探索無人值守變電站監控系統架構

國網江西分宜縣供電有限責任公司 分宜 336600

摘要：電力行業是一切經濟活動的支柱。隨著國家經濟的快速發展，能源需求大幅增長，國家加大了電網建設的投資力度。近幾年，電力設施、通信電纜等被偷盜、遭破壞現象頻頻出現，在網站上輸入“電力設施遭破壞”、“電纜被盜”等關鍵詞進行搜索，結果顯示共有數以萬篇相關新聞和網頁。因此電力部門變電站對安全防范系統的需求更為強烈。

關鍵詞：無人值守變電站；監控系統；架構

隨著電力系統不斷發展，無人值守變電站逐漸增多，為保障電網安全運行，并解決無人值守變電站的安全防范問題，非常有必要進行變電站遠程圖像監控系統的建設。圖像監控系統將變電站的各被監視點，如主控制室全貌、設備情況、斷路器、隔離刀閘現場實際狀態等通過遠程圖像監控系統傳輸到電力局巡檢中心和調度所，對重要變電站，局領導及調度人員可通過圖像監控系統對變電站的環境進行監視；對無人值班站可減少巡檢人員工作強度，彌補變電站取消運行人員直觀性不強的弱點，同時加強對變電站的安全、保衛工作、火警進行監視，以提高變電站運行水平。

一、無人值守變電站監控技術需求

隨著變電站自動化建設和改造不斷發展完善，電網企業大多已經實現了對遠方變電站的遙測、遙信、遙控、遙調，即“四遙”功能。當前，各企業為了提高勞動生產率，增加經濟效益，開始實施變電站/所的實現無人值守模式，圖像監控系統是對“四遙”的進一步補充和完善，被行業稱為“第五遙”-遙視。

二、傳統監控無法實現變電站的“五遙”

目前，市場上常見的電力變電站的遠程視頻監控解決方案主要有三類。

第一類為基于模擬矩陣級聯解決方案

這類解決方案的優勢在于圖像無損傳輸，切換、控制簡單、方便，適合于監控點數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的聯網解決方案

這類方案的優勢在于解決了集中監控、數字化傳輸、存儲等幾方面的問題，適合于各子站基中監控，總站集中管理且網絡條件較好的變電站。

這種解決方案的缺點是只能達到半數字化的程度，系統的擴容、升級都有一定的局限性。

第三類為基于網絡視頻服務器的全數字化解決方案

完全基于網絡的數字化解決方案優勢很明顯，系統架構更為簡便，完全數字化的視頻流無論在存儲、傳輸、多用戶共享，還是系統的擴容、升級方面都變得異常簡單、容易。

但是，電力行業中普遍采用2M網絡，由于帶寬受限，就注定了不能同時掛接過多的網絡終端，系統擴展性受到了一定程度的制約。

三、解決措施

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

無人值守解決方案以圖像監控為主、數據監控為輔，結合多種報警功能，正適應了電力部門無人值守變電站的需要。采用了先進的圖像識別技術，能夠對各變電站的電路短/斷、環境參量、現場狀況進行監控和報警，能夠實時、直接地了解和掌握各個變電站的情況，及時對發生的事件做出反應，并且操作簡單方便，適合電力部門維護使用。

◆1、監控系統示意圖

圖一、系統整體拓撲圖

圖二、變電站/所系統詳圖

◆2、系統組成

按功能共分三個子系統：前端信號采集處理子系統、信號傳輸子系統、遠程監控子系統，其中：

前端信號采集處理子系統主要包括：1～4路網絡視頻服務器、網絡動環主機、半球、快球及一體化攝像機、各種報警探測器、動環門禁系統等。

信號傳輸子系統主要包括：各種傳輸線纜、10/100M交換機等通信傳輸模塊。

遠程監控子系統包括：集控站監控中心和調度局監控中心部分。

◆3、系統實現

前端監控設備

在變電站設置球機以觀察整個站的總體狀況，在大門出入口設置攝像機觀察整個通道人員的進出情況，在樓通道處設置攝像機以觀察整個通道人員的進出情況，在開關室內設置攝像機觀察各路開關的通斷狀態，通訊及監控室設計球機以觀測直流屏等重要設施，在電容室內設置攝像機以觀察主要電容設備，在高壓室內設置球機以觀察高壓開關情況，并安裝門禁、煙霧探測、紅外報警等探測、報警裝置。

部分監控場所需要安裝數據采集模塊，采集溫濕度、電壓電流等數據。

通常從變電站到監控中心都有2Mbps的E1通道，將視頻服務器或者交換機通過2M網橋連到光端機等E1通道上，把圖像及相關數據傳送到監控中心。

監控中心

監控中心分為集控站分控中心和調度局監控中心。

集控站監控中心主要負責管理前端各個變電站設備，相應權限由調度局監控中心的密碼驗證服務器統一分配。根據實際情況選擇錄像或者將視頻信號解碼輸出至電視墻。

調度局監控中心配置數據庫服務器、密碼驗證服務器、視頻管理服務器、流媒體服務器，負責管理前端所有攝像機、視頻編碼設備、報警設備，并聯動報警和數字錄像，同時管理后端所有上網監控用戶。

調度局監控中心擁有最高權限，負責系統里所有設備的權限認證和分配管理工作。

監控人員通過綜合監控平臺，用指定的用戶名和密碼登陸監控服務器，就可以進行遠程監控、調度、錄像、報警、電子地圖等一系列功能。

遠程監控點

在電力系統網絡內的其他遠程監控點安裝若干監控主機，監控人員通過IE瀏覽器，用指定的用戶名和密碼登陸監控服務器，就可以進行遠程調度、監控。

四、監控系統特點

1、實施方便快捷：充分利用電力行業現有網絡環境，易于日后系統擴展。

2、適合構建大型系統：系統支持三級/四級網絡架構，支持大系統聯網平臺。

3、高度兼容性：系統可以支持多種系統兼容，持PC式監控主機，支