申曉杰, 廖 華, 袁衛(wèi)義

(中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司南寧監(jiān)控中心，南寧 530029)

隨著南方電網(wǎng)公司《關(guān)于印發(fā)全面推進南方電網(wǎng)調(diào)控一體化工作方案的通知》和超高壓公司《500 kV交流變電站集中監(jiān)控工作方案》的提出，南寧監(jiān)控中心將由原來只接入南寧、百色局5個變電站的模式，變成集群接入廣西境內(nèi)20個站點的集中監(jiān)控模式。500 kV變電站集中監(jiān)控模式給南寧監(jiān)控中心的指揮和監(jiān)控帶來了一些問題，如監(jiān)視子系統(tǒng)的冗余、變電站和監(jiān)控中心數(shù)據(jù)交互不統(tǒng)一等。另外，在無人值班變電站的情況下，現(xiàn)有系統(tǒng)無法滿足監(jiān)控中心工作人員的第一時間視角實景的要求以及現(xiàn)場作業(yè)人員與后方專家實時聯(lián)系的要求，影響事故處理和應(yīng)急指揮。因此，研究基于500 kV變電站集中監(jiān)控模式的指揮策略及系統(tǒng)設(shè)計具有重要意義。

目前，一些學者對變電站的監(jiān)控進行了一些研究，研究內(nèi)容主要包括變電站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[1-6]和變電站監(jiān)控信息的分析與處理[7-12]。關(guān)于變電站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，文獻[1]采用組件模型技術(shù)對變電站監(jiān)控及預(yù)測軟件進行設(shè)計，滿足了電力系統(tǒng)智能化報警、電壓無功控制等方面的要求；文獻[2]對智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)、功能進行設(shè)計，對一體化監(jiān)控系統(tǒng)進行了重點研究；文獻[3]對智能變電站二次系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點進行分析，并對系統(tǒng)設(shè)計和工程應(yīng)用進行了研究；文獻[4]介紹了一種基于云服務(wù)的變電站監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，詳細設(shè)計了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能；文獻[5]研究了一種高效的、常用的變電站自動化系統(tǒng)軟件包，并將其配置在一高壓變電站中，表現(xiàn)出了較高的可靠性；文獻[6]總結(jié)了目前幾種典型的不同電壓等級智能變電站的測控實現(xiàn)方案，并對比分析其優(yōu)缺點。關(guān)于變電站監(jiān)控信息的分析與處理，文獻[7]對500 kV變電站實際諧振數(shù)據(jù)，采用希爾伯特-黃變換和小波變換方法進行對比分析，總結(jié)了500 kV變電站實際諧振諧波成分的幅頻特性；文獻[8]提出了一種基于信息流傳輸時延、丟包率和各信息流QoS要求的智能變電站信息流可靠性評估模型；文獻[9]基于變電站監(jiān)控信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和臺賬庫，建立二者之間松耦合的信息解析機制并實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交互；文獻[10]借助最小二乘模型和有限加窗過濾實現(xiàn)了變電站監(jiān)控信號的壓縮和優(yōu)化優(yōu)先級上報；文獻[11]針對變電站光纖通信設(shè)計了一種新的最優(yōu)節(jié)點選取模型；文獻[12]在通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中對變電站監(jiān)控信息名稱和通信協(xié)議進行了改進的粒子群算法優(yōu)化，得到了變電站監(jiān)控信息的全局最優(yōu)通信路徑，實現(xiàn)了輕量級信息表示和精度分析的目的。

上述文獻均未考慮在500 kV變電站集中監(jiān)控模式下變電站和監(jiān)控中心數(shù)據(jù)交互不統(tǒng)一的問題，也未考慮在這種監(jiān)控模式下如何進行現(xiàn)場作業(yè)交互和應(yīng)急指揮管理。文中針對500 kV變電站集中監(jiān)控模式的擴大給南寧監(jiān)控中心帶來的問題，提出了基于500 kV變電站集中監(jiān)控模式的指揮策略和系統(tǒng)設(shè)計方案。

