图像监控系统将变电站的各个监视点，如控制室全貌、设备情况、断路器、隔离刀闸分合状态等通过远程图像监控系统传输到地方调度中心，对重要变电站，供电分公司领导及调度人员可通过实时图像对变电站进行监控，对于无人值班站不仅减少巡检人员运行强度，弥补了变电站取消运行人员而直观性不强的弱点，同时还加强了对变电站的安全、保卫、火警监视，提高了变电站运行水平。

　　系统概述与需求

　　随着监控技术和网络通信技术的发展，遥视系统向更强的功能、更快的速率、更清晰的效果方向发展，尤其越来越强调监控网络与其他网络的合一，这就要求必须采用开放、标准的现代网络技术。

　　变电站图像监控系统是一种集中式视频联网管理系统，起到对各变电站摄像机的视频信号进行统一采集、管理、监督、防入侵特定用途。

　　本文以广西电网某供电局110kV变电站联网图像监视系统与报警系统为例介绍视频监控、报警系统在无人/少人值守变电站的设计特点及防雷、抗干扰的具体应用。

　　该项目变电站远程图像监控系统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;

　　· 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。

　　系统设计

　　系统组成

　　整个监控系统由图像监控系统、周界环境入侵报警系统和灯光照明控制系统等部分组成，并实现远程图像监控信号与上级供电公司MIS网连接。

　　1、监控对象

　　· 变电站区内环境;

　　· 变电站的主变压器及户外110kV，10kV设备和整个户外环境进行图像监控;

　　· 10kV配电室内设备监控;

　　· 对变电站内的户外断路器隔离开关和接地刀闸合分状态给出特写画面;

　　· 对变电站内各主要设备间的监视(包括大门及主要出入口门禁、高压室、蓄电池室、计算机室、通信机室等);

　　· 主变压器室外每相变压器的监控;

　　· 变电站车辆人员出入情况;

　　· 非法入侵情况。

　　整个系统采用多级组网结构，采用了标准化、网络化、开放式、分布式、模块化的体系结构，具有高度的可靠性和安全性，很强的可伸缩性和扩展性。系统易于维护，且升级和扩展非常方便灵活。

　　2、站端部分

　　根据变电站情况设计安装图像监控点，红外报警器、环境量报警采集点：分别分布于变电站的主要变电站大门、220kV高压场地、110kV高压场地、35kV高压场地、35kV高压场地、主变及中性点、主控室、继保室、通信机房、电容器室、电抗室和高压室等。另外报警解码器可接入多路报警量及控制量，在大门和变电站围墙安装了红外对射探测器，具体设计如下。

　　视频部分。室外高压场地、高压室：监视站内断电器,闸刀，主变等电力设施及周边的围墙情况，室外一般光线变化较大，晚上光线较弱，且环境干扰大和磁场强,采用日夜型智能高速球型摄像机;变电站大门：监视进出车辆及变电站的进出情况,昼夜环境光线变化大，摄像机需具备强光抑制功能，以看清车牌，采用强光抑制彩色摄像机;站用变、电抗器室及配电室等：需要固定的画面观来母线接头、开关的闭合情况、油位表、设备颜色等，监视区域小，光线暗，环境热量大，磁场强，采用彩色转黑白固定摄像机或红外线摄像机;主控室、继保室、通信机房：监视设备运行情况，作业操作及人员进出情况，该区域为中心机房，避免设备的误操作，对进出人员比较严格要求，环境光线变化小，需24小时实时监控，采用一体化云台摄像机。

　　所有视频信号经过视频传输线缆传输至嵌入式网络硬盘录像机，嵌入式网络硬盘录像机对所有的视频及音频进行录像和存储。并可以通过电力E1线路进行远程传输到上级监控中心。

　　嵌入式网络硬盘录像机：在变电站大门及四周围墙安装红外对射探测器，并接入报警解码器，可与视频控制进行联动。也可以通过报警解码器或者电脑进行布/撤防。报警解码器提供了16路报警量输入和16路灯光开光量输出，能接入多路灯光控制量，可实现报警联动灯光进行监视。[nextpage]

