變電站圖像監視系統的應用

張新堯 彭波濤 順德電力設計院有限公司，廣東 順德 528300

變電站圖像監視系統的應用

張新堯 彭波濤 順德電力設計院有限公司，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，在電力調度中通過現有的電力通信網對所屬無人值班變電所實現遠程圖像監控，可大大提高變電所運行和維護的安全性和可靠性，基于此，本文在對變電所現有的圖像監控系統的現狀進行分析的基礎上，提出了現代變電所圖像監視系統的概念，并對其基本功能、組成、作用及設計原則進行了論述。

圖像監視；無人值班變電所；綜合自動化

電力工業體制改革的進一步深化，電力事業的發展，不斷對電網調度自動化提出新的要求，電網的運行和控制越來越依賴于完善、先進和實用的調度自動化系統;同時，現代科學技術日新月異，許多新理論、新方法、新器件不斷出現，也為電網調度自動化技術的不斷進步和設備的不斷更新提供了技術和物質的保證?，F代電網調度自動化系統的內涵也在不斷豐富、發展，不僅包括能量管理系統EMS、變電站自動化系統以及電能量自動計量系統、水調自動化系統，電力市場技術支持系統，還將包括變電站圖像監視系統等有關內容。

圖像監視系統功能：隨著變電站綜合自動化的發展進程，無人值班、無人值守變電站不斷增多，生產現場的可視化及環境監控問題，如防火、防盜、防漬、防爆等就顯得不容忽視，而遠動系統傳統的“四遙”功能遙測、遙信、遙控、遙調卻不能支持這一目的。于是，具備警戒作用的“圖像監視”功能便成為現代遠動系統的一項新內容?，F代計算機技術、多媒體技術和通信技術的發展，已能成熟地實現圖像、聲音信號的數字化，以及對音像信號的處理和遠距離傳送，從而使遠動系統增加“圖像監視”在技術上成為可能。圖像監視功能主要是實現在調度中心觀看生產現場的實景，同時還應具備警戒甚至能啟動安全設施的功能，如啟動消防系統、排水系統、音響警告非法闖入者等。

1 圖像監視系統的基本功能

(1)能在圖像監視控制中心觀察變電所裝設的多個攝像機拍攝的視頻信息，還可以對現場進行監聽。

(2)能在圖像監視控制中心對視頻信息采集設備進行遠方控制，包括云臺的上下左右的旋轉、鏡頭焦距、光圈的調整、燈光的控制、雨刷的控制、視頻矩陣的輪巡和設置、快球預置位的設定等。

(3)能對被監控對象的活動圖像、聲音、報警信息進行數字錄像，可以隨時、即時地檢索、回收記錄存儲的圖像，如可按時間、地點或圖像文件進行檢索和回放。

(4)可以和變電所內RTU 或綜合自動化系統接口，根據RTU或綜合自動化系統的信息自動調整攝像機對準監視目標。

(5)可以和所內安防和消防自動化系統接口，根據安防和消防自動化系統的信息自動調整攝像機對準監視目標。

(6)能對多個監視位置的云臺、鏡頭參數進行預設置，以便在需要時能方便、快速地轉到相應的預置點。

(7)可以對高壓設備進行超溫檢測和報警。(8)可統一對時。

(9)可以用打印機把計算機存儲的圖像信息打印成圖片。

(10)可以對主控和分控操作人員授予不同權限。

(11)可以與電力系統內其他管理系統，如MIS系統、EMS系統、SCADA系統等接口，以便有關部門和領導即時了解、監督和指揮現場。

(12)可進行遠程維護。

2 圖像監視系統的組織結構

(1) 站端設備：

包括攝像機、鏡頭、云臺、控制解碼器、視頻矩陣、報警控制設備、拾音器、編解碼器等，在有人值守的遠程現場可以設置多媒體控制計算機，也可以設置控制鍵盤，這些控制設備可以完成圖像采集、壓縮和遠方控制中心的通信工作，同時也可以完成廠站端測控功能。對于無人值守的現場可以不放置計算機，只放置控制鍵盤。站端在系統中的作用是采集現場的各種視頻、音頻、數據等信息，并通過編解碼器進行處理，將模擬信號數字化并壓縮編碼，以便于在可利用的數字通訊線路上進行傳輸。同時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，是實現廠站端圖像信息、音頻信息、報警信息向圖像監視控制中心傳送和圖像監視控制中心的控制命令向站端發送的保證。