1 生產(chǎn)指揮策略

在500 kV變電站集中監(jiān)控模式下，為提高監(jiān)控中心對現(xiàn)場作業(yè)的管控，提高應(yīng)急指揮的效率，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，提出了在正常、故障、檢修和應(yīng)急四種條件下的指揮策略。

1.1 正常運行條件下的指揮策略

正常運行條件下的指揮策略可分為監(jiān)控中心電氣倒閘操作和受控站設(shè)備自行操作兩種情況，其操作流程分別如圖1、圖2所示。

圖1 監(jiān)控中心電氣倒閘操作流程Fig.1 Electrical switching operation process of monitoring center

圖2 受控站設(shè)備自行操作流程Fig.2 Controlled station equipment self-operating process

監(jiān)控中心電氣倒閘操作流程涉及調(diào)度、監(jiān)控中心和受控站三個層次，需要由調(diào)度下令給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心進行任務(wù)分解，直接對受控站設(shè)備進行遠方操作或者轉(zhuǎn)令給受控站進行操作，受控站操作后需要向監(jiān)控中心反饋。監(jiān)控中心進行遠方操作時，需要借助監(jiān)控系統(tǒng)實時查看操作開關(guān)、刀閘的狀態(tài)。

受控站設(shè)備自行操作同樣可能涉及調(diào)度、監(jiān)控中心和受控站三個層次。受控站設(shè)備自行操作需要根據(jù)情況向監(jiān)控中心、調(diào)度逐級申請，操作結(jié)束后還需要根據(jù)情況逐級匯報。

通過上述指揮策略，可實現(xiàn)在正常運行條件下對操作開關(guān)、刀閘等設(shè)備的監(jiān)視、遠方操作及受控站設(shè)備自行操作的高效管控，實現(xiàn)調(diào)度、監(jiān)控中心和受控站的三層協(xié)同運行，保障系統(tǒng)的正常運行。

1.2 故障條件下的指揮策略

故障條件下的指揮策略如圖3所示。

圖3 故障條件下的指揮策略流程Fig.3 Command strategy process under fault conditions

故障條件下的指揮策略涉及調(diào)控人員、監(jiān)控人員和運維人員三方人員。調(diào)控人員根據(jù)事故信息和地理信息向監(jiān)控人員和運維人員下達指令，運維人員對設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測后向調(diào)控人員匯報，調(diào)控人員擬定處理方案后由運維人員執(zhí)行，從而消除事故；最終，需要由調(diào)控人員和運維人員共同核對并記錄；而監(jiān)控人員則需要對全程進行實時監(jiān)控。

當故障發(fā)生時，監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)測到故障信息并進行告警，可進行故障定位，確定開關(guān)位置，同時可在監(jiān)控人機界面上對事故位置進行明顯的標示；除此之外，監(jiān)控系統(tǒng)還通過實時視頻監(jiān)控獲取事故位置處的真實地理信息和現(xiàn)場信息，從而為調(diào)控人員的處理決策提供重要的依據(jù)。在緊急情況下，調(diào)控人員可采取故障隔離等調(diào)整方式操作指令對事故進行應(yīng)急處理，避免事故的影響進一步擴大，盡快完成電力事故處理。

運維人員進行現(xiàn)場處理事故時，配備無線智能終端及穿戴式攝像頭設(shè)備，可對現(xiàn)場作業(yè)情況進行實時視頻監(jiān)控，并可將現(xiàn)場作業(yè)音視頻實時回傳上報，為后方工作人員提供第一時間的現(xiàn)場實景。后方專家可根據(jù)情況與現(xiàn)場作業(yè)人員進行語音互通并進行遠程實景指揮，從而大大提高故障處理的效率，減少錯誤的產(chǎn)生。事故處理完成后，運維人員可通過智能終端自動上傳工作記錄至監(jiān)控中心平臺端，從而為經(jīng)驗總結(jié)，提高現(xiàn)場作業(yè)管控打下堅實的基礎(chǔ)。

通過上述指揮策略，結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)實時視頻監(jiān)控、語音對講等功能，可實現(xiàn)故障情況下調(diào)控人員、監(jiān)控人員、運維人員的協(xié)同高效溝通，高效有序地完成故障的判斷、監(jiān)測及處理工作。另外，通過對現(xiàn)場作業(yè)的記錄、分析和上報，可為日后的事故處理工作增加經(jīng)驗，進一步提高對現(xiàn)場作業(yè)的管控。

