1、電力行業解決方案電力系統需求分析7 / 7隨著電力部門網絡的全面改造，各變電站 /所均實現無人值守，以提高生產效益。在電 力調度通訊中心建立監控中心，能夠對各變電站/所的有關數據、環境參量、圖像進行監控和監視，以便能夠實時、直接地了解和掌握各個變電站/所的情況，并及時對發生的情況做出反應 , 適應現代社會的發展需要，已經提到了電力部門的發展議事日程。目前，各局都 設立了運行管理值班室及調度部門，雖有對各專業的運行歸口協調職能，但不能及時掌握 運行狀況和指揮處理運行障礙。現在對運行監視通常由各專業運行部門采用打電話來了解 和判斷處理故障。各種運行管理聯系是松散的，再依靠原始的人工方式已不能滿足通

2、信網 的發展需要。要跟上網絡發展步伐，必須在健全和完善電力網絡的同時建立電力遙視警戒 系統。電力遙視警戒系統將變電站的視頻數據和監控數據由變電站前端的設備 /處理機采集 編碼，并將編碼后的數據通過計算機網絡傳輸到監控中心。監控中心接收編碼后的視頻數 據和監控數據，進行監控，存儲、管理。電力遙視警戒系統的實施為實現變電站 / 所的無人 值守，從而為推動電力網的管理逐步向自動化、綜合化、集中化、智能化方向發展提供有 力的技術保障。我公司開發研制的以圖像監控為主、數據監控為輔的變電站遙視警戒系統正適應了電力部？quot;遙視"系統建設的需要。該系統為采用IP數字視頻方式，能夠對各變電站 /

3、所的有關數據、環境參量、圖像進行監控和監視，能夠實時、直接地了解和掌握各個變電站/所的情況，并及時對發生的情況做出反應, 適應現代社會的發展需要。該系統對于設備運行的機械狀況及規范管理有著顯著作用，同時對安全防范、環境狀況和對付自然災害等有著 重大意義，能起到切實提高無人 /少人值守變電站的安全水平。電力系統需求分析：一、總體需求變電站智能圖像監控系統的功能，主要體現在以下幾個方面：1.1 通過圖像監控、安防（防盜）系統、消防系統、保護無人值守或少人值守變電站人員 和設備的安全。1.2 通過圖像監控結合遠程和本地人員操作經驗的優勢，避免誤操作。1.3 通過圖像監控、燈光聯動、環境監控監視現場設

4、備的運行狀況，起到預警和保護的作 用。1.4 配合其他系統（如變電站綜合自動化系統等）的工作。二、用戶主要需求規范2.1 監控對象2.1.1 變電站廠區內環境。2.1.2 主變壓器外觀及中性點接地刀。2.1.3 對變電站內的全部戶外斷路器、隔離開關和接地刀閘的合分狀態給出特寫畫面。2.1.4 對變電站內各主要設備間的監視 （包括大門、控制室、繼保室、通信室、高壓 室、電容器室、電抗器室、低壓交流室等 ）。2.2 系統功能2.2.1 監視和錄像功能 利用安裝在監視目標區域的攝像機對生產設備和環境進行監控和錄像，并將被監視目 標的動態圖像傳輸到監控中心，監控中心可將控制信號發送到設在變電站的監控主

5、機，實 現各種控制。監控中心、變電站運行維護人員通過業務臺或監控主機對變電站監控范圍的目標區域 中設備或現場進行監視，同時在業務臺或監控主機上完成對變電站攝像機的控制（左右、 上下、遠近景、調焦等），畫面切換的控制和錄像控制。監控中心可通過系統的瀏覽功能查看監控中心或遠程變電站的錄像或圖片。2.2.2 報警功能 報警類別：消防報警、防盜報警、動態檢測系統實現告警錄像，同時傳送報警信息和 相關圖像至監控中心，并自動在地理區域圖上或相關表格進行提示，顯示報警的內容和具 體位置。系統告警時能聯動相關設備，如燈光、警笛等。 當發生報警時，能把報警信息發送到指定的移動電話上。2.2.3 控制功能 被授權

6、的網上任一操作人員能對任一攝像點進行控制，實現對攝像機視角、方位、焦 距、光圈、景深的調整，進行云臺的預置和控制。應保證控制唯一性，當某個操作人員對設備進行控制時，其它同級操作人員則不能控 制。<P&NBSP;ALIGN=LEFT> 系統設計原則：<P&NBSP;ALIGN=LEFT> 一、變電站遙視警戒系統設計原則1.1 系統充分體現了先進性、智能性、高性價比原則。1.2 可擴展性1.2.1 為了適宜未來系統擴展的要求，系統在滿足現有功能的基礎上預留足夠的接口以 便系統擴充之用。系統中控制部件（軟、硬件）采用模塊式結構、模組式交換矩陣、內部 總線化等技

