圖像監(jiān)控系統(tǒng)將變電站的各個(gè)監(jiān)視點(diǎn)，如控制室全貌、設(shè)備情況、斷路器、隔離刀閘分合狀態(tài)等通過(guò)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)降胤秸{(diào)度中心，對(duì)重要變電站，供電分公司領(lǐng)導(dǎo)及調(diào)度人員可通過(guò)實(shí)時(shí)圖像對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于無(wú)人值班站不僅減少巡檢人員運(yùn)行強(qiáng)度，彌補(bǔ)了變電站取消運(yùn)行人員而直觀(guān)性不強(qiáng)的弱點(diǎn)，同時(shí)還加強(qiáng)了對(duì)變電站的安全、保衛(wèi)、火警監(jiān)視，提高了變電站運(yùn)行水平。

　　系統(tǒng)概述與需求

　　隨著監(jiān)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，遙視系統(tǒng)向更強(qiáng)的功能、更快的速率、更清晰的效果方向發(fā)展，尤其越來(lái)越強(qiáng)調(diào)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)的合一，這就要求必須采用開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

　　變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)是一種集中式視頻聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，起到對(duì)各變電站攝像機(jī)的視頻信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一采集、管理、監(jiān)督、防入侵特定用途。

　　本文以廣西電網(wǎng)某供電局110kV變電站聯(lián)網(wǎng)圖像監(jiān)視系統(tǒng)與報(bào)警系統(tǒng)為例介紹視頻監(jiān)控、報(bào)警系統(tǒng)在無(wú)人/少人值守變電站的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及防雷、抗干擾的具體應(yīng)用。

　　該項(xiàng)目變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)變電站內(nèi)的如下目標(biāo)實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　· 實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站區(qū)域內(nèi)場(chǎng)景情況的遠(yuǎn)程監(jiān)視、監(jiān)聽(tīng);

　　· 監(jiān)視變電站內(nèi)變壓器、斷路器等重要運(yùn)行設(shè)備的外觀(guān)運(yùn)行狀態(tài);

　　· 監(jiān)視變電站內(nèi)CT、PT、電纜接頭和絕緣子等高壓設(shè)備的外觀(guān)狀態(tài);

　　· 監(jiān)視變電站內(nèi)隔離開(kāi)關(guān)和接地刀閘的分合狀態(tài);

　　· 監(jiān)視變電站內(nèi)其他充油設(shè)備、易燃設(shè)備的外觀(guān)狀態(tài);

　　· 監(jiān)視變電站內(nèi)主要室內(nèi)環(huán)境(主控室、高壓室、電容器室、獨(dú)立通信室等)的情況;

　　· 實(shí)現(xiàn)變電站站內(nèi)關(guān)鍵部位防火、防盜自動(dòng)監(jiān)視，可進(jìn)行周邊報(bào)警聯(lián)動(dòng)。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)組成

　　整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由圖像監(jiān)控系統(tǒng)、周界環(huán)境入侵報(bào)警系統(tǒng)和燈光照明控制系統(tǒng)等部分組成，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控信號(hào)與上級(jí)供電公司MIS網(wǎng)連接。

　　1、監(jiān)控對(duì)象

　　· 變電站區(qū)內(nèi)環(huán)境;

　　· 變電站的主變壓器及戶(hù)外110kV，10kV設(shè)備和整個(gè)戶(hù)外環(huán)境進(jìn)行圖像監(jiān)控;

　　· 10kV配電室內(nèi)設(shè)備監(jiān)控;

　　· 對(duì)變電站內(nèi)的戶(hù)外斷路器隔離開(kāi)關(guān)和接地刀閘合分狀態(tài)給出特寫(xiě)畫(huà)面;

　　· 對(duì)變電站內(nèi)各主要設(shè)備間的監(jiān)視(包括大門(mén)及主要出入口門(mén)禁、高壓室、蓄電池室、計(jì)算機(jī)室、通信機(jī)室等);