通信層包括遠傳通道和通信設備，一般通過調度數據網復用2M電路傳輸。遠傳通道有光纖、微波、專線通道、擴頻通道等，相應的通信設備有光端機、微波傳輸設備、調制解調器、擴頻通信機等。

(3) 圖像監視控制中心：

圖像監視控制中心是圖像監視系統的圖像監控中心，主要由編解碼器、視頻矩陣、音頻矩陣、音箱、計算機、監視器、網絡視頻服務器及監控軟件等組成。

圖像監視控制中心可設在調度中心或集控站內，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化成模擬信號后經視頻矩陣進入多媒體電腦、監視器和網絡視頻服務器，用于監視各個現場。同時收集現場的報警信息，并根據報警信號和監視畫面對廠站端的視頻信息采集設備進行控制。

3 視頻監控系統在變電站應起到的主要作用

(1)實時監視

a）監視變電站區域內場景情況；

b)監視變電站內刀閘的分、合狀態；

c)監視變電站內變壓器、斷路器、CT、 PT、避雷器和絕緣子等重要運行設備的外觀狀態；

d)監視變電站的內主要室內（主控室、蓄電池室、高壓室、電容室等）場景情況并實現雙向通話以及溫度、濕度和高壓場地風力以及電纜溝水浸情況；

e)實現變電站防盜自動化監控、可進行周界、室內、門禁的報警及安全布、撤防；

f)實現變電站內消防系統報警，并對消防系統運行狀態進行監視；

h)實現門禁、空調、照明系統等設備的遠方監視和控制。

(2)事故追憶

隨著技術的發展，視頻監視圖像可作為對事故追憶的一種有效手段，幫助技術人員查看事故發生時變電站的狀況，從而盡可能地找到事故發生的原因。

(3)現場操作指示

變電站的各種操作要嚴格遵守操作規程，但是各種操作也比較繁瑣，因此必須要有相應的保證措施——一般都采用系統的“五防”閉鎖結合操作人員使用“五防”鑰匙的方法來達到這一目的。在視頻監視技術出現后，可以利用遠程實時監視功能，由調度中心的值班人員對遠方變電站操作人員進行操作指導，如果發現不正確的操作，可以通過電話、手機及時提醒操作人員，從而確保操作的萬無一失，例如操作隔離開關，傳統的做法是，有人在現場監視操作過程，而一旦設置圖像監視系統，可以通過圖像監視系統監視隔離開關操作。另外，也可以發現一些在施工現場不容易觀察的遺留工作物品，這時可以利用高空攝像機來發現這些遺留物品，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，接收并及時地將報警信號傳送給調度中心，以做出相應處理。

夜間還可以通過與照明系統聯動，當圖像畫面切換到某個房間，該房間照明自動啟動，以便圖像能看清楚現場情況。

4 系統設計原則

因此在設計變電站視頻監控系統時，須考慮以下設計原則：

安全性：電力系統是一個對安全性要求特別高的特殊領域，須嚴格按照電力系統的各項規章制度，在不影響電力系統一次設備運行和二次保護、監控系統運行的前提下，進行系統設計、施工。

可靠性：所選用硬件均須進行過嚴格的測試，能滿足長時間連續穩定運行的要求。

先進性：須基于先進的軟硬件構架和圖像壓縮標準，使系統升級、擴展更容易，圖像傳輸速度更快。

易用性：應采用圖形化界面，如Microsoft Win32操縱平臺（WindowsNT/ 98/2000），簡潔直觀，用戶易學易用。

開放性：應采模塊化、層次化的設計，系統可方便地進行擴充，同時系統具有同其他電力自動化系統良好的接口。

圖像監視系統不僅能應用于電力系統，也可廣泛應用于交通、銀行、大型超市等場所。在系統運行后，無論在何地均可通過手提電腦調出各個遠端網點的監控圖像，為電力調度運行提供方便。遠程站點報警時，自動接通管理中心接收主機，將報警現場圖像顯示在監控屏幕上，值班人員可及時確定報警的性質，掌握報警現場的動態，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絡調看遠端現場的圖像，檢查基層站點的保安工作情況，及時消除安全隱患。

[1]GB/T13729-2002.遠動終端設備[S][2]DL/T860.變電站通信網絡和系統

[3]Q/CSG11201-2009.應急指揮平臺建設規范

[4]S.00.00.05/Q106-0001-0909-6098G D.變電站視頻及環境監控系統技術規范

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，從事電力設計工作十余載。

彭波濤，1977年生，男，漢族，湖南人。本科，電力工程師，從事通信設計工作十余載。