變電站圖像監(jiān)視系統(tǒng)的應(yīng)用

張新堯 彭波濤 順德電力設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 順德 528300

變電站圖像監(jiān)視系統(tǒng)的應(yīng)用

張新堯 彭波濤 順德電力設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 順德 528300

隨著變電所無人值班模式的推廣、變電所巡檢制度的建立，在電力調(diào)度中通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對(duì)所屬無人值班變電所實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控，可大大提高變電所運(yùn)行和維護(hù)的安全性和可靠性，基于此，本文在對(duì)變電所現(xiàn)有的圖像監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了現(xiàn)代變電所圖像監(jiān)視系統(tǒng)的概念，并對(duì)其基本功能、組成、作用及設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了論述。

圖像監(jiān)視；無人值班變電所；綜合自動(dòng)化

電力工業(yè)體制改革的進(jìn)一步深化，電力事業(yè)的發(fā)展，不斷對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化提出新的要求，電網(wǎng)的運(yùn)行和控制越來越依賴于完善、先進(jìn)和實(shí)用的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng);同時(shí)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)日新月異，許多新理論、新方法、新器件不斷出現(xiàn)，也為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步和設(shè)備的不斷更新提供了技術(shù)和物質(zhì)的保證?，F(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)涵也在不斷豐富、發(fā)展，不僅包括能量管理系統(tǒng)EMS、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)以及電能量自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)，電力市場(chǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)，還將包括變電站圖像監(jiān)視系統(tǒng)等有關(guān)內(nèi)容。

圖像監(jiān)視系統(tǒng)功能：隨著變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程，無人值班、無人值守變電站不斷增多，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的可視化及環(huán)境監(jiān)控問題，如防火、防盜、防漬、防爆等就顯得不容忽視，而遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)傳統(tǒng)的“四遙”功能遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)卻不能支持這一目的。于是，具備警戒作用的“圖像監(jiān)視”功能便成為現(xiàn)代遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的一項(xiàng)新內(nèi)容?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，已能成熟地實(shí)現(xiàn)圖像、聲音信號(hào)的數(shù)字化，以及對(duì)音像信號(hào)的處理和遠(yuǎn)距離傳送，從而使遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)增加“圖像監(jiān)視”在技術(shù)上成為可能。圖像監(jiān)視功能主要是實(shí)現(xiàn)在調(diào)度中心觀看生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)景，同時(shí)還應(yīng)具備警戒甚至能啟動(dòng)安全設(shè)施的功能，如啟動(dòng)消防系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、音響警告非法闖入者等。

1 圖像監(jiān)視系統(tǒng)的基本功能

(1)能在圖像監(jiān)視控制中心觀察變電所裝設(shè)的多個(gè)攝像機(jī)拍攝的視頻信息，還可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)聽。

(2)能在圖像監(jiān)視控制中心對(duì)視頻信息采集設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，包括云臺(tái)的上下左右的旋轉(zhuǎn)、鏡頭焦距、光圈的調(diào)整、燈光的控制、雨刷的控制、視頻矩陣的輪巡和設(shè)置、快球預(yù)置位的設(shè)定等。

(3)能對(duì)被監(jiān)控對(duì)象的活動(dòng)圖像、聲音、報(bào)警信息進(jìn)行數(shù)字錄像，可以隨時(shí)、即時(shí)地檢索、回收記錄存儲(chǔ)的圖像，如可按時(shí)間、地點(diǎn)或圖像文件進(jìn)行檢索和回放。

(4)可以和變電所內(nèi)RTU 或綜合自動(dòng)化系統(tǒng)接口，根據(jù)RTU或綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的信息自動(dòng)調(diào)整攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)監(jiān)視目標(biāo)。

(5)可以和所內(nèi)安防和消防自動(dòng)化系統(tǒng)接口，根據(jù)安防和消防自動(dòng)化系統(tǒng)的信息自動(dòng)調(diào)整攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)監(jiān)視目標(biāo)。

(6)能對(duì)多個(gè)監(jiān)視位置的云臺(tái)、鏡頭參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)置，以便在需要時(shí)能方便、快速地轉(zhuǎn)到相應(yīng)的預(yù)置點(diǎn)。

