基于NGN架構的電力智能調度診斷系統(tǒng)設計
1系統(tǒng)設計目的
由于各環(huán)節(jié)因素的不確定性,電力系統(tǒng)容易出現(xiàn)多點短路或斷線等干擾,破壞電網運行及供電服務的穩(wěn)定性,從而造成緊急突發(fā)事件的產生。在緊急情況出現(xiàn)時,不僅自身通信系統(tǒng)要保持通暢(即電力部門自身的指揮調度不能中斷,搶修現(xiàn)場也要通信保持暢通),同時還要做到跨部門合作,建立有效的通信編組和科學高效的響應流程等。另外,由于突發(fā)情況的復雜性,有時需要同時處理多個問題,專家在后方統(tǒng)一指揮調度,及時遠程診斷搶修,對通信系統(tǒng)功能的多樣性、先進性、靈活性以及穩(wěn)定性等方面提出非常高的要求。傳統(tǒng)的電路交換,通信業(yè)務的單一性,成本高昂,往往無法滿足多業(yè)務、經濟適用化的需求。綜合考慮通信技術的發(fā)展趨勢和電力發(fā)展的需求,展開基于NGN架構的電力智能調度診斷系統(tǒng)設計,進行電力系統(tǒng)的應急指揮、緊急調度與現(xiàn)場診斷于一體的工作。
2下一代通信網絡
下一代網絡(即NGN)是一個基于IP的全新通信網絡,可以承載語音數(shù)據(jù)多媒體等種類豐富的業(yè)務,核心技術采用軟交換技術。和傳統(tǒng)的通信結構相比,具有以下優(yōu)勢:
1)提供開放式的體系結構,層次簡潔、清晰,便于新業(yè)務的快速開發(fā)和網路節(jié)點的快速部署和插入;
2)綜合接入能力強,軟交換采用完全標準開放的接口,使得網絡不同設備的互通成為可能;支持各種協(xié)議,實現(xiàn)了各種業(yè)務及用戶的綜合接入;實現(xiàn)了與現(xiàn)有通信網絡的平滑接入和無縫融合,適應電路交換網向寬帶化、數(shù)據(jù)化演進的要求。
3)能兼容現(xiàn)有PSTN/ISDN基本業(yè)務和新業(yè)務,接入最新的3G多媒體業(yè)務。同時提供全開放的業(yè)務平臺,支持傳統(tǒng)智能網業(yè)務,并支持綜合網絡業(yè)務的快速生成和提供。
4)提供了完善的網絡集中、實時、智能化管理,極大地降低了維護成本,更具經濟型。
因此NGN架構和軟交換技術在電力智能調度系統(tǒng)中廣泛應用將會是必然的趨勢。
3基于NGN架構的電力智能調度診斷系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)結構
基于NGN架構的電力智能調度診斷系統(tǒng)工作拓撲如圖1所示,系統(tǒng)充分整合電力系統(tǒng)現(xiàn)有各種資源,利用語音、視頻、軟交換、IP、微波等技術,實現(xiàn)語音調度、視頻監(jiān)控、單兵圖像傳輸以及無線移動圖像傳輸?shù)榷喾N調度業(yè)務的智能融合,通過智能調度平臺對各種業(yè)務和功能進行操作和調度。
系統(tǒng)能夠實現(xiàn)電力應急指揮和調度的日常工作管理、應急預案作業(yè)管理、應急培訓、演練與評估、應急安全預警管理及日常外部信息分析等功能;同時實現(xiàn)對各工區(qū)以及變電站的監(jiān)控和可視化管理、應急場所的圖像信息回傳、事故的分析、遠程協(xié)作診斷及車輛、人員、物資等資源配置信息的集中展現(xiàn)與管理;確保緊急或特殊情況下各部門之間快速、高效的配合與運作,及時修復故障,減少事故損失,降低由于突發(fā)情況帶來的負面影響。
3.2系統(tǒng)功能
3.2.1融合通信
語音業(yè)務上,將普通電話、移動電話、對講機、IP電話、衛(wèi)星電話等不同類型通信終端連接起來,實現(xiàn)互連互通,并實現(xiàn)電話會議、語音資料存儲等功能;視頻業(yè)務上,將監(jiān)控攝像頭上的視頻信號通過數(shù)字化壓縮編碼等處理,并傳送到指揮調度中心,實現(xiàn)網絡視頻監(jiān)控和調度;配合運用相關的單兵終端設備,將事故現(xiàn)場的視頻數(shù)據(jù)回傳,實現(xiàn)電網的遠程實時診斷;在通信方式上,實現(xiàn)了IP、PSTN、衛(wèi)星、微波等多種網絡融合通信。
3.2.2調度信息顯示