1.3 檢修條件下的指揮策略

檢修條件下的指揮策略流程如圖4所示，其中涉及公司領(lǐng)導、發(fā)展策劃部、生產(chǎn)技術(shù)部、巡視部門和檢修部門五個部門人員。生產(chǎn)技術(shù)部下達巡視任務(wù)，由巡視部門進行現(xiàn)場巡視并上傳缺陷故障照片，生產(chǎn)技術(shù)部根據(jù)缺陷情況再制定消缺方案，由公司領(lǐng)導審批通過后下達給檢修部門執(zhí)行，執(zhí)行完成后由生產(chǎn)技術(shù)部進行驗收、審核和歸檔等。發(fā)展策劃部負責對驗收結(jié)果進行考核。

圖4 檢修條件下的指揮策略流程Fig.4 Command strategy process under overhaul conditions

結(jié)合手持移動平臺，指揮策略流程可進行全程電子化工作任務(wù)管理。生產(chǎn)技術(shù)部可在統(tǒng)一的管理后臺編制線路巡視工作任務(wù)，包括定期巡視、特殊巡視和夜間、交叉診斷性巡視，以及監(jiān)察巡視工作計劃，巡視人員可從后臺下載線路巡視工作任務(wù)到移動平臺，并實時上傳工作任務(wù)完成情況。同樣地，消缺任務(wù)的下達和執(zhí)行也可通過平臺進行電子化任務(wù)管理。

在執(zhí)行巡視或者消缺過程中，除可對現(xiàn)場作業(yè)進行實時視頻監(jiān)控和實景指揮，還可實時查看巡檢任務(wù)的執(zhí)行情況以及巡檢人員的活動軌跡，從而實現(xiàn)檢修任務(wù)的高效管理和完成。

1.4 應(yīng)急條件下的指揮策略

為防止事故擴大，受控站巡檢員可不待調(diào)度指令自行按照調(diào)度管理規(guī)程及現(xiàn)場運行規(guī)程進行緊急操作，操作完畢后，及時向監(jiān)控中心值班員匯報，由監(jiān)控中心值班員將事故與處理情況簡明扼要地報告上級值班調(diào)度員。應(yīng)急條件下的指揮策略流程如圖5所示。

圖5 應(yīng)急條件下的指揮策略流程Fig.5 Command strategy process under emergency conditions

通過上述指揮策略，可保證在應(yīng)急條件下盡可能快地對現(xiàn)場情況進行處理，避免出現(xiàn)更嚴重的事故，提高應(yīng)急指揮的工作效率。

2 系統(tǒng)設(shè)計

為實現(xiàn)上述指揮策略，對監(jiān)控中心的系統(tǒng)進行詳細的設(shè)計，從而為指揮策略的實施提供強大的支持平臺。

2.1 總體架構(gòu)

提出的監(jiān)控系統(tǒng)采用底層平臺和上層應(yīng)用相對分離的模式建設(shè)，其總體架構(gòu)如圖6所示。

圖6 監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.6 Overall architecture of the monitoring system

其中，基礎(chǔ)平臺是為適應(yīng)集中監(jiān)控系統(tǒng)多類型應(yīng)用間互聯(lián)、集成及全方位開放需求，將電網(wǎng)拓撲模型、參數(shù)信息、電網(wǎng)運行、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、生產(chǎn)運行信息、應(yīng)用功能集中管理，統(tǒng)一維護、綜合使用而構(gòu)建的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)支撐平臺，為各類應(yīng)用提供技術(shù)支撐，并為整個系統(tǒng)的集成和高效可靠運行提供保障。在基礎(chǔ)平臺上，構(gòu)建變電站集中電力監(jiān)控系統(tǒng)、保護及故障信息管理系統(tǒng)、變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)以及現(xiàn)場作業(yè)移動指揮系統(tǒng)，從而可滿足集中監(jiān)控中心日常業(yè)務(wù)的分析和功能要求，還可滿足現(xiàn)場作業(yè)交互和應(yīng)急指揮管理的要求?；A(chǔ)平臺提供一系列公共服務(wù)，從而保證各子系統(tǒng)功能僅需注重自身的業(yè)務(wù)邏輯與算法，其他功能通過調(diào)用基礎(chǔ)平臺的公共服務(wù)來實現(xiàn)。

