中威电子：变电站智能监控系统解决方案

一、方案概况

1．应用背景

根据《智能变电站技术导则》的定义，智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

智能变电站自动化由一体化监控系统和输变电设备状态监测、辅助设备、时钟同步、计量等共同构成。一体化监控系统直接采集站内电网运行信息和二次设备运行状态信息，建立变电站全景数据，是智能变电站自动化的核心部分。而变电站智能辅助监控系统，能够提供安全防护、环境监测、辅助控制等功能，使变电站的运行更为安全、可靠，已成为智能变电站的重要支撑部分。为了满足智能变电站电力调度自动化、安全管理的应用需求，杭州中威电子股份有限公司推出了具有先进性、实用性、智能性、兼容性、可扩展性等特点的智能变电站综合监控系统解决方案。

2．业务现状

1)建设现状

智能电网是未来发展的趋势，促进智能电网各环节协调发展的关键，在于从实体电网、信息系统、业务整合三方面，依靠标准和规范，着力解决能量流、信息流、业务流的高度一体化等方面的问题。

2)智能变电站辅助系统综合监控平台技术规范

根据国家电网公司物资采购标准（智能设备卷-智能变电站辅助系统综合监控平台规范），辅助系统综合监控平台由视频监控子系统、环境监测子系统、安全警卫子系统、门禁子系统、灯光智能控制子系统等组成。同时平台还预留了通信接口，以便接入相当独立的消防子系统。

3)视频监控系统技术规范

电网视频监控系统是智能电网的一个重要组成部分，广泛应用于电网的建设、生产、运行、经营等方面。由于视频监控系统在不同的建设时期选用了不同的技术和不同厂家的产品，导致了标准不统一、技术路线不一致。国家电网的智能电网建设，要求视频监控系统能够实现统一监控、统一存储、分级控制、分域管理，使不同的视频监视系统能够互联互通，满足视频监控系统全局化、整体化的发展需求。

二、需求描述

根据站内的监控需求，尽可能的实现点位覆盖，包括周界及出入口、室外设备场地、室内设备室等区域；

对于进出变电站的车辆，能够实现车牌及车辆信息识别，管理允许的情况下还可实现车牌核对无误后自动开启伸缩门；

变电站大门部署可视对讲门禁，刷卡后可控制伸缩门的开关，忘带卡的可通过呼叫中心进行远程视频身份核实，确定身份后由中心实现开关门；

对于进出变电站的人员，配合人脸比对系统，当出现了不在人脸库中的人员，能够及时产生报警信号；

对于重点区域，能够对进入人员进行行为分析；

在变电站运行过程中，当设备进行操作或跳闸时，能够实现联动视频复核，条件允许的还可实现智能读表、设备状态分析；

站内的视频监控设备及环境感知设备需符合国家电网标准中要求的协议；

站内的视频监控设备与环境感知设备之间，能够按照用户的需求实现站端联动配置，即使出站网络故障也不会影响站内联动预案；

在部分重点变电站，对于站内重点设备，需部署在线式红外热像仪，实现24小时温度监测，出现温度越限情况能够及时报警。

三、系统架构

图3变电站智能辅助监控系统总体结构示意图

在变电站站端，变电站智能辅助监控平台管理站端的所有辅助系统，通过国网B接口和104规约分别上送视频信息及环境信息至中心主站，并通过DL/T860与信息一体化平台进行信息交互。

综合辅助系统不是独立的系统，还需与站内信息一体化平台进行信息交互，并通过信息一体化平台与变电站自动化系统（SCADA系统）进行信息交互、行为互动，满足智能变电站对综合辅助系统提出的新需求，综合监控平台与信息一体化平台间采用DL/T860规约进行通信。辅助系统综合监控平台各子系统连接、和其他系统的连接详见下图。

图2综合辅助系统结构示意图

图3变电站智能辅助综合接入平台接入系统示意图（站端）

四、系统功能

1．实时监控

采用中威电子的高品质摄像机，具有防尘、防水等功能特性。实时获得监控区域内清晰的监控图像，各种型号系统的摄像机可以满足不同区域监控点的监控需求，实现24小时不间断监控。并且可以对带云台设备进行云台操作，对视角、方位、焦距的调整，实现全方位、多视角、无盲区、全天候式监控。

2．录像存储

前端的视音频信号接入视频处理单元存储数据，达到前端存储的需要，以供事后调查取证；通过支持SMART功能的NVR，支持基于智能侦测事件的快速检索；支持基于区域入侵、越界侦测的录像后检索，可在回放中自定义智能规则快速检索，录像搜索随心所欲。

3．语音功能

通过广播功能，工作人员能够对现场工作进行指导，对违章操作进行警告；通过语音对讲，上级管理部门能够和变电站现场人员进行沟通。

4．红外热成像

通过变电站制高点部署的红外热像仪，对重要设备进行轮巡，实时监测设备温度，一旦发现温度异常，及时产生报警。

5．智能分析

采用图像智能分析系统对变电站内的设备状态进行分析，对仪表读数、刀闸状态、刀闸（开关）分合指示牌状态、控制柜指示状态进行识别，表计读数超限能够及时预警，同时识别后的结果可通过DL/T860规约上传至信息一体化平台。

