引言

　　近年来随着我国经济的持续高速发展，电力行业的需求也在不断增加，电力行业作为国民经济的命脉，对于现代化建设所体现出的重要性越来越明显。随着科技的发展，智能电网逐渐成为电力行业发展的主流趋势，以变电站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，由系统自动完成信息的采集、控制、监测等基本功能。为适应电力行业发展的需求，基于CIM模型的视频及环境监控系统与能量管理系统(EMS)的遥视联动技术应运而生。

　　系统采用基于CIM模型的数据库实现与能量管理系统(EMS)的数据同步，同时根据实际联动需求，为一次设备配置对应的摄像机以及预置点位，通过四遥联动服务接收能量管理系统(EMS)发送的设备操作联动命令，完成设备对应摄像机预置点位的实时视频联动，运维人员在监控中心通过实时视频图像就可以监视设备动作的整个过程，如果设备在操作的过程中出现故障或者意外情况，可以在第一时间里做出及时的响应和处理，提高了变电站运行和维护的安全性以及可靠性。视频及环境监控系统与能量管理系统(EMS)的遥视联动原理如下图1所示。

　　与能量管理系统(EMS)的数据同步

　　由于视频及环境监控系统与能量管理系统(EMS)所使用的数据模型、应用接口、开发平台以及数据库互不相同，给信息的共享带来很大的困难，若要在现有的基础上实现信息共享，需要进行大量的数据转换工作，而这些呈几何级增长的数据转换和交换工作浪费了大量的资源。因此，这种交换需要建立在一种统一的、规范的基础之上，针对以上问题，解决方案是建立一个公共的电力系统信息模型，并提供通用的数据接口。

　　联动数据更新服务调用CIM的通用数据查询接口检视能量管理系统(EMS)数据库是否有更新，若有，则调用CIM提供的通用数据接口将数据更新至视频及环境监控系统数据库中。这种数据同步方式不需要人工干预，系统运行时自动启动联动数据更新服务进行数据同步与更新，这样就不需要有专业的人员对系统进行数据跟踪维护，在节省了人力的同时大大提高了系统的效率。基于CIM数据库的数据同步原理如图2所示。

　　遥视联动方案的设计

　　系统间联动的分区分级管理

　　依据电力公司的规划要求，系统采用了分区分级的管理方式。根据变电站电压等级和不同设备区将变电站区域划分为不同的设备子区域，每个子区域均涵盖了对应的设备信息，通过分区分级，将不同等级的变电站及站内一次设备信息展示给工作人员。例如，变电站可根据电压等级分为500kV及以上，220kV，110kV，35kV及以下等，一个220kV变电站可根据实际情况定义为220kV/110kV/35kV设备区、主控室、大门、周界、主变等若干节点，下属子设备区可任意划分、定义。之后，可定义每个设备与摄像机及其预置点位的对应关系，可以是一对一、一对多、多对一或者多对多的关系。为达到最佳监视效果，通常应保证一个设备能对应多个摄像机。完成设备区的定义后，为不同的监控员设置基于设备区的管理权限，即责任区划分，可根据地域，电压等级，或者设备区为监控员划分不同的责任区。当系统运行时，根据管理权限，监控员只能监视本责任区内的设备信息。

　　系统的分区分级，优化了责任区的管理，避免不同权限用户的操作干扰，便于对不同责任区设备的运行情况实行专人管理。

　　设备选择操作实现遥控设备状态的图像化预判

　　能量管理系统(EMS)在选择设备时即向视频及环境监控系统发送遥视联动请求，视频及环境监控系统在收到请求后即调出对应的摄像机画面，并转至设备对应的预置点位。当能量管理系统(EMS)再次发送设备控制命令时，运维人员即可通过实时图像去监视整个设备动作的全过程。图像的预判示意图如图3所示。

　　全方位多视角的图像化监视

　　在系统中为某个设备配置多视角的摄像机及预置点位，当系统接收到能量管理系统(EMS)的遥视联动信号时，即打开该设备所关联的摄像机及预置点位，通过实时图像即可查看不同角度的一次设备动作。

　　在实际应用中，不论是手动触发设备动作还是突发情况下自动触发设备变位，只要预先配置了相关的联动信息，监控员都可以通过即时联动视频画面和信息，掌握最新的设备运行情况。

