“統(tǒng)一監(jiān)控”助力堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)安全

徐俊兵

“統(tǒng)一監(jiān)控”助力堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)安全

徐俊兵

電力行業(yè)作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施和重要的公用事業(yè)之一，一直保持著較快的發(fā)展，也越來越與國(guó)計(jì)民生休戚相關(guān)。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推廣，市場(chǎng)對(duì)視頻監(jiān)控的要求越來越高。

智能電網(wǎng)的發(fā)展

首先，讓我們一起來重新了解一下世界各地的停電事故，從這些事故中，相信大家都會(huì)認(rèn)識(shí)到，智能電網(wǎng)建設(shè)跟我們每一個(gè)人的生活、工作都息息相關(guān)。

事例一：2003年美國(guó)東部時(shí)間8月14日16時(shí)11分(北京時(shí)間15日4時(shí)11分)，美國(guó)東北部和加拿大東部發(fā)生大規(guī)模停電。在事故發(fā)生的最初3分鐘內(nèi)，就有21個(gè)電廠停運(yùn)。本次事故累計(jì)損失負(fù)荷6180萬(wàn)kW，263座電廠531臺(tái)發(fā)電機(jī)停運(yùn)（包括10座核電站19臺(tái)核電機(jī)組），幾十條高壓輸電線停運(yùn)。受影響最嚴(yán)重的地區(qū)包括美國(guó)密執(zhí)根州、俄亥俄州、紐約市、新澤西北部、馬薩諸塞州、康涅狄格州和加拿大安大略省、魁北克省在內(nèi)的10多個(gè)地區(qū)。“8.14”大停電造成美國(guó)東北部和加拿大東部機(jī)場(chǎng)癱瘓、公共交通癱瘓、航班延遲、成千上萬(wàn)人被困地鐵、電梯、火車和高速公路上，超過5000萬(wàn)人失去電力供應(yīng)，停電29小時(shí)后才完全恢復(fù)電力。

事例二：2009年11月10日當(dāng)?shù)貢r(shí)間晚22時(shí)15分（北京時(shí)間11日8時(shí)15分），一場(chǎng)突如其來的大規(guī)模停電使近半個(gè)巴西和鄰國(guó)巴拉圭幾乎全國(guó)陷入一片黑暗，巴西的兩座最大城市圣保羅和里約熱內(nèi)盧交通一度嚴(yán)重癱瘓。這次停電事故波及到巴西的18個(gè)州，其中圣保羅州、里約熱內(nèi)盧州、巴拉那州和圣埃斯皮利圖州受損程度最大，電力供應(yīng)幾乎完全中斷，其它14個(gè)州受到不同程度的影響。此次停電范圍約占巴西國(guó)土面積的一半，全國(guó)至少6000多萬(wàn)人的生活受到影響，斷電大約4小時(shí)后，即至11日凌晨才開始慢慢恢復(fù)。巴西的鄰國(guó)巴拉圭當(dāng)晚也陷入了黑暗，不過停電時(shí)間持續(xù)了不到半個(gè)小時(shí)。

事例三：2012年4月10日晚20時(shí)30分左右，位于深圳龍崗區(qū)橫崗街道的500千伏深圳變電站站內(nèi)開關(guān)故障，導(dǎo)致深圳羅湖、福田、布吉片區(qū)出現(xiàn)大面積停電。這次事故導(dǎo)致廣深和諧號(hào)暫停運(yùn)行1小時(shí)，多處高樓有人員被困電梯，多路段出現(xiàn)交通信號(hào)燈故障，并引發(fā)局部交通擁堵。城市的光鮮之下，堅(jiān)強(qiáng)還是脆弱？如何保證在突發(fā)情況下，城市經(jīng)濟(jì)、民生和社會(huì)秩序的有效運(yùn)轉(zhuǎn)？

電力行業(yè)作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施和重要的公用事業(yè)之一，一直保持著較快的發(fā)展，也越來越與國(guó)計(jì)民生休戚相關(guān)。因此，保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行已經(jīng)成為電力管理部門的首要任務(wù)。

