#变电站图像监控系统技术解决实施方案书.docx

1、#变电站图像监控系统技术解决实施方案书变电站图像监控系统技术解决方案1 总论1.1 概述近年来，随着电力系统管理体制的深化改革，变电站的自动化技术也不断进步。目前，很多变电站，特别是110KVA 以下变电站已逐步实现无人值守。对于变电站，除了常规的自动化系统之外，视频监控系统已逐步成为为无人值守变电站新增的而且是一个十分必要的自动化项目，是其他自动化手段不可替代的。 各地供电公司的信息网络，在近两年内有了长足的发展，利用信息网络平台，实现变电站的视频监控成为电力系统探索这一新课题的出发点。随着计算机网络技术和数字视频通讯技术的发展，建立一个统一信息平台的集中管理式变电站视频监控系统，将在电力行

2、业日常工作和生产管理上发挥着越来越大的作用。实践证明，基于统一信息平台视频监控技术已日臻成熟，产品在功能、性能和价格上已经进入到普及应用阶段。图像监控一直是人们关注的热点应用技术，以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多场合。随着数字视频压缩技术的日益成熟及计算机网络技术的发展，为远程图像监控技术提供了条件。就图像监控发展的过程而言，大致可分为三个阶段：模拟图像监视、数字化图像监控、网络化多媒体监控。先进的多媒体监控系统应具备以下特点：高清晰度的图像压缩方式：要求图像解晰度能达到720576这是图像信息量，采用压缩方式越先进，同样带宽下图像解晰度越高），并能在计算机显示器上以满屏1024

3、768分辨率、32位真彩色还原出逼真图像。全速动态的显示效果：在通道允许的情况下，图像能以25帧/秒速率显示，图像没有动画感，流畅生动。传输接口符合国际标准，与国内外通信厂家生产的通信设备和网络传输链路相兼容，便于监控走向更广域的范围，不受地理条件的限制。高效、可靠的视音频信息存储功能：影音信息可以用硬盘、光盘等方式记录，并与各种回放介质如DVD、VCD等）兼容，便于在不同设备上进行检索和播放。人工智能图像报警，可以在任意现场画面中对任何物体设防，并可与传统的报警控制系统实现无缝连接。系统建设具有可扩展性，便于不同系统之间互联，也能灵活、方便地增加监控点数目和摄像机数目；在地区内各县级监控中心

4、之间，省内各地级监控中心之间，各地级监控中心与省级监控中心之间，能通过网络互联互通。我公司所设计的系统，根据当前系统技术的发展趋势-开放系统结构和在这个大趋势下产生的系统设计思想而开发的。它是一个性能可靠、技术成熟、功能完善的分布式网络结构和面向对象的软件设计系统，能方便的与其他网络系统，如综合自动化系统、RTU、门禁系统及信息管理系统MIS）互联互动。具有良好的标准性、开放性、集成性、安全性、可扩充性及可维护性。1.2 实现变电站视频监控必要性常规意义上的三或四遥系统，是调度自动化的主要内容；它们是实现变电站无人值守的必要条件。但仅仅依靠调度自动化的现有技术手段，实现变电站的无人值守是不完善

5、的，这是因为变电站是重点电力生产场所，安全要求非常高，为了保证安全，应对环境状况、设备运行、文明生产等各类情况加以监视。特别是要防范火灾、爆炸、泄露、失窃以及恶意破坏等，对安全生产构成极大威胁的情况加以监视。只有这样，才能切实提高实行无人值守之后的变电站的安全水平。 以视频监控为核心的环境监控系统，它可以包含各类报警信号如红外、运动、门磁、声音、震动、微波、温度、湿度等），经中央单元的处理，进行视频录像，并联动各类行动输出如警号、锁具、消防设备等），经过进一步开发，可以较好地应用于无人值班变电站。对于常规的视频监控系统或者叫工业电视系统，不具备上述功能，使得它不适用于变电站的视频监控；此外，它

6、的信号传输范围有限通常为一公里范围内），并且需要有专人负责操作和管理；而变电站数量多、分布广，每个变电站安装一套工业电视系统并安排专人值守有悖于无人值守的初衷。因此，将一个地区的数个甚至是几十个变电站，通过网络远程视频监控手段统一管理起来，建立一个集中式的视频监控系统是解决变电站视频监控的合理方法。1.3 变电站视频监控系统的主要用途变电站视频监控系统的主要用途：即用于安全防范、环境状况和对付自然灾害等；视频监控系统与具体的生产设备无关，而监测的只是变电站的环境和图像参量，因此它的应用范围相当广泛。1.视频监控系统对变电站存在大量的常规仪表、计量设备和室内外设备，在调度或集中监控中心对其进行直

