精品电力系统遥视监控解决方案.docx

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精品电力系统遥视监控解决方案

电力系统遥视监控解决方案    随着电力系统改造和自动化建设不断发展完善，电网企业大多已经实现了对远程变电站/电网发电机组的遥测、遥信、遥控、遥调，即“四遥”功能。

当前，各企业为了提高劳动生产率，增加经济效益，开始对电力生产实现无人值守或者远程遥控操作。

网络视频监控系统作为“五遥”是对“四遥”的补充和完善，越来越广泛地被电力用户应用到电力生产管理调度之中。

无人值守变电站管理模式的推广，变电站巡检制度的建立，在巡检中心、集控中心（集控站）等相关部门通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况告警接收处理，可提高变电站运行和维护的安全性和可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。

    嵌入式网络视频服务器（DVS）是以数字压缩及网络传wo输技术为核心，采用目前先进的视频数字化技术并适应客户需求的IP网络视频监控产品。

该产品能够满足客户对远程视频监控方面的需求，可广泛应用于诸如对电力无人驻守变电站监控。

    二、系统概述

本系统是一种基于嵌入式网络录像机（DVR）的电力变电站监控系统。

它可以实现对变电站区域内场景情况的远程监视、监听及喊话；监视变电站内变压器、断路器等重要运行设备的外观运行状态；监视变电站内CT、PT、电缆接头和绝缘子等高压设备的外观状态；监视变电站内隔离开关和接地刀闸的分合状态；监视变电站内其他充油设备、易燃设备的外观状态；监视变电站内主要室内环境（主控室、高压室、电容器室、独立通信室等）的情况；实现变电站站内关键部位防火、防盗自动监视，可进行周边报警联动。

    嵌入式网络录像机（DVR）系统是指以计算机硬盘为图像记录媒体，集成画面分割、切换、云镜控制、录像、网络传输、视频报警及报警联动等多功能为一体，高度智能化的系统。

相对传统的监控系统，嵌入式网络视频服务器系统具有功能高度集成、操作简单、维护方便、易实现网络监控、画质好、超大的记录容量、易检索、高安全性等优点。

    三、DVR电力系统方案内容

（一）、用户需求分析

    根据我们对电力行业的了解，对电力行业的需求可以总结如下：

    1）变电站内各类设备（如：

主控室控制屏显示、仪表读数、开关室设备、主变压器和各主变风扇运行、电容器室等）运行情况；

    2）实时监视变电站大门口和主要通道；

    3）实时接收周界和室内红外报警信号；

    4）实时监测变压器油位和火灾报警；

    5）实时监测电缆温度；

    6）随着技术的发展，视频监视图像可作为对事故追忆的一种有效手段，帮助技术人员查看事故发生时变电站的状况，从而尽可能地找到事故发生的原因；

    7）现场操作指示变电站的各种操作要严格遵守操作规程，但是各种操作也比较繁琐，因此必须要有相应的保证措施──一般都采用系统的"五防"闭锁结合操作人员使用"五防"钥匙的方法来达到这一目的。

在视频监视技术出现后，可以利用远程实时监视功能，由调度中心的值班人员对远方变电站操作人员进行操作指导，如果发现不正确的操作，可以通过电话、手机及时提醒操作人员，从而确保操作的万无一失。

另外，也可以发现一些在施工现场不容易观察的遗留工作物品，这时可以利用高空摄像机来发现这些遗留物品，从而消除安全隐患；

    8）安全防范这里说的安全防范是指防火、防盗。

系统通过分布在变电站的各种传感器，如烟感传感器、红外微波探头、门禁传感器等，接收并及时地将报警信号传送给调度中心，以做出相应处理。

    根据对以上需求的分析，我们发现有如下特点：

1）系统要具有高度的集成性。

2）通过图像可以实时监视电网的运行。

3）需要有报警功能，在发生报警情况后可以联动报警。

4）指挥中心和现场工作人员可以进行语音交流。

5）可以实时录像和回放。

（二）、系统设计原则

    主要依据电力行业对电力远程监控系统的需求，以及本产品在电力系统多次应用过程中实际经验，电力远程监控系统招标文件技术部分中所提出的整体建设目标、系统功能、技术性能指标等，在设计时着重参考《工业电视系统工程设计规范》、《MPEG4视音频编解码标准-视听对象的编码（6部分）》、《100BASE-TX快速以太网接口标准》、《广电集团电力系统技术标准》等标准。

