无人值守变电站综合监控系统项目解决方案.docx

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无人值守变电站综合监控系统项目解决方案

无人值守变电站

综合监控系统解决方案

目录2

一、前言4

1.1概述4

1.2需求分析4

二、系统设计原则5

三、系统解决方案9

3．1系统总体结构图9

3．2变电站监控系统详图10

四、系统组成与实现10

4.1现场监控单元11

4.2信号汇总和传输部分11

4.3区域监控中心（LSC）11

五、系统的主要构成13

5.1温湿度监测子系统13

5.2配电（市电）监测子系统14

5.3UPS电池监测子系统16

5.4空调监测子系统17

5.5漏水监测子系统18

5.6防盗报警子系统18

5.7消防报警子系统19

5.8音视频监控子系统19

5.9短信报警子系统20

5.10智能灯光控制子系统21

5.11集中布撤防子系统21

5.12电子地图子系统22

5.13门禁管理子系统23

5.14网络传输子系统24

5.16流媒体转发子系统25

5.17集中存储子系统25

5.18图像控制调度子系统27

六、系统的重要功能28

七、系统特色31

7.1系统具有先进性、开放性31

7.2实施方便快捷31

7.3模块化设计31

7.4综合平台31

7.5操作简单，维护方便32

八、变电站站端配置32

8.1视频监控设备配置32

8.2动环检测设备配置33

九、主要设备介绍33

9.1无人值守工作站33

9.2温湿度传感器35

9.3三相交流电压传感器36

9.4单相交流电流传感器37

9.5停电检测器38

9.6空调红外解码主机39

9.7点式水浸传感器40

9.8线式水浸传感器41

9.9报警探测器43

9.10全方位被动红外探测器44

9.11主动红外探测器46

9.12含键盘读卡器46

9.13电锁47

9.14红外半球摄像机48

9.15彩色手动变焦红外一体机49

9.16智能球型摄像机50

9.17无人值守变电站综合监控系统56

九、天津某数码科技有限公司简介59

一、前言

1.1概述

随着无人值守变电站管理模式的全面推广，在监控中心通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时视频监控、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及可靠性，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。

无人值守变电站监控系统最基本的目的是将变电站的各个监视点，如主控制室的设备运行情况、主变、断路器、隔离刀闸等的运行状态实时图像、防火防盗等智能设备报警信息传输到监控中心，监控人员可通过实时图像和远动信息对变电站的运行情况进行综合监控、分析。

传统的模拟视频监控系统受技术发展的局限，只能进行现场视频监视，简单的报警信息处理传输，不能远距离传输视频信号，对于前端具体状况的了解、事件的确认是非常困难的，无形中降低了系统的实用性、稳定性和安全性，而对于电力行业等具有大量无人值守变电站的用户来说，远程、实时的综合监控是行业系统安全运作必备的前提条件。

如何将远程的图像监视、环境监控、防盗、消防和报警联网系统有机的结合起来，做到既可以远程的监视、遥控和图像的传输，又具备环境的整体监控，并且具有通常联网报警网络的功能，能够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，将安全防范技术提高到一个新的水平，这已经成为当前监控行业发展的主要方向。

根据电力行业具有大量无人值守变电站的用户的远程综合监控需求的实际情况，某数码科技有限公司展开深入调研，凭借不断创新的理念以及丰富的监控业务整合经验，推出的“无人值守变电站综合监控系统”，通过加强计算机技术、图像数字化技术和信息技术的应用，实现用户对前端无人或少人值守系统的综合监控、集中管理，利用现有的网络对前端的图像、环境、设备运行状态、门禁、周界防范等进行有效的监控和管理，大幅度提高了对前端监控的实时性、有效性，降低了人员及管理成本。

