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    电力行业变电站综合视频监控系统解决方案

    电力行业和人民的生活、生产息息相关,一旦电力设施遭遇破坏或工作失误,就会造成大面积停电,其后果不堪设想,尤其是2003年美加“8.14”和2005年莫斯科“5.25”这两起大面积停电事故给我们敲响了警钟。随着电力企业的发展,电力企业采用科技手段加强控制手段以及加强无人值守变电站越来越多的出现在城市的各个角落之际,电力维护部门对变电站高效维护、统一管理方面的要求不断提高,对图像质量、工作效率等并符合未来科技发展趋势的系统,来解决日常管理中出现的维护、工作操作等问题。

    目前变电站通过常规的综自系统已基本实现“四遥”功能,为变电站无人值班提供了一定的技术保证。随着大批变电站的无人值班化,变电站的日常巡视与倒闸操作却因各种客观条件的制约,仍然沿袭着以往的传统工作模式(即相关工作人员与管理人员必须到场到位),因此将通过一种新的技术手段来配合传统的变电站综合系统,来适应目前电力生产组织模式。从而提高劳动生产率,降低人力物力成本。而网络摄像机的崛起,刚好满足这些功能。它能适应各类网络环境下运营级别要求的稳定运行特性、实现网络系统状态管理要求的可管控特性、满足用户对各类平台设备厂家自由选择的开放兼容特性,等等。

    经过调研发现,国内对变电站现场状况的监测,基本只针对某个独立单元系统,如电气指标监测,电视监控、绝缘在线监测、防火防盗监控等,并上传至局生产管理部门。这些仅仅依靠某一、二项监测结果去了解变电站的状况往往是片面的,不足以让后方的生产管理人员实时、全面地掌握变电站的现场状况,更不能依靠某一项监测结果对现场进行及时处理,令已经投入的监测系统不能充分发挥应有的作用,导致事倍功半。即便安装了较多项目的监测系统,但各个系统互不兼容,操作繁琐,往往集成度不高,一样达不到理想的监测效果。

    一、电力传统监控系统存在的难点问题

    电力网络化建设、电网调度自动化技术运用、变电站安全防范等级要求提升、供电使用效率要求提高等,这些都促进了安全防范领域在电力行业的新应用。同时随着智能电网成为奥巴马新能源政策的重要内容,其渐被业界关注。中国国家电网公司以极快的反应速度,将“智能电网”上升到战略层面,提出加快建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网。智能电网的建设必将显著提高电网的输送能力和运行控制的灵活性,最大限度发挥电网优化配置资源的作用,提高发电设备的综合利用效率。

    1、实时数据无法共享,机房分布广泛。

    当前的电力监控系统因地域分布广,而发电机及其辅助设备运转过程中产生的图像数据采集,环境数据等随着电厂信息化建设的发展,实时数据的共享更加显得迫切。

    2、无法实现远程办公,无法及时了解设备运行状态以及机房环境,无法及时排除设备的故障。

    电力通讯的安全性要求非常高,但是,目前电力系统的很多机房都处于无监控状态,电力通讯安全存在非常大的隐患,所以多数机房采用有人值守方式,人力成本较高,并且对一些比较偏远机房维护和监视非常困难。变电站的生产管理不断地发展,“无人值班”,“远程办公”的管理模式将是变电站信息化建设的必由之路。而传统的模拟摄像机一直使用传统的的监控技术加上视频编码器实现远距离的视频传输,技术上并不满足远程办公的需求,无法进行远距离的监控和灵活性的操作控制。而铺设路线繁多,施工复杂。且监控图像一般只能在控制中心醒看,同时要实现系统需要铺设大量的视频线、控制线和电源线,带来了人力和物力上的巨大开销。,

    3、系统存储实时数据困难

    监控系统由于受建设时期计算机技术的制约,存储空间有限,无法将更多的实时数据存为历史数据,更不用说更高层次的分析和应用。而变电站的生产需要大量生产历史数据,通过对历史数据的分析利用,将大大地提高变电厂的优化水平,是企业一笔珍贵的财富。而系统监控点位的存储容量的扩充都较为复杂,传统监控系统工程使用DVR作为视频存储的设备。随着监控系统在电力生产的广泛应用,重复操作每一台DVR,且构成DVR系统功能简单已经经不能满足电力系统的监控需求。在实时数据、历史数据的基础上,实现机组性能计算、效率计算、耗差分析、故障诊断、状态检修、优化运行以及运行绩效考核等功能。此时实时数据的保存、分析和应用显得越来越重要。

