“統一監控”助力堅強智能電網安全

徐俊兵

“統一監控”助力堅強智能電網安全

徐俊兵

電力行業作為經濟社會發展的基礎設施和重要的公用事業之一，一直保持著較快的發展，也越來越與國計民生休戚相關。隨著智能電網建設的推廣，市場對視頻監控的要求越來越高。

智能電網的發展

首先，讓我們一起來重新了解一下世界各地的停電事故，從這些事故中，相信大家都會認識到，智能電網建設跟我們每一個人的生活、工作都息息相關。

事例一：2003年美國東部時間8月14日16時11分(北京時間15日4時11分)，美國東北部和加拿大東部發生大規模停電。在事故發生的最初3分鐘內，就有21個電廠停運。本次事故累計損失負荷6180萬kW，263座電廠531臺發電機停運（包括10座核電站19臺核電機組），幾十條高壓輸電線停運。受影響最嚴重的地區包括美國密執根州、俄亥俄州、紐約市、新澤西北部、馬薩諸塞州、康涅狄格州和加拿大安大略省、魁北克省在內的10多個地區。“8.14”大停電造成美國東北部和加拿大東部機場癱瘓、公共交通癱瘓、航班延遲、成千上萬人被困地鐵、電梯、火車和高速公路上，超過5000萬人失去電力供應，停電29小時后才完全恢復電力。

事例二：2009年11月10日當地時間晚22時15分（北京時間11日8時15分），一場突如其來的大規模停電使近半個巴西和鄰國巴拉圭幾乎全國陷入一片黑暗，巴西的兩座最大城市圣保羅和里約熱內盧交通一度嚴重癱瘓。這次停電事故波及到巴西的18個州，其中圣保羅州、里約熱內盧州、巴拉那州和圣埃斯皮利圖州受損程度最大，電力供應幾乎完全中斷，其它14個州受到不同程度的影響。此次停電范圍約占巴西國土面積的一半，全國至少6000多萬人的生活受到影響，斷電大約4小時后，即至11日凌晨才開始慢慢恢復。巴西的鄰國巴拉圭當晚也陷入了黑暗，不過停電時間持續了不到半個小時。

事例三：2012年4月10日晚20時30分左右，位于深圳龍崗區橫崗街道的500千伏深圳變電站站內開關故障，導致深圳羅湖、福田、布吉片區出現大面積停電。這次事故導致廣深和諧號暫停運行1小時，多處高樓有人員被困電梯，多路段出現交通信號燈故障，并引發局部交通擁堵。城市的光鮮之下，堅強還是脆弱？如何保證在突發情況下，城市經濟、民生和社會秩序的有效運轉？

電力行業作為經濟社會發展的基礎設施和重要的公用事業之一，一直保持著較快的發展，也越來越與國計民生休戚相關。因此，保證供電系統的安全運行已經成為電力管理部門的首要任務。

2001年，美國電力科學研究院（EPRI）提出“IntelliGrid”（智能電網）的概念，并于2003年提出《智能電網研究框架》展開研究。隨即，美國能源部（DOE）發布Grid2030計劃。該計劃的主要內容是，通過采用先進的材料技術、超導技術、電力電子技術，重點研究控制技術、廣域測量技術、實時仿真技術、儲能技術、可再生能源發電技術、微型燃氣輪機發電技術等，以構建全美骨干電網、區域性電網、地方電網和微型電網（分布式電力系統）等多層次的電力網絡，爭取到2030年建成完全自動化、高效能、低投資、安全可靠、靈活應變的輸配電系統，以保障大電網的安全性、穩定性，提高供電的可靠性及電能質量。

同時，歐洲等其他國家也在對電網的發展模式進行思考和探索，以期提高電網運行水平。而且不約而同地，各國均將電網的安全作為建設的重中之重。

多年來，我國電網建設也逐步加強，城鄉電網建設與改造取得了重大成效，保障了國民經濟發展和社會進步對用電的強勁需求。

未來幾十年將是我國全面建設小康社會，向工業化、城鎮化、信息化和現代化深入推進的重要發展時期，也是我國加強節能減排、建設“資源節約型、環境友好型”社會，實現能源與經濟社會和諧發展的關鍵時期，這對作為重要基礎產業的電力工業發展，尤其是電網發展提出了更多、更高的要求。

