【安防知识网】随着无人值守变电站管理模式的推广，变电站巡检制度的建立，在巡检中心、集控中心(集控站)等相关部门通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时图 像监控、远程故障和意外情况告警接收处理，可提高变电站运行和维护的安全性和可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。

  　 1.变电站的安全防范

　　1.1 前言

　　随着无人值守变电站管理模式的推广，变电站巡检制度的建立，在巡检中心、集控中心(集控站)等相关部门通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况告警接收处理，可提高变电站运行和维护的安全性和可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。

　　1.2 需求分析

　　目前主要针对变电站内的如下目标实施实时监控：

　　● 实现对变电站区域内场景情况的远程监视、监听;

　　● 授权的人员才可以进入变电站，并且有进出记录;

　　● 监视变电站内变压器、断路器等重要运行设备的外观运行状态;

　　● 监视变电站内CT、PT、电缆接头和绝缘子等高压设备的外观状态;

　　● 监视变电站内隔离开关和接地刀闸的分合状态;

　　● 监视变电站内其他充油设备、易燃设备的外观状态;

　　● 监视变电站内主要室内环境(主控室、高压室、电容器室、独立通信室等)的情况;

　　● 实现变电站站内关键部位防火、防盗自动监视，可进行周边报警联动。

　　1.3 系统设计原则和依据

　　主要依据电力行业对电力远程监控系统的需求，以及本产品在电力系统多次应用过程中实际经验，电力远程监控系统招标文件技术部分中所提出的整体建设目标、系统功能、技术性能指标等，在设计时着重参考《工业电视系统工程设计规范》、《MPEG4视音频编解码标准-视听对象的编码(6部分)》、《100BASE-TX快速以太网接口标准》、《广电集团电力远程图像监控系统技术标准》等标准。

　　本解决方案以满足实际应用为出发点，在视频传输方面尽量利用电力现有的通讯网络以求最大程度降低系统造价。系统设计原则如下：

　　● 系统稳定性、可靠性;所选硬件均选用先进、成熟、可靠的产品，且具备良好运行业绩。

　　● 系统先进性;采用目前最先进的软硬件组合，使系统兼容性、升级、扩展更容易，并采取模块结构维护简单化。

　　● 系统易操作性和实时性;所有操作均采用WINDOWS标准窗口操作，并使信号实时上传，真正做到实时性。

　　● 免维护性;通过模块化、层次化的设计可基本实现系统的免维护。

　　● 可扩容性;可根据需要方便地进行网络逐级汇接，增减各类站级前端设备等。

　　2. 安防系统介绍及设计方案

　　2.1 系统概述

　　整个系统由两部分组成：远程图像监控系统和报警门禁系统

　　1、远程图像监控系统

　　远程图像监控系统ATW ImagineWorld采用最先进的计算机技术和数字图像压缩技术，集视音频矩阵切换、报警、多画面处理、硬盘录像等于一体，并充分利用现有的通讯工具来实现所有信号的远程传输;系统操作非常方便，一切都在电脑上完成，不需专业人员管理维护。系统结构配置简单，没有容量的限制。对于一些远程的，分散且数量众多的，或由于条件限制难以铺设专用线路的地方的监控，都有很现实的意义。

　　ATW ImagineWorld是一种快速反应的图象信息管理监控系统，用来显示远程点的视频信息。它可通过装在远程被监控点的远程图象单元收集图象并进行数字化压缩，然后借助公用通讯媒介传输到监控位置电脑的软件(操作软件或管理软件)里;从而在监控电脑上实现对远程点的监视与控制。包括远程实时图象的设置、显示、存储和打印;远程摄像机的云台控制和设置;远程报警前、后图象的存储，调用和处理;多个远程点图象的轮流显示;远程点的双向音频监控。

　　基于Launch网络视频服务器的电力变电站远程图像监控系统，对于纳入遥视监控范围的变电站的数量没有限制，主要视其应用环境的网络状况，因此基本上系统规模可根据电网区域范围大小和变电站数量自由组合定义。同时系统可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。