可以在指揮調度中心的大屏幕上顯示系統(tǒng)采集到的實時數(shù)據(jù)、電網調度信息、一線人員信息、以及視頻監(jiān)控點和單兵終端設備的信息。
3.2.3應急指揮調度
在發(fā)生重大事件、事故、災害時,自動調出應急預案、處置流程,并顯示相關信息,為事件決策提供依據(jù)。
3.2.4移動應急指揮
系統(tǒng)配備使用應急指揮車,車輛上具備衛(wèi)星通信、移動通信、超短波通信(對講)、VOIP通信等功能,融合各種通信手段,實現(xiàn)在任何地方任何地點均可以和指揮調度中心通信聯(lián)絡,將現(xiàn)場圖像、語音等數(shù)據(jù)信息傳到指揮調度中心,滿足應急需求。
3.2.5點對多點單兵功能
可以與多個一線人員進行直接對話,并把現(xiàn)場情況通過語音和視頻實時傳輸?shù)街笓]調度中心,不僅滿足了控制、指導現(xiàn)場操作的需求,同時考慮了調度情況復雜性的需求。
3.2.6無線移動圖像傳輸
可在高速移動過程中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實時雙向穩(wěn)定的高清晰度音視頻、信息數(shù)據(jù),把采集到的電力運行的相關信息資料發(fā)往電網的變電站、集控站等主控指揮調度中心。
3.3系統(tǒng)組成
3.3.1音頻調度
系統(tǒng)中集群終端、手機、對講機等設備的語音信息通過PSTN電話網、手機網、INTENET等各種方式傳輸?shù)秸{度中心(在惡劣極端情況,提供容災手段,如通過衛(wèi)星線路,保證網絡鏈路通暢安全),并存儲;指揮調度中心可以對工區(qū)、變電站等單位發(fā)布指令和主管單位報告情況。
3.3.2視頻調度
在工區(qū)、變電站、集控站等地點布置監(jiān)控點,并對視頻數(shù)據(jù)進行編碼、壓縮、數(shù)字化打包,利用現(xiàn)有的網絡傳輸條件,傳回到指揮調度中心,并解壓存儲,具體能夠實現(xiàn):把監(jiān)控點的圖像傳回指揮調度中心,在指揮調度界面上進行實時顯示,進行安全監(jiān)控;當監(jiān)控點出現(xiàn)異常情況,指揮調度中心利用已有的通話條件,如PSTN、IP電話、相關人員手機或內部對講系統(tǒng)等對監(jiān)控現(xiàn)場做出實時反應。
3.3.3單兵圖像傳輸
利用單兵設備作為信息采集終端,無線微波中繼設備作為接收中心。將OFDMA(下行)與TDMA(上行)技術有機融合,具有設備功耗小,覆蓋范圍大,吞吐量高,多用戶干擾小以及基站信號檢測算法復雜度低等特點。能夠適用于高速的移動通信,支持高速車載使用,為指揮、搶修、日常維護、野外作業(yè)等通信需求提供遠距離、高質量、高速率、無線實時傳輸?shù)恼{度診斷方案,可以實現(xiàn)同時對多個點的現(xiàn)場采集和直接反饋信息(語音和視頻),將指令(語音)直接下達到操作員個人。
3.3.4無線移動圖像傳輸
采用COFDM(多載波調制技術)和MPEG-2圖像壓縮技術,可在高速移動中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實時雙向穩(wěn)定的高清晰度音視頻以及數(shù)據(jù)傳輸,實現(xiàn)指揮調度中心與工區(qū)、變電站等的視頻回傳,信息實時交互。
3.3.5指揮調度平臺
指揮調度平臺,位于指揮調度中心,是一種多媒體軟交換平臺。指揮調度平臺分為7個組成單元:軟電話、視頻矩陣、用戶接口、調度終端對象管理、調度作業(yè)、系統(tǒng)管理、配置管理。指揮調度人員或診斷專家通過操作指揮調度平臺,實現(xiàn)各業(yè)務的調度,實時了解各監(jiān)控點的音視頻等相關信息,全面掌握電力系統(tǒng)實時運行狀態(tài),并通過平臺下達決策指令或提供維護信息等。
4結束語
本系統(tǒng)基于NGN架構設計,綜合多種業(yè)務,同時實現(xiàn)多個點的事故診斷和統(tǒng)一指揮調度,并向工區(qū)或變電站等控制中心進行相關數(shù)據(jù)資料的回傳。本系統(tǒng)采用軟交換技術,集語音處理、視頻處理、網絡傳輸、點對多點單兵、無線移動傳輸功能等于一體,為電力系統(tǒng)突發(fā)情況的現(xiàn)場指揮、調度以及搶修等優(yōu)化資源,節(jié)約成本,提高效率。