　　· 主變壓器室外每相變壓器的監(jiān)控;

　　· 變電站車(chē)輛人員出入情況;

　　· 非法入侵情況。

　　整個(gè)系統(tǒng)采用多級(jí)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用了標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放式、分布式、模塊化的體系結(jié)構(gòu)，具有高度的可靠性和安全性，很強(qiáng)的可伸縮性和擴(kuò)展性。系統(tǒng)易于維護(hù)，且升級(jí)和擴(kuò)展非常方便靈活。

　　2、站端部分

　　根據(jù)變電站情況設(shè)計(jì)安裝圖像監(jiān)控點(diǎn)，紅外報(bào)警器、環(huán)境量報(bào)警采集點(diǎn)：分別分布于變電站的主要變電站大門(mén)、220kV高壓場(chǎng)地、110kV高壓場(chǎng)地、35kV高壓場(chǎng)地、35kV高壓場(chǎng)地、主變及中性點(diǎn)、主控室、繼保室、通信機(jī)房、電容器室、電抗室和高壓室等。另外報(bào)警解碼器可接入多路報(bào)警量及控制量，在大門(mén)和變電站圍墻安裝了紅外對(duì)射探測(cè)器，具體設(shè)計(jì)如下。

　　視頻部分。室外高壓場(chǎng)地、高壓室：監(jiān)視站內(nèi)斷電器,閘刀，主變等電力設(shè)施及周邊的圍墻情況，室外一般光線(xiàn)變化較大，晚上光線(xiàn)較弱，且環(huán)境干擾大和磁場(chǎng)強(qiáng),采用日夜型智能高速球型攝像機(jī);變電站大門(mén)：監(jiān)視進(jìn)出車(chē)輛及變電站的進(jìn)出情況,晝夜環(huán)境光線(xiàn)變化大，攝像機(jī)需具備強(qiáng)光抑制功能，以看清車(chē)牌，采用強(qiáng)光抑制彩色攝像機(jī);站用變、電抗器室及配電室等：需要固定的畫(huà)面觀(guān)來(lái)母線(xiàn)接頭、開(kāi)關(guān)的閉合情況、油位表、設(shè)備顏色等，監(jiān)視區(qū)域小，光線(xiàn)暗，環(huán)境熱量大，磁場(chǎng)強(qiáng)，采用彩色轉(zhuǎn)黑白固定攝像機(jī)或紅外線(xiàn)攝像機(jī);主控室、繼保室、通信機(jī)房：監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況，作業(yè)操作及人員進(jìn)出情況，該區(qū)域?yàn)橹行臋C(jī)房，避免設(shè)備的誤操作，對(duì)進(jìn)出人員比較嚴(yán)格要求，環(huán)境光線(xiàn)變化小，需24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，采用一體化云臺(tái)攝像機(jī)。

　　所有視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)視頻傳輸線(xiàn)纜傳輸至嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)，嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)對(duì)所有的視頻及音頻進(jìn)行錄像和存儲(chǔ)。并可以通過(guò)電力E1線(xiàn)路進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸?shù)缴霞?jí)監(jiān)控中心。

　　嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)：在變電站大門(mén)及四周?chē)鷫Π惭b紅外對(duì)射探測(cè)器，并接入報(bào)警解碼器，可與視頻控制進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。也可以通過(guò)報(bào)警解碼器或者電腦進(jìn)行布/撤防。報(bào)警解碼器提供了16路報(bào)警量輸入和16路燈光開(kāi)光量輸出，能接入多路燈光控制量，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)燈光進(jìn)行監(jiān)視。[nextpage]