　　根据电力行业的应用特点及管理模式，其电力变电站远程图像监控系统基本上分为主控中心、区域监控中心和站端系统的三级网络结构方式。系统在各变电站站端装备一台或多台Launch网络视频服务器(具体数量视变电站内配置的监控摄像机数量)执行视频处理单元RVU功能，完成对视音频信号的数字化及编码压缩处理，将其和报警等数据信息一起打包成IP数据包在IP网络上传输;各集控中心(包括巡检中心)设区域监控中心，利用中心与变电站之间的10/100Mb/s (10/100BASE)光/电接口通道或2Mb/s(G.703)电路通道，接收各变电站站端网络视频服务器上传的视音频、报警信息，同时通过“Launch网络视频集中监控系统管理软件”进行远程实时监控;在条件成熟的前提下可在调度中心设立主控中心。系统的分级拓扑简图如图一所示。

　　此外，可将监控网络单独划为一个VLAN子网，只通过FE或GE与中心交换机或路由器建立连接，这样，变电站内的设备运行信息可直接进入电力单位的MIS网络，即将图像、语音、报警信息送到MIS系统，使得MIS上的被赋予权限的工作台式电脑都可获得图像、报警等信息而无需额外建设投资。[nextpage]

　　2、报警系统和门禁控制系统

　　根据对前端的分析，确定本系统采用DSC4020报警主机;建立以有线报警为主，在有周界电网作为防护的变电站增加红外双鉴探测器、振动探测器和紧急按钮作为辅助。一旦有外人入侵，对指定监控点图像进行录像，通过继电器启动变电站相关位点照明、控制一体化球形摄像机到相关预置位点等等。 此外，报警主机可以通过电话线或者GSM网络，将有关告警数据发送到监控中心，并由监控中心执行如上所述的处理程序。

　　对于没有周界电网防护的变电站，周界再增加红外对射进行防护。同时在报警系统上增加了门禁控制功能，系统记录下每个人的出入情况，管理人员可随时查阅，了解员工的考勤情况;办公室出现意外，电脑内存贮的信息可以提供所有出入人员的时间记录，有据可查;同时可以在此门禁控制的基础上增加员工考勤功能。出入“通行证”不能被复制，即使丢失或被盗，只要系统将此卡的权限取消，拿这样的卡便再也无法敲开任何大门，对整个防范区域无损丝毫，安全可靠。

　　2. 2 系统组成及各部分配置要求

　　1、 电力变电站远程图像监控系统的组成

　　如前所述，根据电力行业的应用特点及管理模式，其电力变电站远程图像监控系统由主控中心(调度中心)、区域监控(巡检)中心和前端变电站站端部分(监控前端)以及传输网络设备构成。

　　其中，主控中心和区域监控中心的功能基本一致，主要包括监控管理服务器、中心值班员工作站、录像资料存储设备以及量子网络视频集中监控系统应用软件。变电站监控前端部分包括摄像机及配件、语音设备、网络视频服务器(视频处理单元RVU)、矩阵控制器(可选)、告警处理单元等。

　　视频、音频、告警信息，由网络视频服务器压缩编码后，通过通信网络，上传到监控中心，完成实时监控，掌握站内设备运行情况。监控中心可实施对变电站监控设备的管理、告警信息的查询、图像浏览和控制等功能。

　　考虑到电力系统建设的阶段性特点，基于Launch网络视频服务器的电力变电站远程图像监控系统具备良好的可扩展性。各功能部分采用模块化结构，非常易于扩容、组网方便、配置灵活，并具有良好的用户接口。

　　● 在系统加入新的变电站时，只须建立站端监控前端系统并建立和监控中心的连接即可;

　　● 系统各项功能和运行状态不受扩建影响;

　　● 系统具备多级组网能力以组建全省的监控网络。

　　变电站监控前端部分：

　　变电站监控前端部分设备安装在变电站现场，完成变电站现场各种信息采集、处理、上传，主要可分为网络视频服务器(视频处理单元RVU)和外围监控设备两大部分。设备应符合变电站自动化设备设计要求及有关标准，各部分的配置和要求如下：

