安防产品及技术在电力领域的应用

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　　电力是照明、取暖、交通、通信等现代化生产生活中最重要的动力源泉，在一国的发展中占据了举足轻重的战略地位。由于电力行业的特殊性，以及近两年我国能源战略的实施，电力行业的安防系统及安全生产与信息管理工作尤为引人注目。

　　当前，电力工业面临着新的形势和挑战。电力市场化改革不断深入，社会对电力可靠性的要求不断提高；新能源和可再生能源的快速发展对电网的安全稳定运行提出了新的要求；大电网不断延伸，电压等级不断升高，大容量、高参数发电机组不断增多，电力的技术复杂性进一步提高；部分电力企业安全管理薄弱，责任事故仍有发生，这些都对电力领域的安防提出了新的挑战。

　　一、电力领域的安防需求分析

　　有关人士曾做过保守估计，我国每年因电力设备被偷盗和破坏而造成的直接物损就达数十几亿元人民币，而因设备被盗导致供电中断造成的间接损失则难以估量。

　　据电监会数据显示，2011年电力生产人身伤亡责任事故起数30起，死亡38人。2011年，国家电网公司、南方电网公司由于发生盗窃电力设施情况导致倒杆例增106基，被盗塔材15万余件，被盗输电线、电缆1277千米，被盗变压器981台，对电力供应产生了一定影响。

　　与此同时，智能电网的建设也在加速推广，根据此前的规划，2009－2010年为规划试点阶段，2011-2015年为全面建设阶段，2016-2020年为引领提升阶段。

　　前瞻产业研究院发布的《2012－2016年中国智能电网产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》显示：第一阶段我国电网总投资为5510亿元，智能化投资为341亿元，年均智能化投资为170亿元，占电网总投资的6.2％；第二阶段电网总投资预计为15000亿元，智能化投资为1750亿元，年均电网投资350亿元，占总投资的11.7％；第三阶段电网总投资为14000亿元，智能化投资为1750亿元，年均智能化投资350亿元，占总投资的12.5％。

　　其中，变电、配电和用电三个环节的智能化投入金额最多，未来五年年均投资分别约为70亿元、75亿元和110亿元，比2009-2010年间年均投入增长750%、170%和130％。从投资比例来看，变电、配电和用电也是占比最大的环节，”十二五”期间预计占整个智能化投资的比例分别为21％、22％和33％。

　　在这一系列涉及到电力安全生产以及智能电网建设的过程中，技防手段都扮演着至关重要的角色。比如2010年12月底，国内首座物联网智能变电站在江苏无锡投入运行。这座变电站在安防监控方面配置了55个高清摄像头和2台红外热成像仪及声光报警等设施，无需进行人工或机器人巡检，远方的监控中心便可随时掌握站内设备和辅助系统的运行情况，及时诊断并处理出现的异常现象。

　　二、电力安防的特性及新需求

　　（一）电力行业的主要特征

　　相对于其他领域，电力行业的安防有以下特点：

　　1、行业特殊性：作为民生的重要保证行业，电力行业要时刻保证系统的正常运作。这就给安防系统无论是功能性还是稳定性都提出了很高的要求。

　　2、位置偏远、分散：根据电力行业的性质，一般电站都分布在比较偏僻的地方，远离人群，这给处理警情带来了困难，问时，各个变电站分布较为分散，不同行政级别有着不同级别的电站，这对安防系统的统一管理提出较大的难题，其中包括了集控站对下属分控站的人员出入状况以及周界系统的管理等。

　　3、工作环境恶劣：由于电力设备以及各个电站分布较广，不同的地理环境所要面临的是各种不同的气候条件。比如，在监控方面，监控摄像机要适应长期在野外暴晒、严寒、雨淋及沙尘的考验，产品要既能耐受干旱高温，又要能保证在低温环境下工作，还有防雨、防尘、防雷等性能。

　　4、工作场所危险：电站作为一个重要的且高度危险的场所，严谨闲杂人员进入。这就要求安防系统要做到严格防范、提前预警。

　　5、系统网络化要求高：随着科技的发展，各个省市电力公司都用有了自己的电力专网，使系统的运行实现网络化，给安防系统的自动化提供了基础。

　　6、管理自动化要求高：时代的发展要求管理水平的提高，安防系统的管理也要实现自动化。

　　7、无人值守：近几年无人值守的电站跟随电力技术发展而出现，无人值守电站要求实现远程监视、远程控制、远程管理、远程记录。发电厂和高压变电站由于占地面积大、周界范围长，同时要求安防人员必须快速到达入侵地点，并及时掌握报警区域的实时情况，某些设施采取了无人职守模式，这对周界安防提出了更高的要求。

　　8、系统设备稳定可靠：电力领域的报警系统对落叶、鸟禽、小动物等物体的误报率要求接近于零。由于高压变电站的周界范围大，报警后安防人员出警距离远，如果系统误报率高，容易使安防人员产生”狼来了”的心理，造成警戒松懈。一旦发生入侵行为，必须准确报告确切的被入侵防区，以便安防人员快速赶往出事区域；同时，前端电子围栏应有声光报警器发出声光报警，便于安防人员在黑夜中准确辨认被入侵地点。