　　全方位多视角的图像化监视极大地提高了变电站运维人员对变电站运行情况进行综合监控、分析的能力，便于运维人员对设备运行情况的检视和突发事件的排查，大大提高了运维人员的工作效率。

　　遥视联动的关键技术

　　面向服务的设计及中间件技术

　　在实际应用过程中，视频及环境监控系统经常需要进行功能扩充，但由于底层数据结构的专用性、软件结构和设备接口的局限性，给系统升级带来不便。面向服务的设计及中间件技术，目的就是为了有效地解决系统间的交互和通信问题，实现系统间的“松耦合”以及系统间的整合与协同，使得系统可以按照模块化的方式增加新服务或新功能，以解决新的业务需求。此外，将面向对象技术贯穿于整个软件开发中，采用分层软件结构设计，提高软件的重用性、兼容性，尽可能实现LINUX/Windows“源代码级”的跨平台。

　　遵循IEC 61970标准的高级应用插件

　　IEC 61970是系统集成、异构和互操作的基础标准，该标准制定了各种基于组件、模型和面向对象的接口规范，主要包括接口语义(CIM)和接口语法(CIS)。使用通用的数据接口可以最大限度地降低开发成本，并可以实现软件的即插即用。视频及环境监控系统作为变电站的核心系统，需要解决一系列的问题，如与能量管理系统(EMS)的数据同步以及实时数据传输等。因此，系统就需要遵循IEC 61970的相关标准，进一步完善数据库同步、数据实时传输等高级应用的系统插件。因此，系统就需要遵循IEC 61970的相关标准，进一步完善数据库同步、数据实时传输等高级应用的系统插件。

　　基于CIM的数据库建模与数据同步

　　系统采用基于CIM的数据库建模和管理方法，按照EMS系统->厂站->设备区->设备点位分级建立数据库，用C++语言实现基于CIM数据模型的信息管理。由于CIM和C++都是面向对象的，用C++中的类来对应CIM中的类，类的属性对应C++类的数据元素，普通关联对应C++类的指针链表元素，继承则用C++中的继承表达。因此，本发明依据CIM模型为系统建立对应的类，如Factory类与厂站信息对应，Breaker类与断路器信息对应，Switch类与开关刀闸信息对应等，类的属性则包括设备名称、编号等信息，并利用继承表述厂站到设备各级数据间的关系。

　　系统采用了CIM和CIS提供的通用数据接口，完成了与能量管理系统(EMS)的无缝对接，减少了与能量管理系统(EMS)异构数据库通讯及接口的开发，通过对分散数据的深入挖掘和充分利用，实现了数据从能量管理系统(EMS)到视频及环境监控系统的快速同步与实时更新。

　　未来的发展趋势

　　随着科技的发展以及智能化的应用，电力行业对变电站的安防系统提出了更高的要求，可以归纳为以下几点：

　　集成化

　　越来越多的电力行业应用要求变电站安防系统能够更好地将视频监控系统、安全警卫系统、门禁系统、消防系统、环境监测系统等一体化集成。

　　基于CIM模型的视频及环境监控系统在完成上述子系统集成的同时，还实现了与国内主流厂家的能量管理系统(EMS)的集成与联动(即四遥联动)。

　　高清化

　　视频监控作为电力行业安全生产管理的重要辅助工具，高清技术的应用，满足了安全生产对可视化管理的需求。

　　标准化

　　随着国家智能电网规划与建设的全面启动，智能变电站领域的技术研究和试点工作将为智能电网的发展打下坚实基础。IEC 61970标准的推广与应用，使得视频监控系统与能量管理系统(EMS)的集成与遥视联动将进一步向标准化方向发展。

　　结束语

　　基于CIM模型的视频及环境监控系统与能量管理系统(EMS)的一体化集成是变电站先进技术发展的必然趋势，是通信技术、信息技术和计算机技术发展的必然结果。随着IEC 61970标准的普及，必将进一步加快视频及环境监控系统与能量管理系统(EMS)一体化集成应用的推广进程，并且在将来的变电站数字化建设过程中担当越来越重要的角色。
　    文/李富祥 四川省电力公司 / 谢江、郑澍、龚天贵、谭志斐 国网宜宾供电公司 / 华庆国 南京南自信息技术有限公司