系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集與處理功能，可與智能遠動機進行一體化數(shù)據(jù)采集與交換。系統(tǒng)可通過與遠方廠站終端進行通信實現(xiàn)對變電站實時運行信息的采集，并將信息寫入實時數(shù)據(jù)庫。對于采集的各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可對其進行質(zhì)量評估、濾波和有效性校驗等處理，從而確保數(shù)據(jù)的有效性；另外，系統(tǒng)可根據(jù)數(shù)據(jù)重要性及實時性的不同要求確定不同的優(yōu)先級，對不同的數(shù)據(jù)進行接收處理。系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)和控制服務(wù)接口，主站端不同應(yīng)用可根據(jù)需要讀取相關(guān)數(shù)據(jù)或者向廠站端下達控制指令。除此之外，系統(tǒng)還提供數(shù)據(jù)訂閱機制，主站端不同應(yīng)用可訂閱其所關(guān)心的數(shù)據(jù)。

基礎(chǔ)支撐平臺提供公共的、一體化的具有靈活定制和集成能力的人機界面，該人機界面采用南瑞繼保的PCS-9000系統(tǒng)，可提供基于矢量技術(shù)的圖元工具、圖形工具、曲線工具等，用來繪制和編輯電力系統(tǒng)的各種接線圖。通過各種圖形畫面可實時展示系統(tǒng)的各種設(shè)備狀態(tài)和數(shù)據(jù)，操作人員還可方便地操作和調(diào)用所需監(jiān)視的畫面。針對集中監(jiān)控模式下監(jiān)控信息繁多的問題，該人機界面還支持將多個窗口組合在一屏中綜合顯示。人機界面示意圖如圖7所示。

監(jiān)控中心系統(tǒng)可通過接口與其他系統(tǒng)互聯(lián)，如圖8所示。

圖7 人機界面示意圖Fig.7 Illustration of human-machine interface

圖8 系統(tǒng)接口示意圖Fig.8 Schematic diagram of the system interface

系統(tǒng)接口包括橫向接口和縱向接口。在橫向上，監(jiān)控中心系統(tǒng)可與機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)和大屏顯示系統(tǒng)接口互聯(lián)，可實時獲取環(huán)境監(jiān)控信息并實時展示在大屏幕上；通過與資產(chǎn)管理系統(tǒng)接口互聯(lián)，可獲取設(shè)備臺賬、缺陷、檢修等信息；通過與公司短信平臺接口互聯(lián)，可實現(xiàn)重要監(jiān)控告警信息第一時間送到站端運維人員。在縱向上，監(jiān)控中心系統(tǒng)可與超高壓廣州備用監(jiān)控中心接口互聯(lián)，實現(xiàn)實時電網(wǎng)數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、圖形、電網(wǎng)模型等的交互和共享以及維護的雙向同步；通過與各級調(diào)度的接口，可實現(xiàn)調(diào)度令執(zhí)行的全自動化無人干預(yù)操作；通過與廠站監(jiān)控系統(tǒng)的接口可實現(xiàn)與廠站監(jiān)控系統(tǒng)的通信。

2.2 各系統(tǒng)功能及應(yīng)用情況

2.2.1 變電站集中電力監(jiān)控系統(tǒng)

圖9 變電站集中電力監(jiān)控系統(tǒng)功能模塊Fig.9 Functional modules of substation centralized power monitoring system

變電站集中電力監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)最核心的功能，其主要功能模塊如圖9所示，包括數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(supervisory control and data acquisition, SCADA)、智能告警和防誤操作。通過這些功能模塊，變電站集中電力監(jiān)控系統(tǒng)為提出的指揮策略的實現(xiàn)提供了核心的平臺支撐。

