玉林供电局无人值班变电站图像监控系统

北极星电力网技术频道作者:佚名 2008/3/21 15:47:11

关键词: 监控系统变电站供电

文章标题：玉林供电局无人值班变电站图像监控系统
摘要：被称为“第五遥”的变电站遥视系统，是综合采用工业控制、计算机网络、数字通信、多媒体图文处理、图像压缩处理及信息显示等技术，建立在网络环境下的一体化远程图像监控系统。它可用于实现变电站的实时图像信息的采集、传输、监控等一系列自动化的计算机处理，为生产运行人员和各级领导及职能部门及时、准确地提供变电站各种现场信息，弥补了scada系统在无人值班变电站监控方面的不足，提高了对变电站的监控水平。文章介绍了玉林供电局无人值班变电站图像监控系统的设计原则、构成、功能与特点以及运行情况，并对系统的功能进一步完善提出建议。
关键词：无人值班　变电站　图像监控

引言
　　随着无人值班变电站的日益增加，用于监控无人值班变电站的调度自动化系统已不能满足无人值班的需要，传统的“四遥”功能对变电站设备的外观监视以及变电站的防火、防盗等环境的检测无能为力，而综合应用多媒体、计算机、数字通信技术的远程图像监控系统正好可以解决这些问题。
　　玉林供电局现有无人值班变电站6座，由调度员负责变电站设备的运行监视和远方操作。此外调度员还负责1座500kv变电站、8座220kv变电站、20多座110kv变电站以及玉林市10kv配网的调度管理。为了减轻调度员的劳动强度，2001年底玉林局建成ric800图像监控系统，对无人值班变电站的主要电气设备、生产区域环境进行全天候监控，弥补scada系统在监控方面的盲点，进一步提高变电站的监控水平。

1图像监控系统设计原则
　　图像监控系统涉及到计算机、多媒体、通信、环境传感、光学摄像等多种技术，使用多种不同类型的设备。将这些设备有机地结合在一起，组成一个完整、可靠的系统以完成图像监控任务，系统的建设遵循如下设计原则:
　　1.1实用性:系统配置和使用要适应电力运行维护体制，以集中监视、集中维护为主，目标是实现变电站无人或少人值守，系统的操作方便、简洁、容易学习掌握，在满足功能要求的前提下，具有较好的性能价格比。
　　1.2先进性:系统总体性能应在行业内具有一定的先进性，采用国内、国外先进的硬件设备和软件平台，使整个系统构筑在先进的基础上。系统具备先进的功能，如集中控制、集中管理功能、用户自定制，与其它监控系统联动功能，系统自诊断、自恢复功能、语言报警功能等。
　　1.3可靠性:实时监控系统的可靠性是系统能否正常运行的基础，硬件的整机和零部件应有可靠的质量保证，有实际运行的经验，易于维修维护;软件的开发应采用标准化开发工具，程序运行可靠，能防止非法操作;不同厂家的软、硬件设备应遵循国际标准，以保证各厂家的产品能可靠地协同工作。
　　1.4可扩充性:随着电力行业的发展，图像监控系统所能监控的变电站和信号的数量应能平滑扩充，随着应用的深入，系统的功能能扩充，系统能进行软、硬件的升级。

2ric800图像监控系统的构成
　　玉林供电局无人值班变电站ric800图像监控系统由变电站的前端监控子站、调度端的监控中心站以及相关的远程pc工作站构成，如图一所示。

图一玉林供电局无人值班变电站图像监控系统结构框图
2.1前端监控子站
　　前端监控子站采用独特的模块化设计，提供从开发平台到应用系统的多层次完整解决方案进行控制变电站各种图像监控设备。前端监控子站主要由前端工控主机、画面处理器、解码器、摄像机以及各种报警探测器、照明等设备组成，如图二所示。
　　2.1.1子站工控主机:是前端监控子站的核心，负责图像采集、压缩编码、报警信号的处理和通信，其采取了相关的有效措施，保证前端主机稳定、可靠运行。
　　2.1.2画面处理器:视频切换、分割、图像区域报警及放大。
　　2.1.3解码器：进行云台镜头的控制驱动、各种报警信号接收、灯光的控制等。
　　2.1.4摄像机:分为普通带云台摄像机和一体化球机摄像机，一体化球机摄像机可以进行全方位的预置，并自动记忆各个目标点摄像头的光圈、焦距等参数，当有报警探头报警时，自动寻找目标并清楚监视，用于警视联动。
　　2.1.5探测设备:包括烟雾、红外等，探测设备就近接入摄像机的解码器，报警信号的直流开关量在解码器中由微处理器转变为数字量，送入现场主机进行处理，并转发到监控中心。
图二前端监控子站结构示意图