7、观监视。过去因为没有可视手段，对于常规仪表、计量设备的读数以及设备外观状况无法进行观测、比较以及校验。有了视频监控系统，上述工作将成为可能。这些都有助于无人值班变电站的安全生产工作。2.对于变电站的设备检修工作或事故处理过程，视频监控系统还可以提供视像通信和录像记录手段，对设备检修或事故处理过程可以提供远端指导，并对事后分析事故原因和事故处理过程，提供可靠的依据。3.对于每一次大型的设备检修标准化作业，其过程都是一部很好的生产培训资料。有了变电站网络远程视频监控系统，培训工作可以在任何一个远程终端实时收看以及进行研讨，增强了生产培训效果，提高培训工作效率。并可将其录像保存，制成多媒体培训教材。

8、1.4 变电站视频监控系统的组成变电站视频监控系统主要由三个互相衔接的部分组成：变电站现场设备或简称分站设备）、通道传输设备和调度/集控站、供电公司集中监控终端或简称主站设备）。现分别加以介绍。1.4.1 分站设备主要由前端设备和视频编码压缩服务器组成。前端设备，如监控摄像机彩色或黑白、固定或活动云台、定焦或变焦）、各类报警输入/输出装置与传统工业电视所使用的设备完全一致。因此分站设备的核心是视频编码压缩服务器，它主要完成将变电站摄像机摄取的视频信号数字化并压缩，经通信通道传输到主站端。同时它还完成对摄像机控制信号的输出、报警信号的采集、处理和对行动输出的控制。1.4.2 通道传输设备远距离传

9、输起到连接变电站和监控中心的桥梁作用，也是系统最关键的组成部分，传输系统的性能直接决定着系统监控中心图像和数据的质量。这部分设备要根据通信通道选取。众所周知，现场摄象机采集到的模拟信号是不能直接在网络上传输的，必须先数字化；而每秒25帧的彩色活动图象在数字化后约需67Mbps的传输带宽，目前只有在光纤上才能实现传输，其浪费是显而易见的。在有限的带宽下通常为2M）实现远程图象实时监控，就必须对图象进行压缩。 现对常用的数字传输方式和在网络上的传输作简单介绍。目前，远程图象监控领域的传输方式有三种：1.局方提供由各监控站到监控中心的直接光纤接口，1条光纤对应1个监控站2.局方提供由各监控站到监控中

10、心的2M E1G.703）接口，1个2M接口对应1个监控站3.局方提供各监控站到监控中心的TCP/IP网络连接 前两种对线路都有独占性，随着网络的发展，城域网、宽带网等建设步伐的加快，TCP/IP网络将以其高速、共享、资源丰富等特征成为未来各行各业信息传输的介质。上述第一种做法虽然可以获得失真度最低的图象效果，但必将因资源浪费而被淘汰。针对2）、3）两种传输方式，普遍采用的系统解决办法是：采用会议电视用压缩及传输卡，因为其通常用于双向通信，且开会时时间不会太长。在用于24小时监控时往往不稳定。采用一体化压缩传输主机，体积较小，安装方便，但是在传输上局限于点对点，在多级控制中配置较为复杂。视音频

11、实时压缩部分选一款用于制作VCD的编辑卡，传输部分则利用编辑卡提供的开发包将压缩的信号流在网络上传输并进行流量控制。VCD编辑卡通常面向普通用户，用于实时监控质量不佳，且外加传输软件，影响系统稳定。网络上传输的方式主要有以下几种：点对点：采用TCP/IP或UDP网络协议，实现两台计算机之间视音频 传输，同时提供两个透明串口RS232或RS485），用于摄象机、画面分割器控制和其他信息传递。广播：采用UDP网络协议及网络广播技术IP Broadcast），服务器将采集到的视音频信号实时向网络上广播，凡安装有回放软件计算机均能实时接收视音频流，并能实行控制。组播：采用UDP网络协议及组播技术IP

12、Multicast），服务器将采集到的视音频信号以设定好的组播地址实时向网络上广播，凡在同一组内安装有回放软件计算机均能实时接收视音频流，并能实行控制。此方案能有效降低网络流量，避免广播风暴，对网络上其他数据传输不产生影响；同时可有多个不同分组在同一网络进行广播交流。但在电力系统主要的传输方式是E1 线路传输方式： E12M 速率）组网适用于要求图像传输的大型局站监控，而且局方有丰富的传输资源。各个远端被控局的图像和数据通过一条各自独立的E1 线路进入到分控中心和集中监控中心构成的TCP/IP 网络可以是电力公司的MIS 业务网络）。在远端变电站的图像压缩设备将监控图像编码压缩，并打包为IP