2001年，美國(guó)電力科學(xué)研究院（EPRI）提出“IntelliGrid”（智能電網(wǎng)）的概念，并于2003年提出《智能電網(wǎng)研究框架》展開研究。隨即，美國(guó)能源部（DOE）發(fā)布Grid2030計(jì)劃。該計(jì)劃的主要內(nèi)容是，通過采用先進(jìn)的材料技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、電力電子技術(shù)，重點(diǎn)研究控制技術(shù)、廣域測(cè)量技術(shù)、實(shí)時(shí)仿真技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、可再生能源發(fā)電技術(shù)、微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)等，以構(gòu)建全美骨干電網(wǎng)、區(qū)域性電網(wǎng)、地方電網(wǎng)和微型電網(wǎng)（分布式電力系統(tǒng)）等多層次的電力網(wǎng)絡(luò)，爭(zhēng)取到2030年建成完全自動(dòng)化、高效能、低投資、安全可靠、靈活應(yīng)變的輸配電系統(tǒng)，以保障大電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性，提高供電的可靠性及電能質(zhì)量。

同時(shí)，歐洲等其他國(guó)家也在對(duì)電網(wǎng)的發(fā)展模式進(jìn)行思考和探索，以期提高電網(wǎng)運(yùn)行水平。而且不約而同地，各國(guó)均將電網(wǎng)的安全作為建設(shè)的重中之重。

多年來，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)也逐步加強(qiáng)，城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造取得了重大成效，保障了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步對(duì)用電的強(qiáng)勁需求。

未來幾十年將是我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)，向工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化和現(xiàn)代化深入推進(jìn)的重要發(fā)展時(shí)期，也是我國(guó)加強(qiáng)節(jié)能減排、建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)，實(shí)現(xiàn)能源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，這對(duì)作為重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的電力工業(yè)發(fā)展，尤其是電網(wǎng)發(fā)展提出了更多、更高的要求。

2009年5月，中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司正式發(fā)布了舉世矚目的“建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的研究報(bào)告，首次向社會(huì)公布了“智能電網(wǎng)”的發(fā)展計(jì)劃。

2010年3月，“加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)”首次列入《政府工作報(bào)告》，我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)步伐迅速加快。2010年5月1日，我國(guó)第一個(gè)智能電網(wǎng)示范工程在上海世博園率先投運(yùn)。6月29日，國(guó)家電網(wǎng)公司又制定并發(fā)布了《堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃》，成為全球首個(gè)用于引導(dǎo)智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的綱領(lǐng)性標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，標(biāo)志著在政府、行業(yè)、企業(yè)的合力推動(dòng)下，我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)全面提速，成為世界智能電網(wǎng)建設(shè)的先行者和引導(dǎo)者。

2011年以來，我國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)進(jìn)入全面建設(shè)階段，在示范工程、電動(dòng)汽車充換電設(shè)施、新能源接納、居民智能用電等方面大力推進(jìn)。2011年9月19日，中國(guó)首個(gè)智能電網(wǎng)綜合示范工程在中新天津生態(tài)城成功投運(yùn)。

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司“智能電網(wǎng)”的發(fā)展計(jì)劃，2011年至2015年為智能電網(wǎng)全面建設(shè)階段，這一階段將進(jìn)一步加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)運(yùn)行控制和互動(dòng)服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實(shí)現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用。2016年至2020年為引領(lǐng)提升階段，這一階段全面建成統(tǒng)一的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，技術(shù)和裝備也將全面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

作為中國(guó)安防百?gòu)?qiáng)之一，中興力維一直致力于中國(guó)的安防建設(shè)，同時(shí)也一直在思考著如果更好的將安防技術(shù)應(yīng)用于電力行業(yè)，為電力行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量。

高清視頻監(jiān)控在電網(wǎng)建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用

隨著國(guó)家建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”目標(biāo)的提出，及智能變電站的廣泛建設(shè)，視頻上僅僅“看得見”已經(jīng)無法滿足電力行業(yè)的監(jiān)控需求，電力用戶對(duì)“看得清”、“看得全”、“看得細(xì)”、“看得明白”的呼聲越來越大。

同時(shí)，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的全面開展，互聯(lián)網(wǎng)、光纖等技術(shù)的也逐步提高，數(shù)據(jù)量與網(wǎng)絡(luò)帶寬之間的矛盾逐步得到緩解，這一切都為電力行業(yè)百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)的布設(shè)掃清了障礙。

