本文介绍了无人值守变电站的应用特点,并对当前常见的几种解决方案的优势和不足进行了分析。同时,针对目前电力行业无人值守系统普遍存在的问题:如何将分散的系统进行统一联网监控以保证原有投资不会浪费,提出一套完整的无人值守综合平台解决方案,以供读者朋友们在处理相关问题时作参考。
文/天津天地伟业数码科技有限公司 无人值守部 姚亚
无人值守变电站监控系统可以做什么?
随着无人值守变电站管理模式的全面推广,越来越多的电力企业开始贯彻使用变电站的无人值班管理,监控行业厂家和电力自动化厂家也越来越重视电力行业变电站“遥视”系统的开发与推广。那么,什么是无人值守变电站监控,其监控究竟可以做什么?笔者综合多个案例分析,结合行业现状,总结如下。
第一,无人值守变电站监控系统本质上就是一整套的监控报警联网控制管理系统。
·在实现技术上,无人值守变电站监控以视频监控报警为主,以环境、门禁等子系统为辅;
·在规模上,无人值守变电站监控系统,少则几十个站统一管理,多则几百、几千个变电站统一联网管理。
第二,无人值守变电站监控可以实现复杂环境下的无人/少人值守监测。
·变电站监控环境复杂,不同于一般应用场所的监控,它对监控设备的稳定性、抗电磁辐射等要求极高,必须要专业的无人值守监控系统,而普通监控系统难以满足要求;
·在监控模式上响应电力行业无人值守监控模式,因此必须保证监控系统长期运行的稳定性,由集控站或调度中心集中统一管理,前端站则无人/少人值守。
什么样的变电站适合做无人值守监控?
电力行业变电站多数呈分散式分布,且很多地理位置处于人烟稀少的地方,平时无人或少人值守,管理人员只是在固定的时间去进行设备维护工作。根据电力行业配电网划分标准,变电站按照电压等级可分为变电站、高压变电站、中压变电站和低压变电站。其中属于无人值守变电站管理模式的包括超高压和高压变电站。在规模上主要属于35KV至750KV之间的变电站,具备无人值守变电站监控的实际意义。
常见的变电站解决方案分析
目前,市场上常见的电力变电站的远程视频监控解决方案主要有四类。
第一类为基于矩阵级联解决方案(如图1)。这类解决方案的优势在于,由于不进行数字压缩,图像无损传输,视频效果良好,通过矩阵专用键盘进行切换、控制,本地监控用户使用起来简单、方便。它适合于监控点数较多且较集中的大型变电站。但是,这种解决方案的劣势在于视频的传输、多用户共享以及存储等方面不够灵活。由于电力行业大多为2M带宽,使用传统矩阵走光线传输的级联方式,无法使用电力行业专网,很难进行远程管理,构建大系统联网。如采用网络矩阵级联方式,一旦网络出现故障,无法保证对前端变电站警情及时处理,而且矩阵不具备存储功能,很难对报警情况进行事后查询。而如果在前端变电站加入数字存储设备,又会造成用户投资成本的增加。
第二类为基于嵌入式DVR的联网解决方案(如图2)。这类方案的优势在于解决了集中监控、数字化传输、存储等几方面的问题,适合于各子站基中监控,总站集中管理且网络条件较好的变电站。由于其嵌入式芯片本身限制,只能达到半数字化的程度,在系统的扩容(如支持变电站动力系统、环境检测、人员出入管理等方面)、升级方面都有一定的局限性。
第三类为基于网络视频服务器的解决方案(如图3),完全基于网络的数字化解决方案优势很明显,系统架构更为简便,完全数字化的视频流无论在存储、传输、多用户共享,还是系统的扩容、升级方面都变得异常简单、容易。其缺点是,对网络带宽要求较高,无法满足电力行业2M E1专网的大多数实际情况,不适合35KV以上变电站监控使用。
第四类为基于综合监控主机的解决方案(如图4)。该系统可对所有前端变电站的重点部位进行24小时视频监控,并可以按照不同的方式对不同的前端设置录像。
系统可连接大量报警设备,例如门磁、红外、烟感、水浸等,一旦出现异常,系统能自动报警,上传报警信息并联动进行数字录像或声光电报警。另外,系统可以加入门禁接口,可以将门禁系统无缝接入,加强对变电站进出人员的管理。通过音视频监控使管理人员能够随时随地看到设备和现场工作人员的工作情况,还可以与前端工作人员对话,加强管理的互动性。此外,系统还可结合大量专业的环境监测设备,实现及时反映空调系统、温湿度等保障设备的数据。报警时可以联动完备的录像策略,可以发送彩信通知就近的值班人员或相关部门领导,提供与“三警合一”报警平台的联动接口。