    解决方案以满足实际应用为出发点，在视频传输方面尽量利用电力现有的通讯网络以求最大程度降低系统造价。

    系统设计原则：

系统稳定性、可靠性、先进性、兼容性、易操作性、免维护性和可扩容性等。

    （三）、系统网络结构

    基于嵌入式网络录像机（DVR）的系统，对于纳入监控范围的变电站的数量没有限制，主要视其应用环境的网络状况，因此基本上系统规模可根据电网区域范围大小和变电站数量自由组合定义。

同时系统可按多级组网的方式形成大规模的监控网络。

根据电力行业的应用特点及管理模式，其电力变电站系统基本上分为主控中心（调度监控中心）、站端系统的二级网络结构方式。

系统在各变电站站端装备一台DVR，完成对视音频信号的数字化及编码压缩处理，将其和报警等数据信息一起打包成IP数据包在IP网络上传输；调度监控中心，利用中心与变电站之间的10/100Mb/s（10/100BASET-E1）光/电接口通道，接收各变电站站端嵌入式网络视频服务器上传的视音频、报警信息，同时通过“电力系统管理软件”进行远程实时监控。

    其基本组网结构图如下图所示：

    （四）、系统组成

如前所述，根据电力行业的应用特点及管理模式，电力变电站监控系统由调度监控中心、变电站站端部分和传输网络3部分组成。

其中调度监控中心主要包括监控管理服务器、中心值班员工作站、录像资料存储设备以及网络视频集中监控系统应用软件。

变电站监控前端部分包括摄像机及配件、语音设备、嵌入式网络录像机（DVR）、告警处理单元等。

    视频、音频、告警信息，由嵌入式网络DVR压缩编码后，通过通信网络上传到监控中心，完成实时监控，掌握站内设备运行情况。

监控中心可实施对变电站监控设备的管理、告警信息的查询、图像浏览和控制等功能。

考虑到电力系统建设的阶段性特点，基于嵌入式网络DVR的电力变电站监控系统具备良好的可扩展性。

各功能部分采用模块化结构，易于扩容、组网方便、配置灵活，并具有良好的用户接口。

    1、变电站前端部分

    变电站前端设备组成

    变电站前端部分设备主要由嵌入式网络DVR、视频采集、报警输入/输出设备、变电站监控客户端等主要设备组成，主要完成图像、声音的采集、编码和传输、摄像机的控制和报警联动的输入/输出工作。

在每个变电站室外场地安装2个或数个室外高速球机，它可以清楚地监视变电站场地内的人员活动情况、清楚地看见主变或其他室外设备的具体运行状况；在主控室安装一个或多个室内变速一体球机，可以清楚地看见人员设备情况，甚至可以清楚地看见仪表盘上的读数。

在主控室、设备间、高压室等可以安装红外探测器、烟雾探测器等报警探头，预防监测各种意外情况。

    变点站工作人员可以通过两种方式进行本地控制摄像机的镜头、云台设备：

通过变电站监控客户端登录到调度监控中心的服务器或直接控制DVR的面板来进行操作。

    1.1、数字监控主机单元

嵌入式网络DVR是系统中的核心设备，执行有关标准规范中所谓的站端视频处理单元的功能，主要包括：

采集变电站各监控对象的视频图像和背景声音，经过压缩编码后上传到监控中心；在需要时，通过现场网络连接解码器，根据本地或监控中心操作发出来的命令控制视频切换、控制镜头聚焦、近景/远景、光圈调节，控制云台上下、左右和自动巡视动作；根据告警处理单元、报警探测器采集到的各种状态信息和报警信息，实现警视联动录像功能，自动启动告警照明灯、警铃等受控设备，自动以字幕、声光提示报警加以说明；与变电站相关自动化系统（即综合自动化系统或RTU、门禁系统等）互联互动，根据预先设定信息实现和所连接的自动化系统之间的联动；监控录像存储等。

