变电站综合监控系统解决方案

1、变电站综合监控系统解决方案深圳市安智讯信息科技有限公司2012年8月.5.阅读提示本标准方案适用于变电站联网监控；对变电站子系统进行综合监控，并实现相关联动；采用数模结合的混合监控系统模型，前端采用网络摄像机及模拟摄像机；可接入高清摄像机，满足变电站内部分设备高清监控的需求；可接入智能视频服务器，实现视频分析，变“被动监控”为“主动监控”；6.满足各级电力调度中心对变电站的综合监控、高清监控、智能监控的需求。目录第1章项目概况.71.1项目背景.71.2需求分析.8第2章系统设计思想.92.1设计思路.92.2设计目标.102.3设计依据.102.4设计原则.112.5设计意义.

2、12第3章系统总体设计.143.1电力组织架构.143.2监控系统结构.153.3系统组成.163.3.1站端系统.163.3.2传输网络.163.3.3主站系统.163.4功能设计.163.5系统特点.183.5.1综合监控技术.183.5.2高清监控技术.193.5.3智能分析技术.193.5.4电力专用平台软件.20第4章站端系统设计.214.1站端概述.214.2站端典型构架.214.3站端处理单元.224.4视频监控子系统.234.4.1监控点分布.244.4.2摄像机选型.294.4.3监控点部署.304.4.4监控点配套.304.4.5智能视频分析.314.5环境监测子系统.31

3、4.6安全防范子系统.344.7火灾报警子系统.384.8门禁子系统.394.9语音对讲子系统.424.10智能控制子系统.424.11SF6泄漏报警子系统.444.12传输子系统.454.12.1网络交换机.454.12.2光纤收发器.464.13站端保障子系统.474.13.1防雷.474.13.2抗干扰.484.13.3供电电源.494.13.4组屏与布线.49第5章传输网络设计.515.1以太网方式.515.2E1专线方式.525.3光纤直联方式.52第6章主站系统设计.546.1地区级主站.546.2省级主站.556.3硬件设备组成.556.3.1服务器.566.3.2客户端.586

4、.3.3存储设备.586.3.4解码设备.606.3.5大屏显示设备.606.3.6网络交换机.606.3.7防火墙.62第7章平台软件设计.657.1平台架构.657.1.1基础开发平台.667.1.2平台服务.667.1.3业务逻辑子系统.667.1.4应用系统.667.1.5WebService接口.667.2平台特点.677.3平台运行环境.677.3.1操作系统.677.3.2数据库.677.4平台模块.677.4.1中心管理模块.687.4.2存储管理模块.697.4.3存储模块.697.4.4流媒体模块.697.4.5报警模块.697.4.6网管模块.697.4.7云台代理模块.

5、707.4.8客户端.707.4.9电视墙模块.717.4.10设备接入模块.717.4.11智能分析模块.717.4.12平台级联模块.727.5平台基本功能.727.5.1视频监控.727.5.2录像管理.737.5.3存储管理.737.5.4数据转发.737.5.5语音功能.747.5.6远程控制.747.5.7报警管理.757.5.8电子地图.757.5.9权限管理.767.5.10安全管理.767.5.11系统管理.767.5.12报表管理.787.5.13Web配置及监控.787.6平台扩展功能.787.6.1环境监控.787.6.2门禁管理.797.6.3大屏控制.797.6.4

6、视频分析及智能后检索.797.6.5与调度自动化系统联动.80图表图表1省电力公司组织架构图.14图表2变电站综合监控系统拓扑图.15图表3混合模式站端系统拓扑图.21图表4500KV变电站典型平面图.26图表5220KV变电站典型平面图.27图表6110KV变电站典型平面图.29图表7地区级主站典型配置图.54图表8省级主站典型配置图.55图表9电力行业平台软件架构层次图.66图表10多域平台互联示意图.68第1章项目概况1.1项目背景变电站是电网的核心环节，担负着所在区域的供电任务。但变电站具有数目巨大，地域分布广且很多地处人烟稀少区域的特点，给维护管理带来了诸多不便。随着变电站自动化程度

