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“五遥”系统升级,变电站戴上隐形眼镜

众所周知,电力行业是整个社会生产、人民生活的基本保证之一,乃国民经济重要命脉。变电站作为供电系统的多点基站,因其地处偏僻、无人值守或少人值守等特性,常出现不法分子偷盗线缆、设备老化或遭破坏等隐患。
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【安防知识网】众所周知,电力行业是整个社会生产、人民生活的基本保证之一,乃国民经济重要命脉。变电站作为供电系统的多点基站,因其地处偏僻、无人值守或少人值守等特性,常出现不法分子偷盗线缆、设备老化或遭破坏等隐患。而传统的遥测、遥信、遥控、遥调“四遥”的电力生产设备工作系统逐渐不能满足需求,上世纪90年代中期,遥视以“第五遥”的身份初涉电力行业。那么在历经十几年的使用和技术成长后,“五遥”系统又是何番景象?

  我国变电站究竟有多少个?笔者查阅了数个网站,也没能找到答案。以致广东中钰科技有限公司遥视产品事业部总经理张久义笑谈道:“变电站地处分散,从城区到乡镇,点数极多,拿深圳来看,就约有200-300个点,全国而言,估计要主管我国电力系统的两大集团(南方电网和国家电网)合作统计几天方能罢休。”

  对于如此数目巨大、地域分布广、人工维护困难、各种生产设备类型复杂的变电站来说,初期需耗费大量人力昼夜值班和现场巡检,并配合电力生产设备的“四遥”系统——遥测、遥信、遥控和遥调,来保证供电系统持续运行。“四遥”即前端将生产现场的设备运行数据、状态传送到远方的调度中心,同时调度中心也可对远程的现场设备进行控制和调节。但由于调度中心无法实时监看现场图像,以致设备盗窃事件时有发生。正如南京英安特科技实业有限公司总经理刘爱国所说:“对于用户来说,最烦恼的莫过于线缆、电脑、铜被盗。因为系统被破坏导致的财产损失和维护成本非常之高。”此外,变电站还时常出现设备爆炸引起的火灾、雨淋风吹导致的倒杆、断线等现象,致使变电站无法正常运作。传统的解决办法是值班人员先将情况汇报给上一级领导,然后人员到现场核查后方能做进一步的处理,此过程不仅耗费了大量人力物力和精力,且上级领导指挥调度时,还无法结合现场的实时图像做相应的处理。

  随着需求日趋激烈,20世纪90年代中期,遥视系统作为“五遥”身份涉足变电站,其在电力调度通讯中心建立监控中心,对各变电站(所)有关数据、参量、图像进行监控和监视,以便实时、直接地了解和掌握各变电站(所)的情况,并在监控中心通过视频及时对发生的情况作出反应。它的出现不仅解决了“四遥”出现的难题,也逐渐开启了变电站(一般指电压等级为220千伏或以下)从“有人值守”到“无人或少人值守”的大门。

  “五遥”系统审时度势,全面升级

  扎根电力业10余年,“五遥”系统审时度势,技术日趋成熟稳定。下面,笔者就此次采访所了解到的解决方案,大致归纳“五遥”系统目前三个主流应用方向:可视化管理、与安防子系统联动、融合业务管理。

  “遥视”变电站,一切尽收眼底

  遥视系统最初的主要用途,即用于安全防范、环境状况和对付自然灾害等防盗防破坏事件,随着设备的安全管理逐渐被重视,遥视系统还开始 “监视”变电站所有细节,包括常规表计(温度计、电压表等)的读数等,尽收眼底。

  遥视系统犹如给管理人员戴上一副“隐形眼镜”,它的出现使原有四遥不涉及的变电站环境监控内容尽纳眼底。但中钰张久义表示:“早期的遥视系统仅是为了防盗,且由于带宽不足无法将每路监控图像都上传到监控中心,加上前端摄像机抗干扰能力差、未有防雷功能等原因,遥视系统并未大规模使用。”

