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浅析电力遥视系统的特点与应用

目前,各省电力系统在大力建设遥视系统的同时,也开始注重建设全省范围联网的遥视监控网络系统。国网公司已经逐渐开始要求所辖变电站的图像直接上传到国网公司,电力遥视的大联网是不可避免的趋势。
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【安防知识网】电力遥视系统是因应变电站无人值守和安全生产运行的需求而产生的,是对电力“四遥”(遥测、遥信、遥控、遥调)的进一步完善和补充。它通过结合计算机、数字视频、网络和通信技术,将变电站现场设备运行、环境安全等情况实时传输到监控中心,使得管理人员及时了解各个变电站现场情况,从而解决了变电站无人值守后存在的一系列问题,为实现电网的可视化调度,提高变电站运行和维护的安全性和可靠性提供了条件。随着应用的不断深入,遥视系统的互联互通成为当前亟待解决的问题。

  遥视系统的产生和发展

  早期模拟闭路电视监控系统,技术上比较成熟,产品也很完善。但是由于存在较多局限性,如视频无法远距离传输、传输信号易受干扰、需要大量录像带存储并且不易保存等问题,无法适应远程监控,因此并未在电力系统中得到大规模的应用。

  20世纪90年代中期以来,随着计算机技术、数字视频技术、网络和通信技术以及综合自动化技术的发展,变电站的自动化水平不断提高,电网企业大多已经实现了具有 “四遥”(遥测、遥信、遥控、遥调)功能的综合自动化系统。但是由于“四遥”的操作结果不可视,并且仅有“四遥”并不能支持对变电站环境,如防盗保安、防火、防爆、防浸、防水、防泄漏、消防安全等的监测,因此许多无人值守变电站仍然采用少人值班。

  为了实现真正意义上的无人值守,实时监控变电站设备的运行状况和环境状况,并在发现异常时及时采取必要的处理措施,逐步实现电网的可视化调度,使电网调控运行更为安全、可靠,电力系统必须通过电力通信网络在所属变电站建立远程实时图像监控处理系统,即遥视系统。“遥视”作为 “四遥”的有益补充和完善,与遥测、遥信、遥控、遥调合称“五遥”。遥视系统目前在全国各个地区电力系统中得到了全面的应用。

  “五遥”的结合越来越紧密,对提高变电站运行的安全性、可靠性,实现变电站无人值守与可视化调度提供了可靠的保证,大大减少运行与维护人员的数量,显著提高运行管理水平。遥视系统与生产控制系统、通信管理系统和信息管理系统集成的关系也越来越紧密,各个部门对遥视系统提出的要求也越来越高。

  遥视系统的结构及特点

  由于电力系统的变电站布局分散、到中心的距离较远、网络带宽有限等特点,传统的图像监控系统并不能完全满足电力系统的要求,基于此种电力系统业务特殊性及电力系统网络特殊性,遥视系统也形成了其独有的结构与特点。[nextpage]

  遥视系统的结构

  一个地区遥视监控系统分为监控中心,集控中心和变电站三级结构进行配置。遥视系统按照设备和控制软件所在的地点,可以分为现场监控部分、网络传输部分和监控中心三大部分。

  · 现场监控部分:位于变电站现场,主要实现现场图像监控、环境监控、图像实时传输、录像本地存储、报警监控、其他系统接入等功能;

  · 网络传输部分:遥视系统的标准组网模式是以监控中心为连接中心构成的一个监控网络,基本网络通道是标准的以太网,监控远端和监控中心都在同一个局域网之中。事实上,遥视系统可以在任何支持IP的传输网上运行,传输线路可采用LAN、DDN、数字微波、数字光纤、xDSL等,但考虑到成本和图像质量要求,传输通道一般以2M的E1通道为主;其他MIS办公网络、SCADA等通过防火墙与遥视系统联通;

  · 监控中心部分:包括区域监控中心和主控中心,根据实际需求,通常在监控中心、集控站、调度中心、变电部门设立多台监控工作站。在一台监控工作站上可同时监控一个或多个变电站端的现场图像。通过此方式,操作人员在监控中心即可实现对整个监控系统的控制如视频控制、告警处理、设备管理、人员管理、系统配置、系统维护等。在监控中心,需要一个中心管理服务器,它负责权限竞争管理、资源管理、策略管理、报警接收和联动控制等,我们称之为系统服务器。通常情况下,系统服务器在站端发生告警时,将根据预定的策略显示当前最紧急的告警,并引导产生一系列动作。

  目前,在一些地区将遥视系统分为省级主站、地区主站、站端系统三级。系统平台是整个遥视系统的核心,省级主站主要负责全省范围内遥视系统的查看及相关运行状态的统计;地区级主站主要负责管辖地区内所有视频及变电站信息,并对站端系统运行状态进行统计。通常在地区级主站下设区域巡检中心,只负责一定数量的变电站管理,另外在省级主站及地区级主站都可设置应急指挥平台,用于应对突发情况。最终使得各省遥视系统在电网公司汇集,实现电网公司范围内的遥视系统大统一。

  遥视系统的特点

  总的来说,电力遥视系统主要有以下几个特点,结合这些特点,也对遥视系统的建设提出了相应要求。

  1、距离较远,地点分散。变电站的分布比较分散,与管理控制中心的距离比较远,最远可达几十公里,甚至上百公里。在电力系统的管理上,一般每个220kV变电站作为集控站下辖10个左右的110kV的变电站,负责它们的运行和维护管理工作。