從近兩年安防監(jiān)控市場(chǎng)的發(fā)展中也可以看出，網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控毫無疑問是安防市場(chǎng)的“主角”。國(guó)內(nèi)各大主流安防廠家紛紛推出了自己的高清產(chǎn)品，無論是品類越來越齊全的前端網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，還是到高清存儲(chǔ)設(shè)備、高清管理平臺(tái)、高清編解碼都全面推出了市場(chǎng)，高清監(jiān)控真正意義上進(jìn)入了應(yīng)用實(shí)施階段。而且，從市場(chǎng)上的反響來看，網(wǎng)絡(luò)高清也得到了廣大工程商、用戶的熱情追捧，在眾多的大型項(xiàng)目都得到廣泛應(yīng)用，取得了十分樂觀的應(yīng)用前景。網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控的實(shí)際應(yīng)用使視頻圖像分辨率大幅提升，加上其又具有高度的易擴(kuò)展性和集中管理等優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控廣受稱贊是情理之中的事。

網(wǎng)絡(luò)高清視頻監(jiān)控雖然解決了眾多問題，在電力行業(yè)監(jiān)控上也逐步得到廣泛的應(yīng)用，但是有心人不難發(fā)現(xiàn)，監(jiān)控在電力行業(yè)仍然難以得到重視。對(duì)此，部分電力運(yùn)維人員也表示很無奈。一方面，電力行業(yè)的高可靠性要求，使得其一、二次設(shè)備本身都配置了完備的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控手段，電力運(yùn)維人員無需借助其他監(jiān)控系統(tǒng)就可以清楚設(shè)備的運(yùn)行情況；另一方面，當(dāng)輸電線路、電力設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)卻無法很好的協(xié)助電力運(yùn)維人員完成其遠(yuǎn)程運(yùn)維工作?！捌綍r(shí)用不上，想用時(shí)卻不好用”是電力運(yùn)維人員對(duì)當(dāng)前監(jiān)控系統(tǒng)的“中肯評(píng)價(jià)”。

圖1：主控樓外示意圖

圖2：主控樓內(nèi)示意圖

圖3：智能路由策略示意圖

統(tǒng)一監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)

為了解決監(jiān)控在電力行業(yè)中的“雞肋”問題，中興力維憑借多年監(jiān)控行業(yè)摸索的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合電力行業(yè)的應(yīng)用需求，首次在電力行業(yè)提出了統(tǒng)一監(jiān)控的概念。

就電力行業(yè)而言，統(tǒng)一監(jiān)控可分三個(gè)部分。

第一部分，“五遙”的融合。從上個(gè)世紀(jì)90年代中期開始，變電站監(jiān)控系統(tǒng)就引入了視頻監(jiān)控——“遙視”，將“四遙”變?yōu)椤拔暹b”，一直沿用至今。遙視雖然加入很早，卻遲遲未能真正與遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)融合起來，也就是視頻監(jiān)控系統(tǒng)未能與綜自系統(tǒng)相融合。一般是運(yùn)維人員通過綜自系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常，然后調(diào)動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程查看現(xiàn)場(chǎng)視頻。如果運(yùn)維人員不熟悉視頻監(jiān)控系統(tǒng)，僅僅要找到相應(yīng)的攝像機(jī)，并操作攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到合適的位置都需要花很多時(shí)間。電力系統(tǒng)作為國(guó)計(jì)民生的重要保障，維護(hù)都需要爭(zhēng)分奪秒，運(yùn)維人員如何有時(shí)間花在尋找上？

如果視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合了綜自系統(tǒng)，那么一切都變得簡(jiǎn)單。

首先，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在建設(shè)的時(shí)候，需要通過串口等硬件接口或者軟件平臺(tái)與綜自系統(tǒng)對(duì)接，并且根據(jù)綜自系統(tǒng)的協(xié)議格式預(yù)先開發(fā)好通訊協(xié)議。同時(shí)，攝像機(jī)要預(yù)設(shè)好幾個(gè)預(yù)置位，分別對(duì)準(zhǔn)其需要監(jiān)控的設(shè)備或設(shè)備部位。當(dāng)綜自系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常后，在通知運(yùn)維人員的同時(shí)也將信息發(fā)給監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)在收到信息后，可以自動(dòng)對(duì)于預(yù)設(shè)的攝像機(jī)及其預(yù)置位信息，使對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)到預(yù)置位處，并且在監(jiān)控中心客戶端上自動(dòng)彈出其視頻畫面。這樣，在運(yùn)維人員收到異常信息后，就可以直接在監(jiān)控客戶端上看到對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程畫面，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況做出準(zhǔn)確判斷。當(dāng)然，鑒于電力綜自系統(tǒng)的安全要求，可以設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)僅僅接收綜自系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，而不會(huì)對(duì)綜自系統(tǒng)發(fā)數(shù)據(jù)，保證綜自系統(tǒng)本身的安全性。（如果視頻監(jiān)控系統(tǒng)與綜自系統(tǒng)通過RS232串口對(duì)接，由于RS232串口的發(fā)送、接收是不同的數(shù)據(jù)線，我們就可以只接視頻監(jiān)控系統(tǒng)接收線，即綜自系統(tǒng)的發(fā)送線，而另一根線不接，這樣就直接在硬件接線上保證了綜自系統(tǒng)的安全性。）