7、術措施，可以方便靈活的進行擴充，充分保證系統在將來的適應性。1.2.2 靈活的組網方式，方便被監控變電站的增加。1.2.3 幾個視頻監控系統可以作為子系統組成更大的視頻監控系統，可按多級（至少三 級）組網的方式，形成大規模的監控網絡，高一級監控中心能管理和監控低一級監控中心 的運行。1.3 開放性整個系統是一個開放系統，兼容性強，能與現有電力 MIS 網和其他監控系統（如變電 站自動化系統）互融，提供完整的維護業務平臺。1.4 靈活性1.4.1 系統可以很方便進行軟件升級，保證用戶投資。1.4.2 可調節圖像質量與帶寬占用，系統采用軟件編解碼，可以根據用戶需求調節幀 數、分辨率、圖像質量等。1

8、.4.3 多種圖像瀏覽方式，包括單畫面、四畫面、九畫面、十六畫面多種瀏覽方式。1.4.4 系統支持基于瀏覽器技術的網絡瀏覽功能，可以方便靈活的使用。1.5 先進性采用國際最新的 MPEG-1 圖像壓縮處理技術，圖像清晰，畫面質量高，占用帶寬小， 實時性強。1.6 實時性視頻延時小于 0.5S 。1.7 可靠性1.7.1 具有設計獨到的視頻流量管理功能，保證網絡通暢。1.7.2 實行操作權限管理，保證統一、規范管理。1.7.3 系統具有自診斷功能。1.7.4 系統具備防雷和抗強電干擾能力，可適應變電站中強電磁工作環境。1.7.5 系統的平均無故障工作時間 MTBF>50000 小時。1.8

9、 完善性1.8.1 具有強大的數據和告警的采控和處理功能。當發生報警時，能把報警信息以短消息形式發送到指定移動電話上。 與數據監控系統的無縫結合，實現告警時燈光、警笛聯動并錄像。1.8.2 功能完善的錄像管理體系。系統可選用手動、告警、定時錄像三種錄像方式；提 供指定周期的滾動刪除功能，有效防止存儲空間耗盡。1.8.3 系統具備完善的控制功能： 系統設權限管理，對不同級別的用戶給予不同的權限，有效防止越權操作。 被授權的網上任一操作人員可對任一攝像點進行控制，實現對攝像機視角、方位、焦 距、光圈、景深的調整。進行云臺的預置和控制。1.8.4 有專為電力系統監控設計的紅外測溫和門禁管理功能接口。

10、1.9 良好的硬件平臺系統硬件平臺為機架式設計，實現高度一體化、高度工程化，便于施工、安裝、調1.10 良好的軟件平臺系統的軟件操作簡便、模塊化結構，能應用于 Windows 等操作系統。<B&NBSP;CLASS=STYLE20> 系統特色與主要技術手段：一、系統特色1.1 整個系統是一個開放系統，兼容性強，能與現有電力 MIS 網和其他監控系統互融，提 供完整的維護業務平臺。1.2 可多級靈活組網、任意組合。1.3 采用國際最新的 MPEG-1 圖像壓縮處理技術，圖像清晰，畫面質量高，占用帶寬小， 實時性強。1.4 具有設計獨到的視頻流量管理功能和功能完善的錄像管理體系

11、。1.5 具有強大的數據和告警的采控和處理功能。1.6 系統穩定性高，體積小，便于安裝。是高度工程化的產品。1.7 有專為電力系統監控設計的紅外測溫和門禁管理功能接口。1.8 系統具有很強的安全性，適合電力系統的要求。1.9 系統支持基于瀏覽器技術的網絡瀏覽功能，可以方便的使用。1.10 系統設備先進，五年內不會因技術陳舊造成整個系統性能不高和過早淘汰。<P&NBSP;ALIGN=LEFT> 二、主要技術手段<P&NBSP;ALIGN=LEFT>2.1 流媒體管理技術對于一個基于 TCP/IP 網絡的圖像傳輸系統，如果僅僅滿足于圖像能在網絡上傳輸， 那是

12、遠遠不夠的。由于視頻源眾多，情況各異，圖像監控所需的視頻傳輸數據往往會彼此 或和其他系統爭用帶寬。若只有一、二個視頻源，情況尚可忍受；若視頻源超過一定數 目，需要調看圖像的用戶又多的話，局面就會混亂不堪。其后果就是圖像質量下降、延 遲、停滯，甚至造成系統癱瘓。無疑這是用戶所不能接受的。 變電站遙視警戒系統采用強大的流媒體軟件技術專門設計了適合變電站遙視警戒系統所使 用的視頻服務器軟件。它的主要作用是根據網絡帶寬、流量和用戶的請求合理地分配各個 視頻流數據的傳輸，并可以依據用戶網絡的實際情況采取網絡多播( MutilCast )技術以降 低多個用戶請求同一視頻流數據時的網絡流量。從而保證了圖像質

