變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王娟

【摘 要】通過國家智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，研究了變電站智能化在智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要性以及變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)該系統(tǒng)的基本構(gòu)成、工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行了闡述。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖像采集，圖標(biāo)顯示，歷史記錄存儲(chǔ)以及事故報(bào)警綜合處理等功能?？梢詫?shí)時(shí)顯示和采集數(shù)據(jù)，并且可通過局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)在遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制和運(yùn)行數(shù)據(jù)的傳輸，實(shí)現(xiàn)資源共享。為生產(chǎn)運(yùn)行人員和各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及職能部門及時(shí)準(zhǔn)確的提供變電站各種現(xiàn)場信息，使變電站的運(yùn)行更加安全可靠。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；變電站；監(jiān)控系統(tǒng)；遠(yuǎn)程控制

0 引言

變電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。隨著用電負(fù)荷的快速增長和負(fù)荷密度的加大，變電站的電壓等級(jí)和變電容量不斷提高，對(duì)供電可靠性的要求也越來越高。因此，必須提高變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)智能化水平。傳統(tǒng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用的是傳統(tǒng)的模擬的監(jiān)控方案，施工困難，維護(hù)困難，視頻監(jiān)看模糊，數(shù)據(jù)采集困難等。本次方案設(shè)計(jì)采用全網(wǎng)絡(luò)智能高清化解決方案，相對(duì)于傳統(tǒng)監(jiān)控解決方案來講全網(wǎng)絡(luò)智能高清化解決方案戰(zhàn)略，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)嵌入式解碼設(shè)備，迎合數(shù)字化、高清趨勢(shì)，增強(qiáng)整體解決方案能力，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，為用戶提供更加先進(jìn)更加合理的方案。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

整個(gè)變電所監(jiān)控系統(tǒng)由變電所站端系統(tǒng)設(shè)備，監(jiān)控中心系統(tǒng)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)客戶端三個(gè)部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

1.1.1 站端系統(tǒng)

站端系統(tǒng)主要指變電所的圖像、報(bào)警、消防采集與處理，設(shè)備主要包括攝像機(jī)系統(tǒng)（攝像頭及其輔助設(shè)備如護(hù)罩、云臺(tái)、解碼器等）、紅外/煙霧報(bào)警器、網(wǎng)絡(luò)視頻編碼服務(wù)器等。

站端從攝像機(jī)到網(wǎng)絡(luò)視頻編碼服務(wù)器間采用的是傳統(tǒng)的模擬信號(hào)處理方式，即根據(jù)監(jiān)控場所環(huán)境和安裝位置要求，有室內(nèi)安裝和室外安裝兩種形式，以及攝像頭的控制類型包括固定（不可控）式和云臺(tái)/鏡頭可控式兩種形式。前端攝像頭的視頻（音頻）信號(hào)通過模擬音視頻線、光纖集中傳輸?shù)秸緝?nèi)機(jī)房的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻編碼服務(wù)器，由網(wǎng)絡(luò)視頻編碼服務(wù)器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行編碼壓縮（采用MPEG 4）后編碼為數(shù)字方式的IP信號(hào)，并通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心傳輸。對(duì)可控的云臺(tái)/鏡頭的控制，通過從網(wǎng)絡(luò)視頻編碼服務(wù)器接出的RS485的控制線來實(shí)現(xiàn)，發(fā)出控制信號(hào)命令的可以是由遠(yuǎn)端的分控或主控中心通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的控制命令。

另外也可以在網(wǎng)絡(luò)視頻編碼服務(wù)器上接入駐極體話筒和喇叭（或有源音響），用于語音對(duì)講；接入紅外報(bào)警探頭以及門磁等設(shè)備，用于入侵檢測(cè)報(bào)警；接入聲光報(bào)警器，一旦發(fā)現(xiàn)有非法入侵，即予發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。同時(shí)，可以將報(bào)警信號(hào)與攝像機(jī)的預(yù)置位關(guān)聯(lián)，聯(lián)動(dòng)控制攝像機(jī)的云臺(tái)/鏡頭到相應(yīng)位置，自動(dòng)捕捉需要的畫面。

1.1.2 監(jiān)控中心系統(tǒng)

監(jiān)控中心為系統(tǒng)的維護(hù)和管理中心，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，主要負(fù)責(zé)視音頻信息的處理，包括遠(yuǎn)程監(jiān)視、錄像、回放等；系統(tǒng)的控制，包括對(duì)站端的云臺(tái)、鏡頭控制等；系統(tǒng)的管理，包括系統(tǒng)設(shè)置/配置等。

監(jiān)控中心系統(tǒng)的設(shè)備主要包括中心服務(wù)器、視頻工作站以及控制軟件、存儲(chǔ)設(shè)備和介質(zhì)、電子地圖/報(bào)警管理主機(jī)、圖像顯示電視墻等，對(duì)下屬所有變電站的站端設(shè)備（信號(hào)）進(jìn)行集中監(jiān)控錄像和報(bào)警管理。

1.1.3 網(wǎng)絡(luò)客戶端

網(wǎng)絡(luò)客戶端用戶必須登陸監(jiān)控中心的服務(wù)器，輸入用戶名和密碼，完成身份驗(yàn)證后方可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1.2 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

