方向

（河南省汝陽縣電業(yè)局河南汝陽471200）

隨著電力系統(tǒng)變電站綜合自動化技術(shù)不斷進(jìn)步，110 kV以下變電站已逐步實(shí)現(xiàn)無人值班或值守。但僅僅依靠調(diào)度自動化的現(xiàn)有技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)變電站的無人值班或值守是不完善的。變電站是電力系統(tǒng)重點(diǎn)電力生產(chǎn)場所，安全性要求非常高。為了確保電網(wǎng)安全，應(yīng)對變電站環(huán)境狀況、設(shè)備運(yùn)行、文明生產(chǎn)等各類情況加以監(jiān)視。特別是要對火災(zāi)、爆炸、泄露、失竊及惡意破壞等情況加以監(jiān)視，才能提高無人值班或值守之后變電站的安全運(yùn)行水平。

1 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是一個以多媒體技術(shù)為核心，涵蓋了工業(yè)控制、通訊、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的復(fù)雜的綜合系統(tǒng)[1]。它主要完成對變電站環(huán)境空間的安全防范監(jiān)控，可以對必要生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)可視化管理甚至校驗(yàn)。同時具備集中性和遠(yuǎn)程性（即一個監(jiān)控中心至少同時管理十幾個甚至上百個變電站，并且不受距離的限制）。

1.1 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能

1.1.1 安 全防范功能

保障變電站空間范圍內(nèi)的建筑、設(shè)備的安全，及時發(fā)現(xiàn)火警、盜警，并啟動報警裝置。

1）在圍墻四周、大門等處安裝攝像頭、紅外線對射探頭，監(jiān)視盜賊非法闖入；

2）在建筑物門窗安裝報警探頭，如門磁、紅外、玻璃破碎探測器；

3）重點(diǎn)部位攝像機(jī)的安裝，起到24小時不間斷視頻監(jiān)控，可報警；

4）在高壓室和主控室等地點(diǎn)裝設(shè)一批煙感或溫感探頭。當(dāng)探頭感測到煙霧、高溫時，就會向后臺發(fā)出告警信息，同時聯(lián)動切換攝像機(jī)畫面，并記錄下當(dāng)時現(xiàn)場的情況；

5）燈光及智能化設(shè)備的控制，為使視頻監(jiān)控系統(tǒng)在晚上仍能發(fā)揮作用，變電站的燈光應(yīng)具有定時開關(guān)或遠(yuǎn)方控制的功能；而一些智能化的設(shè)備，如探頭、門禁等也可做到遠(yuǎn)方控制。

1.1.2 監(jiān) 視功能

保障變電站設(shè)備的正常運(yùn)行，對事故報警的自動錄像，突發(fā)事件與主站的聲像通信。

1）通過攝像機(jī)、燈光聯(lián)動，監(jiān)視主變壓器、斷路器、電壓互感器、電流互感器、高壓室開關(guān)、主控室的電源盤及控制盤盤面等重要設(shè)備，監(jiān)視場地和高壓配電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對一二次設(shè)備及其運(yùn)行情況的監(jiān)視，如主變壓器、開關(guān)是否有外部損傷，主變壓器油位及控制盤上的表頭、燈光信號是否正常等；

2）對重要節(jié)點(diǎn)、接頭進(jìn)行自動溫度監(jiān)測非常重要，防止電力設(shè)備過熱；

3）通過圖像監(jiān)視結(jié)合遠(yuǎn)程和本地人員操作經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)勢，避免誤操作；

4）操作隔離開關(guān)位置的視頻監(jiān)視；

5）配合其他系統(tǒng)（如變電站綜合自動化系統(tǒng)等）的工作。

1.2 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

利用變電站信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的上傳，實(shí)現(xiàn)操作（集控）中心對所轄區(qū)內(nèi)變電站設(shè)備的監(jiān)視。

變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、電力通信技術(shù)與視頻技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來的一種全新的視頻管理系統(tǒng)[2]。

把前端變電站現(xiàn)場的監(jiān)視圖像、聲音、報警信號和各種設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，利用電力2 M網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息匯集并上傳至操作（集控）中心。通過操作管理中心系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對前端設(shè)備監(jiān)控、圖像采集、實(shí)時監(jiān)看、環(huán)境周界報警和圖像監(jiān)視聯(lián)動報警等多種自動化功能。