1.2需求分析

目前，XX省电网有实际监控意义的变电站类型主要为750kV变电站，500kV变电站，220kV变电站，110kV变电站，35KV等规模的变电站。

上述变电站已部分安装监控报警系统，并分别接至相应集控站。

由于变电站图像监控系统型号不统一，未能实现联网和统一管理。

原有已经安装监控报警系统的变电站，面临系统升级问题。

XX省的变电站多数呈分散式分布，且很多地理位置处于人烟稀少的地方，平时无人或少人值守，管理人员只是在固定的时间去做设备的维护工作。

而且XX省电力公司监控中心要求能够远程了解，前端变电站所有设备工作环境变化。

变电站内通常安装有重要且贵重的设备，它们运作的正常与否直接关系到企业或整个行业能否正常运作。

XX省电力公司的管理中心要求对前端变电站图像监视系统、环境监测系统、防盗系统、消防系统、报警系统、远程控制系统必须进行有机的联动结合，从而提高无人或少人值守变电站人员和设备的安全性及便利性。

同时要求无人值守变电站、变电站、基站必须把变电站内的音/视频画面、人员出入的状况、变电站内环境变化量的报警信号等数据及时地传回监控中心。

实现变电站监控系统的“五遥”功能。

前端变电站的所有视频数据、环境数据必须通过网络进行远程传输，并且对数据的记录存储要尽量的全面、细致，使得数据的存储、检索、回放、备份、恢复利于管理和服务，而且要求采用一套软件对前端所有的系统设备进行实时控制管理。

系统要求采用模块化设计，保证具有灵活的扩展性，同时提供友好的人机对话界面，有电子地图功能，能够将前端的传感器报警探头等前端设备形象的标识，方便布防管理。

系统的要求管理采用分级权限，不同的人员具有不同的使用权限，以便实现安全化管理。

二、系统设计原则

　　系统设计坚持“技术先进、使用方便、经济合理、超前考虑”的原则，系统具有先进性、实用性、规范性、可靠性、开放性，同时为了保证整个系统稳定可靠，具备良好的整体升级、扩展能力和方便维护，系统具有良好的升级、扩展能力，符合网络优化配置和业务拓展的需要，系统设备选型在符合系统功能要求的前提下，综合的考虑了性能指标、规格统一性及性能价格比。

