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一、變電站綜合監控系統概述
隨著電力部門工作模式的全面改造，各變電站/所均實現無人或少人值守，以提高生產效益，降低運營成本。在電力調度通訊中心建立監控中心，能夠對各變電站/所的站場圖像、關鍵設備監測圖像、有關數據和環境參數等進行監控和監視，以便能夠實時、直接地了解和掌握各個變電站/所的情況，并及時對發生的情況做出反應,適應現代社會的發展需要，這些都已經提到了電力部門的發展議事日程。目前，各局都已設立了運行管理值班室及調度部門，雖有對各專業的運行歸口協調職能，但不能及時掌握運行狀況和指揮處理運行障礙。現在對運行監視通常由各專業運行部門采用打電話來了解和判斷處理故障。各種運行管理聯系松散，依靠原始的人工方式已不能滿足電力系統安全生產的需要。要跟上發展步伐，必須在健全和完善電力網絡的同時建立電力綜合監控系統。電力綜合監控系統將變電站的視頻數據和監控數據由變電站前端的設備采集編碼，并將編碼后的數據通過網絡傳輸到監控中心。監控中心接收編碼后的視頻數據和監控數據，進行監控、存儲、轉發控制及管理。電力綜合監控系統的實施為實現變電站/所的無人或少人值守，推動電力網的管理逐步向自動化、綜合化、集中化、智能化的方向發展提供了有力的技術保障。
二、電力系統需求分析
1.總體需求
變電站綜合監控系統的功能，主要體現在以下幾個方面：
通過圖像監控、安防(防盜)系統、消防系統、保護無人值守或少人值守變電站人員和設備的安全
通過圖像監控結合遠程和本地人員操作經驗的優勢，避免誤操作
通過圖像監控、燈光聯動、環境監控監視現場設備的運行狀況，起到預警和保護的作用
配合其他系統(如變電站綜合自動化系統等)的工作
2.用戶主要需求規范
監控對象和場景
變電站廠區內環境實時監視
高壓區域的安全監視，人或物體進入高壓區域立即產生報警
主變壓器外觀及中性點接地刀狀態
對變電站內的全部戶外斷路器、隔離開關和接地刀閘的合分狀態給出特寫畫面
對變電站內各主要設備間的監視(包括大門、控制室、繼保室、通信室、高壓室、電容器室、電抗器室、低壓交流室等)
對少人值守變電站辦公區域的監視
三、系統功能
監視和錄像功能
利用安裝在監視目標區域的高清IP網絡攝像機對生產設備和環境進行監控，并利用網絡將被監視目標的高清動態實時圖像傳輸到監控中心，監控中心可將控制信號發送到設在變電站的監控主機，實現各種控制。
監控中心、變電站運行維護人員通過監控主機對變電站監控范圍的目標區域中設備或現場進行監視，同時在監控主機上完成對畫面切換的控制和錄像控制。畫面切換可設置為手動切換或自動輪詢切換，當設置為自動輪詢切換時，可設置輪詢切換時間，以適應不同的需求。錄像控制應包含手動錄像，定時錄像和事件觸發錄像。其中，事件觸發錄像結合了先進的智能視頻分析技術，當特殊事件發生時自動啟動錄像，相對于傳統的7*24小時不間斷錄像，提高了錄像質量和效率，節省了存儲空間。
錄像功能還包括對錄像的檢索和回放。檢索應采用先進高效的算法，在盡量短的時間內快速準確地定位到檢索點。另外，還可以通過事件檢索進行定位，根據指定的時間類型對錄像進行檢索，找出符合要求的檢索點。
報警功能
報警功能能夠兼容消防報警、防盜報警和智能分析檢測報警。
對于消防報警和防盜報警，系統能夠對各種報警器產生的信號進行采集，編碼和傳輸，到達監控中心后在恢復成原始的報警信號，能夠聯動相關設備，如燈光、警笛等，產生聲光電報警。
智能分析檢測報警能夠借助智能視頻分析技術，對特定事件進行自動檢測和報警，如無關人員闖入高壓區域，接地刀閘分離等。
所有的報警信號均能觸發錄像功能，啟動錄像，記錄告警事件。
分級管理和權限控制
為保證監控信息的安全，以及對整個電網系統的綜合指揮調度，需要實現分級管理和權限控制，按照現行的電網管理機制，至少需要支持省級監控，市級監控和站級監控三級管理體系，其中，站級監控點能夠看到站廠內所有的視頻監控信號和報警信號;市級監控點能夠看到市內各變電站的狀態;省級監控中心可以看到省內各變電站的狀態。每級均有不同的控制權限，同一級別不同用戶也可根據操作需求擁有不同的控制權限。
四、系統結構組成與系統組網方式
1.系統結構組成
變電站綜合監控系統可按行政區域劃分，采用星形拓撲三級組網結構
在無人值守的變電站一級建立視頻和環境監控體系，將多個變電站的視頻和數據信息通過通訊網絡上傳到分控中心。多個分控中心本著負荷分擔的原則，對所屬各變電站信息進行分析處理，進行相應的顯示、錄像和控制，同時可以通過電力系統提供的通訊網絡把數據上傳到監控中心。監控中心根據需要選擇觀察前端變電站的信息，并為省一級的控制中心預留通訊接口，可以隨時將信息上報，供統計分析之用。