7、的提高、“四遥”功能（遥控、遥信、遥测、遥调）的普及，少人或无人值守模式开始在电力系统得到大力推广，为电力部门节约了人力资源，提高了管理效率，提升了经济效益。少人或无人值守模式初期，针对无人变电站的盗窃案件时有发生，由变电站带电设备引发的火灾也屡见不鲜，防盗、防火成了变电站安全工作的重中之重。同时调度中心为实时掌握变电站的现场运行情况，就引入了第五遥-遥视。早期的视频监控是“被动”监控，异常情况需值班人员实时监控才能发现，下属站点无法被同时兼顾，只能在案件追溯时调用视频资料；模拟摄像机由于技术的限制，对细节的把握不够，往往会出现看到有人偷东西但看不清人脸的情况。随着无人值守模式的深入，视频监控

8、、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等系统被陆续配置到了站内，但这些子系统大多独立运行，给维护管理带来了不便。在计算机技术和网络通信技术不断发展的今天，系统的整合是发展的必然。变电站综合监控系统整合了站端子系统，同时采用当前安防行业先进的高清技术、智能分析技术，集成化、高清化、智能化给传统的视频监控领域带来全新的运作模式。专业的电力平台软件通过网络可以对一个地区的几十个甚至上百个变电站进行统一管理，满足集中管理模式的需求。软件还可实现多域管理，满足省市县多级综合监控的需求，为调度自动化提供了可靠的技术保障。作为一种重要的现代化监测、控制、管理手段，用户可利用电力系统现有的网络资源，在监控中心和

9、办公计算机上实现对所辖前端变电站的监控，大大减轻日常巡视人员的工作量，便于及时发现危险隐患，保障安全生产，为无人值守模式提供了完备、可靠的保障。1.2需求分析随着国家大力推进智能电网建设，电力部门对变电站辅助系统的建设也趋于智能化。根据我们对电力系统现状的调研及对智能变电站的理解，需求分析如下：利用现有电力综合数据网，构架综合监控系统，调度中心实现对下属变电站的统一、集中管理。对变电站内重要设备、生产区域及周界环境实现远程监控，按需对站内重要区域进行防火、防盗的布防/撤防，并能制定计划任务。对视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等子系统进行整合，实现综合管理功能，各系统根据预设规则进行

10、联动。高清化、智能化的产品将被应用，百万像素的高清已成为电力视频监控系统的发展趋势，智能分析软件的应用将视频监控变“被动”为“主动”。对变电站内的视音频数据、环境量数据、报警信息等进行实时采集，并传输至上级调度中心。变电站信息需进入电力系统的MIS网络，供生技、安监、保卫等其他部门利用，有效利用带宽资源，避免重复建设。调度中心、MIS用户可远程对现场进行视频监控，并能够随时对录像资料进行检索、回放和下载，从而掌握现场运行情况。平台软件具备电子地图的功能，通过多层电子地图导航、树形结构等方式，可对所辖变电站的监控点进行视频监控、设备进行远程控制。变电站门禁读卡器处安装语音对讲设备，当巡检人员忘带

11、门禁卡时，可呼叫中心值班人员，身份确认无误后，可通过平台软件远程开启门禁。通过平台软件，调度中心可远程控制照明、给排水和空调通风系统。当变电站某区域发生报警时，能进行以下联动：报警信息上传调度中心、调用关联摄像机的预置位、启动报警录像、平台软件自动弹出视频窗口。采取分布式存储方式，变电站存储所有视频录像并保留30天，调度中心存储报警联动录像。在条件允许的前提下，变电站视频监控系统可与变电站SCADA系统进行互联，获取远动信息进行联动，实现电网调度和维护的可视化。第2章系统设计思想2.1设计思路1)变电站综合监控系统集硬件、软件、网络于一体，采用开放标准的电力专用平台软件；2)根据各省电力公司的