　　嵌入式网络硬盘录像机接受各种视频、音频及报警数据，在站端可以通过切换操作在显示器上观看到每路视频的图像及报警。通过设置，可以进行录像、自动切换，对于室内摄像头，可以设置动态检测录像。同时通过远程设置，远端集控中心实现同样的功能。嵌入式网络硬盘录像机可以将报警信息和音视频录像保存在本地硬盘，，同时，嵌入式网络硬盘录像机还作为网络服务器，接受监控中心的数据和音视频请求。根据监控中心的请求，将视频和数据传送到监控中心及电力内MIS网络。

　　3、集中监控中心

　　集中监控管理中心是数字视频监控系统中的一个子模块，本模块主要负责告警、手工录像，并支持用户对已经完成的录像进行播放和点播，同时对录像、点播任务进行综合管理、协调和控制，并且也部分负责文件的管理功能。

　　监控工作站主要运行客户端软件，是整数字视频监控系统的一个重要组成部分，主要负责视频信号的接收、显示和常用的视频控制(如变倍、调焦、光圈等操作)，以及系统配置、设防管理、录像管理、电子地图、用户管理、方案管理和手工录像等。这是直接面对用户的部分，完成用户绝大部分的操作，使用户不必亲临站端即可对特定站端进行监视、控制、录像等操作，从而真正实现无人值守变电站的目的。

　　系统服务器负责权限管理、资源管理、配置管理，同时也负责报警接收和联动控制。

　　基于数字视频监控系统的电力变电站远程图像视频系统解决方案针对变电站内的如下目标实施实时监控。

　　· 实现监控视频数字化、网络化，便于传输，储存、回放;

　　· 实现多级监控，统一管理;

　　· 实现对变电站区域内场景情况的远程监视;

　　· 监视变电站内变压器、断路器等重要运行设备的外观状态;

　　· 辅助监视变电站内CT、PT、避雷器和瓷绝缘子等高压设备的外观状态;

　　· 辅助监视变电站内其他充油设备、易燃设备的外观状态;

　　· 辅助监视变电站内隔离开关分合状态;

　　· 监视变电站内主要室内环境(大门、控制室、监控室、35kV及10kV高压室等)的情况;

　　· 实现变电站防盗自动监控，可进行周界、室内、门禁的报警及安全布控，应与站内消防系统实现报警联动。

　　系统结构图如图1所示。

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　　系统工作原理

　　摄像机采集的模拟视频信号送入嵌入式网络硬盘录像机，经过压缩卡的编码压缩处理后形成IP数据包，通过2M E1或10/100M以太网链路上传网络。

　　接入网络的相关用户，通过安装在计算机上的图像监控系统管理客户端软件可以发出的控制命令到嵌入式网络硬盘录像机，然后由其通过RS485接口控制摄像机镜头的变焦、聚焦、光圈放大/缩小，云台的自动、上、下、左、右转动。

　　报警探测器采集的报警开关量，传输到警传室的报警设防控制盒,通过RS232接入到嵌入式网络硬盘录像机。嵌入式网络硬盘录像机接收的报警信号，按预先设定的策略输出报警开关量联动灯光、警铃等，发出声光报警。同时还可向网络上指定的用户发出示警信号。

　　报警设防控制盒通常设在警传室，通过双向RS232与嵌入式网络硬盘录像机进行通信。报警设防控制盒起着设防和撤防的作用，用户可在警传室通过它进行报警设防和撤防，也可在监控室通过数字视频服务器进行报警设防和撤防。

　　图像录像由嵌入式网络硬盘录像机实现，具备本地手动录像、定时录像、报警触发录像、画面异动检测录像等。能够将任意一副回放图像存放成BMP格式的图像，供数据交换使用。可本地回放任一摄像头的历史图像及报警录像，回放方式应支持慢放、常速、快速等。