一旦有異常情況發(fā)生，可及時發(fā)現(xiàn)，以便采取積極、有效的措施，為安全可靠運(yùn)行創(chuàng)造條件。變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)是無人值班站設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視的重要技術(shù)手段，是提高無人值班站安全防護(hù)水平的重要技術(shù)措施。

電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、信息化的系統(tǒng)，可同現(xiàn)有的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)、消防報警、控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)集成，方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的共享，同時在系統(tǒng)中可以方便地實(shí)現(xiàn)報警、語音對講、遠(yuǎn)程控制等功能。

2 設(shè)備的選型

2.1 視頻網(wǎng)絡(luò)編碼器

視頻網(wǎng)絡(luò)編碼器是監(jiān)控前端的核心設(shè)備，集成了視頻信號數(shù)字化壓縮、壓縮圖像數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸、音頻信號采集壓縮與傳輸、云臺鏡頭控制、報警信號檢測及處理、畫面分割及圖像動態(tài)檢測、移動偵測錄像、定時錄像、報警錄像等功能[3]。

2.2 智能球機(jī)

外形小巧精致，性能優(yōu)良，具有工業(yè)用途所需的清晰圖像，先進(jìn)的數(shù)字信號處理及連續(xù)自動聚焦功能。有128個預(yù)設(shè)置，可自動定位，可自動進(jìn)行花樣掃描等。

2.3 輔助燈光

對室內(nèi)、外的監(jiān)控輔助燈光配置要求：合理、實(shí)用、節(jié)能。

考慮到中高檔一體化球機(jī)自身不帶紅外功能，其主要缺陷是夜間監(jiān)控效果差。在實(shí)際的應(yīng)用中，配置低照度球機(jī)的同時增加輔助燈光，使用射燈、紅外燈等輔助光源。射燈功率較大，照射角度大，實(shí)現(xiàn)對照射范圍內(nèi)設(shè)備、物體的照明，利用射燈拍攝的效果好，圖像清晰。紅外燈功率小，在60 m遠(yuǎn)距離時，發(fā)射角度小于30°，可實(shí)現(xiàn)對定點(diǎn)、定設(shè)備的照射，但對室外空曠地點(diǎn)產(chǎn)生的效果較差；室內(nèi)短距離時，發(fā)射角度可大于60°，通過墻面和設(shè)備反射，可使攝像機(jī)拍攝效果相對較好。對室外長距離大范圍拍攝需采用射燈，短距離拍攝如主控樓進(jìn)門處和長距離小范圍如主控樓背面圍墻使用紅外燈。

室內(nèi)均采用紅外燈和遠(yuǎn)方控制熒光燈的形式。紅外燈的控制方式為自動感光，當(dāng)亮度低于1 lux時，紅外燈點(diǎn)亮，反之關(guān)滅。夜間進(jìn)行遠(yuǎn)方設(shè)備視頻巡視時，通過手動控制照明燈的開啟，巡視后過一定時間，照明燈自動熄滅。

3 監(jiān)控點(diǎn)位置的選取和布置

變電站室外：主變、110 kV進(jìn)出線間隔、110 kV母線、35 kV進(jìn)出線間隔、35 kV母線等。

變電站室內(nèi)：10 kV開關(guān)柜室、主控室、電容器組室、電纜層等。

3.1 室外設(shè)備區(qū)

根據(jù)變電站室外主變、110 kV進(jìn)出線、35 kV進(jìn)出線的具體布置情況，選擇3～5個監(jiān)視點(diǎn)，盡可能做到不留監(jiān)視死角。在主控樓墻面上安裝1臺一體化球機(jī)和1個射燈，監(jiān)視范圍包含主變、110 kV進(jìn)出線設(shè)備及母線上的部分設(shè)備。在室外110 kV、35 kV設(shè)備區(qū)靠近圍墻處的橋桿上各安裝1臺一體化球機(jī)，監(jiān)視范圍包含主變、110 kV、35 kV進(jìn)出線設(shè)備、母線上的部分設(shè)備及變電站環(huán)境周界，并與周界防范系統(tǒng)形成報警聯(lián)動。安裝位置要求保持與高壓母排5 m的安全距離，方便后期檢修和維護(hù)。

存在缺陷：設(shè)備區(qū)高壓電桿較多，選點(diǎn)不當(dāng)會造成許多監(jiān)視死角；室外設(shè)備區(qū)屬高壓區(qū)選點(diǎn)時要考慮安裝和后期維護(hù)方便。