12、组织架构，变电站综合监控系统按省级主站、地区级主站、站端系统三级构建；3)省级、地区级主站间通过级联服务器实现多级互联，各级主站具有管辖各自区域内资源的管理权限，省级主站可以访问地区级主站资源；4)利用站端处理单元（RPU）对变电站的视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等子系统进行整合并进行统一管理；5)为了适应用户的需求，系统需从视频的采集、压缩编码、存储到显示各个环节都支持高清，实现了真正的高清；6)为了及时发现监控画面中的异常情况，最大限度地降低误报和漏报现象，系统中需引入智能分析技术；7)为了便于统一管理，省级主站、地区主站和站端系统的所有设备均采用统一命名和统一编码；8)系统

13、通信利用现有电力综合数据网，综合数据网划分独立VPN用于承载省级、地区级主站间的视频监控业务，并与其它业务实现隔离，站端信息需进入电力系统的MIS网；9)监控中心、MIS用户均可对现场进行监控，并能够随时对资料进行检索和查阅，从而掌握现场运行情况；10)用户通过C/S、B/S方式模式对现场进行监控，C/S方式功能强大，需要安装软件；B/S方式操作方便，直接采用浏览器访问；11)平台软件按照业务需求对监控资源进行逻辑划分，按照用户等级进行授权，并根据不同授权获得相应信息，而无需额外建设投资。2.2设计目标我们将建立一套适应电力系统整体需求的现代化综合监控系统，对运行、业务、设备等进行统一、集中管

14、理，实现以下目标：1)集中统一管理所属变电站的视频监控系统；2)集中统一管理所属变电站的环境监测系统；3)集中统一管理所属变电站的安全防范、火灾报警系统；4)通过站端智能视频服务器对重要区域的视频进行智能分析；5)通过站端处理单元及平台软件，各子系统之间可以设置相关的联动；6)通过平台软件可远程控制门禁、照明、给排水和空调通风系统。2.3设计依据MPEG4视音频编解码标准视听对象的编码ISO/IEC14496-2视音频编解码标准ITU-TH.264音频编解码标准ITU-TG.711远动终端设备GB/T13729-2002变电站通信网络和系统DL/T860循环式远动规约DL451-91电线电缆识

15、别标志方法GB/T6995全介质自承式光缆YD/T980-1998民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92安全防范工程程序与要求GA/T75-94民用闭路电视系统工程技术规范GB50198-94建筑设计防火规范GBJ16-87中华人民共和国公共安全行业标准GA38-94安全防范系统验收规则GA308-2001入侵探测器通用技术条件GB10408.1-89防盗报警控制器通用技术条件GB12663-90报警图像信号有线传输装置GB/T16677-19962.4设计原则随着信息技术的飞速发展，新技术不断涌现。变电站综合监控系统，必须是高性能、可扩展的计算机网络体系结构，以便支持今后不断更新和升级的需

16、要，从而保护投资。同时本方案以满足实际应用为出发点，设计时主要遵循以下原则：可靠性系统可靠性是系统长期稳定运行的基石，只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。本方案从系统设计理念到系统架构的设计，再到产品选型，都将持续秉承系统可靠性原则，均采用成熟的技术，具备较高的可靠性、较强的容错能力、良好的恢复能力及防雷抗强电干扰能力。同时系统的使用不能影响站内被监控电气设备的正常运行。先进性在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，包括先进的传输技术、图像编码压缩技术、视频智能分析技术、存储技术、控制技术，另一方面使系统具有强大的发展潜力，设备选型与技术发展相吻

17、合，能保障系统的技术寿命及后期升级的可延续性。扩展性系统应充分考虑扩展性，采用标准化设计，严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准，确保系统之间的透明性和互通互联，并充分考虑与其它系统的连接；在设计和设备选型时，科学预测未来扩容需求，进行余量设计，设备采用模块化结构，便于系统扩容、升级。系统加入新建变电站时，只需配置站端系统设备、建立和上级调度的连接，在管理平台做相应配置即可，软硬件无须做大的改动。易管理性、易维护性系统采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护，人机对话界面清晰、简洁、友好，操控简便、灵活，便于监控和配置；采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对

