變電站高清智能視頻監控解決方案

近幾年來(lái)，隨著(zhù)IEC61850標準的應用和光電互感器的研發(fā)和投入使用，數字化變電站概念已在工程實(shí)踐中得到應用，全國已建成一定數量的數字化變電站，數字化變電站試點(diǎn)工作也在開(kāi)展。而我國智能電網(wǎng)的研究已經(jīng)啟動(dòng)，作為電網(wǎng)重要組成部分，數字化變電站領(lǐng)域的研究和試點(diǎn)工作也將為智能電網(wǎng)的發(fā)展打下基礎。

數字化變電站使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程由過(guò)去的模擬信息轉換為數字信息，并建立與之相適應的通信網(wǎng)絡(luò )和系統。數字化變電站自動(dòng)化系統的結構在物理上可分為兩類(lèi)，即智能化的一次設備和網(wǎng)絡(luò )化的二次設備;在邏輯結構上可分為三個(gè)層次，根據IEC通信協(xié)議草案定義，這三個(gè)層次分別稱(chēng)為“過(guò)程層”、“間隔層”、“站控層”。新型數字化變電站主要由為全數字和光纖的信號采集系統、數字化繼電保護和綜合自動(dòng)化系統、數字化視頻及環(huán)境監測系統構成。

隨著(zhù)變電站無(wú)人值守的推廣，傳統的變電站模擬視頻監控系統已經(jīng)為電力安全生產(chǎn)服務(wù)了多年，主要實(shí)現了遠程巡視設備、遠程操作監護、安全防范等目的。數字化變電站的快速發(fā)展，對視頻監控的清晰度、智能化提出了更高的要求。本文將根據國內數字化變電站現有情況和高清智能視頻監控發(fā)展趨勢，介紹如何結合德國MOBOTIX公司高清網(wǎng)絡(luò )攝像機，經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)構建數字化變電站高清智能視頻監控系統，實(shí)現對變電站的整體狀況和設備運行情況進(jìn)行直觀(guān)的監視，輔助使用者更好地維護變電站生產(chǎn)運行。

總體需求概述

傳統的變電站視頻監控系統主要以模擬視頻監控方式為主，其清晰度較低、抗干擾性差，一般只能看清監視場(chǎng)景中設備基本狀態(tài)，需要通過(guò)攝像機鏡頭變倍聚焦操作，才能看清設備局部細節。數字化變電站高清智能視頻監控主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：

(1)在雷雨大風(fēng)、霧雪等惡劣天氣環(huán)境時(shí)，省電力公司需要了解電網(wǎng)500kV變電站的現場(chǎng)環(huán)境情況，變電站全景實(shí)時(shí)視頻、設備區實(shí)時(shí)視頻對掌握實(shí)時(shí)情況提供了重要輔助手段，但以往模擬視頻系統往往無(wú)法很好實(shí)現。

(2)以往的變電站視頻監控系統其設計思路還是圍繞攝像機點(diǎn)位為中心，其操作過(guò)程復雜，不能直觀(guān)反映運行人員的操作目的。經(jīng)過(guò)調研發(fā)現，系統可基于設備區域、設備一次接線(xiàn)圖設計，以設備智能管理為核心來(lái)實(shí)現變電站高清視頻監控，操作簡(jiǎn)單、直觀(guān)、實(shí)用。

(3)網(wǎng)絡(luò )視頻監控應用是典型的實(shí)時(shí)流媒體應用，占用網(wǎng)絡(luò )帶寬較高，對于監控中心多個(gè)客戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)變電站實(shí)時(shí)視頻，需要有健壯、可靠的流媒體服務(wù)系統提供訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)。

系統架構

前端攝像機采用德國MOBOTIX高清網(wǎng)絡(luò )攝像機，分別監視變電站全景、500kV設備區、220kV設備區、主控室、大門(mén)、周界、變壓器及輔助設備區，采用百兆光纖收發(fā)器將編碼壓縮后的視頻數據通過(guò)以太網(wǎng)傳輸到站端監控中心，由數字視頻與環(huán)境監控主機解碼輸出到大屏幕液晶顯示器。數字視頻與環(huán)境監控主機完成高清視頻的存儲與流媒體分發(fā)服務(wù)，以及現場(chǎng)周界報警信號采集，實(shí)現報警聯(lián)動(dòng)視頻。

