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          變電站高清視頻監控解決方案 2013-01-25

          本文根據海內數字化變電站的現有情況和高清智能視頻監控的發展趨勢,監控攝像槍廠家先容了如何結合最新的高清網絡攝像機,經由二次開發構建數字化變電站高清智能視頻監控系統,實現對變電站的整體狀況和設備運行情況進行直觀的監督,輔助使用者更好地維護變電站出產運行。

            近幾年來,跟著IEC61850尺度的應用和光電互感器的研發和投入使用,數字化變電站概念已在工程實踐中得到應用,全國已建成一定數目的數字化變電站,數字化變電站試點工作也在開展。我國智能電網的研究已經啟動,作為電網重要組成部門,數字化變電站領域的研究和試點工作也將為智能電網的發展打下基礎。

            數字化變電站使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息轉換為數字信息,并建立與之相適應的通訊網絡和系統。數字化變電站自動化系統的結構在物理上可分為兩類,即智能化的一次設備和網絡化的二次設備;在邏輯結構上可分為三個層次,根據IEC通訊協議草案定義,這三個層次分別稱為“過程層”、“距離層”、“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化系統、數字化視頻及環境監測系統構成。

            總體需求

            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,其清楚度較低、抗干擾性差,一般只能看清監督場景中設備基本狀態,需要通過攝像機鏡頭變倍聚焦操縱,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源于以下幾個方面。

            · 在雷雨大風、霧雪等惡劣天色環境時,省電力公司需要了解電網500kV變電站的現場環境情況,變電站全景實時視頻、設備區實時視頻對把握實時情況提供了重要輔助手段,但以往模擬視頻系統往往無法很好實現;

            · 以往的變電站視頻監控系統其設計思路仍是圍繞攝像機點位為中央,其操縱過程復雜,不能直觀反映運行職員的操極目的。經由調研發現,系統可基于設備區域、設備一次接線圖設計,以設備智能治理為核心來實現變電站高清視頻監控,操縱簡樸、直觀、實用;

            · 網絡視頻監控應用是典型的實時流媒體應用,占用網絡帶寬較高,對于監控中央多個客戶訪問變電站實時視頻,需要有健壯、可靠的流媒體服務系統提供訪問服務。

            系統架構

            數字化變電站高清智能視頻監控系統的前端攝像機采用德國高清網絡攝像機,分別監督變電站全景、500kV設備區、220kV設備區、主控室、大門、周界、變壓器及輔助設備區,采用百兆光纖收發器將編碼壓縮后的視頻數據通過以太網傳輸到站端監控中央,由數字視頻與環境監控主機解碼輸出到大屏幕液晶顯示器。數字視頻與環境監控主機完成高清視頻的存儲與流媒體分發服務,以及現場周界報警信號采集,實現報警聯動視頻。

            應用案例

            依據某省電力公司的規劃要求,設計職員在500kV變電站試點設計開發了一套變電站智能高清視頻監控系統,實現了變電站全景展示,能夠遠程實時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,傳輸實時圖像、報警信息至監控中央。極大地進步了變電站運行職員和調度職員通過實時圖像和遠動信息對變電站運行情況進行綜合監控、分析的能力。

            變電站全景監督

            以往模擬攝像機往往無法拍攝變電站的全景圖像,無法直觀、全面的了解整個變電站的整體情況。系統采用高清全景攝像機來實現對變電站全景圖像的拍攝,形成籠蓋整個變電站180度監督場景圖像,可以看到500kV設備區、220kV設備區、主變設備區的圖像,通過站端監控終端在大屏幕液晶顯示器上顯示。

            變電站出進口高清監督

            變電站大門出進口作為進出變電站的通道,是變電站安全的第一道防線,對于每個進出變電站的職員、車輛都必需進行具體的記實,因此需要有專門的攝像機進行24小時不中斷監控。綜合大門監控的特別需求,攝像機需要知足2個要求,1、高清,不同于其他區域的監控,大門攝像機主要負責記實職員、車輛的進出情況,需要能夠清楚的分辨出職員主要特征,車輛的基本信息。2、24小時不中斷,變電站不僅白天,夜間也有職員、車輛的進出,為了保證記實的完整,需要夜間同樣有清楚的監控效果。因此設計采用MOBOTIX M12三百萬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。

            變電站室內區域高清監督

            與其他監控區域不同,變電站室內區域的監控有下面幾個特點:1、監控區域小,一般需要進行監控的場所有主控室、保護室、電纜層、交直流室、蓄電池室等,室內空間有限。2、監控對象多為固定設備,室內設備大多是各類機柜,出主控室外一般沒有人在內流動。3、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:1、主控室、保護室等,這類房間空間較大,門、窗戶等出進口較多,室內設備多,職員出入也較多,需要能夠實現全方位監控。2、交直流室、蓄電池室等,這類房間空間較小,門窗少,一般無人流動,不需要監督到每個角落,只需監控室內總體狀況即可。3、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。

            在變電站主控室大廳及保護室房間頂部各安裝一臺MOBOTIX Q24全景高清網絡攝像機,實現360度室內全景監督。 因為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高清網絡攝像機。

            樞紐技術與立異

            面向設備區治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、周界、變壓器及輔助設備區,選擇相應設備區,則聯系關系的攝像機圖像以多畫面形式顯示。在全景視頻上可顯示聯系關系的設備區、在主要設備區視頻上可顯示聯系關系的設備,通過“熱區”方式進行點擊彈出視頻顯示。

            基于電力一次接線圖模式的電力設備視頻監督

            系統通過與綜自系統接口,在變電站一次接線圖上疊加相應設備信息,操縱員在一次接線圖的設備上點選,可顯示相應設備的實時視頻圖像。

            面向電力通訊網絡的高清視頻流媒體服務

            針對電力通訊網絡特點,本系統設計了高機能流媒體服務軟件,能夠同時轉發多路高清流媒體數據,具備完善的QoS和I幀緩存機制。

            結語

            通過高清智能視頻監控系統實施,進步了變電站視頻監控圖像清楚度,實現了過去模擬監控所不能達到的全景效果,減少了攝像機數目,晉升了監督質量。同時通過自主立異基于設備圖形治理軟件應用模式,和電力應用緊密結合,達到了實用化效果。

            數字化高清視頻監控系統的研究在海內處于快速成長期,將其應用到智能電網數字化變電站領域,監控攝像槍廠家利用高清楚度視頻圖像對電網樞紐設備的運行狀況記實分析,實現在線遠程監督及監護,對促進電力安全出產具有重要意義。

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