面向新型电力系统的调度交换系统研究与探讨

邓 舒

（福建永福电力设计股份有限公司，福建 福州 350108）

0 引言

2021年3月15日，中共中央提出了建设新型电力系统的战略部署[1]，加快构建新型电力系统成为我国电力行业的重要目标。作为新型电力系统重要支撑手段的电力通信调度交换系统，在服务新型电力系统安全运行，实现部门、场站间的实时信息流转方面发挥了重要的作用。为了满足新能源多场景和多业务接入需求，对于电力调度通信系统提出了连接更广泛、业务更多元、场景更丰富的技术要求，而现有电力程控调度交换采用以采用电路交换技术体制，无法满足新型电力系统要求，因此现有调度交换系统急需进行演进。

本文基于新型电力系统的业务场景，提出了软交换构架与电路交换构架融合的智慧音视频调度交换系统，促进传统的调度交换系统向语音、视频和数据等综合性的多媒体融合智慧调度系统的提升，很好地适应业务连接更广泛、多元化、场景丰富的新型电力系统。

1 新能源用户调度交换网现状

新能源用户（风力、光伏等电站）的调度交换系统，不仅要用于与电网调度互连需要，还要满足厂内生产调度互联需求。为新能源用户配置1套专用于数字程控调度交换机，通过2M中继方式与电网调度端互连，同时给厂内提供内部调度电话，用于生产抢修使用，该系统应为独立交换系统，并应以生产管理交换机和公网作为备用。同时可控制室1～2个席位配置智能调度台。新能源用户调度交换机系统图见图1。

图1 新能源用户调度交换机系统图

现有调度交换网采用电路交换技术体制，只有最基础电话业务功能，无法实现其他交互操作，在智能电网“坚强建设”口号下，单一功能调度交换网无法满足电网互动化、自动化、信息化的发展趋势。

2 新型电力系统

在“双碳”目标下，非化石能源将替代传统高碳能源成为电力系统能源供应的主体，以新能源为主体是新型电力系统的核心特征。随着风电、光伏转换效率的提高和电池能量密度的提升，光伏、陆上风电和海上风电成本将降低。我国正大力开发高效光伏、大容量风电、新型储能等能源绿色低碳领域。各企业管理的新能源光伏、风电场等越来越多，“远程集控、就地检维”的生产运营模式应运而生，如何实现跨区域跨地区的新能源智慧调度管理，是新能源企业面临的问题。

3 新能源调度交换网功能需求

根据新能源用户电厂调度需求，电厂调度交换网在调度电话业务基础上，扩展了视频调度、场景化调度能力。电厂智慧语音调度功能如下。

（1）实现集控中心与分场中心视频调度。

（2）实现工作融合场景可视化调度，提供多人协作机精准指挥。

（3）实现集控中心与分场中心视频点播服务。

（4）实现厂站监控视频融合，与监控大屏切换推送。

（5）实现调度语音内容的自动识别、核查，具备日志、日志搜索及话术模型核对等能力。

（6）实现调度台智能语音业务。

（7）实现调度录音存储、实时回放等功能。

4 新能源用户智慧音视频调度系统总体框架

随着国家“双碳”新能源战略的推荐，水电、风电、光伏等清洁能源的比重逐渐升高，为了提高新能源电站的管理水平，降低电力企业运行成本，实现减人增效，提高生产效率，新能源用户系统采用建设区域性集控中心的运营方式，结合集控中心或厂站内部运行模式和通信需求，将电话交换、音视频会议、视频监控、大屏呈现等进行一体化整合，提供基于场景的多方音视频会议、视频监控融合、视频协同、视频会商等业务功能，实现新型电力系统远端厂站“无人值班，少人值守”的运行管理模式。

根据新能源用户的调度交换网的业务需求，智慧音视频调度系统总体框架由下至上分为基础平台、能力平台、应用场景。基础平台包含调度交换、视频会议、视频监控、指挥大屏等基础资源。搭建统一语音、视频、监控、录音平台，与现有大屏系统实现融合通信。调度交换模块具备调度呼叫策略、呼叫路由、策略配置等智能语音呼叫功能；视频调度模块具备视频分发、核查、编解码等功能；智能识别模块具备识别存储、实时识别、声道分离等功能；系统联动模块具备查询接口以及其他系统对接等功能。应用场景实现可视化调度、智能语音指令、智能路由、调度值班培训等。

5 新能源用户智慧音视频调度系统配置原则

新能源用户智慧音视频调度系统采用分层、分布、开放式的网络构架，由站层设备和前端设备构成，通过站内智慧音视频数据网与主站系统通信。若系统需要通过其他网络互连实现传输，需要增加1套物理隔离设备。

站控层配置1套数字程控交换机与电网调度端的调度交换机互连，实现电网调度电话功能，同时根据功能需求宜配置1套软交换核心主机、1套视频调度主机、1套智能调度通信业务主机、1套语音引擎主机、1套路由器或网络交换机等设备。服务器、存储设备的容量应满足厂站/园区规模的要求。

系统前端设备主要包括全景摄像机、高清枪机、高清球机等。高清摄像机须具备夜视功能，前端设备按厂站/园区规模的要求，控制室配置1～2部调度台，与电网调度交换机互连。

6 系统设计方案

6.1 场景模式

在某发电集团建设1个集控中心，对异地所辖3个分厂（电厂1～3）进行智慧音视频调度。

6.2 智慧音视频调度功能

（1）实现集控中心电网调度功能要求。

（2）实现集控中心调度通信能力，支持实现视频终端对视频终端、视频终端对视频场景的视频能力，同时将调度大厅画面推送到各场站的视频调度台。调度员直接一键直接可以进行视频通话或视频会议；提供远程调度培训，调度员可以通过调度台直接进行会议控制，如视频会议画面的切换或是轮巡等。