由于各環(huán)節(jié)因素的不確定性,電力系統(tǒng)容易出現(xiàn)多點短路或斷線等干擾,破壞電網運行及供電服務的穩(wěn)定性,從而造成緊急突發(fā)事件的產生。在緊急情況出現(xiàn)時,不僅自身通信系統(tǒng)要保持通暢(即電力部門自身的指揮調度不能中斷,搶修現(xiàn)場也要通信保持暢通),同時還要做到跨部門合作,建立有效的通信編組和科學高效的響應流程等。另外,由于突發(fā)情況的復雜性,有時需要同時處理多個問題,專家在后方統(tǒng)一指揮調度,及時遠程診斷搶修,對通信系統(tǒng)功能的多樣性、先進性、靈活性以及穩(wěn)定性等方面提出非常高的要求。傳統(tǒng)的電路交換,通信業(yè)務的單一性,成本高昂,往往無法滿足多業(yè)務、經濟適用化的需求。綜合考慮通信技術的發(fā)展趨勢和電力發(fā)展的需求,展開基于NGN架構的電力智能調度診斷系統(tǒng)設計,進行電力系統(tǒng)的應急指揮、緊急調度與現(xiàn)場診斷于一體的工作。
2下一代通信網絡
下一代網絡(即NGN)是一個基于IP的全新通信網絡,可以承載語音數(shù)據(jù)多媒體等種類豐富的業(yè)務,核心技術采用軟交換技術。和傳統(tǒng)的通信結構相比,具有以下優(yōu)勢:
1)提供開放式的體系結構,層次簡潔、清晰,便于新業(yè)務的快速開發(fā)和網路節(jié)點的快速部署和插入;
2)綜合接入能力強,軟交換采用完全標準開放的接口,使得網絡不同設備的互通成為可能;支持各種協(xié)議,實現(xiàn)了各種業(yè)務及用戶的綜合接入;實現(xiàn)了與現(xiàn)有通信網絡的平滑接入和無縫融合,適應電路交換網向寬帶化、數(shù)據(jù)化演進的要求。
3)能兼容現(xiàn)有PSTN/ISDN基本業(yè)務和新業(yè)務,接入最新的3G多媒體業(yè)務。同時提供全開放的業(yè)務平臺,支持傳統(tǒng)智能網業(yè)務,并支持綜合網絡業(yè)務的快速生成和提供。
4)提供了完善的網絡集中、實時、智能化管理,極大地降低了維護成本,更具經濟型。
因此NGN架構和軟交換技術在電力智能調度系統(tǒng)中廣泛應用將會是必然的趨勢。
3基于NGN架構的電力智能調度診斷系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)結構
基于NGN架構的電力智能調度診斷系統(tǒng)工作拓撲如圖1所示,系統(tǒng)充分整合電力系統(tǒng)現(xiàn)有各種資源,利用語音、視頻、軟交換、IP、微波等技術,實現(xiàn)語音調度、視頻監(jiān)控、單兵圖像傳輸以及無線移動圖像傳輸?shù)榷喾N調度業(yè)務的智能融合,通過智能調度平臺對各種業(yè)務和功能進行操作和調度。
系統(tǒng)能夠實現(xiàn)電力應急指揮和調度的日常工作管理、應急預案作業(yè)管理、應急培訓、演練與評估、應急安全預警管理及日常外部信息分析等功能;同時實現(xiàn)對各工區(qū)以及變電站的監(jiān)控和可視化管理、應急場所的圖像信息回傳、事故的分析、遠程協(xié)作診斷及車輛、人員、物資等資源配置信息的集中展現(xiàn)與管理;確保緊急或特殊情況下各部門之間快速、高效的配合與運作,及時修復故障,減少事故損失,降低由于突發(fā)情況帶來的負面影響。
3.2系統(tǒng)功能
3.2.1融合通信
語音業(yè)務上,將普通電話、移動電話、對講機、IP電話、衛(wèi)星電話等不同類型通信終端連接起來,實現(xiàn)互連互通,并實現(xiàn)電話會議、語音資料存儲等功能;視頻業(yè)務上,將監(jiān)控攝像頭上的視頻信號通過數(shù)字化壓縮編碼等處理,并傳送到指揮調度中心,實現(xiàn)網絡視頻監(jiān)控和調度;配合運用相關的單兵終端設備,將事故現(xiàn)場的視頻數(shù)據(jù)回傳,實現(xiàn)電網的遠程實時診斷;在通信方式上,實現(xiàn)了IP、PSTN、衛(wèi)星、微波等多種網絡融合通信。
3.2.2調度信息顯示
可以在指揮調度中心的大屏幕上顯示系統(tǒng)采集到的實時數(shù)據(jù)、電網調度信息、一線人員信息、以及視頻監(jiān)控點和單兵終端設備的信息。