2009年5月，中國國家電網公司正式發布了舉世矚目的“建設堅強智能電網”的研究報告，首次向社會公布了“智能電網”的發展計劃。

2010年3月，“加強智能電網建設”首次列入《政府工作報告》，我國智能電網建設步伐迅速加快。2010年5月1日，我國第一個智能電網示范工程在上海世博園率先投運。6月29日，國家電網公司又制定并發布了《堅強智能電網技術標準體系規劃》，成為全球首個用于引導智能電網技術發展的綱領性標準。這一標準的發布，標志著在政府、行業、企業的合力推動下，我國智能電網建設全面提速，成為世界智能電網建設的先行者和引導者。

2011年以來，我國堅強智能電網進入全面建設階段，在示范工程、電動汽車充換電設施、新能源接納、居民智能用電等方面大力推進。2011年9月19日，中國首個智能電網綜合示范工程在中新天津生態城成功投運。

根據國家電網公司“智能電網”的發展計劃，2011年至2015年為智能電網全面建設階段，這一階段將進一步加快特高壓電網和城鄉配電網建設，初步形成智能電網運行控制和互動服務體系，關鍵技術和裝備實現重大突破和廣泛應用。2016年至2020年為引領提升階段，這一階段全面建成統一的“堅強智能電網”，技術和裝備也將全面達到國際先進水平。

作為中國安防百強之一，中興力維一直致力于中國的安防建設，同時也一直在思考著如果更好的將安防技術應用于電力行業，為電力行業的持續健康發展貢獻自己的一份力量。

高清視頻監控在電網建設中的實際應用

隨著國家建設“堅強智能電網”目標的提出，及智能變電站的廣泛建設，視頻上僅僅“看得見”已經無法滿足電力行業的監控需求，電力用戶對“看得清”、“看得全”、“看得細”、“看得明白”的呼聲越來越大。

同時，隨著智能電網建設的全面開展，互聯網、光纖等技術的也逐步提高，數據量與網絡帶寬之間的矛盾逐步得到緩解，這一切都為電力行業百萬像素網絡高清攝像機的布設掃清了障礙。

從近兩年安防監控市場的發展中也可以看出，網絡高清監控毫無疑問是安防市場的“主角”。國內各大主流安防廠家紛紛推出了自己的高清產品，無論是品類越來越齊全的前端網絡高清攝像機，還是到高清存儲設備、高清管理平臺、高清編解碼都全面推出了市場，高清監控真正意義上進入了應用實施階段。而且，從市場上的反響來看，網絡高清也得到了廣大工程商、用戶的熱情追捧，在眾多的大型項目都得到廣泛應用，取得了十分樂觀的應用前景。網絡高清監控的實際應用使視頻圖像分辨率大幅提升，加上其又具有高度的易擴展性和集中管理等優勢，網絡高清監控廣受稱贊是情理之中的事。

網絡高清視頻監控雖然解決了眾多問題，在電力行業監控上也逐步得到廣泛的應用，但是有心人不難發現，監控在電力行業仍然難以得到重視。對此，部分電力運維人員也表示很無奈。一方面，電力行業的高可靠性要求，使得其一、二次設備本身都配置了完備的數據采集監控手段，電力運維人員無需借助其他監控系統就可以清楚設備的運行情況；另一方面，當輸電線路、電力設備出現故障時，監控系統卻無法很好的協助電力運維人員完成其遠程運維工作。“平時用不上，想用時卻不好用”是電力運維人員對當前監控系統的“中肯評價”。

圖1：主控樓外示意圖

圖2：主控樓內示意圖

圖3：智能路由策略示意圖

統一監控的優勢

為了解決監控在電力行業中的“雞肋”問題，中興力維憑借多年監控行業摸索的經驗，結合電力行業的應用需求，首次在電力行業提出了統一監控的概念。

就電力行業而言，統一監控可分三個部分。

第一部分，“五遙”的融合。從上個世紀90年代中期開始，變電站監控系統就引入了視頻監控——“遙視”，將“四遙”變為“五遙”，一直沿用至今。遙視雖然加入很早，卻遲遲未能真正與遙信、遙測、遙控、遙調融合起來，也就是視頻監控系統未能與綜自系統相融合。一般是運維人員通過綜自系統發現異常，然后調動視頻監控系統遠程查看現場視頻。如果運維人員不熟悉視頻監控系統，僅僅要找到相應的攝像機，并操作攝像機轉動到合適的位置都需要花很多時間。電力系統作為國計民生的重要保障，維護都需要爭分奪秒，運維人員如何有時間花在尋找上？

