張新堯 彭波濤 順德電力設(shè)計院有限公司，廣東 順德 528300

變電站圖像監(jiān)視系統(tǒng)的應用

張新堯 彭波濤 順德電力設(shè)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(diào)度中通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對所屬無人值班變電所實現(xiàn)遠程圖像監(jiān)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(xiàn)有的圖像監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行分析的基礎(chǔ)上，提出了現(xiàn)代變電所圖像監(jiān)視系統(tǒng)的概念，并對其基本功能、組成、作用及設(shè)計原則進行了論述。

圖像監(jiān)視；無人值班變電所；綜合自動化

電力工業(yè)體制改革的進一步深化，電力事業(yè)的發(fā)展，不斷對電網(wǎng)調(diào)度自動化提出新的要求，電網(wǎng)的運行和控制越來越依賴于完善、先進和實用的調(diào)度自動化系統(tǒng);同時，現(xiàn)代科學技術(shù)日新月異，許多新理論、新方法、新器件不斷出現(xiàn)，也為電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)的不斷進步和設(shè)備的不斷更新提供了技術(shù)和物質(zhì)的保證?，F(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵也在不斷豐富、發(fā)展，不僅包括能量管理系統(tǒng)EMS、變電站自動化系統(tǒng)以及電能量自動計量系統(tǒng)、水調(diào)自動化系統(tǒng)，電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)，還將包括變電站圖像監(jiān)視系統(tǒng)等有關(guān)內(nèi)容。

圖像監(jiān)視系統(tǒng)功能：隨著變電站綜合自動化的發(fā)展進程，無人值班、無人值守變電站不斷增多，生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化及環(huán)境監(jiān)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(tǒng)傳統(tǒng)的“四遙”功能遙測、遙信、遙控、遙調(diào)卻不能支持這一目的。于是，具備警戒作用的“圖像監(jiān)視”功能便成為現(xiàn)代遠動系統(tǒng)的一項新內(nèi)容?，F(xiàn)代計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，已能成熟地實現(xiàn)圖像、聲音信號的數(shù)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(tǒng)增加“圖像監(jiān)視”在技術(shù)上成為可能。圖像監(jiān)視功能主要是實現(xiàn)在調(diào)度中心觀看生產(chǎn)現(xiàn)場的實景，同時還應具備警戒甚至能啟動安全設(shè)施的功能，如啟動消防系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、音響警告非法闖入者等。

1 圖像監(jiān)視系統(tǒng)的基本功能

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

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

(3)能對被監(jiān)控對象的活動圖像、聲音、報警信息進行數(shù)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(nèi)RTU 或綜合自動化系統(tǒng)接口，根據(jù)RTU或綜合自動化系統(tǒng)的信息自動調(diào)整攝像機對準監(jiān)視目標。

(5)可以和所內(nèi)安防和消防自動化系統(tǒng)接口，根據(jù)安防和消防自動化系統(tǒng)的信息自動調(diào)整攝像機對準監(jiān)視目標。

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

(7)可以對高壓設(shè)備進行超溫檢測和報警。(8)可統(tǒng)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(quán)限。

(11)可以與電力系統(tǒng)內(nèi)其他管理系統(tǒng)，如MIS系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)等接口，以便有關(guān)部門和領(lǐng)導即時了解、監(jiān)督和指揮現(xiàn)場。

(12)可進行遠程維護。

2 圖像監(jiān)視系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

(1) 站端設(shè)備：

包括攝像機、鏡頭、云臺、控制解碼器、視頻矩陣、報警控制設(shè)備、拾音器、編解碼器等，在有人值守的遠程現(xiàn)場可以設(shè)置多媒體控制計算機，也可以設(shè)置控制鍵盤，這些控制設(shè)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(xiàn)場可以不放置計算機，只放置控制鍵盤。站端在系統(tǒng)中的作用是采集現(xiàn)場的各種視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信息，并通過編解碼器進行處理，將模擬信號數(shù)字化并壓縮編碼，以便于在可利用的數(shù)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(xiàn)廠站端圖像信息、音頻信息、報警信息向圖像監(jiān)視控制中心傳送和圖像監(jiān)視控制中心的控制命令向站端發(fā)送的保證。