　　1.1 网络视频服务器

　　网络视频服务器是电力变电站远程图像监控系统中的核心设备，执行电力有关标准规范中所谓的站端视频处理单元的功能，主要包括：

　　● 采集变电站各监控对象的视频图像和背景声音，经过压缩编码后上传到监控中心;

　　● 在需要时，通过现场网络连接解码器，根据本地或监控中心操作发出来的命令控制视频切换、控制镜头聚焦、近景/远景、光圈调节，控制云台上下、左右和自动巡视动作;

　　● 根据告警处理单元、报警探测器采集到的各种状态信息和报警信息，实现警视联动录像功能，自动启动告警照明灯、警铃等受控设备，自动以字幕、声光提示报警加以说明;

　　● 与变电站相关自动化系统(即综合自动化系统或RTU、门禁系统等)互联互动，根据预先设定信息实现和所连接的自动化系统之间的联动;

　　需要特别指出的是，由于量子网络视频服务器的独特性能和强大功能，在变电站站端和监控中心之间网络带宽允许的情况下，它可以将变电站站端所有监控对象的视频图像实时上传到监控中心并同时显示。而采用工控机加视频压缩卡或采用数字硬盘录像机执行站端视频处理单元功能的电力变电站远程图像监控系统模式，由于其自身架构原因，就无法实现这一功能。出于变通考虑，通常在摄像机和监控站端视频处理单元之间接入矩阵控制器(如十六路入四路出)，减少输入到站端视频处理单元的视频路数，达到准实时监控的目的。

　　1.2 外围监控设备

　　由于各变电站规模、电压等级、变电站形式(室内、室外)的不同，外围监控设备的类型、构成和组织结构，尤其是摄像点的布置和摄像机的类型数量差异较大，总体上以满足图像监控基本目标和要求为原则进行配置。按照《广电集团电力远程图像监控系统技术标准》参考摄像机配置如下：

　　应用于变电站监控的摄像机类型有一体化球形摄像机、彩色摄像机、一体化红外摄像机等，加上配套的云台、防护罩、支架和云镜解码器等，一般要求指标如下：

　　● 一体化球形摄像机，可预设128个以上位置，视频输出VBS1.0Vp-p/75欧，20倍光学焦距，8倍数字焦距，清晰度480线，逆光补偿功能，自动/手动聚焦，遥摄全景旋转(360度连续)，倾斜旋转-5°～90°，环境温度：-10°～+50°，最小照度1LUX，RS485/232接口，功耗≤50w，信噪比≥40db。

　　● 彩色摄像机，光灵敏度值<0.5Lux, 清晰度>480线。

　　● 一体化红外彩色摄像机，机身、红外灯、镜头为一体，光灵敏度值<0.5Lux, 清晰度>520线。在黑暗的环境下，在红外灯照射下可以看清物体。

　　● 云台、防护罩、支架，室内型云台、防护罩、支架要求具备防锈防腐功能;室外型云台、防护罩、支架应具备防雨、防尘、防锈、防腐能力，对高低温环境条件特别恶劣的摄像点，应采用具备高低温防护能力和雨刮器的防护罩以保护摄像设备。[nextpage]

　　2、报警主机和门禁控制的组成

　　电力变电站报警系统由主控中心、和前端变电站站端部分(监控前端)以及传输网络设备构成。

　　其中，主控中心安装了报警接收主机，中心值班员工作站、报警资料存储设备以及报警系统应用软件。变电站前端部分包括报警主机、红外微波双鉴探头、门磁、紧急按钮、烟感探测器、水淹探测器、温湿度感应、振动探测器、红外对射等。这些探测器探测到信号后发给报警主机，报警主机根据撤布防将各种报警信息通过电话线，上传到主控中心。主控中心就能在第一时间知道前端发生的警情，并可调用前端视频画面进行警情核实。同时还能将报警信息直接通知到变电站的负责人。

　　考虑到电力系统建设的阶段性特点，基于DSC报警主机传送警情的报警系统具备良好的可扩展性。各功能部分采用模块化结构，非常易于扩容、组网方便、配置灵活，并具有良好的用户接口。