(7)可以對(duì)高壓設(shè)備進(jìn)行超溫檢測(cè)和報(bào)警。(8)可統(tǒng)一對(duì)時(shí)。

(9)可以用打印機(jī)把計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的圖像信息打印成圖片。

(10)可以對(duì)主控和分控操作人員授予不同權(quán)限。

(11)可以與電力系統(tǒng)內(nèi)其他管理系統(tǒng)，如MIS系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)等接口，以便有關(guān)部門和領(lǐng)導(dǎo)即時(shí)了解、監(jiān)督和指揮現(xiàn)場(chǎng)。

(12)可進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。

2 圖像監(jiān)視系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

(1) 站端設(shè)備：

包括攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、控制解碼器、視頻矩陣、報(bào)警控制設(shè)備、拾音器、編解碼器等，在有人值守的遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)可以設(shè)置多媒體控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)置控制鍵盤，這些控制設(shè)備可以完成圖像采集、壓縮和遠(yuǎn)方控制中心的通信工作，同時(shí)也可以完成廠站端測(cè)控功能。對(duì)于無人值守的現(xiàn)場(chǎng)可以不放置計(jì)算機(jī)，只放置控制鍵盤。站端在系統(tǒng)中的作用是采集現(xiàn)場(chǎng)的各種視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信息，并通過編解碼器進(jìn)行處理，將模擬信號(hào)數(shù)字化并壓縮編碼，以便于在可利用的數(shù)字通訊線路上進(jìn)行傳輸。同時(shí)廠站端還具有把主站端傳輸過來的控制命令解碼后控制鏡頭、云臺(tái)等可控裝置。

(2) 通信層：

通信層是廠站端和主站端之間的橋梁，是實(shí)現(xiàn)廠站端圖像信息、音頻信息、報(bào)警信息向圖像監(jiān)視控制中心傳送和圖像監(jiān)視控制中心的控制命令向站端發(fā)送的保證。

通信層包括遠(yuǎn)傳通道和通信設(shè)備，一般通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)復(fù)用2M電路傳輸。遠(yuǎn)傳通道有光纖、微波、專線通道、擴(kuò)頻通道等，相應(yīng)的通信設(shè)備有光端機(jī)、微波傳輸設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器、擴(kuò)頻通信機(jī)等。

(3) 圖像監(jiān)視控制中心：

圖像監(jiān)視控制中心是圖像監(jiān)視系統(tǒng)的圖像監(jiān)控中心，主要由編解碼器、視頻矩陣、音頻矩陣、音箱、計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器及監(jiān)控軟件等組成。

圖像監(jiān)視控制中心可設(shè)在調(diào)度中心或集控站內(nèi)，其作用是把廠站端采集上來的圖像信息、音頻信息，通過編解碼器解碼轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)后經(jīng)視頻矩陣進(jìn)入多媒體電腦、監(jiān)視器和網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，用于監(jiān)視各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)收集現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)警信息，并根據(jù)報(bào)警信號(hào)和監(jiān)視畫面對(duì)廠站端的視頻信息采集設(shè)備進(jìn)行控制。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在變電站應(yīng)起到的主要作用

(1)實(shí)時(shí)監(jiān)視

a）監(jiān)視變電站區(qū)域內(nèi)場(chǎng)景情況；

b)監(jiān)視變電站內(nèi)刀閘的分、合狀態(tài)；

c)監(jiān)視變電站內(nèi)變壓器、斷路器、CT、 PT、避雷器和絕緣子等重要運(yùn)行設(shè)備的外觀狀態(tài)；

d)監(jiān)視變電站的內(nèi)主要室內(nèi)（主控室、蓄電池室、高壓室、電容室等）場(chǎng)景情況并實(shí)現(xiàn)雙向通話以及溫度、濕度和高壓場(chǎng)地風(fēng)力以及電纜溝水浸情況；

e)實(shí)現(xiàn)變電站防盜自動(dòng)化監(jiān)控、可進(jìn)行周界、室內(nèi)、門禁的報(bào)警及安全布、撤防；

f)實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)消防系統(tǒng)報(bào)警，并對(duì)消防系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；

h)實(shí)現(xiàn)門禁、空調(diào)、照明系統(tǒng)等設(shè)備的遠(yuǎn)方監(jiān)視和控制。

(2)事故追憶

隨著技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)視圖像可作為對(duì)事故追憶的一種有效手段，幫助技術(shù)人員查看事故發(fā)生時(shí)變電站的狀況，從而盡可能地找到事故發(fā)生的原因。