18、管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。安全性综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。在站端采用完善的安全措施以保障站端设备的物理安全和应用安全，在站端与监控中心之间必须保障通信安全，采取可靠手段杜绝对站端设备的非法访问、入侵或攻击行为。数据采取站端分布存储、监控中心集中存储管理相结合的方式，对数据的访问采用严格的用户权限控制，并做好异常快速应急响应和日志记录。2.5设计意义1)变电站综合监控系统的应用实现了省公司对直属变电站及地区级下属变电站的集中管理，省公司通过网络可以了解任意站端系统的情况，满足全方位管理的需要；2)变电站综合监控系统整合了视频监控、环境监测和安全防范等

19、子系统，做到多系统的综合监控、集中管理，提高了系统的高效性，降低了系统的管理成本；3)变电站综合监控系统作为现代电网安全生产运行不可缺少的辅助技术措施，对变电站环境状况、设备运行状况、现场安全状况等实现实时监视，提高无人值守变电站安全生产和电网运行管理的水平；4)变电站综合监控系统针对变电站少人或无人值守运行模式，可作为远方操作监视以及设备巡视的辅助手段；5)变电站综合监控系统可记录变电站设备检修工作或事故处理过程，通过语言对讲功能可对设备检修或事故处理过程进行远程指导，并对事后分析事故原因和事故处理过程提供图像资料；6)变电站综合监控系统可作为培训平台，可收看及记录现场大型设备检修的标准化作

20、业，增强生产培训效果，提高培训工作效率，并能将录像资料进行保存，制成多媒体培训教材；7)变电站综合监控系统能为各级应急指挥系统提供丰富的变电站动态实时视频信息，为领导决策提供直观信息；8)变电站综合监控系统作为生产管理信息系统的一个应用，领导和专业管理人员在日常的生产管理工作中可直接根据现场的情况进行研究分析；9)变电站综合监控系统可作为现场安全作业督查、控制的辅助手段；10)变电站综合监控系统可作为对外交流参观、介绍公司装备情况的平台。第3章系统总体设计3.1电力组织架构电力系统的管理模式具有共性：省公司管理下属各地区局及超高压公司；各地区局管理下属县局/监控中心及重要区域的35/110/2

21、20kV等级变电站，超高压公司管理下属500kV及以上等级变电站；县局/监控中心管理下属35/110/220kV等级变电站。各省电力公司的组织架构如下：图表1省电力公司组织架构图根据各省电力公司的组织架构，同时遵循电网调度管理条例确定的“统一调度，分级管理”的基本原则，变电站综合监控系统可按省级主站、地区级主站、站端系统三级构建。3.2监控系统结构图表2变电站综合监控系统拓扑图3.3系统组成变电站综合监控系统由站端系统、传输网络、主站系统这三个相互衔接、缺一不可的部分组成。3.3.1站端系统站端系统对站内的视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁、照明、给排水和空调通风系统进行了整合，主要

22、负责对变电站视音频、环境量、开关报警量等信息进行采集、编码、存储及上传，并根据制定的规则进行自动化联动。3.3.2传输网络变电站综合监控系统的网络承载于传输网络电力综合数据网，用于站端与主站、主站之间的通信。主站及MIS网用户可以对站端系统进行监控，实时了解前端变电站的运行情况；站端系统的视音频、报警信息可上传至主站并进入MIS网，供主站及MIS网用户查看调用。3.3.3主站系统主站系统分省级主站和地区级主站，各级主站的构架、功能基本一致。1)地区级主站地区级主站可管理地区下属变电站的所有设备，接收由所辖变电站上报的环境、告警等信息，满足地区级主站用户视频、环境信息查看、变电站设备控制的需求，