　　变电站视频监控防雷及抗干扰的措施和建议

　　防雷的建议

　　视频线、数据线、电源线均应采取避雷措施，视频接口处应加装视频避雷器、数据线接口处应加装数据避雷器，电源线应加装电源避雷器。具体保护措施如下。

　　1、前端摄像机

　　· 固定摄像机前端安装：电源、视频防雷器1个;

　　· 云台摄像枪前端安装：电源、视频、信号一体化防雷器1个;

　　· 对于安装在建筑物顶端的摄像机，虽然已安装避雷针，但如果摄像机不在这些避雷针的保护范围内，则为避免摄像机受直接雷击的风险，还需在摄像机附件另外立支撑杆，在杆顶安装避雷针，直接利用金属杆本身或选用直径为8的镀锌圆钢引下线;

　　· 所有防雷器均固定在设备接线箱或专用的防雷设备箱内;

　　· 对于采用光纤作为传输媒介的，则可参照按LPZ2区防范要求配置防雷设备;

　　2、站内监控室

　　· 在监控中心室系统机柜220V电源的电源进线端，并联安装通流容量20kA电源防雷器1套;

　　· 在监控中心系统机嵌入式网络硬盘录像机一侧，安装机架式防雷器(16路视频防雷+2路RS485信号防雷) 1套。作为监控室机房内视频连接端口以及报警控制中心的防雷保护，可以实现16个视频BNC连接端口，2个RS485连接端口的防雷保护;

　　· 对于采用光纤作为传输媒介的，则可参照按LPZ2区防范要求配置防雷设备。

　　抗干扰的建议

　　1、干扰分析及预防原理

　　电力系统中由于站内电磁环境比较复杂容易形成各种干扰。比较常见的干扰类型有以下两种：模拟信号传输中的干扰，另一类是数字信号的干扰。电力系统存在的主要干扰源包括：空间电磁场、高频噪音、电源电压波动和闪变、地位不等、静电干扰、过电压造成的电涌等。

　　针对以上原因在设备安装布设就应采用响应的措施，其主要从以下几个方面来预防。

　　· 光电隔离，这主要指设备制造器件;[nextpage]

　　· 良好的接地与屏蔽。干扰比较强时最好选用光纤传输，控制电缆采用双层屏蔽电缆，采用金属外壳，并保证设备可靠接地;

　　· 净化电源，同一区域采用集中供电;

　　· 传输控制过程中阻抗匹配;

　　· 距离超过200米以上远且干扰强采用光纤传输。

　　2、具体抗干扰措施

　　整个系统采用单点接地(减少高频信号传入)，接地母线采用铜质线，为了保证整个系统采用单点接地，在工程实施中视频信号传送过程中每路信号之间严格隔离，单独供电，信号共地集中在中心的机房。

　　摄像机、控制器、监视器等的电源都由控制室集中供给。系统的电源由低压配电引出专用回路。系统电源经过滤波器及交流稳压器(又称净化电源)接入控制室配的电箱。

　　视频传输电缆、摄像机的电源线和控制线均穿PE管敷设。视频传输电缆与电源线、控制线不共管。设备选择均为金属外壳，并保证良好接地。

　　另外考虑到在高压构架上安装摄像设备时会受到强电强磁的干扰，安装时应注意采取必要的抗干扰和屏蔽措施，视频线、控制线、电源线应采用优质屏蔽线。所有设备及外接线路均应可靠接地。

　　通过采取上述措施，可有效对设备及线路起到保护作用，使之能够在变电站强电强磁的环境下正常稳定地运行。

　　结语

　　由于变电站的监控报警系统应用场地特殊性，对系统有比较高的要求，除需采用稳定成熟、可扩展、网络化应用系统架构外还应充分考虑解决现场系统防雷、抗干扰及环境变化情况;该系统成功应用和实施，不仅为供电局远程集中监控管理各个变电站现场情况，提高管理水平，而且为工程商应用提供可复制的变电站视频监控报警联网系统的解决方案。