探索無人值守變電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

國網(wǎng)江西分宜縣供電有限責(zé)任公司 分宜 336600

摘要：電力行業(yè)是一切經(jīng)濟(jì)活動的支柱。隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求大幅增長，國家加大了電網(wǎng)建設(shè)的投資力度。近幾年，電力設(shè)施、通信電纜等被偷盜、遭破壞現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，在網(wǎng)站上輸入“電力設(shè)施遭破壞”、“電纜被盜”等關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，結(jié)果顯示共有數(shù)以萬篇相關(guān)新聞和網(wǎng)頁。因此電力部門變電站對安全防范系統(tǒng)的需求更為強(qiáng)烈。

關(guān)鍵詞：無人值守變電站；監(jiān)控系統(tǒng)；架構(gòu)

隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，無人值守變電站逐漸增多，為保障電網(wǎng)安全運行，并解決無人值守變電站的安全防范問題，非常有必要進(jìn)行變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)。圖像監(jiān)控系統(tǒng)將變電站的各被監(jiān)視點，如主控制室全貌、設(shè)備情況、斷路器、隔離刀閘現(xiàn)場實際狀態(tài)等通過遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)诫娏盅矙z中心和調(diào)度所，對重要變電站，局領(lǐng)導(dǎo)及調(diào)度人員可通過圖像監(jiān)控系統(tǒng)對變電站的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視；對無人值班站可減少巡檢人員工作強(qiáng)度，彌補(bǔ)變電站取消運行人員直觀性不強(qiáng)的弱點，同時加強(qiáng)對變電站的安全、保衛(wèi)工作、火警進(jìn)行監(jiān)視，以提高變電站運行水平。

一、無人值守變電站監(jiān)控技術(shù)需求

隨著變電站自動化建設(shè)和改造不斷發(fā)展完善，電網(wǎng)企業(yè)大多已經(jīng)實現(xiàn)了對遠(yuǎn)方變電站的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，即“四遙”功能。當(dāng)前，各企業(yè)為了提高勞動生產(chǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)效益，開始實施變電站/所的實現(xiàn)無人值守模式，圖像監(jiān)控系統(tǒng)是對“四遙”的進(jìn)一步補(bǔ)充和完善，被行業(yè)稱為“第五遙”-遙視。

二、傳統(tǒng)監(jiān)控?zé)o法實現(xiàn)變電站的“五遙”

目前，市場上常見的電力變電站的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控解決方案主要有三類。

第一類為基于模擬矩陣級聯(lián)解決方案

這類解決方案的優(yōu)勢在于圖像無損傳輸，切換、控制簡單、方便，適合于監(jiān)控點數(shù)較多且較集中的大型變電站。

這種解決方案的劣勢在于視頻的傳輸、多用戶共享以及存儲等方面不夠靈活。

第二類為基于嵌入式DVR的聯(lián)網(wǎng)解決方案

這類方案的優(yōu)勢在于解決了集中監(jiān)控、數(shù)字化傳輸、存儲等幾方面的問題，適合于各子站基中監(jiān)控，總站集中管理且網(wǎng)絡(luò)條件較好的變電站。

這種解決方案的缺點是只能達(dá)到半數(shù)字化的程度，系統(tǒng)的擴(kuò)容、升級都有一定的局限性。

第三類為基于網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的全數(shù)字化解決方案

完全基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化解決方案優(yōu)勢很明顯，系統(tǒng)架構(gòu)更為簡便，完全數(shù)字化的視頻流無論在存儲、傳輸、多用戶共享，還是系統(tǒng)的擴(kuò)容、升級方面都變得異常簡單、容易。

但是，電力行業(yè)中普遍采用2M網(wǎng)絡(luò)，由于帶寬受限，就注定了不能同時掛接過多的網(wǎng)絡(luò)終端，系統(tǒng)擴(kuò)展性受到了一定程度的制約。

三、解決措施

經(jīng)過多年的建設(shè)，目前，電力行業(yè)無人值守系統(tǒng)普遍存在的問題是：用戶在各自的變電站等已實施了部分視頻監(jiān)控、動環(huán)監(jiān)測和綜合報警系統(tǒng)，但大多分步、分批實施，系統(tǒng)各自獨立運行，甚至每套系統(tǒng)都需要獨立的管理人員，很難做到多系統(tǒng)的綜合監(jiān)控、集中管理，無形中降低了系統(tǒng)的高效性，增加了系統(tǒng)的管理成本。

