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    電力行業變電站綜合視頻監控系統解決方案

    電力行業和人民的生活、生產息息相關,一旦電力設施遭遇破壞或工作失誤,就會造成大面積停電,其后果不堪設想,尤其是2003年美加“8.14”和2005年莫斯科“5.25”這兩起大面積停電事故給我們敲響了警鐘。隨著電力企業的發展,電力企業采用科技手段加強控制手段以及加強無人值守變電站越來越多的出現在城市的各個角落之際,電力維護部門對變電站高效維護、統一管理方面的要求不斷提高,對圖像質量、工作效率等并符合未來科技發展趨勢的系統,來解決日常管理中出現的維護、工作操作等問題。

    目前變電站通過常規的綜自系統已基本實現“四遙”功能,為變電站無人值班提供了一定的技術保證。隨著大批變電站的無人值班化,變電站的日常巡視與倒閘操作卻因各種客觀條件的制約,仍然沿襲著以往的傳統工作模式(即相關工作人員與管理人員必須到場到位),因此將通過一種新的技術手段來配合傳統的變電站綜合系統,來適應目前電力生產組織模式。從而提高勞動生產率,降低人力物力成本。而網絡攝像機的崛起,剛好滿足這些功能。它能適應各類網絡環境下運營級別要求的穩定運行特性、實現網絡系統狀態管理要求的可管控特性、滿足用戶對各類平臺設備廠家自由選擇的開放兼容特性,等等。

    經過調研發現,國內對變電站現場狀況的監測,基本只針對某個獨立單元系統,如電氣指標監測,電視監控、絕緣在線監測、防火防盜監控等,并上傳至局生產管理部門。這些僅僅依靠某一、二項監測結果去了解變電站的狀況往往是片面的,不足以讓后方的生產管理人員實時、全面地掌握變電站的現場狀況,更不能依靠某一項監測結果對現場進行及時處理,令已經投入的監測系統不能充分發揮應有的作用,導致事倍功半。即便安裝了較多項目的監測系統,但各個系統互不兼容,操作繁瑣,往往集成度不高,一樣達不到理想的監測效果。

    一、電力傳統監控系統存在的難點問題

    電力網絡化建設、電網調度自動化技術運用、變電站安全防范等級要求提升、供電使用效率要求提高等,這些都促進了安全防范領域在電力行業的新應用。同時隨著智能電網成為奧巴馬新能源政策的重要內容,其漸被業界關注。中國國家電網公司以極快的反應速度,將“智能電網”上升到戰略層面,提出加快建設以特高壓電網為骨干網架,各級電網協調發展,以信息化、自動化、互動化為特征的堅強智能電網。智能電網的建設必將顯著提高電網的輸送能力和運行控制的靈活性,最大限度發揮電網優化配置資源的作用,提高發電設備的綜合利用效率。

    1、實時數據無法共享,機房分布廣泛。

    當前的電力監控系統因地域分布廣,而發電機及其輔助設備運轉過程中產生的圖像數據采集,環境數據等隨著電廠信息化建設的發展,實時數據的共享更加顯得迫切。

    2、無法實現遠程辦公,無法及時了解設備運行狀態以及機房環境,無法及時排除設備的故障。

    電力通訊的安全性要求非常高,但是,目前電力系統的很多機房都處于無監控狀態,電力通訊安全存在非常大的隱患,所以多數機房采用有人值守方式,人力成本較高,并且對一些比較偏遠機房維護和監視非常困難。變電站的生產管理不斷地發展,“無人值班”,“遠程辦公”的管理模式將是變電站信息化建設的必由之路。而傳統的模擬攝像機一直使用傳統的的監控技術加上視頻編碼器實現遠距離的視頻傳輸,技術上并不滿足遠程辦公的需求,無法進行遠距離的監控和靈活性的操作控制。而鋪設路線繁多,施工復雜。且監控圖像一般只能在控制中心醒看,同時要實現系統需要鋪設大量的視頻線、控制線和電源線,帶來了人力和物力上的巨大開銷。,

    3、系統存儲實時數據困難

    監控系統由于受建設時期計算機技術的制約,存儲空間有限,無法將更多的實時數據存為歷史數據,更不用說更高層次的分析和應用。而變電站的生產需要大量生產歷史數據,通過對歷史數據的分析利用,將大大地提高變電廠的優化水平,是企業一筆珍貴的財富。而系統監控點位的存儲容量的擴充都較為復雜,傳統監控系統工程使用DVR作為視頻存儲的設備。隨著監控系統在電力生產的廣泛應用,重復操作每一臺DVR,且構成DVR系統功能簡單已經經不能滿足電力系統的監控需求。在實時數據、歷史數據的基礎上,實現機組性能計算、效率計算、耗差分析、故障診斷、狀態檢修、優化運行以及運行績效考核等功能。此時實時數據的保存、分析和應用顯得越來越重要。