    4、普通摄像机图像质量已不能满足远程监视的要求

    模拟摄像机经过数字转换后,图像质量受损,模拟信号长距离传输,信号衰减严重,易受干扰,图像质量不佳,图像分辨率固定为PAL或NTSC,无法满足更高清晰度、更高分辨率的监控要求。视频信号动态范围较小,难以满足各种特定应用的需求,比如低噪声、宽动态、高帧率等需求;无法实现分发、长距离传输、共享等需求。

    5、安全隐患,无人值守变电站由于无法保证现场安全

    变电站的安全无法及时保证。由于机房分布广,周围环境复杂且无人值守,机房的安全问题就显得比较突出,必须解决防火、防盗、防水等安全问题,保障设备的运行安全。

    二、变电站监控的应用需求分析

    针对电力行业变电站的监控应用的基本需求并充分考虑其特殊需求,结合当前IP监控技术发展的必然趋势,依托电力丰富的网络资源,根据汉邦高科网络视频服务器在应用行业中的工程实施经验,基于IP网络摄像机在电力变电站监控系统解决中应用需求分析。

    由于在电力变电站远程图像监控系统中,前端的视音频信号通过视频服务器编码压缩成IP数据包,会同前端数据信号经网络接口进入IP网络,因此,包括监控中心的系统服务器、值班员工作站、变电站本地工作站,网络上的任一台计算机终端,通过权限控制的方式可以实现对前端变电站的无级监控。视频监控系统在变电站的应用就弥补了无人值守变电站的防火和防盗问题。使变电站的运行生产更加稳定和可靠。下面是对变电站监控系统的主要需求:

    1、实时监视

    实现对变电站区域内场景情况的远程监视、监听;

    监控主控室、高压室、电容器室、独立通信室等环境;

    监视变电站内隔离开关和接地刀阀的分和状态。

    监视设备运行情况,主变压器和各主变风扇的运行情况

    监视对各出入口实时情况;机房环境监控系统,如:供配电系统、UPS电源、温度、湿度采集、空调、保安门禁系统等的运行状态。

    2、事故追忆

    通过IP包括监控中心、电力MIS网上的任意监控终端,通过网络视频集中监控系统管理软件或标准IE浏览器,可实时监视同一变电站或多个变电站的所有图像信息能方便的进行事故追忆,用于帮助技术人员查看事故发生时变电站的状况,从而尽可能地避免事故再次发生。

    3、现场操作指示

    变电站的各种操作要严格遵守操作规程,如果操作不当,将会造成危害。但是变电站的各种操作比较繁琐,因此必须结合相应的保证措施,将误操作的可能性降低到最小。监视系统的远程实时监视功能,可以实现值班人员对远方变电站操作人员的操作进行指导,如果发现不正确的操作,并能通过监控或电话、手机及时提醒操作人员,从而确保操作的万无一失。

    4、安全防范

    通过使用各种传感器,如烟感传感器、红外微波探头、门禁传感器等,在感应到有安全隐患时,将收到报警信号及时传给调度中心,以做出相应处理。

    5、远程监控和管理的要求

    电力系统内各种生产设备类型复杂,地域分布广,人工维护困难。同时,为适应减员增效和现代化管理的要求,对监控系统在可靠性、易用性及易维护性上,尤其对远程监控方面提出了更高的要求。

    6、多功能监控的要求

    电力行业的遥视要求能够在现有的电力信息网如:LAN、Internet、Intranet网络上对各变电站的实时图像、照度、温度、声音等进行监控,可进行调用录像同时应包含声音,同时对监控内容的事件进行有效的报警处理,以实现变电站真正的无人值守提供了安全技术保障。

    7、数字化的要求

    现在随着网络技术和计算机技术的发展,基于TCP/IP协议的IP网的应用得到广泛普及。高速宽带主干网的建成和各地区高速接入系统的迅速发展,促进了基于IP技术的各种视频通信应用,对于已经实现数字化应用的电力系统来说,其计算机网络资源相对较丰富,结合当前视频监控数字化发展的趋势,建设基于网络的数字化监控系统。在电力安全监控系统中将是一种趋势。

