智能電網(wǎng)安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)趨勢

隨著我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展，對輸變電企業(yè)內(nèi)各類主要設(shè)備的運行和人員的操作都提出了更高的要求，輸變電企業(yè)通過現(xiàn)代化的管理方法和手段，從遙控、遙信、遙測、遙調(diào)到遙視，不斷地提高生產(chǎn)自動化的水平。通過變電站安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以遠程巡視各類設(shè)備的運行情況、人員的操作情況，實時獲得現(xiàn)場的報警信息，通過錄像記錄對事故情況進行追憶。

近年來，智能電網(wǎng)的發(fā)展逐漸成為我國電力系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，智能變電站是智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容。智能化變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。智能變電站管理的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動化是電力發(fā)展要求的必然趨勢，變電站的無人值守、綜合管理和安全管理是電網(wǎng)現(xiàn)代化的必由之路。

安防視頻監(jiān)控技術(shù)在電力行業(yè)很早就得到了應(yīng)用，其主要原因是輸電網(wǎng)中變電站地理位置較分散，在幾百甚至上千平方公里內(nèi)星羅棋布，迫切需要聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控。利用電力2M專用通信線路可以較為方便地進行視頻監(jiān)控組網(wǎng)，早期的變電站網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)又可稱為：變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)(遙視系統(tǒng))。經(jīng)過若干年的發(fā)展，變電站遙視系統(tǒng)不僅僅局限于網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控應(yīng)用，將變電站周界防范、環(huán)境監(jiān)控、燈光控制、門禁控制、消防聯(lián)動等應(yīng)用一體化整合，按照智能變電站發(fā)展趨勢，向智能變電站輔助系統(tǒng)不斷演進發(fā)展。

南京南自信息技術(shù)有限公司自主設(shè)計研發(fā)了變電站遙視系統(tǒng)、變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能變電站綜合輔助監(jiān)控系統(tǒng)，具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)電網(wǎng)的近萬個變電站(750KV、500KV、220KV、110KV、66KV、35KV各電壓等級均有應(yīng)用案例)。

傳統(tǒng)變電站安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)變電站安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要以模擬視頻監(jiān)控為主的安全防范系統(tǒng)建設(shè)實施，達到對電力運行設(shè)備、變電站環(huán)境的遠程監(jiān)視。同時可集成周界防范、入侵探測、環(huán)境監(jiān)測(環(huán)境溫濕度、煙霧報警、水浸報警)、報警聯(lián)動等諸多功能。

智能變電站輔助系統(tǒng)

近幾年來，隨著IEC61850標準的應(yīng)用和光電互感器的研發(fā)和投入使用，我國智能電網(wǎng)的研究和試點已經(jīng)啟動，成為電網(wǎng)重要組成部分。數(shù)字化智能變電站概念已在工程實踐中得到應(yīng)用，全國已建成一定數(shù)量的數(shù)字化智能變電站。

數(shù)字化智能變電站使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，并建立與之相適應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。數(shù)字化智能變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備;在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個層次，根據(jù)IEC通信協(xié)議草案定義，這三個層次分別稱為 “過程層”、“間隔層”、“站控層”。新型數(shù)字化智能變電站主要由為全數(shù)字和光纖的信號采集系統(tǒng)、數(shù)字化繼電保護和綜合自動化系統(tǒng)、數(shù)字化視頻及環(huán)境監(jiān)測 (智能輔助)系統(tǒng)構(gòu)成。

眾所周知，我國的電力企業(yè)主要由五大發(fā)電集團和兩大電網(wǎng)公司構(gòu)成，其中兩大電網(wǎng)公司分別為國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司。智能變電站輔助系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，在國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司均得到了一定規(guī)模的推廣實踐。在國家電網(wǎng)，主要以智能變電站輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺進行推廣。在南方電網(wǎng)，主要以變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進行推廣。

智能變電站輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺

智能變電站綜合輔助監(jiān)控平臺主要在國家電網(wǎng)應(yīng)用，通常包含7大子系統(tǒng)，分別是視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)、智能控制子系統(tǒng)、安全警衛(wèi)子系統(tǒng)、門禁子系統(tǒng)、消防子系統(tǒng)、四遙聯(lián)動子系統(tǒng)。

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)由各種攝像機、視頻處理單元(DVR/DVS/NVR/視頻存儲服務(wù)器)、三合一防雷器等組成;視頻監(jiān)控子系統(tǒng)通過站端處理單元，將模擬視頻、音頻和數(shù)據(jù)信息壓縮成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，存在在本地存儲單元中，并可通過綜合監(jiān)控平臺的統(tǒng)一管理經(jīng)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至上級主站。另外，智能分析功能能夠?qū)崟r對變電站重點區(qū)域的情況進行分析，對異常情況進行跟蹤錄像，在有突發(fā)事件發(fā)生時能夠迅速通知相關(guān)人員。

動力環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)

動力環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)由接入設(shè)備、溫濕度傳感器、SF6探測器、風速傳感器、水浸探測器、空調(diào)控制器、通信電源接口、風機控制器、水泵控制器等組成。

智能控制子系統(tǒng)