（3）实现调度台语音操作，提供语音实时转写、调度录音检索，与第三系统（如内部申请报修平台）智能互连等功能。

（4）实现调度广播业务，提供状态呈现、收听确认等功能。

6.3 具体建设方案

6.3.1 前端设备配置

集控中心的调度大厅配置2个摄像头，对大厅周围环境进行场景化呈现，新配置1～2个调度台作为调度员主操作台，同时配置IP编解码功能，与大屏互连，实现大屏推送。

为电厂1～3的控制室各新配2个摄像头和1个19寸高清调度台，用于分场站的视频调度接入，同时配1套网络交换机、1套路由器和1套防火墙用于设备互连，各场站的站内根据需求配置相应站内调度电话和摄像头。

6.3.2 站层设备配置

（1）在集控中心通信机房配置1套数字程控交换机，与电网调度端和调度备调端的调度交换机通过2 M中继互连，同时与控制室的调度台通过2B+D方式互联。

（2）配置1套软交换核心平台（设备1+1冗余配置），这是智慧语音平台的核心部件，能够独立、灵活、快速地实现多种业务接入，提供IP语音交换、呼叫管理、调度业务功能，支持视频通话、视频会议业务，同时与控制室的调度台通过IP互连。

（3）配置1套视频调度服务器，配合软交换核心平台，实现高清视频调度业务和IP交换系统与网络摄像头之间的联动，提供高清视频会议、视频监控融合、视频及大屏推送等功能。

（4）配置1套录音录像服务器，实现调度电话录音和视频会议、视频监控的录像功能，便于后续查询。

（5）配置1套智能语音调度平台和1套智能业务平台，提供语音转写能力，搭配智能业务平台，实现调度台语音操作、调度语音文字转换后记录功能，便于语音检索，以及与第三系统（如内部申请报修平台）智能互连。

（6）配置1套广播通知服务器，实现调度抢修、调度会议、培训等业务快速下发确认，提高调度通知下发效率。

（7）配置1套网管服务器，对智慧语音调度系统中的调度台、摄像头、IP话机、软交换核心平台、录像录音服务器、智能语音调度平台、智能业务平台和广播通知服务器等接入设备进行统一管理和配置。

（8）配置1套路由器设备和1套防火墙，用于与外部网络互连。

6.3.3 集控中心智慧语音调度系统组网

集控中心站层设备、前端设备与各分场的前端设备通过IP方式组网，集控中心通过调度坐席通过核心平台、视频调度等设备使前端设备进行采集视频、语音信号处理，实现集控中心至分场智慧语音调度功能。集控中心智慧语音调度组网网络拓扑如图2。

图2 集控中心智慧语音调度组网网络拓扑

6.3.4 各类前端设备的理论带宽需求

（1）高清摄像头：1080 P分辨率，占用带宽约为2 Mbps。

（2）标清摄像头：720 P分辨率，占用带宽约为1 Mbps。

6.3.5 音视频数据流带宽需求

分场1（电厂1）参加智慧语音调度，按控制室1人参与（高清摄像头1个和高清调度1个），厂区摄像头3个，占用上行带宽为10 Mbps。

分场2（电厂2）参加智慧语音调度，按2人参与，高清调度台2个，高清摄像头2个，大屏画面1路，占用上行带宽为10 Mbps。

分场3（电厂3）参加智慧语音调度，按控制室1人参与（高清摄像头1个和高清调度台1个），厂区摄像头4个，占用上行带宽为12 Mbps。

集控中心调度大厅的参加智慧语音调度，按2人参与，高清调度台2个，高清摄像头2个，大屏画面1路，集控中心与各分场同时开会，集控中心需占用带宽为12 Mbps，分场1占用带宽为10 Mbps，分场2占用带宽为10 Mbps，分场3占用上行带宽为12 Mbps。

6.3.6 系统承载网络方案

由于分场所与集控中心不在同一区域，智慧语音数据网络的网络交换机无法通过光缆直接互连，因此需要利用部署广泛运营商网络或电力专网来搭建网络。

（1）针对业主对集控中心网络资源高安全可靠的要求：集控中心优先采用自建2根光缆到电网最近不同变电站，利用千兆光口与电网数据通信网路由器互连，分场站利用已建电网光缆或自建2根光缆与电网数据通信网路由器互连，通过电力内部数据网跨域传输智慧语音调度业务。

（2）针对业主对集控中心网络资源较高安全可靠的要求：集控中心采用自建1根光缆到电网最近变电站，同时租用运营商专用光缆，采用2路千兆光口与电网数据通信网路由器互连，分场站利用已建电网光缆或自建2根光缆与电网数据通信网路由器互连，通过电力内部数据网跨域传输智慧语音调度业务。

（3）针对业主对集控中心网络资源安全可靠的要求不高：集控中心与各分场的网络建设租用运营商网络，需租用带宽为40 Mbps。

6.3.7 安全防护方案

根据国能安全[2015]36号《国家能源局关于印发电力监控系统安全防护总体方案等安全防护方案和评估规范的通知》要求，智慧音视频调度系统与外部网络之间安全防护采取防火墙、VPN和租用专线等方式，保障边界与数据传输的安全。智慧音视频调度系统与电力企业数据网通过广域网进行通信，采用硬件防火墙实现安全隔离。

7 结束语

随着新型电力系统快速发展，新能源用户的“远程集控、就地检维”的生产运营模式应用越来越广泛，作为新型应用的智慧音视频调度系统越来越能满足新能源用户需求，多媒体调度通信功能使调度系统更具可视化，能够实现更精准的调度。随着信息化技术水平提高和多元化业务需求增加，相信智慧音视频调度系统将在新型电力系统行业有着广泛的应用前景。■