(1)SCADA功能

系統(tǒng)可調(diào)用基礎(chǔ)平臺的數(shù)據(jù)服務(wù)，實時采集受監(jiān)控站點的遙測、遙信等數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行有效性檢查和無效數(shù)據(jù)過濾，還可對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的數(shù)學運算以及置質(zhì)量標記。系統(tǒng)可接受調(diào)度指令，對變電站相關(guān)設(shè)備進行遙控操作，或者根據(jù)運行需要對站內(nèi)設(shè)備進行控制。其中，自動電壓控制(automatic voltage control, AVC)應(yīng)用模塊能與總調(diào)AVC系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，即正常運行時，優(yōu)先投入總調(diào)對應(yīng)的該站點AVC功能，當總調(diào)AVC該站點功能退出時，投入?yún)^(qū)域監(jiān)控中心該站無功設(shè)備自動投切功能。

(2)變電站運行信息智能告警

集中電力監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)各受控站運行信息的重要性對告警信號進行分類，將每個信號都進行定義，標注重要等級，對于保護動作和事故變位信號能夠優(yōu)先處理。告警信號可在告警顯示窗口中進行展示，告警顯示窗口由多個頁面組成，系統(tǒng)能根據(jù)集控系統(tǒng)監(jiān)控的提示信息或告警類型，自動歸入相應(yīng)頁面。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)能根據(jù)提前預(yù)先設(shè)定的綜合判據(jù)，對上送信號進行綜合分析，推理該異常事故情況的智能描述及處理方法，減少上送告警量的同時協(xié)助監(jiān)控值班員及時進行準確分析、處理。

(3)防誤操作

系統(tǒng)具備基于網(wǎng)絡(luò)拓撲的操作防誤功能，可以實現(xiàn)在實時態(tài)下針對遙控的基于本站及站際拓撲分析的防誤判斷，并可對防誤功能人工干預(yù)調(diào)整。對于特定的防誤判斷，系統(tǒng)提供在模擬狀態(tài)下進行操作預(yù)演，并在實時態(tài)下嚴格按照預(yù)演的步驟進行操作的機制。在基礎(chǔ)防誤功能的基礎(chǔ)上，開發(fā)與調(diào)度令系統(tǒng)的接口，將調(diào)度令系統(tǒng)中直接與監(jiān)控中心相關(guān)的調(diào)度令同步到監(jiān)控系統(tǒng)中，并進行系統(tǒng)判斷，一鍵智能生產(chǎn)操作票，減少人為工作，避免失誤。

變電站集中電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用情況如下所述，其SCADA功能和智能告警功能示意圖如圖10、圖11所示。

圖10 SCADA功能示意Fig.10 Illustration of SCADA function

圖11 智能告警功能示意Fig.11 Illustration of intelligent alarm function

由圖10可知，通過SCADA功能，系統(tǒng)可實時采集受控站的遙測、遙信、遙脈數(shù)據(jù)，還可進行遙控操作，相應(yīng)信息的各項屬性數(shù)據(jù)都可清晰展示在界面中，可隨時調(diào)閱查看。由圖11可知，通過智能告警功能，系統(tǒng)可對告警信息進行實時監(jiān)視，對告警信號的告警等級進行分類，對告警信號的時間、內(nèi)容和動作清晰展示，同時，還可顯示告警的確認狀態(tài)。

2.2.2 保護及故障信息管理系統(tǒng)

保護及故障信息管理系統(tǒng)主要采集站內(nèi)保信子站匯集的保護設(shè)備的動作信息報文，監(jiān)視與分析處理保護、安自裝置和故障錄波信息數(shù)據(jù)，診斷故障時的故障范圍、故障點及故障性質(zhì)，為監(jiān)控人員處理電網(wǎng)事故提供信息支持與決策參考，為故障條件、檢修條件以及應(yīng)急條件下的指揮策略的實現(xiàn)提供了強大的支撐。

(1) 監(jiān)視主畫面功能

監(jiān)視主畫面功能模塊可在正常情況下監(jiān)視主站系統(tǒng)自身軟硬件和通道運行狀況、子站系統(tǒng)運行狀況、廠站端的繼電保護裝置、故障錄波裝置的運行狀況和運行定值，并采用與電氣一次接線圖方式一致的圖形化管理。