  2、网络带宽有限。由于距离较远,基于成本等多方面因素的考虑,通常分配给遥视系统的网络带宽非常有限。一般情况下,每个变电站到监控中心的网络只有2M带宽,而每个变电站的摄像机至少有十几个,这就给网络传输提出了限制要求。即使一些建立了千兆带宽专有网的发达地区,分配给遥视系统的带宽依然有限,无法将变电站内每一路监控图像都上传到监控中心。所以H.264编解码压缩算法、IP组播、RTP/RTCP传输控制等技术就成了基本要求。

  3、集中管理,分布式运行。由于遥视系统要给管理、变电、调度、巡检等多个部门人员使用,而这些部门所关心的内容及管辖范围各不相同,为了便于管理,遥视系统设有中心管理服务器,用于系统的统一运行维护管理。同时中心管理服务器还负责系统的权限分配、控制权竞争管理、报警管理等调度管理工作。

  由于采用变电站无人管理,目前全国大部分地区的110kV及以下的变电站都实现无人或少人管理,而在集控站设立监控工作站,有专人负责通过遥视进行定时视巡检工作,这样就使得过去每三天一次的变电站现场巡检可以延长到八天左右,通过遥视系统还可以发现场巡检无法或很难发现的问题。

  4、监控内容较多,环境恶劣。相比较其他行业的视频监控系统,遥视系统不仅要监控变电站内安防情况,还要实时的设备运行情况,以及随时了解变电站内的其他环境情况,如围墙红外报警、控制室的温湿度、水浸情况、消防情况等。当发现设备运行异常时要及时进行处理;当温湿度超标时控制空调或风机等设备进行调控,如发生红外、水浸等报警时,进行自动录像,联动声、光报警等设备,并上传报警信息到控制中心;在有些地区还要求将消防系统与110报警系统联动等。

  由于变电站所处的雷击、电晕、噪音、电磁场干扰等的复杂环境环境,对于遥视设备的要求较高,尤其是变电站的场地,目前有些地区对摄像机的电磁兼容性要求较高,甚至一些地区要求必须满足EMC4标准。[nextpage]

  遥视系统的功能与技术应用

  遥视系统主要完成安全防范及设备监控功能,以保障变电站范围内的防盗及设备正常运行。除常规监控防盗功能外,还包括变电站内温湿度、水浸、空调、有害气体浓度等环境量的监控、在设定时间间隔内对站内摄像机(含预置位)进行自动巡检、与SCADA、消防、MIS办公网络等其它系统互联等。

  通过与SCADA系统的联动,当调度人员进行操作时,遥视系统及时显示操作对象的视频,能够马上看到操作结果,及时发现错误,从而减少或避免生产事故的发生;通过与消防系统的连接,能够及时将消防报警情况以视频的方式反馈给工作人员;当系统报警后还可自动转接到110报警系统确保变电站的安全;通过与办公网络的互联,扩大了系统的应用范围,使得领导可以随时了解生产运行情况。

  此外,网络摄像机、网络存储、移动接入、无线网络应用、智能分析(行为分析与图像分析)等不断出现的新技术正在逐渐得到电力系统的认可并应用到遥视系统中。通过网络摄像机及网络存储设备的应用,可以减少工程施工复杂程度,同时便于系统扩展及分布式存储的应用;无线网络的应用,可以满足用户的一些特殊要求,尤其是随着3G技术的普及,更是可以将视频及相关信息直接发送到用户的手机上去,更加方便迅捷;由于变电站的特殊环境,智能行为分析技术也有很大的应用空间,比如设定工作间隔,当工作人员超出间隔时,系统自动发出告警等。不过,智能图像分析目前更多还是停留在概念阶段,在变电中的典型应用包括:通过多角度获取刀闸图像,通过与标准图片对比从而判断刀闸的是否完全闭合等。

  遥视系统联网

  当然遥视系统应用中也存在不少问题,目前最为突出的问题主要集中在不同厂家设备的接入上。由于没有统一的技术规范,各个遥视厂家基于各自不同的考虑,系统互相之间各不兼容,导致大多数的遥视系统不能联网,只能各自组网完成遥视系统。因此在很多地方存在多套网络遥视系统并存的情况,严重浪费人力、物力等资源。为了解决上述问题,目前很多省电力公司都已经制定遥视系统标准,包括广东、云南、江西、浙江、河北、青海等。

  以广东省为例,2002年即制订了《广东省广电集团有限公司电力远程视频监控系统技术标准(试行)》,但由于多种原因并未得到真正应用。直到2009年广东省经过深入调研,对该标准进行了修订,即《广东电网变电站视频及环境监控系统技术规范》,作为一个真正具有可实施性的规范,详细规定了系统的架构、组成、设备参数、系统功能及性能要求,制定了统一的音视频编解码标准,各层通信控制协议,设备命名及编码规则等方面的具体要求。各厂家必须提供符合上述规范的产品,尤其是符合相关规范的软硬件系统,从源头上彻底解决不同厂家系统之间的互联互通等问题。

  随着系统的不断完善,网络化、智能化应用程度的不断提高,与其他系统日益紧密结合,遥视系统对提高变电站运维的安全性、可靠性,及时发现并解决问题,提高工作效率起着越来越重要的作用。

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