2.2前端變電站組成描述
前端變電站所采用的設備，根據情況的不同，分為三類：
新開通的監控點
對于新開通的監控點，可以直接采用高清IP攝像機。光橋可提供1280*720p高清IP攝像機，其畫質比傳統的模擬攝像機好很多，它借助H.264強大的壓縮性能，可以在2Mbps帶寬下提供25幀連續的高清圖像。其整體效能遠勝過傳統的模擬攝像機。IP攝像機的另一個優點是安裝布線方便，只需要提供電源和網線即可工作，如果采用帶有PoE功能的機型，只需連接一根網線即可，改變了傳統模擬攝像機需要接入視頻，音頻和數據控制等線纜的復雜程度，降低了設備運行的故障率。
已安裝模擬攝像機的監控點
在實際的監控項目中，有一些監控點在過去已經裝上了模擬攝像機，本著節約投資，充分利用資源的原則，可以保留這些硬件資源，只需要在模擬攝像機的后面加上視頻服務器(DVS)即可將這些視頻采集點融入到整個監控系統中去。光橋提供的視頻服務器采用H.264壓縮方式，支持D1/HalfD1/CIF等分辨率，可以在1Mbps以內的帶寬下傳輸25幀的實時圖像。視頻服務器同時提供音頻和數據接口，可以將煙感，門磁等信號和視頻信號一起傳輸到監控中心，而無需額外的設備和布線。
關鍵監控點
在變電站監控項目中，由于考慮到安全生產，有一些關鍵監控點需要進行7*24小時不間斷監控，一旦發生特殊情況要及時通知操作人員進行處理。對于這種情況，如果僅僅靠工作人員不停地盯著監控屏幕觀察，長時間的觀察帶來的疲勞很可能導致對于突發事件出現漏判或錯判的情況，既不可靠，也不經濟。對于這種需求，智能視頻分析技術是一個很好地解決方案。它利用計算機人工智能和視頻分析技術，自動地對圖像進行分析，對于滿足觸發條件的事件自動記錄，并產生告警，這樣就大大解放了人力，同時還提高了檢測的準確性和可靠性。
2.3監控中心組成描述
監控中心由五個部分組成：中心管理服務器，磁盤陣列，大屏幕，網絡傳輸設備和3G網關設備。
中心管理服務器包括中心管理服務、注冊服務、轉發服務等，其作用簡單概括是管理協調系統的運作，并在前端設備與客戶端之間建立聯系，為客戶提供對各路視頻的監視和管理接口，并根據各級管理平臺的權限和管理策略完成視頻流的存儲和轉發。所有這些功能都是通過在中心管理服務器上運行DVP數字視頻管理平臺來實現。為保證DVP數字視頻管理平臺各項功能正常運行，中心管理服務器應選擇至少4核心酷睿2處理器，4G內存，2TB硬盤，帶有1GB顯存的3D高速顯卡，以及千兆網卡。
磁盤陣列主要用于存儲視頻流數據，它采用千兆的以太網接口與中心管理服務器連接，以滿足多路視頻同時存儲的需要。根據存儲數據容量的需求，磁盤陣列可分為8盤位，16盤位，24盤位和48盤位等多種配置，還可以通過外部的級聯接口進行多臺磁盤陣列的級聯，這樣可以成倍地增加存儲空間。每個盤位可以支持最大2TB的硬盤，采用高速的SATA6Gbps或SAS接口，以滿足突發的大容量存儲需求。為保證數據的存儲安全和存儲效率，磁盤陣列支持多種RAID模式，RAID0,RAID1,RAID0+1,RAID5等模式可以滿足不同的數據存儲需求。
大屏幕用于顯示高清的監控圖像。系統采用40寸以上的LCD顯示屏，分辨率高于1600*1200，以無損顯示720p的高清視頻及200萬的抓拍圖像。顯示屏帶有HDMI或DVI數字接口，以保證圖像的高質量。
網絡傳輸設備包括光纖收發器和網絡交換機。光纖收發器可以將以太網電信號轉換為光信號以便長距離傳輸，突破雙絞線100米得傳輸限制。在變電站監控中，無論是站廠監控，還是設備間和環境動力參數監控，或是辦公區域的監控，監控點和監控中心的距離都往往會超出100米的距離，此時借助光纖收發器將以太網電信號轉成光信號在光纖上傳輸就成為最可靠最經濟的解決方案，光纖收發器以穩定的性能和低廉的價格為以太網信號的傳輸提供了最好的解決方案。網絡交換機用在監控中心端，用于將通過光纖收發器傳過來的IP視頻信號進行匯聚，并轉發給中心管理服務器。根據監控點的數目，網絡交換機可選用24口或48口，下聯口采用10/100Mbps自適應即可，上聯口需采用1000Mbps接口，以保證交換機和中心管理服務器之間數據傳輸的通暢。
3G網關主要是用于將告警信號通過3G網絡傳輸到指定的手機終端上，作為聲光電告警的補充方式，及時通知到相關人員，以便對告警時間作出迅速反應。
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