可靠性

　　保证系统的高可靠性。

即不会出现因为某一个设备发生故障而造成整个监控系统无法使用的现象。

　　系统的接入不会影响现有通信设备和网络的正常工作。

　　系统将正确反映监控内容的实际情况。

　　系统的运行和平均故障修复时间完全符合设计要求。

实时性

　　保证系统能实时的反映通信设备运行情况，一到那出现异常情况是能够及时报警。

开放性

　　系统选用的软硬件都是使用市场成熟的国际通用标准的产品，数据传输采用国际标准的TCP/IP网络传输协议，并提供开放式的接口。

先进性

　　系统所选择的软硬件都是业界的优秀产品，整体方案设计新颖、技术先进，并符合通信技术发展的趋势。

充分借鉴、利用最新技术和成功经验，集成为先进的整体系统。

安全性

　　通过安全隔离、信息加密等技术保证系统安全。

实用性

　　系统全面分析现有条件与未来需求，充分考虑当前功能要求与整体人员技术素质，力求实现系统建设与使用的同步，使集成开发的系统充分满足统计局的需求，并且易于操作、维护。

兼容性

　　系统可与各相关单位内网兼容，满足级联需要，进行超前方案设计和优化。

规范性：

符合国际、国家及部门和地方有关标准规范等，并充分考虑上级水行政主管部门正在制定的有关标准，适应实际情况，确保各系统组成部分间的协调一致、兼容配合。

经济性

　　具有极佳的性能价格比。

可维护性

　　系统可操作性强、界面友好、易于使用和推广。

可扩展性和易升级性

　　随着网络技术的不断发展，面对飞速发展的通信事业和系统功能的扩大，系统设备和软件等要有良好的可扩充性，主干网络设备应能平滑升级。

为此，系统采用模块化结构设计，可以积木式拼装，各子系统通信接口和协议透明，增强了系统的延续性。

可管理性和易维护性

　　本系统是由多种设备组成的复杂系统，因此选择的产品要有良好的可管理性、通用性和易维护性，费用低廉，投入较少。

设计依据

●《中华人民共和国公共行业标准》

●《安全防范工程程序与要求》

●《民用建筑电器设计规范》

●《工业电视系统工程设计规范》

●《电视系统视频指标》

●《电器装置安装工程线路施工及验收规范》

●《电业安全工作规程》

●《工业企业通信设计规范》

●《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

●《安全防范系统通用图形符号》

●《安全防范工程概预算编制办法》

●《低压配电装置安装工程及线路设计规范》

●《IEEE802.3U100BASE-TX快速以太网接口标准》

●《建筑闭路监视电视系统工程技术规范》

●《防盗报警控制器通用技术条件》

●《民用建筑电气设计规范》

●《电工电子产品应用环境条件无气候防护场所使用》

●《电工电子产品基本环境试验规程》

●《火灾自动报警系统设计规范》

●《保护接地和防雷接地标准》

●《视音频编解码标准-视听对象的编码》

●《以太网接口标准》

●《中国网通山东省分公司动力环境及总配线架集中监控系统技术规范书》

●《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》

●《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》

●《电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验》

●《电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验》

●《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》

●《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》

三、系统解决方案

3．1系统总体结构图

无人值守变电站综合监控系统为分层、分区的分布式结构，按变电站视频及环境监控省级主站系统、变电站视频及环境监控地区级主站系统和变电站视频及环境监控站端系统三级构建，如图所示

远程集中监控系统总体示意图

　　某无人值守变电站综合监控系统，支持两级或两级以上的联网结构，方便系统扩容。

3．2变电站监控系统详图

变电站综合监控系统详图

四、系统组成与实现

XX市无人值守变电站综合监控系统按功能共分三个部分：

前端信号采集处理部分、信号汇总和传输部分、后台控制（监控中心）部分。

4.1现场监控单元

　　信号采集部分处于系统最前端，属于系统底层部分。

由各种传感器构成，传感器直接对设备进行信号采集。

传感器采用精密元器件设计，能够充分保证系统的稳定、正常的运行。

前端信号采集模块可分为：

音视频采集模块，模拟变量采集模块、报警信号采集模块、数字量采集模块、信号转换模块等。

能够实现对变电站各种不同信号的采集和转换。

4.2信号汇总和传输部分

　　信号汇总与传输部分采用某的无人值守工作站，作为变电站监控系统的数据汇总和传输部分的核心设备。

某的无人值守工作站采用嵌入式操作系统，保证了系统的稳定性。

设备本身提供视频连接接口，提供模拟变量、数字变量、报警信号的开关量、智能设备实时状态参数、门禁管理等信号的采集通讯接口，同时具备编码功能，将采集到视频信号、模拟变量、开关量等信号进行编码成为数字网络信号，用于网络传输。

4.3区域监控中心（LSC）

　　在监控中心采用移动变电站动力环境集中监控系统平台，可以实现一套软件控制前端所有设备。

实现变电站监控系统的音视频监控、温湿度实时监测，防盗/消防监测系统工作状态实时监测，配电系统实时监测并且报警联动视频，漏水检测定位检测，空调运行状态监测，变电站人员出入控制管理。

变电站防火、防盗报警能功能，报警时还可以联动摄像机进行图像抓拍、录像，联动手机短信发送报警信息，及时通知相关智能部门和管理人员。

同时，系统支持门禁管理系统，确保人员出入有记录，可以通过监控中心远程实现对变电站进行远程开关门，远程查看门禁信息日志，提升管理效率和水平。

以上所有的功能都可以在一套系统软件平台上实现，系统支持网络浏览功能。

五、系统的主要构成

5.1温湿度监测子系统

由温湿度传感器采集变电站内的环境变化数据：

实时温度信号、实时湿度信号。

以电子地图等多种方式实时显示并记录每个温湿度传感器所检测到的室内温度与湿度的数值，显示短时间段内的变化情况曲线图。

系统可设定每个温湿度传感器的温度与湿度的上限与下限值。

当任意一个温湿度传感器检测到的数据超过设定的上限或下限时，监控主系统发出报警，并以电子地图形式显示温湿度报警点位置、报警时的温湿度数据值，发生警情时可以联动预设的报警联动方式，进行报警联动。