需要特别指出的是，由于嵌入式DVR的独特性能和强大功能，在变电站站端和监控中心之间网络带宽允许的情况下，它可以将变电站站端所有监控对象的视频图像实时上传到监控中心并同时显示。

    1.2、外围摄像机监控设备单元

    由于各变电站规模、电压等级、变电站形式（室内、室外）的不同，外围监控设备的类型、构成和组织结构，尤其是摄像点的布置和摄像机的类型数量差异较大，总体上以满足图像监控基本目标和要求为原则进行配置。

应用于变电站监控的摄像机室内采用红外球形摄像机，室外采用智能高速球形摄像机。

    1.3、报警管理单元

    报警探测器包括烟感探头、温度探测感应探头、红外线光束对射探头等，用于监测变电站设备和环境的异常情况。

所有报警探测器的告警限值可以通过软件设定。

    报警探测器采集的节点告警状态最先经过告警处理单元的处理，并完成一些逻辑关系，以数据的形式通过RS232/485串口上传到嵌入式网络DVR并最终到达监控中心。

在监控中心监控管理系统软件根据事先的设定程序，执行一系列关联操作，如对指定监控点图像进行录像，通过嵌入式网络DV启动变电站相关位点照明、控制一体化球形摄像机到相关预置位点等等。

此外，变电站综合自动化系统也可以和变电站监控系统建立链接，将有关告警数据发送到监控中心，并由监控中心执行如上所述的处理程序。

    1.4、其它辅助设备单元

    变电站综合自动化系统及其它辅助设备

    变电站监控前端可根据系统需要配备标准机柜放置站端设备，配备麦克风、喇叭等语音设备通过系统软件实施广播、对讲等功能，配备防雷设施、直流供电电源、不间断供电电源等等。

    2、调度监控中心

    调度监控中心示意图

    为保证系统高可靠运行，调度监控中心的中心服务器采用动态按需转发方式，变电站前端至中心服务器和中心服务器至局域网用户都采用TCP方式连接，以保证数据传输可靠性。

    调度监控中心的基本功能是完成所辖变电站图像的实时显示、控制、存储、管理等功能，其硬件系统主要由系统服务器、值班员工作站、网络接口设备、存储打印设备等组成。

    1）系统服务器

    监控中心设系统服务器，安装Windows操作系统以及监控系统管理软件，并根据需要配备大容量硬盘或外置存储设备。

系统服务器作为监控中心的系统操作平台，主要负责接收、存储、分析、统计和查询远端变电站上传的视音频、告警、数据信号，同时执行系统管理功能，包括管理系统用户和设定用户权限、管理和配置系统设备、对报警信息进行联动处理、作为网络服务器管理网络用户和网络设备等等。

    2）流媒体转发服务器

    流媒体转发服务器实现流媒体数据接受及复制、分发及客户端控制命令的统一调度转发等功能。

流媒体服务模块装有专门针对带宽在2M以下的VPN、WAN等广域网环境下的音视频传输而开发的网络视频管理软件，目的在于缓解网络带宽紧张的区域，对该区域内的视频服务器的访问全部通过流媒体转发服务器软件来进行转发，使得该视频服务器的视频服务只占一个通道。

别的相关单位，经授权后可访问流媒体服务器，通过我流媒体服务器的转发，进而实现对前端某个监控点的访问。

    3）值班员工作站

    值班员工作站可根据需要集中或分散地设在运行班组、保卫部门、安监部门或值班领导处，对于监控变电站数量较少的系统可将系统服务器兼做值班员工作站。

值班员工作站安装Windows操作系统，通过IE浏览器或电力系统管理软件对下辖各变电站进行实时监控，包括：

启停录像功能，控制摄像机动作，控制雨刷、照明开关和变电站其他控制操作动作；显示系统和各变电站电子地图，显示布防和撤防状况和进行布防和撤防；对监控画面进行各种分割显示、轮巡显示、全屏及缩放显示；监控设备工作状态，自动生成运行日志，自动进行维护管理；查询报警状况和记录，历史录像记录和管理；打印