13、量，有效降低了在多用 戶并發操作下的圖像延遲和帶寬占用。同時也保證了高級別用戶可以及時有效地獲取所需 信息。并且使變電站遙視警戒系統的采用不會影響在同一網絡上用戶其他系統的正常運 行。2.2 數據采控技術包括所有模擬信號、開關信號、電壓電流的采集及設備遠程控制等，相對來說，這是 遙測遙控系統中比較成熟的技術。 AnyShow 變電站遙視警戒系統的數據采控模塊系統穩 定，準確性高。通過網絡視頻服務器的 485 總線方式，可以很方便接入各種數據采集設 備。本方案采用我公司開發生產的一體化數據采集平臺，具有數字輸入量，模擬輸入量和 數字控制量的平滑接入能力，用于采集紅外、門禁等告警數據，準確率高，反

14、應時間短， 是一款高性能的數據采控產品。2.3 數據傳輸技術TCP/IP 網絡協議是目前最流行也是最穩定的網絡協議。變電站遙視警戒系統在TCP/IP 網絡協議之上開發了專用通訊層，針對圖像數據的混合傳輸做了優化處理，適合多 點視頻和數據的并發傳輸，降低了系統資源的占用率。同時設計了專用文件傳輸協議，用 于錄像文件的傳輸。該通訊層支持多種 TCP/IP 協議的傳輸，包括 TCP 、 UDP 、多播等。2.4 數據存儲、處理、分析技術 為了對告警數據進行分析處理，變電站遙視警戒系統使用了 Microsoft 公司的SQL Server 數據庫系統。并成功地實現了數據庫的分布存儲和訪問，有效地降低了

15、系統負 擔，大大提高了系統的穩定性。同時，系統支持對數據的多種查詢和分析方式。 同時系統提供了各類數據庫。主要有告警數據庫、歷史統計值數據庫、實時曲線數據庫、 系統事件數據庫。從而為整體數據的存儲、處理及分析提供了強有力的依據。系統結構組成與系統組網方式 : 一、系統結構組成1.1 前端變電站數量電力變電站遙視警戒系統不限定前端變電站/所的數量，但前端變電站 / 所的數量會影響整個系統的性能。變電站遙視警戒系統在前端變電站/所少于等于 32 個時系統性能最佳。在前端變電站 /所少于等于 64 個時，系統性能基本不受影響。當前端變電站 /所數量大 于 64 個時，通常的做法是將這些變電站 /所拆

16、分成若干個分控中心 （ 每個分控中心的前端變 電站/所數量小于 64 個）。在這些分控中心之上再建立一個監控中心，從而組成一個樹型網 絡結構。監控中心主要完成一些對分控中心的管理（包括非實時管理，如報表、統計等和實時管理即接管 ）。<P&NBSP;ALIGN=CENTER><IMG&NBSP;SRC=" 20076.gif? border="0" 15 2007-6Upload GCZX> <P&NBSP;ALIGN=LEFT>1.2 傳輸信道選擇目前，對于變電站遙視警戒系統通常有以下幾種傳輸方式：以太網

17、傳輸方式以太網傳輸方式要求各變電站（所）的光纖或微波設備提供以太網接口，以便于變電 站（所）的圖像、聲音及數據經監控主機通過以太網接口上傳至監控中心。或者要求變電 站（所）已經和監控中心通過局域網相連。變電站（所）的圖像、聲音及數據經監控主機 通過以太網經過各級路由器、交換機或 HUB 上傳至監控中心。2M-以太傳輸方式2M-以太傳輸方式要求各變電站（所）的光纖設備提供2M 接口，以便于變電站（所）的圖像、聲音及數據經監控主機通過2M-以太網橋上傳至監控中心；監控中心通過2M-以太網橋將各變電站（所）的上傳的圖像、聲音及數據匯集到中心網絡交換器上與局 域網上其他機器連接，供其進行處理。2M 模

18、擬傳輸方式2M 模擬傳輸方式要求各變電站（所）的光纖設備提供 2M 接口，以便于變電站（所） 的圖像、及數據經 2M 圖像編碼器上傳至監控中心；監控中心經 2M 圖像解碼器將各變電 站（所）的圖像解碼到模擬監視器或電視墻上，或經過二次編碼接入中心以太網。同時將 各個變電站（所）的數據匯集以便集中管理。以上幾種傳輸方式的性能比較如下表：<P&NBSP;ALIGN=CENTER><P&NBSP;ALIGN=LEFT><IMG&NBSP;SRC=" 15 2007-6 Upload GCZX2484.gif? border="0">1.3 系統整體組網結構變電站遙視警戒系統可按行政區域劃分，采用星形拓撲三級組網結構，如圖所示:<FONT&NBSP;SIZE=2><P&NBSP;ALIGN=CENTER><IMG&NBSP;STYLE=&quo