    三、IP网络摄像机对变电站监控中的应用优势

    针对电力行业变电站监控应用的基本需求并充分考虑其特性需求,结合当前监控技术发展必然趋势,依托电力丰富的网络资源,IP网络摄像在电力行业发挥了及其重要的作用。

    1、实时图像监控

    通过网络视频集中监控系统管理软件或标准IE浏览器,可实时监视同一变电站或多个变电站的所有图像信息,能够对各变电站/所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视,实时、直接地了解和掌握各个变电站/所的情况,并及时对发生的情况做出反应,适应电力行业需要。操作人员能对任一摄像机进行控制,实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整;对于带预置位云台,操作人员能直接进行云台的预置和操作;若同一点位的实时画面与标准画面发生出入时,则按既定策略与出入程度进行告警,并将告警信号回传至主站端,从而达到边界防护目的。

    2、设备巡视

    通过IP网络摄像头所预设的点位信息快速定位并指向该设备,以了解并掌握设备状况。并结合无人站运行管理的要求,按常规巡视路径和各类标准化巡视卡的要求,预设多个摄像头的自动联动策略,使得运行人员在主站端即可高效地完成日常巡视,从而在一定程度上代替传统的人员必须到现场的设备巡视方式,并远程地完成现场重点设备与重点部位的相关情况采集(如主变重要部位外观、PT、CT油位及是否有漏油情况等)。

    3、语音功能

    本地变电站和监控中心值班员工作站之间,不同的监控终端用户之间,可以实现基于IP的语音功能,包括:实时的语音半双工对讲及语音广播功能;变电站端场景录音;与站内的维护操作人员对讲机进行远程对讲。

    4、集中管理,便于维护

    通过使用IP网络视频监控系统,极大的简少了监控系统中可能涉及的设备种类和数量,它完全取代了模拟监控系统中的视频矩阵、切换器、画面分割器、字符叠加器等需要配合使用才能实现的功能,不仅减少了调试设备的施工周期,同时较少设备的使用,可提高整体系统的稳定性和可靠性,减少日后维护设备的难度。

    5、本地及远程控制

    本地变电站或远程的任意监控终端,通过网络视频集中监控系统管理软件或标准IE浏览器,可控制变电站的云台、镜头等监控设备,布防/撤防设置,变电站现场照明等设备控制;也可以按照事先软件设置的联动策略,对变电站报警触发执行一系列的控制程序。

    6、成本优势

    传统模拟摄像机需要铺设视频线、电源线和控制线,在变电站这样的特殊环境中,各种传输线会受到变电站的交变电场引起的电源或磁场的干扰,从而使监控系统受到干扰。铺设线路繁多,施工复杂当前的传统监控系统主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等组成,各系统间由视频线、控制线缆等连接。本地图像监控系统一般采用模拟方式传输,多采用视频电缆(少数采用光纤),传输距离不易太远,主要应用于小范围内的监控,且监控图像一般只能在控制中心查看。同时要实现系统需要铺设大量的视频线、控制线和电源线,施工复杂,成本较高。通过使用IP网络视频监控系统,极大的简少了监控系统中可能涉及的设备种类和数量,它完全取代了模拟监控系统中的视频矩阵、切换器、画面分割器、字符叠加器等需要配合使用才能实现的功能,不仅减少了调试设备的施工周期,同时较少设备的使用,可提高整体系统的稳定性和可靠性,减少日后维护设备的难度。

    7、丰富的管理功能

    IP网络摄像机可将程的视频监控、报警管理、动环数据采集、门禁管理、综合联网、分布/集中存储等系统功能有机的结合起来,做到既可以远程的监视、遥控和图像的传输,又具备动力环境的整体监控,并且具有通常联网报警网络的功能、门禁管理人员出入控制功能等,这些功能的完美结合能更加有效地预防事故发生、打击犯罪、保障财产安全,确保系统运行稳定,将变电站安全防范技术提升到新的水平,这已成为当前无人值守变电站发展的主要方向。变电站,涉及视频、动力、环境、报警、门禁系统,只需要一套软件,一台主机,就可以实现对监控系统里的所有设备的监控管理。解决了市场上不少厂家的无人值守变电站视频、动环、门禁、报警系统需要多台主机,几套软件才可以实现管理的窘境,真正实现了多系统的综。

    四、结束语

    企业变电站安装IP网络监控系统后,可以利用计算机对变电站的各种动态参量加以组织分析,再以数据,图表,色彩及音响等形式形象直观地呈现在值班人员面前。借助于该系统,值班人员能提前发现事故隐患,作到防患于未然。万一发生事故也能迅速找出事故原因,及时处理缩短停电时间减少经济损失。还可对有限的电力资源合理分配使用,为科学管理,经济调度提供理论依据和现代化手段。

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