圖像監(jiān)控系統(tǒng)將變電站的各個監(jiān)視點，如控制室全貌、設備情況、斷路器、隔離刀閘分合狀態(tài)等通過遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)降胤秸{度中心，對重要變電站，供電分公司領導及調度人員可通過實時圖像對變電站進行監(jiān)控，對于無人值班站不僅減少巡檢人員運行強度，彌補了變電站取消運行人員而直觀性不強的弱點，同時還加強了對變電站的安全、保衛(wèi)、火警監(jiān)視，提高了變電站運行水平。

　　系統(tǒng)概述與需求

　　隨著監(jiān)控技術和網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展，遙視系統(tǒng)向更強的功能、更快的速率、更清晰的效果方向發(fā)展，尤其越來越強調監(jiān)控網(wǎng)絡與其他網(wǎng)絡的合一，這就要求必須采用開放、標準的現(xiàn)代網(wǎng)絡技術。

　　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)，起到對各變電站攝像機的視頻信號進行統(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)與報警系統(tǒng)為例介紹視頻監(jiān)控、報警系統(tǒng)在無人/少人值守變電站的設計特點及防雷、抗干擾的具體應用。

　　該項目變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)針對變電站內的如下目標實施實時監(jiān)控。

　　· 實現(xiàn)對變電站區(qū)域內場景情況的遠程監(jiān)視、監(jiān)聽;

　　· 監(jiān)視變電站內變壓器、斷路器等重要運行設備的外觀運行狀態(tài);

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

　　· 監(jiān)視變電站內隔離開關和接地刀閘的分合狀態(tài);

　　· 監(jiān)視變電站內其他充油設備、易燃設備的外觀狀態(tài);

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

　　· 實現(xiàn)變電站站內關鍵部位防火、防盜自動監(jiān)視，可進行周邊報警聯(lián)動。

　　系統(tǒng)設計

　　系統(tǒng)組成

　　整個監(jiān)控系統(tǒng)由圖像監(jiān)控系統(tǒng)、周界環(huán)境入侵報警系統(tǒng)和燈光照明控制系統(tǒng)等部分組成，并實現(xiàn)遠程圖像監(jiān)控信號與上級供電公司MIS網(wǎng)連接。

　　1、監(jiān)控對象

　　· 變電站區(qū)內環(huán)境;

　　· 變電站的主變壓器及戶外110kV，10kV設備和整個戶外環(huán)境進行圖像監(jiān)控;

　　· 10kV配電室內設備監(jiān)控;

　　· 對變電站內的戶外斷路器隔離開關和接地刀閘合分狀態(tài)給出特寫畫面;

　　· 對變電站內各主要設備間的監(jiān)視(包括大門及主要出入口門禁、高壓室、蓄電池室、計算機室、通信機室等);

　　· 主變壓器室外每相變壓器的監(jiān)控;

　　· 變電站車輛人員出入情況;

　　· 非法入侵情況。

　　整個系統(tǒng)采用多級組網(wǎng)結構，采用了標準化、網(wǎng)絡化、開放式、分布式、模塊化的體系結構，具有高度的可靠性和安全性，很強的可伸縮性和擴展性。系統(tǒng)易于維護，且升級和擴展非常方便靈活。

　　2、站端部分

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

　　視頻部分。室外高壓場地、高壓室：監(jiān)視站內斷電器,閘刀，主變等電力設施及周邊的圍墻情況，室外一般光線變化較大，晚上光線較弱，且環(huán)境干擾大和磁場強,采用日夜型智能高速球型攝像機;變電站大門：監(jiān)視進出車輛及變電站的進出情況,晝夜環(huán)境光線變化大，攝像機需具備強光抑制功能，以看清車牌，采用強光抑制彩色攝像機;站用變、電抗器室及配電室等：需要固定的畫面觀來母線接頭、開關的閉合情況、油位表、設備顏色等，監(jiān)視區(qū)域小，光線暗，環(huán)境熱量大，磁場強，采用彩色轉黑白固定攝像機或紅外線攝像機;主控室、繼保室、通信機房：監(jiān)視設備運行情況，作業(yè)操作及人員進出情況，該區(qū)域為中心機房，避免設備的誤操作，對進出人員比較嚴格要求，環(huán)境光線變化小，需24小時實時監(jiān)控，采用一體化云臺攝像機。