無人值守解決方案以圖像監(jiān)控為主、數(shù)據(jù)監(jiān)控為輔，結(jié)合多種報警功能，正適應(yīng)了電力部門無人值守變電站的需要。采用了先進(jìn)的圖像識別技術(shù)，能夠?qū)Ω髯冸娬镜碾娐范?斷、環(huán)境參量、現(xiàn)場狀況進(jìn)行監(jiān)控和報警，能夠?qū)崟r、直接地了解和掌握各個變電站的情況，及時對發(fā)生的事件做出反應(yīng)，并且操作簡單方便，適合電力部門維護(hù)使用。

◆1、監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

圖一、系統(tǒng)整體拓?fù)鋱D

圖二、變電站/所系統(tǒng)詳圖

◆2、系統(tǒng)組成

按功能共分三個子系統(tǒng)：前端信號采集處理子系統(tǒng)、信號傳輸子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)，其中：

前端信號采集處理子系統(tǒng)主要包括：1～4路網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)動環(huán)主機(jī)、半球、快球及一體化攝像機(jī)、各種報警探測器、動環(huán)門禁系統(tǒng)等。

信號傳輸子系統(tǒng)主要包括：各種傳輸線纜、10/100M交換機(jī)等通信傳輸模塊。

遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)包括：集控站監(jiān)控中心和調(diào)度局監(jiān)控中心部分。

◆3、系統(tǒng)實現(xiàn)

前端監(jiān)控設(shè)備

在變電站設(shè)置球機(jī)以觀察整個站的總體狀況，在大門出入口設(shè)置攝像機(jī)觀察整個通道人員的進(jìn)出情況，在樓通道處設(shè)置攝像機(jī)以觀察整個通道人員的進(jìn)出情況，在開關(guān)室內(nèi)設(shè)置攝像機(jī)觀察各路開關(guān)的通斷狀態(tài)，通訊及監(jiān)控室設(shè)計球機(jī)以觀測直流屏等重要設(shè)施，在電容室內(nèi)設(shè)置攝像機(jī)以觀察主要電容設(shè)備，在高壓室內(nèi)設(shè)置球機(jī)以觀察高壓開關(guān)情況，并安裝門禁、煙霧探測、紅外報警等探測、報警裝置。

部分監(jiān)控場所需要安裝數(shù)據(jù)采集模塊，采集溫濕度、電壓電流等數(shù)據(jù)。

通常從變電站到監(jiān)控中心都有2Mbps的E1通道，將視頻服務(wù)器或者交換機(jī)通過2M網(wǎng)橋連到光端機(jī)等E1通道上，把圖像及相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。

監(jiān)控中心

監(jiān)控中心分為集控站分控中心和調(diào)度局監(jiān)控中心。

集控站監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)管理前端各個變電站設(shè)備，相應(yīng)權(quán)限由調(diào)度局監(jiān)控中心的密碼驗證服務(wù)器統(tǒng)一分配。根據(jù)實際情況選擇錄像或者將視頻信號解碼輸出至電視墻。

調(diào)度局監(jiān)控中心配置數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、密碼驗證服務(wù)器、視頻管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器，負(fù)責(zé)管理前端所有攝像機(jī)、視頻編碼設(shè)備、報警設(shè)備，并聯(lián)動報警和數(shù)字錄像，同時管理后端所有上網(wǎng)監(jiān)控用戶。

調(diào)度局監(jiān)控中心擁有最高權(quán)限，負(fù)責(zé)系統(tǒng)里所有設(shè)備的權(quán)限認(rèn)證和分配管理工作。

監(jiān)控人員通過綜合監(jiān)控平臺，用指定的用戶名和密碼登陸監(jiān)控服務(wù)器，就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)度、錄像、報警、電子地圖等一系列功能。

遠(yuǎn)程監(jiān)控點

在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他遠(yuǎn)程監(jiān)控點安裝若干監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控人員通過IE瀏覽器，用指定的用戶名和密碼登陸監(jiān)控服務(wù)器，就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)度、監(jiān)控。

四、監(jiān)控系統(tǒng)特點

1、實施方便快捷：充分利用電力行業(yè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，易于日后系統(tǒng)擴(kuò)展。

2、適合構(gòu)建大型系統(tǒng)：系統(tǒng)支持三級/四級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支持大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)平臺。

3、高度兼容性：系統(tǒng)可以支持多種系統(tǒng)兼容，持PC式監(jiān)控主機(jī)，支