2.2监控中心站
　　监控中心站由通信主机、维护管理工作站、视频数据服务器、视频备份主机及监控终端（调度员工作站）等部分组成。
　　2.2.1通信主机:是整个系统的音、视频数据、报警数据、数据库数据的转发中心，是连接监控终端与前端监控设备、视频数据服务器、视频备份服务器的信息枢纽。通信主机接收变电站送来的音、视频数据，还原成模拟信号送往画面分割器；根据远程工作站的请求，将音、视频数据通过服务器转发到指定ip地址的计算机中；接收变电站的各种报警信号等数据，送往网络服务器的数据库中存储；接收监控终端或mis网上有关工作站的控制命令，送往相应变电站，控制现场画面切换和云台、镜头动作及其它控制操作。
　　2.2.2维护管理工作站：是整个系统的管理中心，负责系统的用户管理、用户权限、网络管理、数据库资料等。对存储在服务器数据库中的报警数据、巡测数据、系统操作和故障数据进行查询、统计、打印，实时显示各种监控数据。
　　2.2.3视频数据服务器:是整个系统的网络服务中心，将mis网指定的变电站的音/视频数据流转发到mis网上，在数据库中保存所有报警、巡测等信息以及当前和历史数据、重要操作、系统故障等信息供管理主机和局领导及主管部门进行查询。
　　2.2.4视频备份主机:整个图像监控系统长延时视频记录的中心及历史视频信息及报警图像的检索中心。

2.3远程工作站
　　为方便领导及相关主管部门了解无人值班变电站的运行情况，设置局长、主管生产副局长、总工程师、生产技术部等远程工作站，远程工作站可根据权限任意调看任一路图像，远程工作站采用挂在mis网上的方式与监控中心通信。

3ric800图像监控系统基本原理
　　图像监控系统的关键技术是图像的压缩编码和传输，在变电站监控子站，经视频画面处理器选择输出一路视频信号，再由子站主机进行数字化压缩、编码，并通过e1信道接入光纤通道发送到位于监控中心的通信主机上。
　　通信主机通过e1通信接口接收来自前端子站主机的视、音频和报警等信号，并通过其网络接口以tcp/ip协议，发送给各图像监控终端，其中视、音频数据以ip组播方式发送，以便各个监控终端同时接收。
　　在监控终端，pc机通过以太网卡，接收来自通信主机转发的视音频数据，经软解压后，在显示屏上显示。
　　对于监控终端发出的控制等命令，先通过通信主机直接发送到各前端子站主机，再通过各解码器和画面处理器实现控制和视频切换。

4ric800图像监控系统主要功能
4.1图像监控功能
　　4.1.1远程图像监控:任意一个监控终端经授权，都可监视来自变电站摄像机的图像，在通信网络相连的条件下，不受距离限制。
　　4.1.2一点看多点及多点看一点:一个监控终端可以监视多个变电站，多个监控终端可同时监视一个变电站，控制权可根据需要设定。
　　4.1.3web浏览功能:与局域网（如mis网）相连，只要安装监控终端软件;也可以用windows自带的ie浏览器并授权查看各个变电站的现场实时图像。
　　4.1.4硬盘录像:具有不间断长延时数字录像、图像运动、区域报警录像以及报警图像自动抓帧打印等功能。
　　4.1.5自动巡检:在监控终端上，可选择加入自动巡视前端摄像机。
4.2报警功能
　　4.2.1安防报警:系统可配置各种安防报警装置，如红外报警器、超声报警器、双鉴探测器、电子围栏、玻璃破碎探测器、震动报警器、报警开关等，报警信号输入前端主机系统。
　　4.2.2消防报警:系统也可配置各种消防报警器，如等离子、光电烟雾探测器，温感报警器等，报警信号可输入前端主机系统。
　　4.2.3警视联动:一旦出现警情，如有非法闯入或发生火警，系统自动切换到相应摄像机，对有预置功能的摄像机，还能自动转到相应预置点，监控子站主机同时将报警信号上传到监控中心，监控中心的监控终端上显示报警点画面并且有告警声音提醒值班员。
　　4.2.4运动跟踪:如果在图像布防区有非法运动目标闯入，或运动目标触发了报警器，使该目标进入一体化摄像机的预置画面，则系统能在发生报警的同时自动跟踪运动目标。
4.3系统管理功能
　　4.3.1用户管理:用户的增减，用户的授权，用户优先级的设定等，均由系统管理员完成。
　　4.3.2系统网管:系统自动进行管理，包括设备在线检查、连接管理、自我诊断、网络诊断等。
　　4.3.3系统日志:对于系统中的操作，如系统报警、用户登录和退出、报警布防和撤防、系统运行情况等等，都有系统日志记录。
　　4.3.4信息查询:登录用户可查询系统的使用和运行情况，如在线用户名单，前端系统运行状态，报警信息等等。