  近年来,随着网络技术的发展和变电站设备遭破坏或老化引起的变电站事故的增多,遥视系统逐渐被重视,功能上也有了较大提升,据北京可视通电子技术有限责任公司市场总监李昭辉介绍:“以前发生倒杆和断线时,总要发生后才知道,如今风雨雪来临前,可通过图像观看现场,及时预防,从而避免了以前的人巡、尔后汇报上级再处理的长时间流程。”如可视通的“守望者“INS6000综合智能网络监控系统,就具有此功能,其在前端监控现场根据变电站具体情况安装相应数量的摄像机,以及相应的报警器(比如红外报警器、烟雾报警器等),确保各个细节都能全部被监控到;在发生倒杆或断线时,可将各个监控点通过转化成标准的RS232形式外接语音对讲设备,配合图像和声音,召开视频调度会议,进行处理。此外,对于变电站环境监测,可通过温湿度传感器和电量传感器满足变电站对相关温湿度、电压电流表计监控需求,把相关数据传输到监控中心。配合实时图像查看现场状况,便于调度。 [nextpage]

  携手安防子系统,整合“看管”变电站

  初期,“遥视系统”单纯以视频监控系统涉足电力行业。随着变电站事故的频发生,遥视与报警系统开始整合,共同看管变电站。之后,部分厂商又尝试将周界防范、门禁等系统一并纳入遥视系统,实现遥视系统与其它安防子系统大集成。

  在相当长一段时间,遥视系统、门禁安保管理系统、周界防范、防盗报警系统等各自独居一角,各尽其责。天津天地伟业数码科技有限公司无人值守行业部经理付月文认为:“各个系统相互独立,运行良好,但发生事故时,却不能很好的联动。例如当发生周界入侵事件,报警系统发出了警情,但是管理人员却不能在第一时间查看监控录像,及时制止和处理事故。”单个独立的系统已逐渐显露弊端,监控和报警系统整合成了新的需求。

  如天地伟业的无人值守系统,可预先设置报警联动宏命令管理,当报警信号传来时,宏命令会逐条执行事先设置好的操作,不仅可控制摄像机预置位对报警区域进行抓拍和录像外,系统还会自动发送报警短信给110中心,实现即时报警。此外,该系统还将门禁系统集成进来,当周界防范发现有可疑人入侵时,变电站紧急闸门可自动进行关闭或开启。南京英安特的SIMS2000综合安防网络集成管理平台,还具备当非法入侵事件发生时,能够在第一时间内在各站点现场进行报警提示。通过警灯和警号以最直观的方式威慑非法入侵人员,避免损失的加大。并对事发现场的视频监控点进行实时的报警录像,为事后的事件复核及取证提供一个准确的依据;各现场控制系统还具有报警自动上传功能,将事件发生的具体地点和报警信息自动上传总控中心。对于巨大的数据管理,南京南自信息技术有限公司推出的无人值守变电站的视频监控系统可对以上系统的数据进行记录及分析,且该系统前端采用百万像素高清摄像机,避免了采用传统模拟摄像机输出口到光端机这段线路可能导致的视频源干扰问题。

  顺此潮流,可视通“守望者“INS6000综合智能网络监控系统,也将遥视和报警系统很好的联动,警情传来时,系统可联动变电站内高速球型摄像机预置位,转到发生报警的区域进行录像和抓拍,保留一手的证据;另外,H3C单域IVS8000管理平台将遥视系统与报警系统、门禁、周界防范等系统整合,并有效解决多厂商站端设备的混合接入,实现IP视频监控系统的统一管理、统一控制、统一存储、统一媒体转发调度,在对系统整体性能和统一管理有显著效果。

  融合业务管理,当前先冒个泡

  变电站遥视系统前端技术已日趋成熟。据南京英安特刘爱国介绍:“融合业务、生产及设备管理,是目前最大的热点。”值得关注的是,少数厂商已尝试将业务与设备管理融合到遥视系统软件平台,率先在市场“冒个泡”,打头阵。

  众所周知,变电站的变压器因24小时持续工作,设备易发热,当超过正常的温度范围时,容易烧坏。因此必须通过相应的电量和温度传感器进行测量,并将其数据发送到管理终端,在后端预先设置好温度范围,在设备损坏前或将超过正常区域温度时,触发报警,确保及时处理和预防非常重要。可视通INS6000综合智能网络监控系统就已加入了此功能,且该系统还融合了日常的业务交接班管理流程,据可视通李昭辉表示:“以前监控中心日常人员交接班时,通常都是纸记的记录交接工作,且限于自己人跟自己人交接(即同属某一个变电站的工作人员),而现在在交接班时可配合现场图像,如某设备需要检修、更换系统均有记录,实现所有业务自动化管理。”