當(dāng)然，視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅用于電力設(shè)備異常時(shí)，如果視頻監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度系統(tǒng)對(duì)接，那么在調(diào)度員發(fā)調(diào)度指令時(shí)，攝像機(jī)可以將倒閘的整個(gè)過程畫面送到調(diào)度員面前，調(diào)度員可以直觀的看到指令的執(zhí)行過程。

第二部分，監(jiān)控系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的融合，這樣可以進(jìn)一步發(fā)揮視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用。當(dāng)門禁發(fā)生非法闖入時(shí)、當(dāng)消防系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，都可以指揮相應(yīng)的攝像機(jī)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的預(yù)置位，為監(jiān)控中心提供最直接的畫面。而當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)后，通過現(xiàn)場(chǎng)地圖，可以準(zhǔn)確確定事件發(fā)生的地點(diǎn)。比如變電站消防系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)報(bào)警，在監(jiān)控系統(tǒng)彈出畫面的同時(shí)，監(jiān)控中心可以通過視頻畫面確定火災(zāi)大小，通過變電站地理信息系統(tǒng)確定火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)，距離一次設(shè)備多遠(yuǎn)，是否會(huì)對(duì)一次設(shè)備造成影響等等。

下面兩張圖是中興力維在江西贛州做的一個(gè)變電站的實(shí)例，圖上建筑形狀、位置及比例，都是按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)所得，畫面上的各種攝像機(jī)、傳感器的位置也是完全按照實(shí)際部署顯示。（見圖1與圖2）

第三部分，監(jiān)控系統(tǒng)要與最新的網(wǎng)絡(luò)、信息安全、視頻智能分析等技術(shù)相融合。

高清視頻的發(fā)展，各系統(tǒng)的融合，必然造成數(shù)據(jù)量的龐大，特別是視頻數(shù)據(jù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的沖擊非常大。

中興力維通過多年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，根據(jù)不同的系統(tǒng)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，給出了不同的設(shè)備配置及組網(wǎng)方式，以期達(dá)到最優(yōu)的性價(jià)比。（見圖3）

同時(shí)，中興力維還根據(jù)電力行業(yè)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，形成獨(dú)特的視頻編解碼算法，并制定了實(shí)時(shí)優(yōu)先、視頻優(yōu)先、數(shù)據(jù)優(yōu)先等網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)則，供用戶根據(jù)自己的需求選擇。

監(jiān)控與視頻智能分析技術(shù)的融合，則可以使監(jiān)控在電力行業(yè)得到更加廣泛的應(yīng)用：視頻警戒線、警戒區(qū)域，可以代替原有的紅外對(duì)射、電子圍欄等設(shè)備，通過視頻智能分析對(duì)電力設(shè)備周邊實(shí)施警戒。視頻畫面色彩分析，則可以通過畫面顏色，判斷一次設(shè)備是否出現(xiàn)過熱情況，電力設(shè)備周邊區(qū)域是否發(fā)生火災(zāi)等等。視頻智能分析的好處是通過視頻分析，由系統(tǒng)實(shí)施警戒、自動(dòng)告警、自動(dòng)錄像，不需要人員一直盯著畫面，避免了由于人員疏忽而產(chǎn)生的失誤。

結(jié)束語(yǔ)

我們有理由相信，通過“統(tǒng)一監(jiān)控”的逐步推廣，將使監(jiān)控技術(shù)更加貼近電力行業(yè)的應(yīng)用需求，使監(jiān)控在電力行業(yè)中發(fā)揮出越來越廣泛的作用，并為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供切實(shí)有力的保障。

作者單位：深圳中興力維技術(shù)有限公司