1.2.1 視頻監(jiān)控部分

采用智能跟蹤網(wǎng)絡(luò)高清云臺(tái)，用于監(jiān)看變電站站內(nèi)和站外的視頻監(jiān)控，其中遠(yuǎn)距離傳輸用光纖高速球。同時(shí)前端還配置了網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)，用于采集、上傳實(shí)時(shí)視頻。當(dāng)產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)聯(lián)動(dòng)對(duì)應(yīng)的球機(jī)，球機(jī)將視角自動(dòng)轉(zhuǎn)到報(bào)警點(diǎn)位，使工作人員可以第一時(shí)間清楚的監(jiān)看到現(xiàn)場的情況。網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)具備移動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警和外部報(bào)警，即當(dāng)有人在開閉所走動(dòng)時(shí)和外部報(bào)警信號(hào)觸發(fā)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生報(bào)警并且在中心平臺(tái)上聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)看。

1.2.2 環(huán)境量監(jiān)測(cè)

采用燈光控制器、電子圍欄、紅外雙鑒、門禁、煙感探測(cè)器、風(fēng)速探測(cè)器、溫濕度探測(cè)器和水浸探測(cè)器，這些探測(cè)器通過無線傳感網(wǎng)將探測(cè)到的數(shù)據(jù)上傳，最終傳送到智能變電站視頻監(jiān)控中心系統(tǒng)，系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和響應(yīng)。

當(dāng)電子圍欄、門禁、紅外雙鑒、煙感探測(cè)器產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，這些設(shè)備產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)上傳到網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)，網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)聯(lián)動(dòng)球機(jī)自動(dòng)追蹤到產(chǎn)生報(bào)警的設(shè)備上，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)上傳報(bào)警信號(hào)到智能變電站綜合監(jiān)控平臺(tái)，平臺(tái)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到報(bào)警視頻上。假設(shè)煙感探測(cè)器檢測(cè)到煙霧濃度超過正常值，產(chǎn)生報(bào)警后，平臺(tái)可以直接監(jiān)看到球機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)到煙感探測(cè)器的位置，直接清楚的監(jiān)看到現(xiàn)場的情況。

當(dāng)風(fēng)速探測(cè)器、溫濕度探測(cè)器、水浸探測(cè)器產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，這些設(shè)備產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街悄茏冸娬揪C合監(jiān)控平臺(tái)，平臺(tái)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)到前端球機(jī)，用戶可以直接監(jiān)看到前端視頻。假設(shè)水浸探測(cè)器檢測(cè)到有水超過正常值，它將觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)狡脚_(tái)上。平臺(tái)可以直接監(jiān)看到球機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)到水浸探測(cè)器的位置，直接清楚的監(jiān)看到現(xiàn)場的情況。

1.2.3 中心服務(wù)器部分

中心服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心。其主要功能如下：

①對(duì)所有前端主控設(shè)備（PC-DVR、EM-DVR、DVS）遠(yuǎn)程管理和維護(hù)；

②管理包括視頻工作站、電子地圖/數(shù)字矩陣/報(bào)警管理主機(jī)在內(nèi)的指揮中心設(shè)備；

③集中管理用戶和用戶權(quán)限；

④顯示所有設(shè)備工作狀態(tài)。

1.2.4 電子地圖/報(bào)警管理主機(jī)部分

①遞進(jìn)式的二級(jí)電子地圖功能；

②遠(yuǎn)程接收和管理報(bào)警功能；

③日志管理功能；

④方便快捷的圖像調(diào)取和云臺(tái)控制功能。

1.2.5 監(jiān)控中心系統(tǒng)

監(jiān)控中心系統(tǒng)是集控中心部分，主要由圖像監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控管理系統(tǒng)和監(jiān)控客戶終端組成。主要完成圖像接收，圖像解碼，用戶登陸管理，優(yōu)先權(quán)的分配，控制信號(hào)的協(xié)調(diào)，圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控，錄像的存儲(chǔ)、檢索、回放、備份、恢復(fù)等。具體是監(jiān)控中心負(fù)責(zé)管理各遠(yuǎn)端或近端的監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備，監(jiān)控中心與變電所一一對(duì)應(yīng)設(shè)置的解碼設(shè)備將圖像及報(bào)警信號(hào)還原后送到主控計(jì)算機(jī)，通過主控計(jì)算機(jī)顯示圖像和記錄變電所的各設(shè)備、儀器儀表的情況，同時(shí)圖像也可以在單獨(dú)配置的大屏幕上顯示。監(jiān)控中心能夠隨意切換控制各變電所所有攝像機(jī)，當(dāng)某變電所發(fā)生告警時(shí)，通過前端的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器就可產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)控制，如聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警，并自動(dòng)將攝像機(jī)切換到告警現(xiàn)場，監(jiān)控中心可以自動(dòng)啟動(dòng)錄像。在電力局本部局域網(wǎng)內(nèi)，可以通過安裝客戶端，根據(jù)權(quán)限的不同供局本部其它網(wǎng)絡(luò)用戶操作或?yàn)g覽。

2 總結(jié)

目前，雖有對(duì)各專業(yè)的運(yùn)行歸口協(xié)調(diào)職能，但不能及時(shí)掌握運(yùn)行狀況和指揮處理運(yùn)行障礙。各種運(yùn)行管理聯(lián)系松散，依靠原始的人工方式已不能滿足電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的需要。要跟上發(fā)展步伐，必須在健全和完善電力網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)建立電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)。電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)將變電站的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由變電站前端的設(shè)備采集編碼，并將編碼后的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)前端變電站“立體式”監(jiān)管。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]