利用遥视系统实现无人值班变电站安全运行监控PPT课件

1 利用遥视系统实现无人值班变电站的安全运行监控 华中科技大学电气与电子工程学院罗毅luoyee 027 87544274 2 主要内容 遥视系统的安全监视功能遥视系统的技术现状遥视系统建设中的若干重要问题利用遥视系统实现安全监控的研究新进展 3 遥视系统的安全监视功能 遥视系统的兴起和发展是由于变电站安全运行监视的需要辅助变电站安全生产是目前遥视系统的核心和灵魂遥视系统所有功能都围绕变电站安全生产而设计应用提示 不能简单地将安防系统作为电力遥视系统 4 遥视系统的安全监视功能 实现对变电站运行设备的远程正常巡视实现对变电站运行环境的远程监控保证遥控操作的安全性辅助进行事故处理对检修过程进行监控 5 为什么采用遥视系统可以实现变电站安全运行监控 安全科学认为 影响安全的因素包括人 设备 系统 环境 管理四个方面 生产过程中任何一个环节的不可知不可控都可能造成事故 加强事故链的监视是切断事故链 防止事故发生的必要条件遥视系统监视人 设备的一部分和全部环境内容 6 遥视系统的技术现状 遥视系统的特征三种典型的遥视系统结构目前必须实现的几个重要功能主要性能指标 7 遥视系统的特征 分层分散式系统集成式系统超大信息流量强电磁干扰运行环境 8 典型遥视系统结构 多路点对点 9 典型遥视系统结构 网络 10 11 典型遥视系统结构 Web 12 目前必须实现的几个重要功能 1 连续图像多画面监视与轮循2 视频设备的控制与调节3 报警联动与报警管理4 数字录像5 主控与分控6 布防与撤防7 视频信息的网络传输与监视8 与电力自动化系统的接口与联动视频监视仅仅是视频技术应用的初级形式 13 主要性能指标 视频指标 信号制式 PAL压缩标准 MPEG4图像分辨率 720X576 摄像 显示 352X288 传输 传输帧率 25帧 秒图像质量 稳定 无马赛克 无闪烁 14 主要性能指标 可靠性指标 设备防护等级 IP55平均无故障时间 10000h系统可用率 99 5 平均维护时间 0 5小时 15 主要性能指标 实时性指标 视频传输延时 0 5秒控制切换时间 0 5秒报警响应时间 0 5秒控制响应时间 1 5秒 还可以为重要设备单独定义性能指标 16 遥视系统建设中若干重要问题 由不同厂家共建同一个遥视系统 采用何种监视手段 电视墙 计算机 大屏幕 摄像点 摄像机和镜头的选择遥视系统与EMS的接口方式 防雷与抗干扰 17 由不同厂家共建同一个遥视系统 存在的主要问题 接口方式和接口协议的标准化目前实现有困难 但各厂家和电力公司应该为此而努力 18 监视手段 使用电视墙 电视墙沿袭安防系统的方法 采用专用监视器或电视机实现 基本思路是通过多个监视器同时将用户需要监视的视频画面轮循和演示出来 采用电视墙监视具有直观性 不合乎人机工效学的要求 19 监视手段 使用计算机 采用计算机作为监视手段是技术发展的趋势 可以挑选有用的信息进行监视 合乎人机工效学原理 有利于安全运行 但是 如何挑选有用的信息仍然是正在研究的课题 实用化很少 计算机屏幕上的视频监视路数要比电视墙少 幅面要小得多 少数系统采用解压卡将基于网络的视频信息还原成模拟视频信息接入电视墙 20 监视手段 使用大屏幕 大屏幕可以理解成 放大了的计算机屏幕 是采用计算机监视的一种变形将多个投影机的图像通过专用显示服务器拼成一个单一的 无缝的高分辨率清晰图像大屏幕很容易实现视频图像和电力系统运行工况 同屏 演示 是目前最合乎人机工效学的监视手段昂贵的建设和运行费用限制了大屏幕的使用 21 监视手段 使用大屏幕 不受电网发展限制 比模拟屏占地小 维护方便大屏幕投影主要有3种显示技术 CRT投影技术LCD投影技术DLP投影技术 22 监视手段 使用大屏幕 CRT技术成熟 显示的图像色彩丰富 还原性好 具有丰富的几何失真调整能力图像分辨率与亮度相互制约 直接影响CRT投影机的亮度值适合于环境光较弱 相对固定的场所著名品牌有BACRO NEC等 23 监视手段 使用大屏幕 LCD投影机可以分为液晶光阀和液晶板两种液晶光阀投影机采用CRT管和液晶光阀作为成像元件 采用外光源解决了分辨率和亮度之间的矛盾 称被动式投影方式 是目前亮度 分辨率最高的投影机价格高 体积大 光阀不易维修主要品牌 JVC Ampro 24 监视手段 使用大屏幕 液晶板投影机的成像元件是三块R G B液晶板 也是一种被动式投影方式亮度高光源寿命短 分辨率低西门子专门为电力系统开发了SINAUT大屏幕投影系统 25 监视手段 使用大屏幕 DLP技术以DMD数字微反射器作为光阀成像器件 采用数字光处理技术调制视频信号 驱动DMD光路系统 通过投射透镜获得大屏幕图像有数字优势 反射优势 无缝优势画面均匀 