通信層包括遠傳通道和通信設(shè)備，一般通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)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(shè)備有光端機、微波傳輸設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器、擴頻通信機等。

(3) 圖像監(jiān)視控制中心：

圖像監(jiān)視控制中心是圖像監(jiān)視系統(tǒng)的圖像監(jiān)控中心，主要由編解碼器、視頻矩陣、音頻矩陣、音箱、計算機、監(jiān)視器、網(wǎng)絡視頻服務器及監(jiān)控軟件等組成。

圖像監(jiān)視控制中心可設(shè)在調(diào)度中心或集控站內(nèi)，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(zhuǎn)化成模擬信號后經(jīng)視頻矩陣進入多媒體電腦、監(jiān)視器和網(wǎng)絡視頻服務器，用于監(jiān)視各個現(xiàn)場。同時收集現(xiàn)場的報警信息，并根據(jù)報警信號和監(jiān)視畫面對廠站端的視頻信息采集設(shè)備進行控制。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在變電站應起到的主要作用

(1)實時監(jiān)視

a）監(jiān)視變電站區(qū)域內(nèi)場景情況；

b)監(jiān)視變電站內(nèi)刀閘的分、合狀態(tài)；

c)監(jiān)視變電站內(nèi)變壓器、斷路器、CT、 PT、避雷器和絕緣子等重要運行設(shè)備的外觀狀態(tài)；

d)監(jiān)視變電站的內(nèi)主要室內(nèi)（主控室、蓄電池室、高壓室、電容室等）場景情況并實現(xiàn)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(xiàn)變電站防盜自動化監(jiān)控、可進行周界、室內(nèi)、門禁的報警及安全布、撤防；

f)實現(xiàn)變電站內(nèi)消防系統(tǒng)報警，并對消防系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)視；

h)實現(xiàn)門禁、空調(diào)、照明系統(tǒng)等設(shè)備的遠方監(jiān)視和控制。

(2)事故追憶

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

(3)現(xiàn)場操作指示

變電站的各種操作要嚴格遵守操作規(guī)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(tǒng)的“五防”閉鎖結(jié)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(jiān)視技術(shù)出現(xiàn)后，可以利用遠程實時監(jiān)視功能，由調(diào)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(fā)現(xiàn)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(guān)，傳統(tǒng)的做法是，有人在現(xiàn)場監(jiān)視操作過程，而一旦設(shè)置圖像監(jiān)視系統(tǒng)，可以通過圖像監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視隔離開關(guān)操作。另外，也可以發(fā)現(xiàn)一些在施工現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(tǒng)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(diào)度中心，以做出相應處理。

夜間還可以通過與照明系統(tǒng)聯(lián)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(xiàn)場情況。

4 系統(tǒng)設(shè)計原則

因此在設(shè)計變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)時，須考慮以下設(shè)計原則：

安全性：電力系統(tǒng)是一個對安全性要求特別高的特殊領(lǐng)域，須嚴格按照電力系統(tǒng)的各項規(guī)章制度，在不影響電力系統(tǒng)一次設(shè)備運行和二次保護、監(jiān)控系統(tǒng)運行的前提下，進行系統(tǒng)設(shè)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(xù)穩(wěn)定運行的要求。

先進性：須基于先進的軟硬件構(gòu)架和圖像壓縮標準，使系統(tǒng)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(shè)計，系統(tǒng)可方便地進行擴充，同時系統(tǒng)具有同其他電力自動化系統(tǒng)良好的接口。

圖像監(jiān)視系統(tǒng)不僅能應用于電力系統(tǒng)，也可廣泛應用于交通、銀行、大型超市等場所。在系統(tǒng)運行后，無論在何地均可通過手提電腦調(diào)出各個遠端網(wǎng)點的監(jiān)控圖像，為電力調(diào)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(xiàn)場圖像顯示在監(jiān)控屏幕上，值班人員可及時確定報警的性質(zhì)，掌握報警現(xiàn)場的動態(tài)，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(wǎng)絡調(diào)看遠端現(xiàn)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(shè)備[S][2]DL/T860.變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)

[3]Q/CSG11201-2009.應急指揮平臺建設(shè)規(guī)范

[4]S.00.00.05/Q106-0001-0909-6098G D.變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)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(shè)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(shè)計工作十余載。