如果視頻監控系統融合了綜自系統，那么一切都變得簡單。

首先，視頻監控系統在建設的時候，需要通過串口等硬件接口或者軟件平臺與綜自系統對接，并且根據綜自系統的協議格式預先開發好通訊協議。同時，攝像機要預設好幾個預置位，分別對準其需要監控的設備或設備部位。當綜自系統發現數據異常后，在通知運維人員的同時也將信息發給監控系統，監控系統在收到信息后，可以自動對于預設的攝像機及其預置位信息，使對應的攝像機自動轉到預置位處，并且在監控中心客戶端上自動彈出其視頻畫面。這樣，在運維人員收到異常信息后，就可以直接在監控客戶端上看到對應的遠程畫面，對現場情況做出準確判斷。當然，鑒于電力綜自系統的安全要求，可以設置監控系統僅僅接收綜自系統的數據，而不會對綜自系統發數據，保證綜自系統本身的安全性。（如果視頻監控系統與綜自系統通過RS232串口對接，由于RS232串口的發送、接收是不同的數據線，我們就可以只接視頻監控系統接收線，即綜自系統的發送線，而另一根線不接，這樣就直接在硬件接線上保證了綜自系統的安全性。）

當然，視頻監控系統不僅僅用于電力設備異常時，如果視頻監控系統與調度系統對接，那么在調度員發調度指令時，攝像機可以將倒閘的整個過程畫面送到調度員面前，調度員可以直觀的看到指令的執行過程。

第二部分，監控系統與門禁系統、消防系統、地理信息系統的融合，這樣可以進一步發揮視頻監控系統的作用。當門禁發生非法闖入時、當消防系統出現報警時，都可以指揮相應的攝像機轉到相應的預置位，為監控中心提供最直接的畫面。而當監控系統與地理信息系統相關聯后，通過現場地圖，可以準確確定事件發生的地點。比如變電站消防系統發生火災報警，在監控系統彈出畫面的同時，監控中心可以通過視頻畫面確定火災大小，通過變電站地理信息系統確定火災發生的地點，距離一次設備多遠，是否會對一次設備造成影響等等。

下面兩張圖是中興力維在江西贛州做的一個變電站的實例，圖上建筑形狀、位置及比例，都是按照現場實測所得，畫面上的各種攝像機、傳感器的位置也是完全按照實際部署顯示。（見圖1與圖2）

第三部分，監控系統要與最新的網絡、信息安全、視頻智能分析等技術相融合。

高清視頻的發展，各系統的融合，必然造成數據量的龐大，特別是視頻數據，對網絡帶寬的沖擊非常大。

中興力維通過多年的經驗總結，根據不同的系統規模和網絡架構，給出了不同的設備配置及組網方式，以期達到最優的性價比。（見圖3）

同時，中興力維還根據電力行業網絡特點，形成獨特的視頻編解碼算法，并制定了實時優先、視頻優先、數據優先等網絡傳輸規則，供用戶根據自己的需求選擇。

監控與視頻智能分析技術的融合，則可以使監控在電力行業得到更加廣泛的應用：視頻警戒線、警戒區域，可以代替原有的紅外對射、電子圍欄等設備，通過視頻智能分析對電力設備周邊實施警戒。視頻畫面色彩分析，則可以通過畫面顏色，判斷一次設備是否出現過熱情況，電力設備周邊區域是否發生火災等等。視頻智能分析的好處是通過視頻分析，由系統實施警戒、自動告警、自動錄像，不需要人員一直盯著畫面，避免了由于人員疏忽而產生的失誤。

結束語

我們有理由相信，通過“統一監控”的逐步推廣，將使監控技術更加貼近電力行業的應用需求，使監控在電力行業中發揮出越來越廣泛的作用，并為電網的安全運行提供切實有力的保障。

作者單位：深圳中興力維技術有限公司