温湿度监测子系统报警时可以联动摄像机录像、摄像机抓拍、本地警灯、警号提示，联动监控中心语音、弹出视频提示管理人员，将报警的信息以手机短信方式发送给就近的值班人员或相关职能领导。

手机短信发送报警时产生的文本信息。

当温湿度监恢复正常时，温湿度监测子系统消警，消警后，根据实际情况可以选择，将消警信息发送给值班人员或相关职能领导。

5.2配电（市电）监测子系统

使用在线用电检测仪监测配电（市电）系统的实时供电情况，实时监测电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数等重要配电参数，实现变电站用电检测与管理，实时掌握负载用电情况，掌握配电（市电）系统的工作状态。

使用电压、电流传感器检测配电（市电）系统的实时电压、电流数值，叠加在视频图像之上，进行可视化显示，并根据设置的时间间隔进行定时采集和存储。

使用停电检测器可以灵活方便的检测开关柜中每一路线路是否正常供电，一旦发生停电事故则输出开关量给无人值守工作站，联动相应报警应急处理策略。

可设定电压、电流等电参数的上限值与下限值，当监测的电参数超过设定的允许值时，系统诊断为有异常（报警）事件发生，监控主系统发出报警提示，并联动预先设置好的联动策略进行相关操作。

配电（市电）系统报警时可以联动摄像机录像、摄像机抓拍、本地警灯、警号提示，联动监控中心语音、弹出视频提示管理人员，将报警的信息以手机短信方式发送给就近的值班人员或相关职能领导。

手机短信发送报警时产生的文本信息。

当市电停电时，系统报警，能够将报警数据联动手机短信发送给就近的值班人员或相关职能领导。

当市电来电时警情，系统消警，同时将消警信息发送给近的值班人员或相关职能领导。

5.3UPS电池监测子系统

UPS电池监测子系统，负责监测变电站内蓄电池的工作是否正常。

使用电压、电流传感器检测UPS的输入输出线路上的实时电压、电流数值，叠加在视频图像之上，进行可视化显示，并根据设置的时间间隔进行定时采集和存储。

使用停电检测器可以灵活方便的检测UPS的输出线路是否正常供电，一旦发生停电事故则输出开关量给无人值守工作站，联动相应报警应急处理策略。

可设定电压、电流等电参数的上限值与下限值，当监测的电参数超过设定的允许值时，系统诊断为有异常（报警）事件发生，监控主系统发出报警提示，并联动预先设置好的联动策略进行相关操作。

UPS电池监测子系统报警时可以联动摄像机录像、摄像机抓拍、本地警灯、警号提示，联动监控中心语音、弹出视频提示管理人员，将报警的信息以手机短信方式发送给就近的值班人员或相关职能领导。

手机短信发送报警时产生的文本信息。

当UPS无法正常供电时，系统报警，能够将报警数据联动手机短信发送给就近的值班人员或相关职能领导。

当市电来电时警情，系统消警，同时将消警信息发送给近的值班人员或相关职能领导。

5.4空调监测子系统

空调监测子系统，负责监测变电站空调的工作情况，当变电站空调出现异常时可以通过监控中心远程判断，同时可以根据实际情况远程打开或关闭空调。

在空调附近，设置温湿度传感器，监测空调周围的环境变化情况，来判断空调工作是否正常。

可以将监测到的温湿度数据叠加在摄像机通道上来显示，同时可以在监控中心远程查询变电站空调在一段时间内的运行情况。

使用红外解码主机（远程空调遥控器）连接在无人值守工作站上，通过管理软件实现远程对民用空调（支持遥控器控制）的控制，以采集到的温湿度信息作为参考，实现远程开关空调，制冷、制热设置，调节温湿度，以达到远程控制空调，调节变电站工作环境的功能，避免空调长期运行或长期关闭所造成的能源浪费和工作环境失衡。