應用案例

依據某省電力公司的規劃要求，我們在500kV變電站試點(diǎn)，設計開(kāi)發(fā)了一套變電站智能高清視頻監控系統，實(shí)現了變電站全景展示，能夠遠程實(shí)時(shí)監控變電站內所有一次設備，如主變、斷路器、隔離刀閘等設備的運行狀態(tài)，傳輸實(shí)時(shí)圖像、報警信息至監控中心。極大地提高了變電站運行人員和調度人員通過(guò)實(shí)時(shí)圖像和遠動(dòng)信息對變電站運行情況進(jìn)行綜合監控、分析的能力。其重要應用情況如下：

(1)變電站全景監視

以往模擬攝像機往往無(wú)法拍攝變電站的全景圖像，無(wú)法直觀(guān)、全面的了解整個(gè)變電站的整體情況。采用MobotixQ24高清全景攝像機來(lái)實(shí)現對變電站全景圖像的拍攝，形成覆蓋整個(gè)變電站180度監視場(chǎng)景圖像，可以看到500kV設備區、220kV設備區、主變設備區的圖像，通過(guò)站端監控終端在大屏幕液晶顯示器上顯示。

(2)變電站出入口高清監視

變電站大門(mén)出入口作為進(jìn)出變電站的通道，是變電站安全的第一道防線(xiàn)，對于每個(gè)進(jìn)出變電站的人員、車(chē)輛都必須進(jìn)行詳細的記錄，因此需要有專(zhuān)門(mén)的攝像機進(jìn)行24小時(shí)不間斷監控。綜合大門(mén)監控的特別需求，攝像機需要滿(mǎn)足2個(gè)要求，1、高清，不同于其他區域的監控，大門(mén)攝像機主要負責記錄人員、車(chē)輛的進(jìn)出情況，需要能夠清晰的分辨出人員主要特征，車(chē)輛的基本信息。2、24小時(shí)不間斷，變電站不僅白天，夜間也有人員、車(chē)輛的進(jìn)出，為了保證記錄的完整，需要夜間同樣有清晰的監控效果。因此設計采用MobotixM12三百萬(wàn)像素雙鏡頭高清攝像機，在夜晚低照度情況下，也能展現良好的圖像效果。

(3)變電站室內區域高清監視

與其他監控區域不同，變電站室內區域的監控有下面幾個(gè)特點(diǎn)：

●監控區域小，一般需要進(jìn)行監控的場(chǎng)所有主控室、保護室、電纜層、交直流室、蓄電池室等，室內空間有限。

●監控對象多為固定設備，室內設備大多是各類(lèi)機柜，出主控室外一般沒(méi)有人在內活動(dòng)。

●一般只需要監控整體情況。綜上所述對變電站室內監控適合使用固定攝像機，鏡頭選用焦距小的廣角鏡頭。

對于室內區域分為3類(lèi)：

●主控室、保護室等，這類(lèi)房間空間較大，門(mén)、窗戶(hù)等出入口較多，室內設備多，人員出入也較多，需要能夠實(shí)現全方位監控。

●交直流室、蓄電池室等，這類(lèi)房間空間較小，門(mén)窗少，一般無(wú)人活動(dòng)，不需要監視到每個(gè)角落，只需監控室內總體狀況即可。

●電纜層，電纜層內的電纜一般靠近房間頂部布置，攝像機要能夠從下朝上看到電纜的狀態(tài)。

在變電站主控室大廳及保護室房間中間頂部各安裝一臺MobotixQ24全景高清網(wǎng)絡(luò )攝像機，實(shí)現360度室內全景監視。

由于電纜層電纜位于上方，因此選用便于安裝，能夠調整鏡頭角度的MobotixM22高清網(wǎng)絡(luò )攝像機。

關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng )新

本系統主要關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng )新點(diǎn)如下：

(1)面向設備區管理的變電站高清視頻監控

系統可定義變電站全景、500kV設備區、220kV設備區、主控室、大門(mén)、周界、變壓器及輔助設備區，選擇相應設備區，則關(guān)聯(lián)的攝像機圖像以多畫(huà)面形式顯示。