　　● 在系统加入新的变电站时，只须有电话线就可以将此报警系统与主控中心联网，如果没有电话线也可以利用GSM网进行与主控中心的联网。

　　● 系统各项功能和运行状态不受扩建影响;

　　● 系统具备多级组网能力以组建全省的监控网络。

　　在报警主机上可以加装门禁控制系统，对进出变电站的人员进行监管，系统记录下每个人的出入情况，管理人员可以远程查阅记录，记录员工的考勤等。

　　变电站报警前端部分：

　　变电站报警前端部分设备安装在变电站现场，完成变电站现场各种信息采集、处理、上传，主要可分为报警主机、门禁控制器和探测器设备两大部分。设备应符合变电站自动化设备设计要求及有关标准，各部分的配置和要求如下：

　　1、报警主机：16个基本接线防区，可扩充多致128个防区，使用有线、总线及无线防区;可分为8个可独立操作及通讯的子系统;1500组使用者密码，可记录3000宗事件以供参考，由键盘显示，也可接打印机输出。 来自报警探头的所有报警信号，连入PC4020A报警主机，主控电脑就可监控、显示、 处理这些报警信号，并可控制一路或多路继电器作灯光、录像、警号等控制，实现报警联 动功能。主机可以通过密码对任何一个防区进行布防和撤防，同时可以通过电话线方式，将报警信息传送到报警中心。

　　2、门禁控制器：可连接多达16个模块 ，共32个读卡机;64个门禁级别/99个时间列表/4个假日组;分布式离线工作，卡片参数和编程信息等保存在非易失性存储器内;支持多种读卡技术(PolarisTM, ShadowProxTM, KantechTM XSF 和 26 位 Weigand)

　　3、警探测器和告警处理单元

　　报警探测器包括烟感探头、温湿度感应探头、水淹探测器、红外微波双鉴探头、红外线光束对射探头等，用于监测变电站设备和环境的异动情况。所有报警探测器的告警限值可以通过软件设定。

　　报警探测器采集的干节点告警状态最先经过报警主机的处理，并完成一些逻辑关系，一方面可以通过电话线方式将警情传送到主控中心，另一方面以数据的形式通过RS232/485串口上传到网络视频服务器并最终到达监控中心。在监控中心，监控管理系统软件根据事先的设定程序，执行一系列关联操作，如对指定监控点图像进行录像，通过网络视频服务器启动变电站相关位点照明、控制一体化球形摄像机到相关预置位点等等。

　　3、其他设备

　　变电站监控前端可根据系统需要，配备变电站专用标准机柜放置站端设备，配备麦克风、喇叭等语音设备通过系统软件实施广播、对讲等功能，配备防雷设施、直流供电电源、不间断供电电源等等。

　　4、监控中心

　　监控中心的概念包括主控中心(调度中心)和区域监控(巡检)中心。主控中心以权限管理的方式管理监控各区域监控中心，主控中心的功能和区域监控中心的功能基本相同，所以在此以区域监控中心为例一并叙述。

　　远程监控中心的基本功能是完成所辖变电站图像的实时显示、控制、存储、管理等功能，其硬件系统主要由系统服务器、值班员工作站、网络接口设备、存储打印设备等组成，其核心是“网络视频集中监控系统管理软件”。

　　1 远程监控中心网络接口

　　根据电力通信网络的具体现状，为使监控中心和变电站站端建立IP网络连接，网络接口可采用下列三种接口方式：E1接口：G.703信号收发(ITU-T G.703建议);10BASE-T标准LAN接口,符合IEEEE802.3/ETHERNET标准;100BASE-TX标准LAN接口, 符合IEEEE802.3U/ETHERNET标准。

　　2 系统服务器

　　监控中心设系统服务器，安装Windows操作系统以及Launch网络视频集中监控系统管理软件，并根据需要配备大容量硬盘或外置存储设备。系统服务器硬件要求P4 2G以上CPU，256M以上内存，自带32M显存显卡的工控式PC。

　　系统服务器作为监控中心的系统操作平台，主要负责接收、存储、分析、统计和查询远端变电站上传的视音频、告警、数据信号，同时执行强大的系统管理功能，包括管理系统用户和设定用户权限、管理和配置系统设备、对报警信息进行联动处理、作为网络服务器管理网络用户和网络设备等等。而这一切功能都是以量子网络视频集中监控系统管理软件为核心实施的。