(2) 故障分析功能

故障分析功能主要模塊如圖12所示。

圖12 故障分析功能主要模塊Fig.12 Main modules of fault analysis function

① 在線故障分析功能:功能模塊對各個子站自動上送的信息具有在線故障綜合分析的能力，能對各個子站自動上送的信息進行綜合分析，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，迅速給出故障情況，自動給出測距結(jié)果及巡線范圍，在統(tǒng)一的全網(wǎng)運行監(jiān)視圖上顯示，并按廠站給出相應(yīng)的保護動作情況、故障錄波文件。除此之外，功能模塊還能夠在工作站中以圖形畫面方式和語音提示方式推出事故報警提示和故障簡報，并且在全網(wǎng)接線圖上對應(yīng)的站點及故障線路以動態(tài)閃爍的方式快速直觀地顯示故障站點和故障線路。

② 故障信息歸檔功能:功能模塊提供按不同故障對歷史故障相關(guān)的所有信息進行歸檔管理的功能，將與該次故障相關(guān)的所有故障信息整理成故障信息包，包括保護告警信息、動作事件、故障簡報等，便于運行管理和分析查詢。

③ 故障錄波離線分析功能:系統(tǒng)能夠讀取、轉(zhuǎn)換、分析基于ANSI/IEEE C37.111-1991/1999 C￣O￣M￣T￣R￣A￣D￣E兼容格式的錄波文件，并提供故障分析報告，是繼電保護專業(yè)管理人員進行故障分析的有效工具。

借助保護及故障信息管理系統(tǒng)的功能，監(jiān)控中心人員可進行故障管理，生成故障事件報告表。故障事件報告表示意圖如圖13所示。

圖13 故障事件報告表Fig.13 Fault event report form

由圖13可知，故障事件報告表包含故障的時間、分類、定位及事件描述等信息，這些信息可通過保護及故障信息管理系統(tǒng)的故障分析、故障定位等功能得到。

2.2.3 變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

(1) 受控站端視頻環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

為滿足集中監(jiān)控中心對變電站的運行情況監(jiān)視，站端視頻環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可對廠站進行監(jiān)視，包括監(jiān)視廠站區(qū)域內(nèi)場景情況，刀閘的分、合狀態(tài)，變壓器、斷路器、電流互感器、電壓互感器、避雷器和瓷絕緣子等重要運行設(shè)備的外觀狀態(tài)，主要室內(nèi)(主控室、繼電器室、高壓室、電纜層、電容器室、獨立通信室等)場景情況及溫度、濕度、風力等環(huán)境信息，并實現(xiàn)雙向通話等，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖14所示。

圖14 站端視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.14 Schematic diagram of station-side video and environment monitoring system

(2) 主站端系統(tǒng)

監(jiān)控中心變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要功能包括視頻監(jiān)控、現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)控、語音功能、遠程控制和廠站3D建模等。

系統(tǒng)以按監(jiān)控中心→各變電站→監(jiān)控區(qū)域→攝像機的樹形方式展開選擇所需監(jiān)控的視頻，實時監(jiān)視各變電站視頻信息，可實時監(jiān)視同一變電站多路(1、4、9、16)實時視頻并實現(xiàn)一機同屏同時監(jiān)視，也可同時實時監(jiān)視多個變電站(1、4、9)的單路實時視頻。并且，可在以電子地圖承載的變電站平面布置圖或一次設(shè)備連接示意圖點擊一次設(shè)備同時監(jiān)視一次設(shè)備的多個攝像機的多角度實時視頻。

系統(tǒng)具備現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)控的功能，能夠以組合方式實時監(jiān)視各變電站的現(xiàn)場溫度、濕度、風速、SF6等環(huán)境數(shù)據(jù)及現(xiàn)場煙霧、水浸等告警信息。另外，系統(tǒng)可實現(xiàn)實時的監(jiān)控中心及變電站的雙向語音對講及語音廣播，還可實現(xiàn)雙向語音錄音功能，播放、保存、回放語音。系統(tǒng)還具備遠程控制站端監(jiān)控設(shè)備(主要包括攝像頭和燈光等)的功能，可對攝像頭進行控制，實現(xiàn)對攝像頭視角、方位、焦距、光圈、景深的調(diào)整。