23、同时也提供相关的视频、环境等信息给省级主站。2)省级主站省级主站可管理全省变电站的所有设备，接收由所辖地区级主站上报的设备和环境信息，满足省级主站用户视频、环境信息查看、变电站设备控制的需求。3.4功能设计随着电力调度信息化建设的不断深入，变电站综合监控系统除满足原有基本功能外，被赋予了许多新的要求。我们的综合监控系统应具备如下功能：实时视频监视通过视频监视可以实时了解变电站内设备的信息，确定主变运行状态，确定断路器、隔离开关、接地刀闸等的分/合闸状态，确定刀闸接触情况是否良好，以上信息通过电力SCADA遥测、遥信功能都有采集，但没有视频监控可靠清晰。视频监视的范围还包括变电站户外设备场地和主

24、要设备间（包括主控室、高压室、安全工具室等），主站能了解监控场地内的一切情况。环境数据监测变电站的稳定运行离不开站内一次、二次设备的安全运行，自然条件等因素影响着设备的安全运行，高温、雷雨、冰雪、台风天气设备的事故发生率特别高，同时设备周边的环境状况也能反映设备的运行状况。监控人员为全面地掌握变电站的运行状况，需实时对温度、湿度、风力、水浸、SF6浓度等环境信息进行采集、处理和上传，生成曲线和报表，方便实时监控、历史查询、统计分析。远程控制上级主站通过客户端和浏览器可对所辖变电站的任一摄像机进行控制，实现遥控云台的上/下/左/右和镜头的变倍/聚焦，并对摄像机的预置位和巡航进行设置控制应具有唯一

25、性和权限性，同一时间只允许一个高权限用户操作；对门禁、照明、给排水和空调通风系统的开启进行控制。系统联动通过RPU和平台软件可以对各子系统进行关联：当周界防御或火灾报警设备被触发时，有预置功能的摄像机还能自动转到预置点，按需设置联动录像功能；预设的报警能弹出窗口，并配合电子地图显示；当水浸监测到高液位时，应能自动开启排水泵；条件允许的话，可以与电力SCADA进行互联，操作时可以联动相应位置的摄像机，对整个操作工程进行全程管控。语音对讲在门禁刷卡处配置语音对讲设备，当巡检人员忘记带门禁卡时，通过对讲设备呼叫远方值班人员开启门禁，可以节省等待时间，提高工作效率。录像回放对监控视频进行实时存储，记录

26、告警前后的现场情况，记录变电站内倒闸操作、事故检修过程；通过网络调用回放录像，提供事故发生时的资料，为事故分析和事故处理提供帮助，并为事故处理和标准化作业教学提供宝贵的资料。配置维护能对站端处理单元进行校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能。站端处理单元及摄像机提供远程访问功能，管理员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，提高的设备维护效率。B/S方式访问.MIS用户通过B/S（Brower/Server）方式访问站端系统，B/S方式采用标准的HTTP协议，具有很强的开放性和兼容性，完全能融合在电力系统现有网络中。通过标准的IE浏览器，领导和值班人员可根据不同的权限对站端系统进

27、行配置及控制，操作界面全部为中文可视化界面，使用非常方便。3.5系统特点3.5.1采用综合监控技术变电站的视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等子系统，大多各自独立运行，通过不同通道上传数据，甚至每套系统都配有独立的管理人员，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。本方案采用多功能混合RPU，兼容模拟摄像机和IP摄像机，充分利用现有模拟摄像机，保护已有投资；还集成了各种报警、控制协议，可采集模拟量信号、串口信号、开关量信号，支持其他子系统的可靠接入，可以对环境监测、安全防范、门禁、消防等子系统进行集成。系统集成改变了各系统独立运行的局面，满足

