艾棣

摘 要：當(dāng)今，經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展帶動(dòng)電力行業(yè)的飛速發(fā)展，為了更好地管理和維護(hù)電力系統(tǒng)，出于節(jié)約成本和減小工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度的考慮，再考慮到安全等其他方面的原因，很多變電站都采用了視頻監(jiān)控系統(tǒng)。如此就很好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站的監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)故障的遠(yuǎn)程監(jiān)控和判斷。在500kV變電站內(nèi)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，將會(huì)給500kV變電站的運(yùn)行帶來極大的方便。

關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控系統(tǒng)；圖像；500kV變電站

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

至今，大多數(shù)變電站為了提高工作效率和提高管理，都實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)的監(jiān)控系統(tǒng)。但是在實(shí)際的情況之下，還是在有時(shí)候并不能觀察到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，這樣就導(dǎo)致了無法對(duì)故障進(jìn)行遠(yuǎn)程判斷；另外，遙測(cè)和遙信等的錯(cuò)誤報(bào)警，同樣也會(huì)造成成本的浪費(fèi)。但是，計(jì)算機(jī)技術(shù)日益完善，這為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，真正實(shí)現(xiàn)遙視。這個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)后就可以更好地監(jiān)視變電站的各種情況，并能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)發(fā)生的突發(fā)情況，大大利于安全可靠的實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的目標(biāo)。此外通過視頻監(jiān)控，還能對(duì)變電站的防火防盜提供幫助。

一、我國(guó)500kV變電站的特點(diǎn)

500kV變電站是我國(guó)電網(wǎng)的重要樞紐，同時(shí)也是目前我國(guó)最高電壓等級(jí)電網(wǎng)重要的組成部分。500kV變電站由于是地區(qū)供電的重要電源點(diǎn)，因此，其在整個(gè)電力系統(tǒng)中占了極其重要的地位。國(guó)內(nèi)500kV變電站一般分為調(diào)度、運(yùn)行以及檢修三個(gè)部分，各部門的分工明確，互相配合。而且國(guó)內(nèi)變電站設(shè)備的操作和維護(hù)工作量比較多。國(guó)內(nèi)的500kV變電站地理位置一般比較偏僻，而且跨度更大；變電站里的設(shè)備運(yùn)行也比較可靠穩(wěn)定；值班人員方面，500kV變電站的也是業(yè)務(wù)熟悉，理論知識(shí)豐富；所以其在電網(wǎng)里地位也就比較重要。

二、變電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)滿足的要求

變電站的維護(hù)和管理工作是變電運(yùn)行的主要職責(zé)。所以，日常工作的需要決定了變電運(yùn)行的模式和方法。

1 對(duì)電磁干擾進(jìn)行隔離

預(yù)防電磁干擾，在超高壓的環(huán)境下是極為重要的。通常變電站的設(shè)備會(huì)給監(jiān)控系統(tǒng)采集畫面釋放很強(qiáng)的電磁干擾，特別是500kV這種級(jí)別的超高壓環(huán)境下，干擾強(qiáng)度很是強(qiáng)大。所以，一個(gè)合格的監(jiān)控設(shè)備必須要具備隔離干擾的能力，而且還要保證其安全性和數(shù)據(jù)傳輸過程中的可靠性。

2 具備良好的兼容性

合格的監(jiān)控系統(tǒng)可以與上下級(jí)的監(jiān)控系聯(lián)網(wǎng)，一旦參與聯(lián)網(wǎng)，就要實(shí)現(xiàn)單向或者雙向的數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分層。如果不能兼容上下級(jí)的監(jiān)控系統(tǒng)，那么就不能使數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和傳輸。

3 可拓展性良好

系統(tǒng)的規(guī)模大小和其所檢測(cè)設(shè)備的數(shù)量、范圍都可以進(jìn)行方便的擴(kuò)充，而且該監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要方便于軟件平臺(tái)以及硬件平臺(tái)的分布升級(jí)。

4 實(shí)用性較高

在對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)用性方面做重要考慮，這是設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)的重點(diǎn)內(nèi)容。設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)一定要有較高水準(zhǔn)的總體性能以及綜合能力，以確保其可以實(shí)現(xiàn)與已建系統(tǒng)的無縫對(duì)接。

5 開放性和標(biāo)準(zhǔn)化

由于引進(jìn)系統(tǒng)是一項(xiàng)投資，因此必須考慮其長(zhǎng)期效益，設(shè)計(jì)和選型一定要注重其開放性是否合格。這里要求當(dāng)站端即使使用不同廠商的設(shè)備，但是圖像監(jiān)控系統(tǒng)都要能接入。此外在標(biāo)準(zhǔn)性方面，其各部分都要達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以及我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。信息格式標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化，都要能滿足系統(tǒng)的擴(kuò)展和移植。