3.2 室外其他位置

主控樓進(jìn)門處安裝1臺一體化球機(jī)和紅外雙鑒探測器，監(jiān)視范圍為大樓進(jìn)門處，主要監(jiān)視人員的進(jìn)出。特別在夜間，利用探測器進(jìn)行報警同時聯(lián)動攝像機(jī)對進(jìn)出人員實(shí)時監(jiān)視和錄像。

在主控樓后面安裝1臺一體化球機(jī)和1～3組紅外對射探測器，實(shí)現(xiàn)對主控樓后面圍墻的監(jiān)視，利用探測器進(jìn)行報警同時聯(lián)動攝像機(jī)對翻越攀爬行為實(shí)時監(jiān)視和錄像。

“物流做市場、速度提高5倍”，長沙馬王堆農(nóng)產(chǎn)品股份有限公司宣傳主管蘭甜介紹，得益于我省“六縱六橫”發(fā)達(dá)的高速公路路網(wǎng)與全國各地緊密相連，該物流園進(jìn)出的農(nóng)產(chǎn)品99%都走高速公路，下了高速就能上攤開賣。目前整個物流園內(nèi)1天蔬菜交易量達(dá)可達(dá)1.2萬噸，最高日交易量達(dá)到1.6萬噸，成為全國最大的農(nóng)貿(mào)市場。

3.3 變電站室內(nèi)

3.3.1 主 控室

主控室主要監(jiān)視的設(shè)備包含監(jiān)控系統(tǒng)后臺機(jī)，控制屏等，考慮在監(jiān)控屏正對面墻上安裝1臺一體化球機(jī)，監(jiān)視范圍包含監(jiān)控系統(tǒng)后臺機(jī)、控制屏及儀表。配置紅外燈實(shí)現(xiàn)夜間對主控室設(shè)備運(yùn)行情況的錄像。

存在缺陷：僅能監(jiān)視到主控室第一排控制屏的正面的組屏設(shè)備，其余控制屏僅能監(jiān)視到屏面頂部。

3.3.2 電容器室

根據(jù)電容器組室內(nèi)設(shè)備數(shù)量，布置1～3臺定焦紅外一體化攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)對電容器組室內(nèi)設(shè)備的監(jiān)視。

3.3.3 10kV開關(guān)室

10kV開關(guān)室內(nèi)布置設(shè)備較多，分布在過道兩側(cè)，將一體化攝像機(jī)布置在過道中間，采用吊裝方式，1臺球機(jī)監(jiān)視2×8臺開關(guān)柜，實(shí)現(xiàn)對過道兩側(cè)開關(guān)柜設(shè)備、微機(jī)保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)指示燈以及進(jìn)入開關(guān)室人員的遠(yuǎn)方監(jiān)視。

在開關(guān)室中間布置2臺紅外燈，背靠背安裝，照射范圍為開關(guān)室兩端，作為晚間攝像機(jī)拍攝時的輔助光源。

存在缺陷：按每臺攝像機(jī)監(jiān)視2×8臺開關(guān)柜布置，需安裝的球機(jī)較多。另外，開關(guān)柜背面無法進(jìn)行監(jiān)視，必須在開關(guān)柜背面另外加裝定焦紅外一體化攝像機(jī)。

3.3.4 電 纜層

電纜層布置在地下一層，地勢較低，設(shè)置1～3臺定焦紅外一體化攝像機(jī)，主要監(jiān)視火災(zāi)煙霧和進(jìn)水情況。

4 系統(tǒng)在建設(shè)中的注意事項(xiàng)

4.1 系統(tǒng)防雷

4.1.1 電 源防雷

電子設(shè)備因雷擊造成的損壞，很大比例是由于感應(yīng)雷串到電源造成的設(shè)備損壞[4-5]。變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)二級電源防雷防護(hù)：第一級防護(hù)在機(jī)房總配電柜進(jìn)線端，設(shè)計(jì)采用一套國際知名品牌加強(qiáng)型電源避雷器；第二級防護(hù)在機(jī)房供電的UPS進(jìn)線端，設(shè)計(jì)采用一套標(biāo)準(zhǔn)型電源避雷器。

4.1.2 視 頻信號防雷

系統(tǒng)設(shè)計(jì)在攝像機(jī)前端安裝視頻信號防雷器。當(dāng)視頻信號有過電壓現(xiàn)象發(fā)生時，視頻信號避雷器瞬間導(dǎo)通，以保證前端攝像機(jī)和末端視頻分配器、矩陣主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)的安全。