5.5漏水监测子系统

变电站漏水监测子系统负责对变电站漏水状态和变电站漏水位置进行监测。

变电站内通常用空调设备进行室内温湿度的调节，另外在变电站的墙体内可能会有建筑的上下水管线，一旦空调或者上下水管线发生漏水，浸泡了变电站内的供电线路、数据通信线路，重要设备，会造成非常严重的灾难性的后果，所以在变电站建立一套漏水检测子系统非常有必要。

以电子地图方式实时显示并记录漏水线缆感应到的漏水状态、漏水位置及漏水控制器的工作状态。

当空调或其沿线漏水时，或者建筑上下水管线漏水时，水浸监控系统发出报警，并提示漏水发生的位置。

提示方式可以联动短信或语音提示，可同时联动视频录像。

5.6防盗报警子系统

对面积较小，没有四周围墙的变电站而言，室外主要使用电子围栏进行入侵防范，室内使用三鉴探测器、玻璃破碎探测器和震动探测器，来实现室内防盗报警检测功能。

当有人试图非法入侵时，红外对射探测器、电子围栏，三鉴探测器、玻璃破碎探测器和振动探测器，能够检测到，同时发出开关量报警信号。

报警时联动摄像机录像、摄像机抓拍，联动变电站本地声音灯光提示，联动监控中心语音、弹出视频提示报警，联动手机短信发送给就近值班人员和相关职能领导。

对于有围墙的变电站而言，室外需要使用红外对射探测器，将变电站的周界进行报警防范。

红外对射设备监测变电站周边情况，当出现紧急或报警情况时发生声光报警，可以以电子地图方式实时显示并记录周界报警位置，并联动视频信号调整到预先设置好的预制位并联动录像，同时还可联动声音以及设定好的解决方案（如：

联动事先设定好的报警器发出警号，夜间联动灯光打开等）；联动监控中心语音、弹出视频提示报警，联动手机短信发送给就近值班人员和相关职能领导。

5.7消防报警子系统

变电站消防报警子系统，用于监测变电站是否发生火灾，一旦检测到有火灾发生时，立刻联动视频监控等子系统。

当发生消防报警时联动摄像机录像、摄像机抓拍，联动本地声音灯光提示，联动监控中心语音提示报警，联动手机短信发送给就近值班人员和相关职能领导。

由于消防报警子系统，一般都有自己单独的联动机制和联动设备，所以在无人值守变电站综合监控系统，只是读取消防报警信号，及时通过短信向中心报警提示。

前端变电站发生火灾报警，对于喷头、消防警号等消防设备，不进行联动。

5.8音视频监控子系统

音视频监控子系统，主要负责监控变电站内设备的工作情况是否正常，监控变电站人员出入的状态，监控变电站周界安全情况。

采用动点或者是定点摄像机，可以有效监控变电站出入人员，监控禁区的设备情况，监控重要设备的运行情况等。

远程遥视变电站设备的运行状态，方便设备的维护和管理。

无人值守变电站综合监控系统可实现实时365*24小时录像、视频移动录像及传感器报警录像等功能。

系统可单独调整各个通道视频信号的对比度、亮度及色度等信息，实现单独通道的视频质量最优化。

完善的录像策略功能，可以使用最优的办法实现视频录像策略，达到硬盘使用的最优化方案。

音视频监控子系统，可以同温湿度监测子系统、配电（市电）监测子系统、电池监测系统监测子系统，空调监测子系统、漏水监测子系统，防盗报警子系统，消防报警子系统进行无缝集成，当上述子系统发生警情时，均与音视频监控系统联动，可以联动摄像机预置位瞬间定位到报警现场、联动球机巡航路径，联动摄像机抓拍报警画面，联动摄像机对报警现场进行实时录像，方便进行事后查询取证。

