示屏上也可以對(duì)圖像進(jìn)行顯示。變電所智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控中心可以對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)進(jìn)行隨意切換和控制，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)險(xiǎn)情，發(fā)生告警時(shí)，前端的攝像頭網(wǎng)絡(luò)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行應(yīng)對(duì)，例如發(fā)出聲光報(bào)警，并自動(dòng)將鏡頭對(duì)準(zhǔn)發(fā)生警報(bào)的現(xiàn)場(chǎng)，然后自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行硬盤刻錄。管理中心結(jié)構(gòu)如圖2所示。3 系統(tǒng)相容性智能變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在智能監(jiān)測(cè)的過程中不僅要做好監(jiān)控工作，還要兼顧站內(nèi)各系統(tǒng)相互間的關(guān)系，以防對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。在監(jiān)測(cè)過程中，繼電保護(hù)系統(tǒng)起著非常重要的作用，它擔(dān)負(fù)著保護(hù)變電站和維護(hù)電網(wǎng)安全性的使命，是變電站工作過程中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。繼電保護(hù)系統(tǒng)作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定工作的最后保護(hù)關(guān)口，它的安全性和可靠性都是最高的，這些特點(diǎn)也對(duì)自身有很高的要求，其中最基本的一點(diǎn)就是要保證系統(tǒng)的獨(dú)立性。變電站智能在線監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)不能影響繼電保護(hù)系統(tǒng)，并且繼電保護(hù)系統(tǒng)的控制回路也不允許接入到監(jiān)控系統(tǒng)中。變電站智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在工作中，要注意處理好樞紐變電站與關(guān)口變電站的電能量采集系統(tǒng)之間的關(guān)系。在變電站智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)前電能量采集系統(tǒng)一般是通過撥號(hào)的方法向各監(jiān)測(cè)部門發(fā)送相應(yīng)的電量信息，這種方式比較落后。但是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展和控制中心監(jiān)控系統(tǒng)的改進(jìn)，電量信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸也具有了另一種快速、方便的形式，也就是現(xiàn)在的電能量信息采集可以把網(wǎng)卡或網(wǎng)口連接到網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備上，當(dāng)數(shù)據(jù)通過電力數(shù)據(jù)網(wǎng)時(shí)，會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸。4 結(jié)束語文章提出了智能變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并將其分成三個(gè)主要部分即變電站前端信號(hào)采集系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)。在工作中采用了硬件壓縮技術(shù)和軟件解壓技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，進(jìn)而建立了圖像監(jiān)控工作站。網(wǎng)絡(luò)通信部分的傳輸充分利用了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能，避免了網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的擁塞。監(jiān)控中心系統(tǒng)主要是完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的分析和實(shí)時(shí)監(jiān)控，并及時(shí)提出應(yīng)對(duì)策略。最后對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)與其周圍環(huán)境的其他系統(tǒng)之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，提出了在保證智能變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作下，與繼電保護(hù)系統(tǒng)，電能量采集系統(tǒng)之間的信息交互模式。該系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了量測(cè)、控制、檢查、保護(hù)功能四位一體，具有信息共享暢通、功能融合良好、運(yùn)行操作可靠等優(yōu)點(diǎn)，切實(shí)提高了變電站系統(tǒng)的智能化水平。參考文獻(xiàn)1黃新波.變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷M.北京：中國(guó)電力出版社，2010.2唐忠，楊春旭，崔昊楊.智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合J.上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，5：459-462.3王保云.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究綜述J.電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2009，12：1-6.4張紹均，葉志申，黃仁泰.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用J.信息化研究，2011，4：8-11.5李祥珍，劉建明.面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用J.電信網(wǎng)技術(shù)，2010，8：41-45.