28、了电力系统用户“减员增效”的需求。该技术不单是对各独立系统功能的简单叠加，而是对各功能进行了整合优化，并进行了智能关联。用户可以根据需要对各功能进行关联，满足规则后可以触发相应功能。3.5.2采用高清监控技术现有的视频监控系统，主要功能是记录事件的经过，在更多关键细节上做的还不够。随着视频监控技术的高速发展，用户对于视频监控产品的要求也在不断提高，“让我们看得更清楚”是许多用户提出的一个非常迫切的需求。在视频监控产品经历了模拟时代、数字时代、网络时代的发展后，现在已经逐步走入了高清时代，高清监控已成为未来安防行业主要发展技术之一。关于“高清”的定义，最早来源于数字电视领域，美国电影电视工程师协

29、会提出了高清电视（HDTV）标准，分辨率需达到720p以上。安防行业内部对于高清没有成文的标准，模拟摄像机超过480线就宣称为高清，经数字编码后分辨率可以达到D1或4CIF；当IP摄像机出现后，分辨率满足720p才能称为高清。完整的高清方案需要前端、平台、传输、存储、浏览、显示等各环节都满足高清标准。高清视频监控相比标清视频监控具有明显的技术和应用优势：图像清晰度更高，在变电站的一些重要监控点（重要仪表的监视），应采用高清摄像机可以获取高清晰度的监控画面，能更清楚地呈现仪表读数。高清监控技术的采用，使场景覆盖范围更广，减少单位面积监控点的数量，可以提高监控效能，减少设备投资。使细节更清晰，大大

30、提高智能视频分析的精度，有利于图像识别和智能视频分析的应用。随着电力系统无人值守变电站管理模式的推广，比较高清监控和标清监控后，用户对高清监控提出了迫切的需求，如在变电站内看清被监控设备的细节（油位、温度计）是很重要的。网络高清球机的使用可以大大提升综合监控系统的应用价值。3.5.3采用智能分析技术上级主站管理着所辖变电站成百上千个监控点，单凭主站十几个电视屏和几个值班人员，是难以兼顾的。传统DVR的主要作用是事后调查回放，往往都是事故发生后，才去查阅相应的视频，仅仅作为案件的回顾。而不能防患于未然，在事件发生时就及时发现并进行控制，从而减少误操作，预防人身伤亡事故。由于变电站监控点位多、视频

31、信息量大、无效视频信息多，通过智能视频分析过滤功能可减少无用视频信息，将大量无用信息过滤在站端，制定分析策略后将有价值的视频信息提取并存放到上级主站。早期的视频移动探测技术（VMD）并不是真正意义上的智能视频分析技术，仅仅具备移动探测功能，在目标跟踪、分类、识别等方面功能较弱，还会产生大量误报。由于VMD技术的缺陷，就产生了基于背景建模和目标追踪技术的智能视频分析（IVS）技术，这里的IVS技术是个泛指以示与VMD技术的区别。智能视频监控系统，与传统的监控系统相比，具有更优的有效性和持久性。智能视频服务器可以对多种行为进行视频分析，它能够识别不同的运动物体，能够实现全天候工作，大大减轻主站值班

32、人员的工作强度，发现监控画面中的异常情况，并能够以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，提高报警处理的及时性，从而能够更加有效的协助安全人员处理危机，并最大限度地降低误报和漏报现象。3.5.4采用电力专用平台软件电力系统由于前端变电站数量庞大，一般都分布在多个地域，综合监控技术的采用又增加了数据处理量，单级系统的部署已不能满足要求，需采用多服务器分布部署甚至多级级联的方式来实现。电力专用平台软件，是我们根据电力系统的行业特点开发而成。软件可以支持超大规模的部署，能满足电力系统多级综合监控的应用需求。软件采用模块化构建方式，可应需裁剪；采用WebService作为对外的服务接口协议，方便二次开