(3)現(xiàn)場(chǎng)操作指示

變電站的各種操作要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，但是各種操作也比較繁瑣，因此必須要有相應(yīng)的保證措施——一般都采用系統(tǒng)的“五防”閉鎖結(jié)合操作人員使用“五防”鑰匙的方法來達(dá)到這一目的。在視頻監(jiān)視技術(shù)出現(xiàn)后，可以利用遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視功能，由調(diào)度中心的值班人員對(duì)遠(yuǎn)方變電站操作人員進(jìn)行操作指導(dǎo)，如果發(fā)現(xiàn)不正確的操作，可以通過電話、手機(jī)及時(shí)提醒操作人員，從而確保操作的萬無一失，例如操作隔離開關(guān)，傳統(tǒng)的做法是，有人在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視操作過程，而一旦設(shè)置圖像監(jiān)視系統(tǒng)，可以通過圖像監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視隔離開關(guān)操作。另外，也可以發(fā)現(xiàn)一些在施工現(xiàn)場(chǎng)不容易觀察的遺留工作物品，這時(shí)可以利用高空攝像機(jī)來發(fā)現(xiàn)這些遺留物品，從而消除安全隱患。

(4)安全防范

這里說的安全防范是指防火、防盜。系統(tǒng)通過分布在變電站的各種傳感器，如煙感傳感器、紅外微波探頭、門禁傳感器等，接收并及時(shí)地將報(bào)警信號(hào)傳送給調(diào)度中心，以做出相應(yīng)處理。

夜間還可以通過與照明系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)圖像畫面切換到某個(gè)房間，該房間照明自動(dòng)啟動(dòng)，以便圖像能看清楚現(xiàn)場(chǎng)情況。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

因此在設(shè)計(jì)變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，須考慮以下設(shè)計(jì)原則：

安全性：電力系統(tǒng)是一個(gè)對(duì)安全性要求特別高的特殊領(lǐng)域，須嚴(yán)格按照電力系統(tǒng)的各項(xiàng)規(guī)章制度，在不影響電力系統(tǒng)一次設(shè)備運(yùn)行和二次保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工。

可靠性：所選用硬件均須進(jìn)行過嚴(yán)格的測(cè)試，能滿足長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

先進(jìn)性：須基于先進(jìn)的軟硬件構(gòu)架和圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)升級(jí)、擴(kuò)展更容易，圖像傳輸速度更快。

易用性：應(yīng)采用圖形化界面，如Microsoft Win32操縱平臺(tái)（WindowsNT/ 98/2000），簡(jiǎn)潔直觀，用戶易學(xué)易用。

開放性：應(yīng)采模塊化、層次化的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可方便地進(jìn)行擴(kuò)充，同時(shí)系統(tǒng)具有同其他電力自動(dòng)化系統(tǒng)良好的接口。

圖像監(jiān)視系統(tǒng)不僅能應(yīng)用于電力系統(tǒng)，也可廣泛應(yīng)用于交通、銀行、大型超市等場(chǎng)所。在系統(tǒng)運(yùn)行后，無論在何地均可通過手提電腦調(diào)出各個(gè)遠(yuǎn)端網(wǎng)點(diǎn)的監(jiān)控圖像，為電力調(diào)度運(yùn)行提供方便。遠(yuǎn)程站點(diǎn)報(bào)警時(shí)，自動(dòng)接通管理中心接收主機(jī)，將報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)圖像顯示在監(jiān)控屏幕上，值班人員可及時(shí)確定報(bào)警的性質(zhì)，掌握?qǐng)?bào)警現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)，大大提高安全程度及工作效率。另外，管理中心可通過通信網(wǎng)絡(luò)調(diào)看遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)的圖像，檢查基層站點(diǎn)的保安工作情況，及時(shí)消除安全隱患。

[1]GB/T13729-2002.遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備[S][2]DL/T860.變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)

[3]Q/CSG11201-2009.應(yīng)急指揮平臺(tái)建設(shè)規(guī)范

[4]S.00.00.05/Q106-0001-0909-6098G D.變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.065

張新堯，1977年生，男，漢族，海南人。本科，電力工程師，從事電力設(shè)計(jì)工作十余載。

彭波濤，1977年生，男，漢族，湖南人。本科，電力工程師，從事通信設(shè)計(jì)工作十余載。