4.1.3 控 制信號防雷

系統(tǒng)控制線路采用屏蔽專用控制電纜，控制線的屏蔽層在接頭和端頭進(jìn)行重復(fù)接地，控制線進(jìn)入控制室后先進(jìn)入信號避雷器，當(dāng)控制線路串有感應(yīng)雷過電壓時，控制信號避雷器瞬間導(dǎo)通，把多余的電荷引接到大地，保證前端解碼器和末端矩陣主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)的安全。

4.1.4 系 統(tǒng)接地

系統(tǒng)接地的具體處理方法是：從共同接地體的接地干線上引一條支干線到中心機(jī)房，在機(jī)房安裝匯流銅排，電源接地、防靜電接地、防雷接地和設(shè)備外殼接地各單獨(dú)引接地導(dǎo)線到接地銅排，牢固連接，以保證電氣設(shè)備和人身的安全。

4.2 過電壓防護(hù)

對進(jìn)入主控室、遠(yuǎn)動機(jī)房、通訊機(jī)房的信號線全部加裝信號電壓瞬變抑制器，對任何信號線上出現(xiàn)的過電壓信號進(jìn)行有效防護(hù)；對進(jìn)入主控室、遠(yuǎn)動機(jī)房、通訊機(jī)房的電源有規(guī)律地加裝氧化鋅避雷器或電源瞬變抑制器；對進(jìn)入主控室、遠(yuǎn)動機(jī)房、通訊機(jī)房的設(shè)備接地進(jìn)行全面檢查，將各種信號線的屏蔽可靠接地。

4.3 安全性

在布線設(shè)計(jì)和鋪設(shè)過程中，不得穿越、跨越母線、主變等主要無屏蔽的運(yùn)行設(shè)備，以防松動跌落，同時還應(yīng)考慮到與這些設(shè)備的安全距離。

變電站發(fā)生警情后，將自動推出現(xiàn)場報警圖像，發(fā)出音響報警并實(shí)現(xiàn)錄像；在低亮度環(huán)境發(fā)生警情時，將同時啟動變電站相應(yīng)照明系統(tǒng)。

4.4 布線

系統(tǒng)布線原則：監(jiān)控點(diǎn)位置與高壓設(shè)備間距離小于5 m，從攝像機(jī)安裝的位置到弱電線槽，采用鐵管，其穿線截面不得超過管子截面的40%。遠(yuǎn)離高壓設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)從攝像機(jī)安裝的位置到弱電線槽采用PVC管，其穿線截面不得超過管子截面的40%。電纜線在線管/槽中的走線應(yīng)平直，無扭絞，并按規(guī)定距離進(jìn)行扎線，固定。監(jiān)控機(jī)房內(nèi)走線為暗線，必要時布設(shè)專用線槽，機(jī)柜配線應(yīng)滿足整潔、安全的工藝要求。配管、配線施工工藝均應(yīng)符合JGJ/T 16-92《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。

5 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)前景展望

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(yùn)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)[6]。圖像監(jiān)控系統(tǒng)將變電站的各被監(jiān)視點(diǎn)，如主控制室全貌、設(shè)備情況、斷路器、隔離刀閘等現(xiàn)場實(shí)際狀態(tài)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)度室，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(yùn)行人員直觀性不強(qiáng)的弱點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備熱狀態(tài)的遠(yuǎn)程、實(shí)時在線紅外監(jiān)測，根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際需求，選擇具有RS-485串口和激光瞄準(zhǔn)方式的紅外測溫儀，并在視頻監(jiān)控系統(tǒng)上開發(fā)遠(yuǎn)程紅外測溫功能。系統(tǒng)可以在圖像監(jiān)控畫面上選擇特定的電力設(shè)備，對其進(jìn)行遠(yuǎn)程紅外測溫，并將返回的溫度值加以存儲和分析，可及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障信息。實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備的可見圖像和熱狀態(tài)信息的遠(yuǎn)程、實(shí)時在線監(jiān)測，同時加強(qiáng)對變電站的安全防范、消防的全天候監(jiān)視，以提高變電站運(yùn)行水平。

6 結(jié)束語

目前，該系統(tǒng)在我局已經(jīng)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化運(yùn)行。通過該系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的遠(yuǎn)程巡視、單人操作的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，提高了操作人員的工作效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本；對變電站防火、防盜進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視，并與消防系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)煙霧、過溫報警功能，保障了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決了變電站現(xiàn)場的可視化及環(huán)境監(jiān)控問題，為實(shí)現(xiàn)“無人值班，無人值守”提供了可靠的技術(shù)保證。

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