智能控制子系統(tǒng)由控制單元、輔助設(shè)備等組成;智能控制系統(tǒng)是對站內(nèi)的輔助設(shè)施進行集中智能的控制，包括燈光、通風、排水、空調(diào)等設(shè)備的控制，各設(shè)備的控制包括本地控制和軟件控制兩方面，并能夠根據(jù)相關(guān)系統(tǒng)，如報警及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的信息實現(xiàn)聯(lián)動控制，如當室內(nèi)溫濕度情況超過正常溫濕度范圍的房間，通過控制房間內(nèi)的空調(diào)、風機，使房間內(nèi)溫濕度達到適宜電氣設(shè)備穩(wěn)定高效運行的狀態(tài)，保證室內(nèi)電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行。

安全警衛(wèi)子系統(tǒng)

安全警衛(wèi)子系統(tǒng)由紅外對射報警器、紅外雙鑒報警器、電子圍欄、按鍵報警器等組成;安全警衛(wèi)系統(tǒng)是對視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的有利補充，能夠?qū)θ肭肿冸娬镜男袨槠鸬胶芎玫耐丶疤崾咀饔谩?/p>

門禁子系統(tǒng)

門禁子系統(tǒng)由門禁控制主機、讀卡器、開門按鈕、電磁力鎖等組成;門禁子系統(tǒng)能夠有效地防止了外來人員和不相干人員隨便出入變電站，并且每一次的刷卡都有記錄，可供隨時查看。

消防子系統(tǒng)

消防子系統(tǒng)由接入設(shè)備負責與消防系統(tǒng)主機通信。

四遙聯(lián)動子系統(tǒng)

四遙聯(lián)動子系統(tǒng)實現(xiàn)與綜自系統(tǒng)基于遙控操作、事故跳閘等事件的視頻聯(lián)動。

智能變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

智能變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要在南方電網(wǎng)應(yīng)用，以廣東電網(wǎng)為主導，制定了《廣東電網(wǎng)變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，該技術(shù)規(guī)范對系統(tǒng)互聯(lián)互通通信協(xié)議、音視頻編解碼算法和流媒體傳輸格式均進行了詳細約定，可操作性強，能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠家設(shè)備之間真正意義上的互聯(lián)互通。

電網(wǎng)安防視頻監(jiān)控綜合管理平臺

電網(wǎng)安防視頻監(jiān)控綜合管理平臺可對一定區(qū)域分布的多個變電站安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)管理，可支持變電站-〉集控站-〉縣區(qū)級平臺-〉市級平臺-〉省級平臺多級聯(lián)網(wǎng)管理。

南自信息公司自2000年起就致力于電力行業(yè)系統(tǒng)軟件平臺的研究和開發(fā)工作，針對電力行業(yè)需求開發(fā)了ObserverSP變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺軟件，并成功應(yīng)用于國內(nèi)多個電力系統(tǒng)項目中。

國際電工技術(shù)委員會IEC定義的兩個系列標準IEC61968和IEC61970定義了一種電力系統(tǒng)通用信息模型CIM和組件接口規(guī)范CIS。CIM現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，在實時數(shù)據(jù)應(yīng)用中得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)電力行業(yè)在相關(guān)技術(shù)規(guī)范中已對視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)平臺間互聯(lián)規(guī)范做出明確而詳細的描述，面向SOA架構(gòu)，采用SIP+XML協(xié)議進行互聯(lián)通信。

平臺軟件系統(tǒng)架構(gòu)

平臺軟件按照五層體系結(jié)構(gòu)劃分為平臺支撐層、中間服務(wù)層、公共服務(wù)層、應(yīng)用層。平臺支撐層由操作系統(tǒng)平臺、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議構(gòu)成。中間服務(wù)層主要為系統(tǒng)使用的各類中間件，包括數(shù)據(jù)訪問中間件、對象代理中間件、消息中間件。公共服務(wù)層由系統(tǒng)提供的各類公共服務(wù)構(gòu)成，其中包括圖形、報表、曲線、權(quán)限、告警、流媒體服務(wù)等等。服務(wù)構(gòu)建層提供一致的服務(wù)模型給上層應(yīng)用，主要表現(xiàn)為服務(wù)接口、服務(wù)注冊、服務(wù)查找、服務(wù)訪問。應(yīng)用層主要為面向在線監(jiān)測、視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、綜合信息查詢顯示的各種應(yīng)用模塊，其中涉及采集、計算、查詢、分析、流媒體功能及相關(guān)人機交互界面。

平臺軟件關(guān)鍵技術(shù)及特點

跨區(qū)域異構(gòu)平臺級聯(lián)

綜合信息全景視圖

全組態(tài)化設(shè)計

變電站及輸電線路三維建模

變電站全景高清視頻監(jiān)視

遠程移動監(jiān)控桌面

視頻監(jiān)視與變電站巡檢結(jié)合

基于設(shè)備熱區(qū)的展示與選擇

基于一次接線圖的設(shè)備選擇及視頻聯(lián)動

內(nèi)建插件機制

高清視頻的圖像矯正與虛擬云臺技術(shù)

結(jié)束語

智能電網(wǎng)安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)的研究和應(yīng)用在國內(nèi)處于快速成長期，將其應(yīng)用到智能電網(wǎng)數(shù)字化變電站領(lǐng)域，利用高清晰度視頻圖像對電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備的運行狀況記錄分析，實現(xiàn)在線遠程監(jiān)視及監(jiān)護，對促進電力安全生產(chǎn)具有重要意義。