13、数据包，透过E1 线路进入电力公司的IP 以太网，在分监控中心和集中监控中心由图像处理设备PC 机）选择变电站的图像进行解码输出，送到监控中心进行处理。这种方式的优点在于传输的可靠性高、实时性好、图像质量高。可以用光传输SDH/PDH 中的E1 接口，节省资源。因为监控网络全部采用TCP/IP 协议，故在E1 线路两端还必须安装线路终端设备将E1 接口转换为10BAST 或100BAST 接口设备。采用TCP/IP 网络传输时，当需要增加监测变电站时，只需要增加变电站的前端设备，在监控中心不需要增加相应的图像处理设备，增加了扩展的余地。1.4.3主站设备简单的主站仅仅由一个或数个监控终端组成，

14、它们往往以分时形式完成一对一或一对多的视频监控任务。复杂的主站设备包括报警数据库服务器、数字录像数据库服务器以及多个监控终端和大量的辅助监控终端，这种构造更符合集中式对于变电站来说）和分布式对于监控终端来讲）的原理并且可以方便地建立分级监控体系，是变电站视频监控系统未来的主流发展方向。2 系统设计2.1 范围本次方案所设计的远程图像监控系统，是以一定数量的可相对独立的变电站图像监控系统为基础，采用逐级汇接的树型网络拓扑结构的多等级的图像监控系统，其等级的设置适合于无人值守变电站设备运行、维护和管理的要求。远程图像监控系统是为配合变电站实现无人值守而增设的电网辅助监控系统。技术规范书规定的电力远

15、程图像监控系统的技术要求，是设计和实行电力远程图像监控系统的技术依据。2.2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本技术解决方案书中引用而构成为本技术解决方案书的条文。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GBJ115-87 工业电视系统项目设计规范GB50198-94 民用闭路监视电视系统项目技术规范GB12322-90 通用性应用电视设备可靠性实验方法GB12663-90 防盗报警控制器通用技术条件GB 4798.4-90 电工电子产品应用环境条件无气候防护场所使用GB 2423.10-89 电工电子产品基本环境实验规程IEC364-4-41 保护接地和防

16、雷接地标准GB8254-88 信息技术设备无线电干扰极度限值和测量方法GB/T 13926.n-92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性ITU-T H.320 窄带电视电话系统和终端设备标准ITU-T H.323 网络电视电话系统和终端设备标准CCITT G.703 脉冲编码调制通信系统网路数字接口参数标准YD 610-93 PCM基群信令接口设备技术要求和测试方法IOS/IEC II172 MPEG-1视频编解码标准IOS/IEC 13818 MPEG-2视频编解码标准ISO/IEC 14486 MPEG-3视频编解码标准ITU H.261 关于p64kbit/s视听业务的视频编解码标准IT

17、U H.263 视频编解码标准DL 476-92 电力系统实时数据通信应用层协议IEC60870-5-101 基本远动任务配套标准IEC60870-5-103 继电保护设备信息接口配套标准IEC60870-5-104 远动网络传输规约DNP3.0 分布式网络传输规约IEEE802.3 10BASE-T 以太网接口标准IEEE802.3U 100BASE-TX快速以太网接口标准2.3 总则2.3.1 公司资格我公司具有设计、制造相关产品资格，产品具有型式实验报告，并经过实际项目运行考验，证明我公司产品运行可靠并正确动作。我公司具有ISO 9001:2000质量认证证书投标时随同投标书提供所要求的

18、资格文件、保护供货纪录、运行报告及型式实验报告供买方审查。2.3.2 工作范围1. 范围和界限我公司的工作范围是负责本标书内所提供设备的设计、制造、装配、出厂实验、包装运输、现场调试及设备投运工作。运输：设备由我公司运到工地现场。现场安装和实验在买方的技术指导和监督下由我公司完成。需求说明书未说明，但又与设计、制造、装配、实验、运输、包装、保管、安装和运行维护有关的技术要求，按指定的有关标准执行。2. 工作范围我公司按甲方的要求提供本项目所需的设备及备品备件、专用工具和实验仪器等。工厂实验由我公司在生产厂内完成，但应有甲方代表参加见证。现场安装和实验，我公司派出专家进行指导和监督。联络会议地点