　　嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)接受各種視頻、音頻及報(bào)警數(shù)據(jù)，在站端可以通過(guò)切換操作在顯示器上觀(guān)看到每路視頻的圖像及報(bào)警。通過(guò)設(shè)置，可以進(jìn)行錄像、自動(dòng)切換，對(duì)于室內(nèi)攝像頭，可以設(shè)置動(dòng)態(tài)檢測(cè)錄像。同時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程設(shè)置，遠(yuǎn)端集控中心實(shí)現(xiàn)同樣的功能。嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)可以將報(bào)警信息和音視頻錄像保存在本地硬盤(pán)，，同時(shí)，嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)還作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，接受監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)和音視頻請(qǐng)求。根據(jù)監(jiān)控中心的請(qǐng)求，將視頻和數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心及電力內(nèi)MIS網(wǎng)絡(luò)。

　　3、集中監(jiān)控中心

　　集中監(jiān)控管理中心是數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的一個(gè)子模塊，本模塊主要負(fù)責(zé)告警、手工錄像，并支持用戶(hù)對(duì)已經(jīng)完成的錄像進(jìn)行播放和點(diǎn)播，同時(shí)對(duì)錄像、點(diǎn)播任務(wù)進(jìn)行綜合管理、協(xié)調(diào)和控制，并且也部分負(fù)責(zé)文件的管理功能。

　　監(jiān)控工作站主要運(yùn)行客戶(hù)端軟件，是整數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，主要負(fù)責(zé)視頻信號(hào)的接收、顯示和常用的視頻控制(如變倍、調(diào)焦、光圈等操作)，以及系統(tǒng)配置、設(shè)防管理、錄像管理、電子地圖、用戶(hù)管理、方案管理和手工錄像等。這是直接面對(duì)用戶(hù)的部分，完成用戶(hù)絕大部分的操作，使用戶(hù)不必親臨站端即可對(duì)特定站端進(jìn)行監(jiān)視、控制、錄像等操作，從而真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守變電站的目的。

　　系統(tǒng)服務(wù)器負(fù)責(zé)權(quán)限管理、資源管理、配置管理，同時(shí)也負(fù)責(zé)報(bào)警接收和聯(lián)動(dòng)控制。

　　基于數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的電力變電站遠(yuǎn)程圖像視頻系統(tǒng)解決方案針對(duì)變電站內(nèi)的如下目標(biāo)實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　· 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控視頻數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，便于傳輸，儲(chǔ)存、回放;

　　· 實(shí)現(xiàn)多級(jí)監(jiān)控，統(tǒng)一管理;

　　· 實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站區(qū)域內(nèi)場(chǎng)景情況的遠(yuǎn)程監(jiān)視;

　　· 監(jiān)視變電站內(nèi)變壓器、斷路器等重要運(yùn)行設(shè)備的外觀(guān)狀態(tài);

　　· 輔助監(jiān)視變電站內(nèi)CT、PT、避雷器和瓷絕緣子等高壓設(shè)備的外觀(guān)狀態(tài);

　　· 輔助監(jiān)視變電站內(nèi)其他充油設(shè)備、易燃設(shè)備的外觀(guān)狀態(tài);

　　· 輔助監(jiān)視變電站內(nèi)隔離開(kāi)關(guān)分合狀態(tài);

　　· 監(jiān)視變電站內(nèi)主要室內(nèi)環(huán)境(大門(mén)、控制室、監(jiān)控室、35kV及10kV高壓室等)的情況;

　　· 實(shí)現(xiàn)變電站防盜自動(dòng)監(jiān)控，可進(jìn)行周界、室內(nèi)、門(mén)禁的報(bào)警及安全布控，應(yīng)與站內(nèi)消防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

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　　系統(tǒng)工作原理

　　攝像機(jī)采集的模擬視頻信號(hào)送入嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)，經(jīng)過(guò)壓縮卡的編碼壓縮處理后形成IP數(shù)據(jù)包，通過(guò)2M E1或10/100M以太網(wǎng)鏈路上傳網(wǎng)絡(luò)。

