電力系統自動化中的變電站遙視技術

文/黃春泉

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

1 變電站遙視技術的重要作用

1.1 遙視技術的特點

對于電力系統而言，自動化是主流發展方向，從國內目前的總體情況上看，AGC（發電控制自動化）、DAS（配電自動化）均已實現，現在最為熱門的是變電站綜合自動化，即建設綜合自動化的變電站，為無人值守目標的實現奠定基礎。遙視技術歸屬于綜合自動化系統的范疇，其融合諸多功能，可對變電站運行過程中產生的數據、圖像進行采集，并進行分析處理，如果存在異常，則會發出報警信號。遙視技術能夠對站內設備的運行狀態進行實時監測和記錄，并且能夠真實再現，由此使得遙視技術具備直觀性、實時性等特點。

1.2 遙視技術的作用

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

（1）通過遙視技術的合理運用，能夠對現場發生的異常情況進行檢測和處理，實時畫面可傳給監控中心，這樣監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，避免故障問題的發生，控制故障影響范圍。

（2）遙視技術能夠對被監視設備發出的報警信息、聲音及圖像等內容，以數字的形式進行記錄，這些數據可隨時調取，即便軟件因故障失效，利用硬件設備也能完成操作，基本上不會影響設備監控的有效性。

（3）遙視技術不但可以遠程控制，而且還能就地控制，在遙視系統中，圖像監控子系統由監控中心與變電站組成，設備運行狀態的監視、運行方式的改變、監視目標搜索等操作，可借助監控中心遠程實現，也可在現場就地完成。

2 電力自動化中變電站遙視系統的構建

2.1 遙視系統的基本配置

2.1.1 子站

子站是遙視系統的核心組成部分之一，它的主要作用是將現場采集到的各類信息，如圖像、音視頻、設備運行數據等，以編解碼的方式進行處理之后，利用通信線路傳給主站。遙視系統中子站的框架結構如圖1所示。

從圖1中可以清楚的看到，遙視系統的子站是由以下幾個部分構成：攝像機、數據采集器、編碼器、轉換器、傳輸網、麥克風/音箱等。如果是有人值守的變電站，遙視系統子站現場通常會放置相關的控制設備，據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，遙視系統的子站現場無需設置控制設備。

2.1.2 主站

遙視系統的主站負責信號處理，據此對子站進行監視和控制，收集子站的報警信息。主站由以下幾個組成：計算機、監視器、編解碼器、監控軟件等等。

2.1.3 通信層

在遙視系統中，通信層的主要作用是實現子站與主站之間相關數據的傳輸。為確保通信穩定性，可以采用高速以太網，組成部分為網絡部件、連接部件和通信介質。高速以太網的應用優勢非常明顯，具體體現在如下幾個方面：高速以太網的最低傳輸速率為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絡不斷增長的帶寬要求；網絡元件抗干擾能力強，適用于較為惡劣的運行環境，簡單高效的信號裝置，能夠對網絡元件的運行情況進行實時監視，確保通信可靠性；高速以太網的價格相對較低，軟硬件產品十分豐富。鑒于此，在遙視系統子站與主站的數據通信中，選用高速以太網作為通信方式。

2.2 遙視系統構建方法的選擇

通過查閱大量的文獻資料后發現，國內的無人值守變電站中，視頻監控系統的類型有三種，分別為DVR系統、網絡編解碼系統和IPC系統。

2.2.1 DVR系統

圖1：遙視系統子站的框架結構示意圖

該系統的優點體現在如下幾個方面：技術成熟，前期建設成本低，性能比較穩定，由于采用的是網絡與集成管理軟件進行遙視，從而使的系統具有良好的實時性，尤其是在夜間的監視效果更佳。雖然該系統的優勢較多，但不足之處也非常明顯，系統中每一臺攝像機都需要配置視頻線路，致使線路的數量過多，布線復雜。

2.2.2 網絡編解碼系統

該系統的優點體現在如下幾個方面：因傳輸的是網絡信號，所以基本上不會產生干擾，能夠實現五級以上的管理。與DVR系統相比，該系統的造價較高，并且數據傳輸過程中，存在延時問題，若是環境溫度較低，則會影響系統的運行可靠性。故此，這種系統僅適用于南方電網。

2.2.3 IPC系統

該系統的優點體現在如下幾個方面：技術先進，視頻圖像的清晰度較高，可實現多級管理。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視系統進行分析后，可將DVR系統作為無人值守變電站的首選。

2.3 遙視系統的硬件設計

在遙視系統中，硬件是核心部分，想要充分發揮出遙視系統的作用，就必須對硬件設備進行合理選擇。

2.3.1 攝像機

對于遙視系統而言，攝像機是不可或缺的重要組成部分之一，其性能優劣直接關系到系統的運行情況。由于變電站的電氣設備采用分布式結構進行布設，各個區域中的設備配置存在較大的差異。因此，可結合實際情況，對攝像機進行選擇。如，變電站主控室及高壓室內的設備較為集中，并且為封閉結構，所以選擇帶有廣角鏡頭的攝像機，即可滿足全方位監視的目的；又如，現場設備區中的設備較為繁雜，不同類型的設備需要監視的內容存在區別，為使監視更具針對性，必須按照設備選取攝像機，如變壓器設備可選擇固定式攝像機進行監視，而其它的室外設備則可用球型攝像機進行大范圍監視。同時，可在變電站的圍墻上加裝紅外感應探頭，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

該設備通常都是裝設在變電站的通信機房內，借助通信網絡可將監控圖像傳給控制中心。H.264作為新一代的數字視頻壓縮格式，其優勢體現在如下幾個方面：低碼率、圖像質量高、容錯性能好、網絡適應能力強、數據壓縮比率高等。正因如此，使得H.264視頻編解碼器在網絡傳輸中，占用的帶寬更少，經濟性更高。所以，在遙視系統構建中，可將H.264視頻編解碼器作為首選。

2.4 系統功能模塊設計

2.4.1 視頻采集模塊。

在對遙視系統中的視頻采集模塊進行設計時，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，經專用視頻解碼器芯片處理后，會轉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，完成后續的轉換處理。

2.4.2 音頻采集模塊

在遙視系統中，音頻采集模塊采用的是數字信號解碼器，內置A/D轉換器，支持8-96K的采樣頻率。布設在現場的麥克風會對相關的聲音進行采集，經過解碼芯片處理后，傳給主控制器，完成音頻存儲。

2.5 系統應用效果

某供電公司轄區內有不同電壓等級的變電站13座，為實現變電站無人值守的目標，采用遙視系統，共設置兩個監視點，其中一個設置在變電工區，另一個設置在調度中心。遙視系統的應用，進一步降低了變電站內電氣設備運行事故的發生幾率，人為誤操作問題隨之減少，變電站的運行穩定性大幅度提升。由此，不但為供電公司帶來可觀的經濟效益，而且還為無人值守目標的實現奠定堅實基礎。

3 結論

綜上所述，在我國電力體制改革進程不斷加快的推動下，電力系統日趨完善，智能電網的總體規模逐步擴大，很多變電站都實現了無人值守的目標，由此使得變電站的自動化程度大幅度提升。對于尚未實現無人值守的變電站，可應用遙視技術，通過相關系統的構建，對站內電氣設備的運行進行實時監控，降低故障幾率，提高運行穩定性。