系統(tǒng)還具備廠站3D建模模塊。模塊中應(yīng)用了三維地圖，在現(xiàn)有資源管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，以三維虛擬現(xiàn)實的形式展現(xiàn)變電站的運行情況。

通過變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控中心人員可對變電站進行實時視頻監(jiān)控及紅外熱成像，如圖15所示；另外，還可對廠站進行3D化展示，如圖16所示。

圖15 變電站實時視頻監(jiān)控示意Fig.15 Illustration of real-time video monitoring in substation

2.2.4 現(xiàn)場作業(yè)移動指揮系統(tǒng)

(1) 前端系統(tǒng)

根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的具體情況和施工任務(wù)的具體內(nèi)容，現(xiàn)場將配置相應(yīng)數(shù)量的單兵、布控球和車載管控系統(tǒng)。無論是單兵、布控球，還是車載管控系統(tǒng)，都能形成獨立的前端系統(tǒng)，實現(xiàn)各種情況下的實時視頻監(jiān)控和語音對講。前端系統(tǒng)示意圖如圖17所示。

圖17 前端系統(tǒng)示意圖Fig.17 Schematic diagram of the front-end system

(2) 指揮系統(tǒng)功能

為了實現(xiàn)在各種情況下的指揮策略，需要設(shè)計功能強大的指揮系統(tǒng)。指揮系統(tǒng)具有多種功能，可實時監(jiān)控現(xiàn)場作業(yè)的移動視頻，第一時間進行指揮并管控，還可實現(xiàn)實時的監(jiān)控中心及移動端的雙向語音對講。指揮中心可遠程派單給作業(yè)人員，完成電子化工單下發(fā)，并可對工單進行管理和編輯。監(jiān)控中心能實時查看所有巡檢任務(wù)的執(zhí)行情況，包括巡檢中任務(wù)的概況和實時視頻預(yù)覽；能夠通過電子地圖，隨時掌握巡檢人員位置、人員分布密度、相應(yīng)的狀態(tài)信息及每個巡檢人員的活動軌跡，作業(yè)結(jié)束后記錄可自動上傳歸檔至監(jiān)控中心平臺端。

通過現(xiàn)場作業(yè)移動指揮系統(tǒng)，結(jié)合文中提出的指揮策略，可實現(xiàn)對監(jiān)控中心值班人員、巡檢人員、檢修人員以及專家人員的統(tǒng)一調(diào)度，可進行實時視頻通話、音頻通話，以及對指揮管理進行記錄，實現(xiàn)應(yīng)急指揮的高效管理。應(yīng)急指揮調(diào)度圖如圖18所示。

圖18 應(yīng)急指揮調(diào)度圖Fig.18 Illustration of emergency command and dispatch

3 結(jié)論

針對500 kV變電站集中監(jiān)控模式的擴大給南寧監(jiān)控中心帶來的問題，提出了在正常、故障、檢修和應(yīng)急四種情況下的指揮策略，提高了監(jiān)控中心對現(xiàn)場作業(yè)的管控和應(yīng)急指揮的效率；為了實現(xiàn)提出的指揮策略，提出了詳細的監(jiān)控中心系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計了監(jiān)控系統(tǒng)的總體架構(gòu)、基礎(chǔ)服務(wù)、接口及相應(yīng)的子系統(tǒng)，滿足了監(jiān)控中心的監(jiān)視控制、故障分析、現(xiàn)場作業(yè)交互、應(yīng)急指揮等需求。在500 kV變電站集中監(jiān)控模式下，該指揮策略和系統(tǒng)設(shè)計方案在南寧監(jiān)控中心得到了應(yīng)用，實現(xiàn)了變電站和監(jiān)控中心數(shù)據(jù)的統(tǒng)一交互以及現(xiàn)場作業(yè)交互和應(yīng)急指揮的高效管理，取得了理想的效果。提出的指揮策略和系統(tǒng)設(shè)計主要關(guān)注監(jiān)控中心層次的指揮和監(jiān)控，對于變電站端具體監(jiān)控細節(jié)的設(shè)計和優(yōu)化需要在未來進一步研究。