基于监控主机的解决方案,优势突出,但因其是PC式架构,所以必需搭配无人值守专用智能监测狗使用,否则在稳定性上会存在不足。
经过多年的建设,目前电力行业无人值守系统普遍存在的问题是:用户在各自的变电站等已实施了部分视频监控、动环监测和综合报警系统,但大多分步、分批实施,导致系统各自独立运行,甚至每套系统都需要独立的管理人员,很难做到多系统的综合监控、集中管理,无形中降低了系统的高效性,增加了系统的管理成本。对于用户来说,如何将分散的系统进行统一联网监控以保证原有投资不会浪费才是目前的当务之急。
变电站监控系统的集大成者——无人值守综合监控平台
基于电力行业客户的实际需求,电力行业变电站监控专业厂家,纷纷开始提出无人值守综合平台解决方案(如图5)。无人值守变电站监控应该是以视频监控为主,辅以动力环境监测、综合报警处理和门禁控制信息等。因为,既然前端是无人或少人值守,那么,在后端管理中心就必然要对前端的所有状况、所有信息全盘掌控,才能真正做到无人或少人值守。
该综合监控平台以图像监控为主、数据监控为辅,结合多种报警功能,正适应了电力部门无人值守变电站的需要。同时,它采用了先进的图像识别技术,能够对各变电站的电路短/断、环境参量、现场状况进行监控和报警,能够实时、直接地了解和掌握各个变电站的情况,及时对发生的事件做出反应,操作上简单方便,适合电力部门维护使用。
系统实现
前端监控设备
在变电站设置球机以观察整个站的总体状况;在大门出入口设置摄像机观察整个通道人员的进出情况;在楼通道处设置摄像机以观察整个通道人员的进出情况;在开关室内设置摄像机观察各路开关的通断状态;在通讯及监控室设计球机以观测直流屏等重要设施;在电容室内设置摄像机以观察主要电容设备;在高压室内设置球机以观察高压开关情况,并安装门禁、烟雾探测、红外报警等探测、报警装置。另外,部分监控场所需要安装数据采集模块,采集温湿度、电压电流等数据。
传输系统设备
通常从变电站到监控中心都有2Mbps的E1通道,将核心设备通过2M网桥连到光端机等E1通道上,把图像及相关数据传送到监控中心。
监控中心组成
监控中心分为集控站分控中心和调度局监控中心(如图6)。
集控站监控中心主要负责管理前端各个变电站设备,相应权限由调度局监控中心的密码验证服务器统一分配。根据实际情况选择录像或者将视频信号解码输出至电视墙。
在调度局监控中心配置数据库服务器、密码验证服务器、视频管理服务器、流媒体服务器,负责管理前端所有摄像机、视频编码设备、报警设备,并联动报警和数字录像,同时管理后端所有上网监控用户。调度局监控中心拥有最高权限,负责系统里所有设备的权限认证和分配管理工作。监控人员通过综合监控平台,用指定的用户名和密码登陆监控服务器,就可以进行远程监控、调度、录像、报警、电子地图等一系列功能。
远程监控点
在电力行业网络内的其它职能部门或相关领导,可以通过IE浏览器或相应的分控软件,用指定的用户名和密码登陆监控服务器,就可以进行远程调度、监控。
无人值守综合平台监控系统的特点
·实施方便快捷:充分利用电力行业现有网络环境(系统支持光纤线路、支持TCP/IP网络,支持电力行业的2M专网),易于日后系统扩展;
·适合构建大型系统:系统支持三级/四级网络架构,支持大系统联网平台;
·高度兼容性:系统可以支持多种系统兼容,支持PC式监控主机,支持嵌入式硬盘录像机、矩阵级联、网络视频服务器解决方案;
·平滑过渡,节省资金:系统既可以一次投资搭建统一平台,终身受益,也可以系统逐次添加,节省资金;
·安全性能高,性价比高:分布式存储同集中式存储相结合,图像资源分布式存储,集中管理,提升存储的稳定、可靠性,并降低存储造价,具有极高的性价比;
·大屏幕图文显示:调度中心大屏幕图文显示系统(DLP无缝拼接大屏+监视器+LED),实时显示、切换丰富的图文信息,适合指挥中心监控、指挥、调度;
·功能丰富:强大的综合软件管理系统提供了一个广阔的控制平台。它不仅可以实现电力行业客户现有的需求,还可以保证针对电力行业的特殊要求及时定制相关功能模块。一套专用平台软件统一管理所有设备,电子地图双屏显示,报警联动多路视频,有效布控追踪;
·集中管理:电力行业系统复杂,需要监控的点数量比较多,位置比较分散,而又要实现统一的管理。综合监控系统解决了分散监控、集中管理的难题。通过网络将所有的监控点连成一个系统,在监控中心通过若干台中心服务器实现统一管理。