19、在生产厂家，甲方派出专家参加。2.3.3 工厂图纸1. 概述“工厂图纸”包括制造、装配、安装和布置图，接线图、控制图、材料和设备的清单和表格，标准图，设计预算书，说明书，样本，小册子，特性图表，实验报告，照片以及涉及到与材料、设备和设计有关的图纸和说明等。我公司按照要求将“工厂图纸”提交给甲方审查认可。未经审查认可，不得进行备料和工厂生产。我公司提交的图纸、文件、资料全部采用中文。提交日期为合同生效后的10个工作日。2. 我公司提供的图纸、文件和资料我公司提供设备的详细技术资料及图纸，以供买方设计、运行维护之用。我公司在合同生效后，按下列时间提供下列图纸及资料：原理和技术说明书 10天平面布置

20、图初步） 10天内部逻辑接线原理图初步） 10天端子原理接线图 10天背面接线图 10天整定计算说明 10天运行、调试和维护手册 10天最终图纸 20天3. 图纸确认程序1）“工厂图纸”确认程序如下：我公司将“工厂图纸”一式4份送设计院；设计院将修改意见一式1份返送我公司；我公司将修改后图纸一式4份送设计院；设计院将最终确认意见一式1份返送我公司；该图纸可作为厂家最终图纸进行备料和工厂生产。如果我公司还有修改补充，则再一次将图纸送设计院审查确认，直道设计院最终确认为止。2）我公司还应该将提交一份磁盘给设计院。4. 图纸规格1）工厂图纸的蓝图和底图的尺寸如下：584840mm420584mm28

21、7420mm210287mm2）图纸的标注尺寸采用公制3）图纸文字说明采用中文2.3.4 质量保证措施质量保证措施包括设计、制造、工厂监制、检验和实验、安装和运行、现场实验和验收等。我公司提供ISO 9001质量认证文件供买方审查。质量保证按照ISO 90001质量管理及质量保证系列标准进行。2.3.5 屏柜1. 结构屏正面为带玻璃的防护门，背面也设防护门，还包括有安装所必需的槽钢底座、支架、顶板和侧板。2. 材料屏是用厚度为3.2毫M的钢版制作的。3. 屏设计为封闭的、带有开启门的、垂直自立式，并且要安装容易，控制电缆的进出连接、检查和维护要方便。为了提高运行的可靠性，设备采用成套插入式结构

22、。屏的尺寸：宽800 mm、深600 mm、高2260 mm屏的颜色：计算机灰标准卡号：RAL7035）4. 低压回路的布线1）布线电流引入线为截面积大于2.5平方毫M的1000伏聚氯乙烯绝缘多股胶线），其他回路为截面积大于1.5平方毫M的1000伏耐热聚氯乙烯绝缘线多股胶线），引入线由我公司提供。在采用捆扎布线和采用管道布线时，把外观整体和防止导线发热结合起来考虑。在那些使用屏蔽线、多股软绞线或耐热导线的地方要给予特别的考虑。若屏内具有加热器，端子和电加热器或电阻器之间的连接引线不能使用非耐热绝缘铜线。因为电加热器或电阻器附近的温度高，因此，应该采用瓷管套着的裸导线，或使用耐热的导线。在进行

23、屏的内部布线时，布置得使结点处于有利的角度或者温度升高的地方。2）接线端子端子采用凤凰或魏德M勒端子，端子型号的选择应与回路性质相匹配，端子应有明显的编号，各回路之间、电源回路与其他端子之间要设置隔离端子，端子排应留有总端子数10%的空端子，以供设计时作转接或过度用，端子排应牢固固定，使其不致于震动、发热而变松，同时还应能方便地检查和维护。3）颜色代号导线的颜色代号基本上与制造商的标准一致。我公司提交制造厂的颜色代码标准，导线颜色在合同签订后由买方最终确定。引线应该加套，这些套的颜色就作为相序的代号：交流回路中的相序是：A相 黄色B相 绿色C相 红色中性线 淡蓝色在直流回路中：+正极） 褐色-

24、负极） 蓝色5. 电子回路为了预防外部和/或内部的过电压引起误动作，在电子电路中应该使用金属护套带屏蔽层的电缆或胶合电缆。电子电路和电气回路之间在路经上应该保持合理的间隙。电子电路的外部连接应该用连接器进行。应该用电线槽进行布线，如果采用其他的布线系统则应由买方审批这种布线系统。为了防止误动作和/或拒动，在屏内应该有消除过电压发生的电路，交流回路和直流回路都应该有预防外部过电压和电磁干扰或接地的措施。每块印刷电路板应该整个涂上漆以防潮气和灰尘侵入。6. 接地为了消除设备之间的电位差和噪声干扰，每面屏内由足够截面的铜接地母线不小于100mm2），屏和设备都应该有接地端子，并用截面积不小于4mm2