6．行为分析

通过SMART摄像机，对于重要区域采用智能分析技术，通过行为分析和智能跟踪的方式，实现安全防范监控；本系统中主要对穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域等多种行为进行识别和触发报警。

7．车牌及车辆识别

通过电站出入口部署的摄像机，对进入车辆进行抓拍，识别车牌信息及车型、车身颜色。

8．环境监测

通过传感器实时采集相关环境数据，例如温湿度、风速、水浸、SF6浓度等相关信息，在站端平台实现信息汇聚并转发至运维中心，生成曲线和报表，方便实时监控、历史查询、统计分析，数据出现异常时可以联动报警。

9．处置预案

通过视频监控系统和其他辅助系统的关联，能够提供丰富的视频预案：客户端联动、报警录像等。有助于相关部门第一时间发现事故点，迅速做出反应，把事故损失控制到最小范围。除了视频预案，系统还支持其他处置预案，比如：当温湿度越限时，能够自动开启空调；当电缆沟积水越限时，能够自动开启排水；当开关室SF6浓度越限时，能够自动开启排风。

1)巡视预案

系统支持可视化巡检预案，可按运行规定对设备进行日常、定期和特殊巡视，根据人工巡检的路线，把沿途多个监控点的多个预置位添加进预案，一旦发现问题可截图并标注问题，及时通知相关部门。相较于人工巡检、手工纸质记录的传统巡检方式，该预案可大大提高巡检质量及到位率。

2)业务联动

通过电力行业标准协议与生产系统对接后，当遥控操作或发生故障时，视频监控系统将收到生产系统发送的遥控、遥信信号，联动相关监控点的预置点，实现可视化运行管理。

3)远程维护

通过平台软件能够对前端设备进行校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能。设备提供远程访问功能，运维人员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，提高的设备维护效率。

五、系统特点及优势

1．符合国网标准

系统严格按照国家电网的《智能变电站辅助系统综合监控平台技术规范》、《变电站智能辅助监控系统及接口规范》（报批稿）及《电网视频监控系统及接口》，采用符合标准的硬件产品和监控平台。除了视频监控设备满足国网B接口规范并获得国网电科院的认证报告，平台软件也符合主流电力通信标准（如国网B接口规范、DL/T860规约、104规约）并获得国网电科院的认证报告，能够与电力运行管理系统实现对接。

2．视频无死角

变电站某些特殊区域，由于监控角度较小、空间狭小或者环境危险等各种原因，不适合安装多台摄像机。通过在变电站各类保护小室、10KV开关室、35KV开关室内安装轨道式摄像机，变电站智能辅助监控系统可以远程对轨道摄像机进控制操作，可以实时获取每个控制（保护、高压）柜上的所有监控信息，实时上传中心主站。轨道监控摄像机可进行水平、垂直两个方向的运动，确保了监控目标不留死角。

3．智能业务分析

智能化是视频监控发展的必然趋势，智能视频分析技术的出现正是这一趋势的直接体现。如果把摄像机看作人的眼睛，而智能视频系统则可以看作人的大脑。智能视频监控系统能够识别不同的物体，发现监控画面中的异常情况，并能够以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，提高报警处理的及时性，从而能够更加有效的协助工作人员预先发现危机，并最大限度的降低误报和漏报现象。

变电站早期的智能视频分析主要应用于区域防范，防止人员误入带电区域引发人身伤亡事故。随着智能视频分析技术与电力行业的深度融合，已被逐渐应用于变电站的日常管理中。在变电站设备巡视、倒闸操作中，变电站智能辅助监控系统能够实现以下功能：对变电站所有的仪表进行全部的、准确的监控，实时获得变电站内每个仪表的读数，对仪表读数超过警戒值的，系统智能报警；对变电站断路器、隔离开关的分合指示牌进行智能分析，并将分析结果上传信息一体化平台；对变电站断路器、隔离开关保护屏柜上的分合指示灯进行智能分析，并将分析结果上传信息一体化平台。

4．红外在线预警

在电力行业，很早就将热像仪运用于设备的安全检修上，通过其对电气设备和线路的热缺陷进行探测，如变压器、套管、断路器、刀闸、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、组合电器、绝缘子串、低压电器以及具有电流、电压致热效应或其他致热效应的设备的二次回路等，这对于及时发现、处理、预防重大事故的发生可以起到非常关键而有效的作用。红外成像技术已毋庸质疑地成为预防性维护领域最有效的检测工具。

为了保障设备的可靠运行，工作人员需采用便携式红外热像仪定期对设备进行红外扫描，以确保设备运行在正常温度。但这种巡检方式不具有实时性，无法在设备运行状态改变后及时了解设备温度，通过在线红外热像仪可以实时监控主要设备的温度，解决过热无法被及时发现的问题。