　　所有視頻信號經(jīng)過視頻傳輸線纜傳輸至嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機，嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機對所有的視頻及音頻進行錄像和存儲。并可以通過電力E1線路進行遠程傳輸?shù)缴霞壉O(jiān)控中心。

　　嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機：在變電站大門及四周圍墻安裝紅外對射探測器，并接入報警解碼器，可與視頻控制進行聯(lián)動。也可以通過報警解碼器或者電腦進行布/撤防。報警解碼器提供了16路報警量輸入和16路燈光開光量輸出，能接入多路燈光控制量，可實現(xiàn)報警聯(lián)動燈光進行監(jiān)視。[nextpage]

　　嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機接受各種視頻、音頻及報警數(shù)據(jù)，在站端可以通過切換操作在顯示器上觀看到每路視頻的圖像及報警。通過設置，可以進行錄像、自動切換，對于室內攝像頭，可以設置動態(tài)檢測錄像。同時通過遠程設置，遠端集控中心實現(xiàn)同樣的功能。嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機可以將報警信息和音視頻錄像保存在本地硬盤，，同時，嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機還作為網(wǎng)絡服務器，接受監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)和音視頻請求。根據(jù)監(jiān)控中心的請求，將視頻和數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心及電力內MIS網(wǎng)絡。

　　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)中的一個子模塊，本模塊主要負責告警、手工錄像，并支持用戶對已經(jīng)完成的錄像進行播放和點播，同時對錄像、點播任務進行綜合管理、協(xié)調和控制，并且也部分負責文件的管理功能。

　　監(jiān)控工作站主要運行客戶端軟件，是整數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要組成部分，主要負責視頻信號的接收、顯示和常用的視頻控制(如變倍、調焦、光圈等操作)，以及系統(tǒng)配置、設防管理、錄像管理、電子地圖、用戶管理、方案管理和手工錄像等。這是直接面對用戶的部分，完成用戶絕大部分的操作，使用戶不必親臨站端即可對特定站端進行監(jiān)視、控制、錄像等操作，從而真正實現(xiàn)無人值守變電站的目的。

　　系統(tǒng)服務器負責權限管理、資源管理、配置管理，同時也負責報警接收和聯(lián)動控制。

　　基于數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的電力變電站遠程圖像視頻系統(tǒng)解決方案針對變電站內的如下目標實施實時監(jiān)控。

　　· 實現(xiàn)監(jiān)控視頻數(shù)字化、網(wǎng)絡化，便于傳輸，儲存、回放;

　　· 實現(xiàn)多級監(jiān)控，統(tǒng)一管理;

　　· 實現(xiàn)對變電站區(qū)域內場景情況的遠程監(jiān)視;

　　· 監(jiān)視變電站內變壓器、斷路器等重要運行設備的外觀狀態(tài);

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

　　· 輔助監(jiān)視變電站內其他充油設備、易燃設備的外觀狀態(tài);

　　· 輔助監(jiān)視變電站內隔離開關分合狀態(tài);

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

　　· 實現(xiàn)變電站防盜自動監(jiān)控，可進行周界、室內、門禁的報警及安全布控，應與站內消防系統(tǒng)實現(xiàn)報警聯(lián)動。

　　系統(tǒng)結構圖如圖1所示。

[nextpage]

　　系統(tǒng)工作原理

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

　　接入網(wǎng)絡的相關用戶，通過安裝在計算機上的圖像監(jiān)控系統(tǒng)管理客戶端軟件可以發(fā)出的控制命令到嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機，然后由其通過RS485接口控制攝像機鏡頭的變焦、聚焦、光圈放大/縮小，云臺的自動、上、下、左、右轉動。

　　報警探測器采集的報警開關量，傳輸?shù)骄瘋魇业膱缶O防控制盒,通過RS232接入到嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機。嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機接收的報警信號，按預先設定的策略輸出報警開關量聯(lián)動燈光、警鈴等，發(fā)出聲光報警。同時還可向網(wǎng)絡上指定的用戶發(fā)出示警信號。