　　3 值班员工作站

　　值班员工作站可根据需要集中或分散地设在运行班组、保卫部门、安监部门或值班领导处，对于监控变电站数量较少的系统可将系统服务器兼做值班员工作站。值班员工作站硬件要求P4 1G以上CPU，256M以上内存，自带32M显存显卡的工控式PC。

　　值班员工作站安装Windows操作系统，通过IE浏览器(如需要也可安装量子网络视频集中监控系统管理软件)对下辖各变电站进行实时监控，包括：

　　● 启停录像功能，控制摄像机动作，控制雨刷、照明开关和变电站其他控制操作动作;

　　● 显示系统和各变电站电子地图，显示布防和撤防状况和进行布防和撤防;

　　● 对监控画面进行各种分割显示、轮巡显示、全屏及缩放显示;

　　● 监控设备工作状态，自动生成运行日志，自动进行维护管理;

　　● 查询报警状况和记录，历史录像记录和管理;

　　● 打印输出实时的和历史的各种数据、报表、图像。

　　4 、Launch网络视频集中监控系统管理软件

　　Launch网络视频集中监控系统管理软件作为监控中心对下辖变电站远程管理和值班运行的核心，对系统的监控设备进行统一的管理和维护。该应用软件能提供标准软件接口，即二次开发手段，使得其他网络用户能对图像信息进行二次开发应用。同时，该应用软件能够很好地支持系统的扩充，当系统改造或扩充时，不必修改程序和重新组装软件就能实现功能的具体要求。其具体功能在下一章详细论述。[nextpage]

　　5 其它设备

　　监控中心可根据系统需要增设图像打印机、光盘刻录机、不间断供电电源等设备以及避雷器、隔离变压器等防雷抗干扰设备。

　　系统如下图所示：

　　3. 系统功能及应用

　　ATW ImagineWorld系统通过为你提供远端的各种实时的信息(图像，报警，声音等)，从而让你快速了解到远端情况，作出反应，完成对远端的监控与业务管理。具体有如下功能：

　　3.1 远程监控/交互式的远程业务管理

　　利用ATW ImagineWorld提供的实时图像，可即时了解情况，更可进一步通过声音的双向交流，从而达到交互式的远程业务管理的目的，ATW ImagineWorld既可用固定摄像机对其中的重要仪器仪表集中监视，也可远程操纵带云台摄像机或一体化球型摄像机纵观全局或进一步了解细节等。

　　3.2 报警核实

　　误报、虚报是困扰着保安及管理人员的一大难题，常有很多报警被证明是错误的，并不需要采取任何行动。因此迫切需要在采取行动之前有足够的现场信息以作出进一步判断，以便减少误报所造成的损失。象现在的住宅小区等等的报警都是通过电话呼叫报警的办法，若是碰到没有应答或密码错误等情况，误报便产生了。

　　现在的报警核实一般是保安管理人员进入实地查看;这种方法费时费力，并且有时存在潜在的危险。如无关人员有时先期进入现场，他们不知道发生了什么和还会发生什么，并且他们也不知道如何保护现场。

　　ATW ImagineWorld可以通过对现场活动图像和报警前后录像的查看，监控人员可以确定应如何采取行动，派一个管理人员，还是要通知警察，或者消防队救火。其报警前后的录像也可用于取证。

　　3.3 远程分散点的轮巡

　　ATW ImagineWorld的轮巡比人的巡更范围更大，数量更多，距离更远。此种“电子巡更”更加安全，有效和经济。仅在出现问题时人才到现场，所需人力降至最少，而在人员到达现场前可充分了解那里的情况，减少了危险的发生。

　　3.4 远程介入/预防

　　在监控现场发生事故的时候，在保安或管理人员等到达现场处理前，ATW ImagineWorld可即时远程介入现场，防止事态扩大。如可利用Launch ImagineWorld的8个控制输出远程控制现场的各种设备(电源，警号，大门等);进行现场广播，喊话等以维持秩序等。