色彩锐利分辨率不高 26 摄像点 摄像机和镜头的选择 明确使用目的和环境条件 摄像点确定摄像机和镜头的参数选择适当的摄像机为摄像机配备防护罩 27 照度问题 被照体单位面积上接收到的光通量 称为照度 单位为lux或lx在40W白炽灯下lm远处的照度约为30lux 加搪瓷灯伞后增加到70lux晴天中午太阳直射时的照度可达 0 2 1 l05lux无云满月夜晚的地面上照度约为0 2lux 28 照度问题 影响视频图像效果的一个重要因素是照度 Lux低的摄像机可以在较低照度下拍摄到清晰的图像 但价格较高 并且在白天照度高时需要光圈的配合某些价格更高的高档摄像机可以兼顾在较高照度和较低照度两种情况下使用设计人员需要在价格和图像清晰度之间折衷 29 焦距 当已知被摄物体的大小 H V 和该物体到镜头的距离D时 f hD H f vD V其中h v为CCD靶面尺寸选择焦距时 一般应以目标在CCD靶面上的成像至少占2行以上电视线 否则不易察觉 30 视场角 视场角是镜头对视野高度和宽度的张角镜头的水平视场角和垂直视场角与焦距f和靶面尺寸h v的关系为 ah 2arctg h 2f av 2arctg v 2f 若所选视场角太小 会出现监视死角 若所选视场角太大 可能造成主体画面尺寸太小 且画面边缘出现畸变 31 摄像机供电电源 供电电源要求 200 240VAC20 26VAC12VDC功率范围 不考虑云台和恒温防护罩 3 10W快球 8 20W室内云台 15 20W室外云台 30 60W恒温防护罩 40 70W选用不同型号的摄像机 消耗功率略有不同 消耗功率主要在云台和恒温防护罩上 32 解码器供电电源 200 240VAC解码器装置应该能够承载最大250W的功率 包括摄像机12W 水平云台27W 垂直云台27W 雨刷20W 除霜18W 散热风扇和加热器82W 镜头电源供给330mA12V 镜头控制180mA6V 33 与EMS的接口 主站接口方式 采用RS232C或网络接口相互之间传送报警类信息 EMS向遥视系统传送对厂站实施的遥控操作信息 供同步切换视频图像这种接口方式对电力系统报警的处理是迟钝的要求接口协议 互为Polling方式 34 与EMS的接口 RTU接口方式 采用RS232C或网络接口在分站侧将RTU或综合自动化系统和遥视分站连接起来相互之间传送报警类信息 RTU或综合自动化系统向遥视分站传送主站进行的遥控操作信息 对报警的处理比主站接口方式快捷 RTU接口方式必须在遥视主站和遥视分站之间传送额外的分站视频已切换信息 视频录像为分布式录像 要求接口协议 互为Polling方式 35 与EMS的接口 接点方式 在分站直接将电气报警类信息接到分站的报警输入端子和分站录像设备的报警输入端子由于电气报警类信息很多 可以考虑用PLC处理后再接入报警输入端子的方案采用接点方式一般要求遥视分站兼有DVR功能 实现分布式录像这种方式对报警的响应是及时的需要在分站拉很多的二次电缆 36 遥视系统与EMS的关系 目前遥视系统是EMS的一个补丁遥视系统与EMS合并成为完整的多媒体主站系统是技术发展的趋势下一代主站系统的几个典型特征 网络化稳态监控与动态监控结合支持流媒体 37 防雷与抗干扰 将摄像机置于避雷针的保护范围内加装避雷器电源应采用两级至三级防护可能遭受反击和高压耦合的设备前 视频线和控制线加装浪涌抑制器注意防雷接地 GB50057 94在多雷区实施遥视系统必须考虑防雷问题 38 研究新进展 红外热像仪与遥视系统结合安全监视与事故预警刀闸状态识别与遥控操作电力多媒体主站系统和多媒体变电站自动化系统 39 红外热像仪与遥视系统结合 电气设备在运行过程中的故障隐患往往伴随发热 红外热像仪可以探测出热像手持式红外热像仪对电气设备的巡检不及时工业用红外热像仪的价位已经开始下降红外热像仪可以成为遥视系统的一台摄像机进一步处理可以构成安全监视与事故预警系统 40 41 变电站安全监控 环境状态的变化将影响电气设备的安全运行 如外界动物的闯入 电气间隔内的移动物体 火灾等图像识别技术和站内环境报警信息检测这种变化环境因素是变电站和电网组织运行方式的依据 42 43 无人值班变电站遥控操作 当前 无人值班变电站的遥控是否可以进行操作 是否操作成功主要通过遥信变位和遥测变化来判断没有考虑变电站环境因素的影响和操作过程中环境条件的变化 实际上 有时因为遥控引起的环境因素变化可能引发大事故 例如 遥控引发的火灾 爆炸等问题都是非常严重的环境条件变化 同时对某些环境因素 如相应电气间隔内有移动物体 需要闭锁遥控 遥控操作时要求同时演示该断路器间隔的运行工况 该断路器的音视频信息 报警信息等 44 45 无人值班变电站遥控操作 由于隔离开关的分 合不到位 不敢实现隔离开关的遥控 隔离