　　報警設防控制盒通常設在警傳室，通過雙向RS232與嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機進行通信。報警設防控制盒起著設防和撤防的作用，用戶可在警傳室通過它進行報警設防和撤防，也可在監(jiān)控室通過數(shù)字視頻服務器進行報警設防和撤防。

　　圖像錄像由嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機實現(xiàn)，具備本地手動錄像、定時錄像、報警觸發(fā)錄像、畫面異動檢測錄像等。能夠將任意一副回放圖像存放成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警錄像，回放方式應支持慢放、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、數(shù)據(jù)線、電源線均應采取避雷措施，視頻接口處應加裝視頻避雷器、數(shù)據(jù)線接口處應加裝數(shù)據(jù)避雷器，電源線應加裝電源避雷器。具體保護措施如下。

　　1、前端攝像機

　　· 固定攝像機前端安裝：電源、視頻防雷器1個;

　　· 云臺攝像槍前端安裝：電源、視頻、信號一體化防雷器1個;

　　· 對于安裝在建筑物頂端的攝像機，雖然已安裝避雷針，但如果攝像機不在這些避雷針的保護范圍內，則為避免攝像機受直接雷擊的風險，還需在攝像機附件另外立支撐桿，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;

　　· 所有防雷器均固定在設備接線箱或專用的防雷設備箱內;

　　· 對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備;

　　2、站內監(jiān)控室

　　· 在監(jiān)控中心室系統(tǒng)機柜220V電源的電源進線端，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)機嵌入式網(wǎng)絡硬盤錄像機一側，安裝機架式防雷器(16路視頻防雷+2路RS485信號防雷) 1套。作為監(jiān)控室機房內視頻連接端口以及報警控制中心的防雷保護，可以實現(xiàn)16個視頻BNC連接端口，2個RS485連接端口的防雷保護;

　　· 對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備。

　　抗干擾的建議

　　1、干擾分析及預防原理

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

　　針對以上原因在設備安裝布設就應采用響應的措施，其主要從以下幾個方面來預防。

　　· 光電隔離，這主要指設備制造器件;[nextpage]

　　· 良好的接地與屏蔽。干擾比較強時最好選用光纖傳輸，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;

　　· 傳輸控制過程中阻抗匹配;

　　· 距離超過200米以上遠且干擾強采用光纖傳輸。

　　2、具體抗干擾措施

　　整個系統(tǒng)采用單點接地(減少高頻信號傳入)，接地母線采用銅質線，為了保證整個系統(tǒng)采用單點接地，在工程實施中視頻信號傳送過程中每路信號之間嚴格隔離，單獨供電，信號共地集中在中心的機房。

　　攝像機、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用回路。系統(tǒng)電源經(jīng)過濾波器及交流穩(wěn)壓器(又稱凈化電源)接入控制室配的電箱。

　　視頻傳輸電纜、攝像機的電源線和控制線均穿PE管敷設。視頻傳輸電纜與電源線、控制線不共管。設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架上安裝攝像設備時會受到強電強磁的干擾，安裝時應注意采取必要的抗干擾和屏蔽措施，視頻線、控制線、電源線應采用優(yōu)質屏蔽線。所有設備及外接線路均應可靠接地。

　　通過采取上述措施，可有效對設備及線路起到保護作用，使之能夠在變電站強電強磁的環(huán)境下正常穩(wěn)定地運行。

　　結語

　　由于變電站的監(jiān)控報警系統(tǒng)應用場地特殊性，對系統(tǒng)有比較高的要求，除需采用穩(wěn)定成熟、可擴展、網(wǎng)絡化應用系統(tǒng)架構外還應充分考慮解決現(xiàn)場系統(tǒng)防雷、抗干擾及環(huán)境變化情況;該系統(tǒng)成功應用和實施，不僅為供電局遠程集中監(jiān)控管理各個變電站現(xiàn)場情況，提高管理水平，而且為工程商應用提供可復制的變電站視頻監(jiān)控報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的解決方案。