　　3.5 报警功能

　　电力变电站远程图像监控系统的报警种类可分为外围报警和内部报警两类。

　　外围报警包括变电站事故报警、电力设备状态变化及故障报警、消防报警、防盗报警、防火报警、电力设备水浸报警、门禁报警、非法闯入及画面异动报警等，主要通过告警处理单元或变电站综合自动化系统到达监控中心。报警事件发生后，监控终端将发出声光提示并 显示报警位置和类型。监控中心将人工或按预定程序发出控制指令，联动相应报警目标的图像监视，指定相应摄像机进行录像，启动现场照明、警笛等。相关设备启动后，应在设定的时间内自动关闭，且现场照明在白天(时间段可设)可不打开。

　　内部报警主要包括前端视频信号中断报警和系统服务器磁盘容量空间报警。一旦因摄像机与网络视频服务器之间线路故障、网络故障、设备故障等原因，导致视频信号中断丢失，或系统服务器的录像存储空间超过预定值，系统能够立即检测到并做出声光报警提示和日志记录等相应动作。

　　报警级别可根据需要设定为严重报警、一般报警两级。报警信号、报警内容可在任何画面自动显示。所有报警信息均自动保存，可由报警信息检索回放相应的图像录像，有需要时可打印输出。发生多点报警时，按报警级别高低优先和时间优先的原则显示存贮。

　　3.6 门禁控制功能

　　只有经过授权的员工才能进入到其相对应的工作区域，特别是可以控制重要区域人员的进出，并且系统都存储员工的进出记录，以便今后发生情况有据可查。

　　4. 典型方案设计举例

　　现以某变电局(中心控制室)对变电所的安防系统方案为例，具体介绍方案设计：

　　1、对变电所的各种关键设备(主变压器，各刀闸开关闭合情况，变压器开关的油位情况)采用固定摄像机直接监控;对变电所的周围环境，设备工作场地等用一台一体化球型摄像机进行大范围的监控。

　　2、对应周界，采用电网方式进行防护，在变电器区域内采用室外红外探测器进行二道防护，防止人员进入此重点区域。同时在办公区域内增加门磁和红外双鉴探测器，在重点区域内安装烟感探测器。

　　3、在设备工作场所，电站大门及出入通道等在进行图像监控的同时，配备门禁系统，防止外人入侵，并有人员进出记录。同时大门的读卡器可以做为考勤点。[nextpage]

　　具体器材配置如下：

　　5. 系统综述

　　针对变电站的不同情况，我们做出3种不同的安防系统方案：

　　1、偏远的小型变电站：

　　对于此种类型的变电站，我们只安装报警系统，而不安装视频系统。报警主机前端连接烟感探头、温湿度感应探头、水淹探测器、红外微波双鉴探头、红外线光束对射探头等，用于监测变电站设备和环境的异动情况。系统报警后可以通过电话线或者GSM网将报警信息传送到主控中心。

　　2、一般的变电站：

　　此种类型的变电站需要有视频监控系统和报警系统。但没有网络，无法做到远程的视频传输，只能在本地进行录像。系统报警后，报警主机可以通过电话线或GSM模块将报警信息传送到主控中心，主控中心马上派人到变电站，可以调看报警时候的录像，进行警情的核实，并将报警录像导出作为证据处理。

　　3、重要变电站

　　此种类型的变电站需要有视频监控系统和报警系统，而且要求有电话和网络系统。主控中心可以通过网络视频服务器，通过网络实时查看前端变电站的情况。并且可以通过网络与前端变电站的人员实现对讲功能。系统报警后，报警主机可以通过电话线或GSM模块将报警信息传送到主控中心。另一方面，报警主机将报警信号传送给网络视频服务器，网络视频服务器将此报警信号通过网络传送到主控中心，做到警情传送的双重保险。主控中心人员在监控中心，通过监控管理系统软件根据事先的设定程序，执行一系列关联操作，如对指定监控点图像进行录像，通过网络视频服务器启动变电站相关位点照明、控制一体化球形摄像机到相关预置位点等等。对前端的警情进行核实，并根据情况派出相关人员去变电站处理突发情况。