5　系统主要特点
　　5.1延拓空间:由于ric800本身的拓扑结构，决定了可外延扩展的空间理论上是无上限的，各个模块功能子集与作用在物理设备上的关联关系无上界。例如:可随时增加摄像机等前端变电站监控设备，还可增加监控子站的数量，并且mis网上用户只要安装监控终端软件，或用windows自带的ie浏览器并授权即可实现远程图像监控功能。
　　5.2视频采集:视频采集卡的视频采集采用驱动的方式，可更换视频压缩技术更先进的视频采集卡，不断改善图像的质量，软件能够适应技术更新的需要。
　　5.3监控设备:ric800系统软件自身预设的多种接口提供了标准的规范，可以迅速地做到功能横向、纵向扩充，主体软件不需要任何修改，而只需现场安装人员进行简单的配置。
　　5.4用户界面:ric800系统软件的界面设计附合现在diy流行的概念，并且具有许多丰富多姿的skin，这是ric800系统一道亮丽的风景线。
　　5.5操作使用:操作使用上更具有人性化，可以通过多媒体触摸屏和其他辅助的控制操作设备（如:游戏杆或专用的操纵杆）控制监控设备。同时软件的设备控制界面可以按照用户的意愿进行排列和组合，达到最直观、简洁和实用的目的。
　　5.6系统的自恢复能力:故障自诊断及自恢复功能，配合硬件解决在极端情况下系统的崩溃问题，可以从监控中心监控终端软、硬复位前端子站系统，使得系统可以在最短的时间内恢复正常工作。

6系统的监控范围
　　6.1变电站院内环境、大门的开、关状态。
　　6.2主变压器外观，油位、本体温度计读数，冷却风扇的转行情况，中性点接地刀闸分、合位置。
　　6.3断路器、隔离开关和接地刀闸的分、合状态。
　　6.4主控室室内全貌，控制屏上光字牌、开关的红、绿指示灯、远控/就控转换开关位置、测量表计读数，保护装置的信号灯等。
　　6.5电缆层、高压室、通信机房、直流电源室等主要设备及厂所环境。

7　系统运行情况
　　玉林供电局无人值班变电站图像监控系统投入运行以来，系统运行稳定、可靠，各项技术指标均达到设计要求，但也存在不足:户外摄像机的外罩防尘措施不够，导致镜头容易沾上灰尘而使图像变得不够清楚，需人为及时清理、维护。
　　图像监控系统已成为调度员的“千里眼”，只要轻轻按一下鼠标就可以身临其境地直观、具体监视无人值班变电站设备的运行实况，领导及相关管理人员不用到现场就可以了解变电站的情况。调度员通过图像监控系统可以对单人操作的少人值班变电站进行远方监护，有效杜绝误操作的发生。还可以加快事故处理速度，减少停电损失，并且为事故分析提供可靠的现场“第一手”资料，方便对事故原因进行分析。

8结束语
　　图像监控系统的应用，提高了对无人值班变电站的监控能力，改变了无人值班变电站有人值守的局面，真正实现了变电站无人值班，达到减人增效的目的。建议对系统进一步完善：将变电站rtu的运行监视、控制信息接入图像监控系统，图像监控系统的电源电压测量、控制等信息接入rtu，使图像监控系统与调度自动化系统有机结合起来，实现相互监视、相互控制，两系统的运行可靠性将会更高。◎

参考文献
1.唐慧明.张健.变电站图像监控系统设计.电力系统自动化.2001(7)
2.赵玉忠.映秀湾水电总厂工业电视安全监视系统.电力系统自动化.2000(5)

作者简介
童林.助理工程师.从事电力系统自动化工作

来源：电气商情网

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