    4、普通攝像機圖像質量已不能滿足遠程監視的要求

    模擬攝像機經過數字轉換后,圖像質量受損,模擬信號長距離傳輸,信號衰減嚴重,易受干擾,圖像質量不佳,圖像分辨率固定為PAL或NTSC,無法滿足更高清晰度、更高分辨率的監控要求。視頻信號動態范圍較小,難以滿足各種特定應用的需求,比如低噪聲、寬動態、高幀率等需求;無法實現分發、長距離傳輸、共享等需求。

    5、安全隱患,無人值守變電站由于無法保證現場安全

    變電站的安全無法及時保證。由于機房分布廣,周圍環境復雜且無人值守,機房的安全問題就顯得比較突出,必須解決防火、防盜、防水等安全問題,保障設備的運行安全。

    二、變電站監控的應用需求分析

    針對電力行業變電站的監控應用的基本需求并充分考慮其特殊需求,結合當前IP監控技術發展的必然趨勢,依托電力豐富的網絡資源,根據漢邦高科網絡視頻服務器在應用行業中的工程實施經驗,基于IP網絡攝像機在電力變電站監控系統解決中應用需求分析。

    由于在電力變電站遠程圖像監控系統中,前端的視音頻信號通過視頻服務器編碼壓縮成IP數據包,會同前端數據信號經網絡接口進入IP網絡,因此,包括監控中心的系統服務器、值班員工作站、變電站本地工作站,網絡上的任一臺計算機終端,通過權限控制的方式可以實現對前端變電站的無級監控。視頻監控系統在變電站的應用就彌補了無人值守變電站的防火和防盜問題。使變電站的運行生產更加穩定和可靠。下面是對變電站監控系統的主要需求:

    1、實時監視

    實現對變電站區域內場景情況的遠程監視、監聽;

    監控主控室、高壓室、電容器室、獨立通信室等環境;

    監視變電站內隔離開關和接地刀閥的分和狀態。

    監視設備運行情況,主變壓器和各主變風扇的運行情況

    監視對各出入口實時情況;機房環境監控系統,如:供配電系統、UPS電源、溫度、濕度采集、空調、保安門禁系統等的運行狀態。

    2、事故追憶

    通過IP包括監控中心、電力MIS網上的任意監控終端,通過網絡視頻集中監控系統管理軟件或標準IE瀏覽器,可實時監視同一變電站或多個變電站的所有圖像信息能方便的進行事故追憶,用于幫助技術人員查看事故發生時變電站的狀況,從而盡可能地避免事故再次發生。

    3、現場操作指示

    變電站的各種操作要嚴格遵守操作規程,如果操作不當,將會造成危害。但是變電站的各種操作比較繁瑣,因此必須結合相應的保證措施,將誤操作的可能性降低到最小。監視系統的遠程實時監視功能,可以實現值班人員對遠方變電站操作人員的操作進行指導,如果發現不正確的操作,并能通過監控或電話、手機及時提醒操作人員,從而確保操作的萬無一失。

    4、安全防范

    通過使用各種傳感器,如煙感傳感器、紅外微波探頭、門禁傳感器等,在感應到有安全隱患時,將收到報警信號及時傳給調度中心,以做出相應處理。

    5、遠程監控和管理的要求

    電力系統內各種生產設備類型復雜,地域分布廣,人工維護困難。同時,為適應減員增效和現代化管理的要求,對監控系統在可靠性、易用性及易維護性上,尤其對遠程監控方面提出了更高的要求。

    6、多功能監控的要求

    電力行業的遙視要求能夠在現有的電力信息網如:LAN、Internet、Intranet網絡上對各變電站的實時圖像、照度、溫度、聲音等進行監控,可進行調用錄像同時應包含聲音,同時對監控內容的事件進行有效的報警處理,以實現變電站真正的無人值守提供了安全技術保障。

    7、數字化的要求

    現在隨著網絡技術和計算機技術的發展,基于TCP/IP協議的IP網的應用得到廣泛普及。高速寬帶主干網的建成和各地區高速接入系統的迅速發展,促進了基于IP技術的各種視頻通信應用,對于已經實現數字化應用的電力系統來說,其計算機網絡資源相對較豐富,結合當前視頻監控數字化發展的趨勢,建設基于網絡的數字化監控系統。在電力安全監控系統中將是一種趨勢。