　　9、设备抗干扰性强：抗干扰性强也是电力行业对安防系统的基本要求之一，安防系统的运行不能受到周界内的电力设备的电磁噪音干扰，同时也不会干扰其他通讯设备的正常工作。

　　（二）行业新需求

　　因为电力是传统行业，一直以来，安防都伴随着这个行业在不断地发展，所以目前参与电力领域的安防厂家相对稳定。近年来，随着智能电网以及物联网概念的提出，电力用户对安全的认识也逐渐在改变，逐渐对安防产品和技术有了多样化的需求。

　　首先是标准化需求，国家电网已经就视频监控出台了企业标准，南方电网的各个分公司也有一些地方标准，很多需求其实是基于这些标准而产生的。

　　其次是融合需求，就是电力一次系统和辅助监控系统之间的联动协作，这种需求虽然标准中没有硬性要求，但用户正在逐步认识到融合性的重要性。”

　　还有就是效率与成本的需求。由于在电力领域，发电厂和高压变电站周界范围大，因此电力行业还要求降低周界安防系统与监控系统在建造、运行和维护方面的成本。

　　此外，耗能低，符合节能减排的环保趋势也是电力行业对安防系统的一个新要求。

　　三、安防产品及技术在电力领域的应用现状

　　（一）高清监控与智能监控技术

　　电力行业监控主要以变电站监控为主，早期主要力求图像部分能看得见，数据部分能拿得到，但随着电力系统的防范保障级别的提升，如何看得更清晰也成为用户的重要需求。得益于高清监控技术的提高，在变电站的周界、机房等重点区域，720P和1080P的高清网络摄像机可实施高清监控，做到看得更清。同时，智能监控还可以无人值守区域的监控图像进行智能分析，及时发现非法人员闯入、设备异常检查、自动告警等，为”智能电网”的发展提供安防监控解决方案。

　　（二）平台软件技术

　　经过多年来持续不断的建设，电力行业内部采用了各种不同的平台和管理软件，如：95598系统、配网调度系统、SCADA系统、抢修指挥中心系统、管理信息系统、营销自动化系统、电力生产管理系统、电力市场技术支持系统、物资采购系统、GIS系统等，如何解决这些系统的数据融合问题，实现这些数据的共享，是最大限度发挥电力视频监控应急系统效能的基础。

　　一个完整的电力视频监控应急系统，包含六大应用模块（生产监管、应急保障、指挥调度、恢复重建、公众沟通和监督管理）和电力生产应急系统数据中间件组成。其中与日常电力生产过程监管相关的是生产监管应用模块，突发事件发生时，根据应急级别的不同会使用到不同的六大应用模块。生产监管模块是整个系统的基础。

　　从系统的模式以及电力行业其他系统的发展来看，电力行业偏向于采用B/S模式，安装和升级比较方便。从系统采用的架构来看主要有两种：NET架构和J2EEJ架构。两种架构各有千秋，由于维护比较方便，用户更愿意接受NET架构。考虑到与电力行业的其它系统的整合，在电力视频监控应急系统中采用SOA架构显得尤为重要。为了提高开发效率和系统的扩展性、增加业务的灵活性，在电力视频监控应急系统中，各类中间件的使用也会越来越多。

　　（三）无线移动视频技术

　　随着3G网络的开通，无线移动视频技术为移动终端用户带来了更快的数据传输速率，同时也为提升电力安全生产监管水平奠定了技术基础。如何将移动视频技术与目前的电力生产的业务流程相结合，简化和规范作业过程，缩短作业所需时间，提高生产管理水平，是当前迫切需要解决的问题。

　　（四）电力物联网技术

　　电力物联网融合了通信、信息．传感、自动化等技术，在电力生产、输送、消费、管理各环节，广泛部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种智能感知设备，采用基于IP的标准协议，通过电力信息通信网络，实现信息安全可靠传输、协同处理、统一服务及应用集成，从而实现电网运行及企业管理全过程的全景全息感知、互联互通及无缝整合。

　　物联网技术是智能电网的重要支撑技术，可以为智能电网带来多方面价值，可全方位提高智能电网各个环节的信息感知深度和广度，提升电力系统分析、预警、自愈及防范灾害的能力，提升电网安全运行水平，实现智能电网”电力流、信息流、业务流”的高度融合，以及电力从生产到消费各环节的精细化管理，达到节能降耗、经济高效的目的。

　　智能电网与物联网的深度融合，可以带动智能终端、智能传感器、信息通信设备、电力芯片、软件以及运行维护产业的发展。我国的电力物联网技术研究起步相对较晚，从大电网和中低压电网两个角度同时切入，已经完全成熟并产业化的成果相对较少。但在很多方面的研究成果已经为发展智能电网奠定了一定的基础。