无人值守变电站综合监控系统支持双向的语音对讲功能。

在监控中心使用麦克风和音箱，在各个前端变电站站点放置高灵敏拾音器和音箱，通过变电站动力环境集中监控系统，可以实现中心同前端之间的双向语音对讲对讲。

当巡检人员到前端变电站巡查时，中心端还可以通过音视频监控子系统，通过对讲对前端人员的巡检工作进行必要技术指导。

5.9短信报警子系统

短信报警子系统，作为辅助报警系统，能够弥补当监控中心值班人员不在或者出现疏漏时，确保将前端变电站的警情及时有效的发送给值班人员和相关职能领导。

手机短信发送报警时产生的文本信息，发送的内容可以根据项目实际情况进行编辑，考虑到运营商的网络和费用问题，同一类型的报警发送的次数和时间间隔，可以根据各个现场的不同需求进行调整。

短信报警子系统，能够同音视频监控子系统、温湿度监测子系统、配电（市电）监测子系统、电池监测系统监测子系统，空调监测子系统、漏水监测子系统，防盗报警子系统，消防报警子系统进行无缝集成。

短信报警子系统具体功能：

●当音视频监控子系统发生移动侦测和视频丢失时，根据实际情况选择，联动短信发送给值班人员或相关职能领导。

●当变电站的温湿度出现异常时，根据实际情况选择，联动短信发送给值班人员或相关职能领导。

●当变电站的配电（市电）出现停电或电压不在所设定的正常阙值范围内时，联动短信发送给值班人员或相关职能领导。

●当变电站的UPS电池监测系统工作不正常时，联动短信发送给值班人员或相关职能领导。

●当变电站的空调工作不正常时，联动短信发送给值班人员或相关职能领导。

●当将出现漏水、有人非法入侵或或者变电站发生火灾时要联动短信发送给值班人员或相关职能领导。

●当系统警情消失时联动手机短信，发送给值班人员或相关职能领导。

●支持16个短信组设置，每个短信组支持20个电话号码。

●每种子系统报警联动可以设置不同的短信组，实现不同的报警信息发给不同的管理人员，做到专人专管。

5.10智能灯光控制子系统

当无人值守综合监控系统发生报警时，需要联动摄像机录像、抓拍，而变电站在通常情况下，灯光都是关闭的。

为保证摄像机能够在低照度的情况下获得良好的图像效果，需要开启灯光辅助增加变电站内光照度。

出于节能的需求，变电站内灯光是不允许24小时都开启的，只允许有人非法入侵、发生火警等报警时才开启灯光，确保报警时，获取的录像文件和抓拍的图像效果是清晰的。

智能灯光控制子系统，具体功能如下：

●变电站室内和室外场区灯光在有人非法入侵或其他子系统报警时，能够联动灯光瞬间打开，确保摄像机能够获取清晰的录像；当警情消失时，能够延时关闭灯光。

●变电站室内和室外场区灯光可实现在监控中心人工远程遥控开启或关闭。

5.11集中布撤防子系统

当前端变电站人员到现场巡检时，防盗报警系统需要处于撤防状态，才可以保证巡检人员到现场工作时，监控系统不会产生误报。

当巡检人员离开变电站时，由监控中心管理人员远程对前端变电站进行“集中布防”，保证前端变电站在无人值守的情况下，一旦有人非法入侵，能够及时联动监控系统进行接警、处警。

同时，无人值守工作站支持门禁系统联动布撤防设置，刷布撤防卡，可以在刷卡进出变电站的大门时联动防盗报警子系统进行布防和撤防。

实现门禁与集中布撤防的无缝集成。

5.12电子地图子系统

管理人员可根据变电站的实际情况绘制各个房间的实际电子地图，再在地图上添加上各个视频图像及传感器的图标。

软件运行时，系统双屏显示为视频窗口及电子地图窗口。

在电子地图窗口上可以很方便的查找各视频点及传感器的位置，更能轻松的选择察看传感器的数据情况，当出现警情时，也可以通过电子地图第一时间的找出警情的发生地点。

系统可支持分层电子地图的功能。

通过树形结构，描绘各个房间、楼层的电子地图，实现更加直观、更加人性化的了解各个变电站的实际情况。

5.13门禁管理子系统

门禁管理子系统，主要负责记录人员出入情况，通过授权，持卡人可以通过刷卡，进出不同的变电站，电子门禁系统与传统机械锁共同使用，确保前端变电站进出安全。

无人值守工作站内部集成了4