  除了日常工作融合外,中钰科技推出的遥视系统还与SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统融合,SCADA系统即数据采集与监视控制系统,其是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,在电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统又称远动系统。 SCADA系统作为能量管理系统(EMS系统)的一个最主要的子系统,有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势,已成为电力调度不可缺少的工具。SCADA系统与遥视系统实现联动后,当调度人员进行操作时,遥视系统可及时显示操作对象的视频,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,确保变电站日常工作的正常开展。

  此外,中钰科技遥视系统还可与消防、MIS办公网络等其它系统互联。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,调度中心领导通过办公网络的互联,随时接收现场实时信息,并结合各变电站的工作图像,随时了解情况。 [nextpage]

  提醒:网络带宽和设备选型

  变电站因距离较远,基于成本等多方面因素的考虑,通常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-8M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,多数站点只能传输1-4路的监控图像,不过目前可通过H.264视频压缩算法、IP组播、RTP/RTCP传输控制等技术来解决,这方面影响不大。

  直到现今,针对电力无人值守变电站的监控,还未出台一个能贯彻执行的标准规范。各类厂家只是根据自身的产品特点,提出相应的解决方案和产品,导致终端用户和工程商在产品选型和使用上带来了一定的困扰,由于变电站所处的是雷击、电晕、噪音、电磁场干扰等复杂环境,对于遥视设备要求较严,例如一般在500千伏或以上的变电站中,都属于有人值守的变电站,所以在这类变电站本地监控中心,需要配备矩阵切换和电视墙等专业显示设备;而一般在220千伏或以下的变电站中,都属于无人值守的变电站,所以这类变电站中,一般需要一到两台简单的显示设备即可,所有的控制和操作功能,一般都通过变电站的远程传输设备上传至集控站或调度中心区进行集中管理。

  另外,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;摄像机的防护等级也要达到IP66以上。

  瓶颈:系统兼容乃最大难点

  遥视系统集成多系统的解决方案,大部分厂家已推出。然其推广使用的最大难题还是老生常谈的 “兼容性”。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。正如天地伟业付月文表示:“各个厂家虽各自设置了自己的音、视频编码协议,但系统间互相不兼容,所以制定一个统一的通信协议兼容各厂家系统,是主要问题。”

  为了解决上述问题,目前很多省电力公司也开始制定遥视系统标准,包括广东、云南、江西、浙江、河北、青海等。以广东省为例,2009年广东省经过深入调研,对《广东电网变电站视频及环境监控系统技术规范》进行修订,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。要求各生产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。另外,云南和江西也各厂家集合在一起,召开会议以制定统一的技术规范。希望将来此问题能较好被解决。

  总结:未来走向

  提到遥视系统的发展趋势,不妨套用广东卓维网络有限公司解决方案中心基础应用部技术中心贺建林的一句话来看:“随着技术的发展,无人值守系统组网规模和复杂程度也在不断攀升,遥视系统已脱离了纯视频监控系统。而多系统综合监控、分布式集中存储、与传统信息系统集成、统一网管等应用将来定会被全面应用。”他所说的技术,便是被众多厂家提及的智能分析、自动跟踪、网络传输、无线网络应用等(下面只粗略介绍下智能分析和自动跟踪,其他就不一一阐述)。

  · 智能分析。主要针对正常的检修操作进行管控,在变电站内非本次检修的区域(设备区域)的四周画上线,如维护人员进入该非检修区域,就会报警,同时警号响起,并可实现双向语音喊话,制止违规行为的发生。英安特刘爱国表示:“在电力这个一切要求量化的行业,智能识别当下遇到的最大困难是精准度不高,如果用数字估量,估计50%的精确度都不够,技术加强是关键”;

  · 自动跟踪。对进入变电站的人员,智能跟踪球进行自动跟踪,人到哪,视频跟踪到哪,并且可以实现跟踪接力和多个摄像机跟踪多个目标。天地伟业付月文表示:“自动跟踪在电力行业已有小范围应用,由于技术还不够稳定及成本太高,解决好此问题,必有广阔的市场。”

  其实,“攘外必先安内”,所有的技术以及系统整合的发展,都是为变电站实现大联网做准备。对此,广东中钰张久义表示:“目前变电站只是各省内联网,还没有做到真正的省一级之间的联网,只有当遥视系统自身的技术与功能等日趋完善,解决了各系统集成的兼容性、应用性、集成性等问题,变电站才可以真正跨入大联网时代。”

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