3.2.3應急指揮調度
在發(fā)生重大事件、事故、災害時,自動調出應急預案、處置流程,并顯示相關信息,為事件決策提供依據(jù)。
3.2.4移動應急指揮
系統(tǒng)配備使用應急指揮車,車輛上具備衛(wèi)星通信、移動通信、超短波通信(對講)、VOIP通信等功能,融合各種通信手段,實現(xiàn)在任何地方任何地點均可以和指揮調度中心通信聯(lián)絡,將現(xiàn)場圖像、語音等數(shù)據(jù)信息傳到指揮調度中心,滿足應急需求。
3.2.5點對多點單兵功能
可以與多個一線人員進行直接對話,并把現(xiàn)場情況通過語音和視頻實時傳輸?shù)街笓]調度中心,不僅滿足了控制、指導現(xiàn)場操作的需求,同時考慮了調度情況復雜性的需求。
3.2.6無線移動圖像傳輸
可在高速移動過程中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實時雙向穩(wěn)定的高清晰度音視頻、信息數(shù)據(jù),把采集到的電力運行的相關信息資料發(fā)往電網的變電站、集控站等主控指揮調度中心。
3.3系統(tǒng)組成
3.3.1音頻調度
系統(tǒng)中集群終端、手機、對講機等設備的語音信息通過PSTN電話網、手機網、INTENET等各種方式傳輸?shù)秸{度中心(在惡劣極端情況,提供容災手段,如通過衛(wèi)星線路,保證網絡鏈路通暢安全),并存儲;指揮調度中心可以對工區(qū)、變電站等單位發(fā)布指令和主管單位報告情況。
3.3.2視頻調度
在工區(qū)、變電站、集控站等地點布置監(jiān)控點,并對視頻數(shù)據(jù)進行編碼、壓縮、數(shù)字化打包,利用現(xiàn)有的網絡傳輸條件,傳回到指揮調度中心,并解壓存儲,具體能夠實現(xiàn):把監(jiān)控點的圖像傳回指揮調度中心,在指揮調度界面上進行實時顯示,進行安全監(jiān)控;當監(jiān)控點出現(xiàn)異常情況,指揮調度中心利用已有的通話條件,如PSTN、IP電話、相關人員手機或內部對講系統(tǒng)等對監(jiān)控現(xiàn)場做出實時反應。
3.3.3單兵圖像傳輸
利用單兵設備作為信息采集終端,無線微波中繼設備作為接收中心。將OFDMA(下行)與TDMA(上行)技術有機融合,具有設備功耗小,覆蓋范圍大,吞吐量高,多用戶干擾小以及基站信號檢測算法復雜度低等特點。能夠適用于高速的移動通信,支持高速車載使用,為指揮、搶修、日常維護、野外作業(yè)等通信需求提供遠距離、高質量、高速率、無線實時傳輸?shù)恼{度診斷方案,可以實現(xiàn)同時對多個點的現(xiàn)場采集和直接反饋信息(語音和視頻),將指令(語音)直接下達到操作員個人。
3.3.4無線移動圖像傳輸
采用COFDM(多載波調制技術)和MPEG-2圖像壓縮技術,可在高速移動中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實時雙向穩(wěn)定的高清晰度音視頻以及數(shù)據(jù)傳輸,實現(xiàn)指揮調度中心與工區(qū)、變電站等的視頻回傳,信息實時交互。
3.3.5指揮調度平臺
指揮調度平臺,位于指揮調度中心,是一種多媒體軟交換平臺。指揮調度平臺分為7個組成單元:軟電話、視頻矩陣、用戶接口、調度終端對象管理、調度作業(yè)、系統(tǒng)管理、配置管理。指揮調度人員或診斷專家通過操作指揮調度平臺,實現(xiàn)各業(yè)務的調度,實時了解各監(jiān)控點的音視頻等相關信息,全面掌握電力系統(tǒng)實時運行狀態(tài),并通過平臺下達決策指令或提供維護信息等。
4結束語
本系統(tǒng)基于NGN架構設計,綜合多種業(yè)務,同時實現(xiàn)多個點的事故診斷和統(tǒng)一指揮調度,并向工區(qū)或變電站等控制中心進行相關數(shù)據(jù)資料的回傳。本系統(tǒng)采用軟交換技術,集語音處理、視頻處理、網絡傳輸、點對多點單兵、無線移動傳輸功能等于一體,為電力系統(tǒng)突發(fā)情況的現(xiàn)場指揮、調度以及搶修等優(yōu)化資源,節(jié)約成本,提高效率。
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