　　接入網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)用戶(hù)，通過(guò)安裝在計(jì)算機(jī)上的圖像監(jiān)控系統(tǒng)管理客戶(hù)端軟件可以發(fā)出的控制命令到嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)，然后由其通過(guò)RS485接口控制攝像機(jī)鏡頭的變焦、聚焦、光圈放大/縮小，云臺(tái)的自動(dòng)、上、下、左、右轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　報(bào)警探測(cè)器采集的報(bào)警開(kāi)關(guān)量，傳輸?shù)骄瘋魇业膱?bào)警設(shè)防控制盒,通過(guò)RS232接入到嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)。嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)接收的報(bào)警信號(hào)，按預(yù)先設(shè)定的策略輸出報(bào)警開(kāi)關(guān)量聯(lián)動(dòng)燈光、警鈴等，發(fā)出聲光報(bào)警。同時(shí)還可向網(wǎng)絡(luò)上指定的用戶(hù)發(fā)出示警信號(hào)。

　　報(bào)警設(shè)防控制盒通常設(shè)在警傳室，通過(guò)雙向RS232與嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)進(jìn)行通信。報(bào)警設(shè)防控制盒起著設(shè)防和撤防的作用，用戶(hù)可在警傳室通過(guò)它進(jìn)行報(bào)警設(shè)防和撤防，也可在監(jiān)控室通過(guò)數(shù)字視頻服務(wù)器進(jìn)行報(bào)警設(shè)防和撤防。

　　圖像錄像由嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)實(shí)現(xiàn)，具備本地手動(dòng)錄像、定時(shí)錄像、報(bào)警觸發(fā)錄像、畫(huà)面異動(dòng)檢測(cè)錄像等。能夠?qū)⑷我庖桓被胤艌D像存放成BMP格式的圖像，供數(shù)據(jù)交換使用?？杀镜鼗胤湃我粩z像頭的歷史圖像及報(bào)警錄像，回放方式應(yīng)支持慢放、常速、快速等。

　　變電站視頻監(jiān)控防雷及抗干擾的措施和建議

　　防雷的建議

　　視頻線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)、電源線(xiàn)均應(yīng)采取避雷措施，視頻接口處應(yīng)加裝視頻避雷器、數(shù)據(jù)線(xiàn)接口處應(yīng)加裝數(shù)據(jù)避雷器，電源線(xiàn)應(yīng)加裝電源避雷器。具體保護(hù)措施如下。

　　1、前端攝像機(jī)

　　· 固定攝像機(jī)前端安裝：電源、視頻防雷器1個(gè);

　　· 云臺(tái)攝像槍前端安裝：電源、視頻、信號(hào)一體化防雷器1個(gè);

　　· 對(duì)于安裝在建筑物頂端的攝像機(jī)，雖然已安裝避雷針，但如果攝像機(jī)不在這些避雷針的保護(hù)范圍內(nèi)，則為避免攝像機(jī)受直接雷擊的風(fēng)險(xiǎn)，還需在攝像機(jī)附件另外立支撐桿，在桿頂安裝避雷針，直接利用金屬桿本身或選用直徑為8的鍍鋅圓鋼引下線(xiàn);

　　· 所有防雷器均固定在設(shè)備接線(xiàn)箱或?qū)Ｓ玫姆览自O(shè)備箱內(nèi);

　　· 對(duì)于采用光纖作為傳輸媒介的，則可參照按LPZ2區(qū)防范要求配置防雷設(shè)備;

　　2、站內(nèi)監(jiān)控室

　　· 在監(jiān)控中心室系統(tǒng)機(jī)柜220V電源的電源進(jìn)線(xiàn)端，并聯(lián)安裝通流容量20kA電源防雷器1套;

　　· 在監(jiān)控中心系統(tǒng)機(jī)嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)一側(cè)，安裝機(jī)架式防雷器(16路視頻防雷+2路RS485信號(hào)防雷) 1套。作為監(jiān)控室機(jī)房?jī)?nèi)視頻連接端口以及報(bào)警控制中心的防雷保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)16個(gè)視頻BNC連接端口，2個(gè)RS485連接端口的防雷保護(hù);