三、系統(tǒng)的基本功能

1 圖像的監(jiān)視功能

該視頻監(jiān)控系統(tǒng)可在2M以下的帶寬上，完成視頻信號(hào)的單向傳輸，在傳輸時(shí)，其所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬在10Kbps～2Mbps范圍內(nèi)可調(diào)。該視頻監(jiān)控系統(tǒng)支持移動(dòng)偵測(cè)。任何一路攝像機(jī)的畫面，都可以在監(jiān)控主站的監(jiān)視器上看見。監(jiān)控主站還可以控制云臺(tái)和鏡頭，可以對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。

2 安全防火報(bào)警以及燈光控制功能

為了能使防火報(bào)警功能的可靠性實(shí)現(xiàn)最大化，RTU作為煙霧報(bào)警的備用裝置，反之煙霧報(bào)警器也是RTU的備用報(bào)警功能。需要多遠(yuǎn)程圖像進(jìn)行捕捉或者存儲(chǔ)時(shí)，可設(shè)置在報(bào)警時(shí)刻監(jiān)控圖像的存儲(chǔ)時(shí)間、方式、存儲(chǔ)間隔時(shí)間等，之后便可隨時(shí)查詢或者進(jìn)行打印。

3 警視聯(lián)動(dòng)功能

一旦發(fā)生報(bào)警，監(jiān)控主機(jī)的顯示器上面的圖像畫面，自動(dòng)切換至發(fā)生報(bào)警區(qū)域的攝像機(jī)。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的啟動(dòng)數(shù)字錄像方式，為以后的事故處理和分析提供參考。

4 預(yù)置攝像機(jī)

如有將多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)用一臺(tái)攝像機(jī)監(jiān)視的需求，可選擇帶預(yù)置功能的一體化攝像機(jī)。為了在使用時(shí)快速的轉(zhuǎn)換到相應(yīng)位置，可以在事先對(duì)監(jiān)視位置的鏡頭參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)。此功能還能調(diào)試攝像機(jī)的圖像清晰度。

5 切換和控制

在主控室的主控機(jī)上，可以設(shè)置定時(shí)自動(dòng)循環(huán)切換，報(bào)警自動(dòng)切換或者手動(dòng)切換這三種方式，當(dāng)切換至自動(dòng)循環(huán)時(shí)，可對(duì)切換的間隔時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。

6 可靠運(yùn)行

該系統(tǒng)完全滿足可靠性標(biāo)準(zhǔn)，其編碼器、主機(jī)、燈光控制器、各攝像機(jī)、云臺(tái)以及系統(tǒng)的各個(gè)軟件，都可以進(jìn)行長(zhǎng)期不間斷的工作，而且工作時(shí)狀態(tài)穩(wěn)定，無故障工作的平均時(shí)長(zhǎng)大于20000h。

四、系統(tǒng)的構(gòu)成

1 中心站

此視頻監(jiān)控系統(tǒng)與之前的通信網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)是兩個(gè)互相獨(dú)立的系統(tǒng)。所以，應(yīng)當(dāng)在中心站配備以下設(shè)備：2臺(tái)視頻監(jiān)控工作站、1臺(tái)視頻服務(wù)器、1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)集線器等。中心站局域網(wǎng)的組建是依賴于網(wǎng)絡(luò)集線器設(shè)備的。變電站內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)的圖像的解碼以及接收，主要通過視頻監(jiān)控工作站以及視頻服務(wù)器這些設(shè)備來完成，它還可以管理登錄用戶，還可以根據(jù)所登錄用戶的等級(jí)判斷并分配其優(yōu)先權(quán)。此外還有，它不僅可以監(jiān)控畫面，還能對(duì)各個(gè)變電站的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，旨在及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。搭建中心站的所有硬件的品質(zhì)都較高，相應(yīng)的，其性能也高，為的就是能使中心站的整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。在中心站的顯示器上，甚至可以實(shí)現(xiàn)在不同的終端機(jī)上顯示2個(gè)攝像頭的畫面，而且這兩個(gè)攝像頭還是同意個(gè)變電站的。所有監(jiān)控畫面都可以經(jīng)過選擇，然后存到服務(wù)器內(nèi)。監(jiān)控畫面的清晰程度可達(dá)到VCD效果。endprint