25、的多股铜线连接到铜接地母线上来接地。7. 铭牌屏的铭牌固定在屏的表面或屏内醒目的地方，铭牌用透明的丙烯酸树脂制成、铭牌为白底，其上为黑色的粗体字，并用中文标注。8. 照明在各屏内的顶板上装有交流220伏、20瓦的荧光灯，门开灯亮，门关灯熄。2.3.6 设计和制造1. 结构所有的设备是新造的、能够经久耐用。即使在需求书中没有特别地提出这样的要求，一般地说，这些设备满足一个完整的产品所具有的全部要求。所有的设备在结构上应该便于拆装、检查和安装。除了需求说明书中另有规定之外，制造设备用的材料是对其性能经过严格检查后所挑选出的材料。2. 对抗地震、防震动和防撞击的设计1）抗地震能力的设计所有安装在盘上

26、的设备都应该能承受0.5g的静态水平加速的地震应力。2）防震动设计当输入电压为额定值，输入电流为零时，如果分别在水平方向和垂直方向上交互地施加如下的震动10分钟：震动频率16.7赫兹，振幅0.4毫M可保证设备不会失灵。3. 控制电源和站用电源1）直流控制电源由我公司提供的直流控制电源是由固定的蓄电池组供电的。当供电电压在0.81.15Us的范围变化时，设备能够正常运行。为了防止直流系统对保护的影响，每套保护有独立的DC-DC变换器和具有独立直流保险或MCB）的直流回路。直流电源在纹波系数不大于5%时，不应对保护正确动作有所影响。2）交流站用电源站用电源为3相4线，50赫兹，400/230伏的交

27、流电源。辅助设备的端电压分别为380伏和220伏。由站用电源供电的所有设备和装置能承受+20%的电压波动和+10%的频率变化。4. 涂漆和防锈除了有色金属零件、镀锌钢件和机械精加工面以外，其他所有的外露金属零部件先经过除锈处理后立即涂上一层底漆。在金属零件的表面涂一道底漆以形成厚度为0.04毫M到0.1毫M的干膜。在这之后接着涂两道外用调合罩面漆，使干膜的厚度达到0.127毫M到0.178毫M。底漆和罩面漆是同一家厂家生产的。所有的涂漆能经受得住机械振动以及热和油的作用下不致会出现划痕或者变软。屏上的涂漆使用合成树脂化和物喷涂具有半光泽的表面层。2.4 系统建设目标系统的建设达到以下目标：实现

28、对变电站区域内场景情况的远程监视、监听；监视变电站内变压器、断路器等重要运行设备的外观状态；辅助监视变电站内CT、PT、避雷器和瓷绝缘子等高压设备的外观状态；辅助监视变电站内其他充油设备、易燃设备的外观状态；辅助监视变电站内隔离开关的分合状态；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；实现变电站防盗自动监控，可进行周界、室内、门禁的报警及安全布控；在条件成熟和管理规范允许的前提下，宜和站内消防系统实现报警联动。监控中心的建设，必须与无人值守变电站设备运行和管理的分级一致；变电站端图像监控系统具备与变电站综合自动化系统或远动设备简称RTU）互联能力，获取远动报警信息

29、，互联通信协议为IEC 870-5-101光/电接口或2Mb/s(G.703电接口两种方法互联，并实现第三层路由隔离。当采用2Mb/s(G.703电接口连接方法时，采用可支持反向复接光/电接口连接或2Mb/s(G.703电路延伸两种方法。变电站端至现场设备之间链路，采用双绞线、光缆、铠装电缆等抗干扰强的介质来实现；IP地址及以太网地址应满足IP网络单播、组播功能等组网要求，IP地址分配应符合买方公司有关规范。2.6 系统功能设计以下所阐述的功能为系统基本功能，给予实现。对于技术进步产生的新功能，系统自动接纳。2.6.1 监控中心功能设计1. 实时图像监控在监控中心可实时监视各变电站的所有图像信息，即完成远程变电站图像的接收、转发、实时监控、数据存储等功能。通信方式为TCP/IP下的组播。在监控中心与变电站端监控系统之间的远程图像实时传输的实际带宽不超过1.5Mbps，在保证实时性和图