　　· 對(duì)于采用光纖作為傳輸媒介的，則可參照按LPZ2區(qū)防范要求配置防雷設(shè)備。

　　抗干擾的建議

　　1、干擾分析及預(yù)防原理

　　電力系統(tǒng)中由于站內(nèi)電磁環(huán)境比較復(fù)雜容易形成各種干擾。比較常見(jiàn)的干擾類(lèi)型有以下兩種：模擬信號(hào)傳輸中的干擾，另一類(lèi)是數(shù)字信號(hào)的干擾。電力系統(tǒng)存在的主要干擾源包括：空間電磁場(chǎng)、高頻噪音、電源電壓波動(dòng)和閃變、地位不等、靜電干擾、過(guò)電壓造成的電涌等。

　　針對(duì)以上原因在設(shè)備安裝布設(shè)就應(yīng)采用響應(yīng)的措施，其主要從以下幾個(gè)方面來(lái)預(yù)防。

　　· 光電隔離，這主要指設(shè)備制造器件;[nextpage]

　　· 良好的接地與屏蔽。干擾比較強(qiáng)時(shí)最好選用光纖傳輸，控制電纜采用雙層屏蔽電纜，采用金屬外殼，并保證設(shè)備可靠接地;

　　· 凈化電源，同一區(qū)域采用集中供電;

　　· 傳輸控制過(guò)程中阻抗匹配;

　　· 距離超過(guò)200米以上遠(yuǎn)且干擾強(qiáng)采用光纖傳輸。

　　2、具體抗干擾措施

　　整個(gè)系統(tǒng)采用單點(diǎn)接地(減少高頻信號(hào)傳入)，接地母線(xiàn)采用銅質(zhì)線(xiàn)，為了保證整個(gè)系統(tǒng)采用單點(diǎn)接地，在工程實(shí)施中視頻信號(hào)傳送過(guò)程中每路信號(hào)之間嚴(yán)格隔離，單獨(dú)供電，信號(hào)共地集中在中心的機(jī)房。

　　攝像機(jī)、控制器、監(jiān)視器等的電源都由控制室集中供給。系統(tǒng)的電源由低壓配電引出專(zhuān)用回路。系統(tǒng)電源經(jīng)過(guò)濾波器及交流穩(wěn)壓器(又稱(chēng)凈化電源)接入控制室配的電箱。

　　視頻傳輸電纜、攝像機(jī)的電源線(xiàn)和控制線(xiàn)均穿PE管敷設(shè)。視頻傳輸電纜與電源線(xiàn)、控制線(xiàn)不共管。設(shè)備選擇均為金屬外殼，并保證良好接地。

　　另外考慮到在高壓構(gòu)架上安裝攝像設(shè)備時(shí)會(huì)受到強(qiáng)電強(qiáng)磁的干擾，安裝時(shí)應(yīng)注意采取必要的抗干擾和屏蔽措施，視頻線(xiàn)、控制線(xiàn)、電源線(xiàn)應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)屏蔽線(xiàn)。所有設(shè)備及外接線(xiàn)路均應(yīng)可靠接地。

　　通過(guò)采取上述措施，可有效對(duì)設(shè)備及線(xiàn)路起到保護(hù)作用，使之能夠在變電站強(qiáng)電強(qiáng)磁的環(huán)境下正常穩(wěn)定地運(yùn)行。

　　結(jié)語(yǔ)

　　由于變電站的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)地特殊性，對(duì)系統(tǒng)有比較高的要求，除需采用穩(wěn)定成熟、可擴(kuò)展、網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)外還應(yīng)充分考慮解決現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)防雷、抗干擾及環(huán)境變化情況;該系統(tǒng)成功應(yīng)用和實(shí)施，不僅為供電局遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理各個(gè)變電站現(xiàn)場(chǎng)情況，提高管理水平，而且為工程商應(yīng)用提供可復(fù)制的變電站視頻監(jiān)控報(bào)警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的解決方案。