2 監(jiān)控端站

這個(gè)站的主要作用就是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的音頻、視頻和數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行采集。因?yàn)槠浒闹饕O(shè)備就是攝像機(jī)單元和網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，二者都是進(jìn)行視頻采集和存儲(chǔ)的設(shè)備。然后將獲得的信息進(jìn)行處理，也就是把數(shù)字信號(hào)數(shù)字化，最后壓縮解碼，而這一步是通過編碼器進(jìn)行的，壓縮解碼后，信息就可以在數(shù)字通信線路上進(jìn)行傳輸了。監(jiān)控端站在整個(gè)系統(tǒng)中處于中心站的控制之下，它執(zhí)行中心站發(fā)出的命令，比如在控制云臺(tái)和鏡頭的時(shí)候。這個(gè)站中的視頻編碼器可以處理視頻編碼、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等等功能。在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中，無論是搭建遠(yuǎn)程監(jiān)控的各部件還是所需的各個(gè)平臺(tái)，這些內(nèi)容都有本站的視頻服務(wù)器提供。遠(yuǎn)程傳來的圖像，可以在接入以太網(wǎng)的情況之下，用瀏覽器觀察。

3 通信層面

在通信層里，系統(tǒng)采用的是E1數(shù)字通道，這個(gè)數(shù)字通道用來配置主站和各個(gè)端站的網(wǎng)橋設(shè)備，而且，中心站和監(jiān)控端站的網(wǎng)絡(luò)也是通過它進(jìn)行連接的，而在視頻傳輸至中心站的過程中，E1數(shù)字通道配合使用網(wǎng)橋設(shè)備與視頻服務(wù)器連接，通過TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)，以上的目的，就是使端站的帶寬能得到保證。在如何解決傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性這個(gè)問題上，則是通過實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（RTP）進(jìn)行解決的，其一般在不可靠協(xié)議層運(yùn)行。時(shí)間信息以及一個(gè)相關(guān)的序列號(hào)都包含在經(jīng)實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包內(nèi)，這樣做的目的，就是能使混合視頻和音頻信息的時(shí)候更簡(jiǎn)單容易?；旌弦曨l和音頻信息時(shí)要通過一些應(yīng)用程序的，這些應(yīng)用程序可以判斷并選擇當(dāng)前這幀視頻略過時(shí)系統(tǒng)要跳到的正確的數(shù)據(jù)包，所以，就要使得平滑的同步每個(gè)包相關(guān)的時(shí)間信息。經(jīng)過通信層傳輸?shù)囊曨l要圖像清晰，所以就要求信號(hào)應(yīng)該連續(xù)可靠，不能出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象、邊緣鋸齒等不流暢的現(xiàn)象。與此同時(shí)，降低傳輸碼流，根據(jù)所需，其組網(wǎng)方式如圖1所示，以某500kV變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例。

4 系統(tǒng)的運(yùn)行

500kV變電站引入安裝本系統(tǒng)之后，基本可以實(shí)現(xiàn)主控室的值班人員監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)的目標(biāo)。對(duì)于有些地理位置偏僻的子站，就可以少派或者不派值班工作人員了，在500kV變電站內(nèi)的工作人員的數(shù)量也可以減少，但是這并不影響發(fā)現(xiàn)異常情況，這樣一來，極大地減少了各個(gè)變電站的工作量，而且還不影響工作結(jié)果，大大提高效率。

而500kV變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的搭建是基于原有監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上的，并不需要徹頭徹尾的完全新建，只需引進(jìn)新的設(shè)備和線路即可，一定程度上節(jié)約了成本。另外，系統(tǒng)里新增的編碼器有視頻上傳功能，這能使中心站的維護(hù)人員及時(shí)反應(yīng)，迅速處理，有效保證變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)語

500kV變電站的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的搭建實(shí)現(xiàn)，意味著遠(yuǎn)程監(jiān)視功能已然具備，對(duì)于那些距離較遠(yuǎn)的變電站的詳細(xì)情況，可以在總站實(shí)施監(jiān)控。讓各個(gè)子站真正實(shí)現(xiàn)少人值守或者無人值守，大大的減少了值班人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)也不會(huì)給工作上帶來損失，這對(duì)提高電力系統(tǒng)的效率是具有重要意義的。全面的數(shù)字化必然是視頻監(jiān)控的最終趨勢(shì)，也就是說，視頻的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化，在將來都可以在前段進(jìn)行?，F(xiàn)在有不少500kV變電站也完成了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的搭建和改造，不難看出其重要作用和應(yīng)用前景。本系統(tǒng)值得在電力系統(tǒng)內(nèi)推廣使用。

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