    三、IP網絡攝像機對變電站監控中的應用優勢

    針對電力行業變電站監控應用的基本需求并充分考慮其特性需求,結合當前監控技術發展必然趨勢,依托電力豐富的網絡資源,IP網絡攝像在電力行業發揮了及其重要的作用。

    1、實時圖像監控

    通過網絡視頻集中監控系統管理軟件或標準IE瀏覽器,可實時監視同一變電站或多個變電站的所有圖像信息,能夠對各變電站/所的有關數據、環境參量、圖像進行監控和監視,實時、直接地了解和掌握各個變電站/所的情況,并及時對發生的情況做出反應,適應電力行業需要。操作人員能對任一攝像機進行控制,實現對攝像機視角、方位、焦距、光圈、景深的調整;對于帶預置位云臺,操作人員能直接進行云臺的預置和操作;若同一點位的實時畫面與標準畫面發生出入時,則按既定策略與出入程度進行告警,并將告警信號回傳至主站端,從而達到邊界防護目的。

    2、設備巡視

    通過IP網絡攝像頭所預設的點位信息快速定位并指向該設備,以了解并掌握設備狀況。并結合無人站運行管理的要求,按常規巡視路徑和各類標準化巡視卡的要求,預設多個攝像頭的自動聯動策略,使得運行人員在主站端即可高效地完成日常巡視,從而在一定程度上代替傳統的人員必須到現場的設備巡視方式,并遠程地完成現場重點設備與重點部位的相關情況采集(如主變重要部位外觀、PT、CT油位及是否有漏油情況等)。

    3、語音功能

    本地變電站和監控中心值班員工作站之間,不同的監控終端用戶之間,可以實現基于IP的語音功能,包括:實時的語音半雙工對講及語音廣播功能;變電站端場景錄音;與站內的維護操作人員對講機進行遠程對講。

    4、集中管理,便于維護

    通過使用IP網絡視頻監控系統,極大的簡少了監控系統中可能涉及的設備種類和數量,它完全取代了模擬監控系統中的視頻矩陣、切換器、畫面分割器、字符疊加器等需要配合使用才能實現的功能,不僅減少了調試設備的施工周期,同時較少設備的使用,可提高整體系統的穩定性和可靠性,減少日后維護設備的難度。

    5、本地及遠程控制

    本地變電站或遠程的任意監控終端,通過網絡視頻集中監控系統管理軟件或標準IE瀏覽器,可控制變電站的云臺、鏡頭等監控設備,布防/撤防設置,變電站現場照明等設備控制;也可以按照事先軟件設置的聯動策略,對變電站報警觸發執行一系列的控制程序。

    6、成本優勢

    傳統模擬攝像機需要鋪設視頻線、電源線和控制線,在變電站這樣的特殊環境中,各種傳輸線會受到變電站的交變電場引起的電源或磁場的干擾,從而使監控系統受到干擾。鋪設線路繁多,施工復雜當前的傳統監控系統主要由攝像機、視頻矩陣、監視器、錄像機等組成,各系統間由視頻線、控制線纜等連接。本地圖像監控系統一般采用模擬方式傳輸,多采用視頻電纜(少數采用光纖),傳輸距離不易太遠,主要應用于小范圍內的監控,且監控圖像一般只能在控制中心查看。同時要實現系統需要鋪設大量的視頻線、控制線和電源線,施工復雜,成本較高。通過使用IP網絡視頻監控系統,極大的簡少了監控系統中可能涉及的設備種類和數量,它完全取代了模擬監控系統中的視頻矩陣、切換器、畫面分割器、字符疊加器等需要配合使用才能實現的功能,不僅減少了調試設備的施工周期,同時較少設備的使用,可提高整體系統的穩定性和可靠性,減少日后維護設備的難度。

    7、豐富的管理功能

    IP網絡攝像機可將程的視頻監控、報警管理、動環數據采集、門禁管理、綜合聯網、分布/集中存儲等系統功能有機的結合起來,做到既可以遠程的監視、遙控和圖像的傳輸,又具備動力環境的整體監控,并且具有通常聯網報警網絡的功能、門禁管理人員出入控制功能等,這些功能的完美結合能更加有效地預防事故發生、打擊犯罪、保障財產安全,確保系統運行穩定,將變電站安全防范技術提升到新的水平,這已成為當前無人值守變電站發展的主要方向。變電站,涉及視頻、動力、環境、報警、門禁系統,只需要一套軟件,一臺主機,就可以實現對監控系統里的所有設備的監控管理。解決了市場上不少廠家的無人值守變電站視頻、動環、門禁、報警系統需要多臺主機,幾套軟件才可以實現管理的窘境,真正實現了多系統的綜。

    四、結束語

    企業變電站安裝IP網絡監控系統后,可以利用計算機對變電站的各種動態參量加以組織分析,再以數據,圖表,色彩及音響等形式形象直觀地呈現在值班人員面前。借助于該系統,值班人員能提前發現事故隱患,作到防患于未然。萬一發生事故也能迅速找出事故原因,及時處理縮短停電時間減少經濟損失。還可對有限的電力資源合理分配使用,為科學管理,經濟調度提供理論依據和現代化手段。

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