33、发商集成；方便的增值业务集成；统一的平台内部协议；统一的部署和管理。第4章站端系统设计4.1站端概述站端系统以站端处理单元（RPU）为核心，视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁、语音对讲、智能控制、SF6泄漏报警等子系统均接入RPU。4.2站端典型构架图表3混合模式站端系统拓扑图混合模式站端系统中，模拟摄像机通过BNC接入RPU，IP摄像机通过以太网接入RPU，其他子系统通过4-20mA模拟量输入、开关量输入、RS-485/232串口、以太网接入RPU。RPU接收子系统上传的视音频及报警信息，并进行处理、上传，工作人员可通过客户端向子系统发送一系列的控制指令。有人值守变电站可采用B/S

34、客户端访问，通过IE浏览器，无需安装客户端软件，可在任意电脑上进行操作。4.3站端处理单元目前的无人值守变电站内，虽然配置有视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等子系统，但大多分步、分批实施，系统各自独立运行。为了实现多系统的综合监控、集中管理，急需对各子系统进行集成。1)技术介绍站端处理单元（RPU）是站端视频处理单元（RVU）、远程控制单元（RCU）等站端控制设备的合称，是综合监控系统的核心设备，实现视频、语音及环境信息实时处理、传输、存储等功能。RPU的出现解决了站端多系统集成的问题，它可以通过4-20mA模拟量输入、开关量输入、RS-485/232串口或以太网与各子系统连接，对

35、各种数据进行汇集，处理成数字信号，并可以提供向上的接口供站端监控工作站以及地区级、省级主站访问、管理。多功能RPU，结合了IT领域多项最新技术（如视音频压缩/解压缩、大容量硬盘记录/检索、TCP/IP网络等技术），集成了各种报警、控制协议，可采集模拟量信号、串口信号、开关量信号，是针对电力行业特点量身设计的RPU。它同时具备数字视音频录像机（DVR）和数字视音频服务器（DVS）的特性，既可本地独立工作，也可联网组成一个强大的安全监控网。兼容模拟摄像机和IP摄像机，还支持720P高清摄像机的接入管理。同时能对不同厂家、不同协议、不同型号的子系统进行了整合，形成标准的数据接口，必要时进行联动处理。

36、一体化的设计，可以保护现有投资，避免重复建设，今后可以增加RPU数量以支持更多的监控点接入。2)主要功能采集变电站各监控对象的模拟视频、音频信号，经过压缩编码后存储在本地并上传到监控中心，不同通道可设定不同的录像保存周期。可对变电站内IP摄像机实现接入管理，并可存储录像在本地，不同通道可设定不同的录像保存周期。具有视频移动侦测、视频丢失监测、视频遮挡监测、视频输入异常监测等功能。采集变电站各子系统的环境量信息、开关量报警、RS-485/232总线数据，上传到监控中心。根据报警处理单元、报警探测器采集到的各种状态信息和报警信息，实现报警联动功能：报警信息上传中心、触发报警开关量输出、调用预置位、

37、启动报警录像等。与变电站相关子系统（电力SCADA、门禁系统等）实现联动：当进行倒闸操作时自动调用该区域内摄像机的预置位，监视设备是否正常动作；门禁刷卡时，能将卡号叠加在对应通道的视频上。支持NTP（网络对时）协议、SADP（自动搜索IP地址）协议、SMTP（邮件服务）协议、NFS（接入NAS）协议。3)存储计算支持接入8路模拟标清摄像机+16路IP标清摄像机（或16路模拟标清摄像机+8路IP标清摄像机），共24路D1视频。视频图像存储空间计算公式：每个前端存储总容量(GB)【视频码流大小(Mb)60秒60分24小时存储天数/8】/1024。以一路视频图像在7天、15天、30天所需要的占用空间

38、估算如下：存储天数视频规格1280*720(HD720P)，4Mb码流7天15天30天295.31632.811265.63720*576(D1)，2Mb码流147.66316.41632.81变电站内的视频很多需连续存储30天，以24路D1接入为例，根据计算得出需要15188GB，实际配置时还需要考虑格式化开销，建议采用8块2TB硬盘。4.4视频监控子系统站端摄像机是整个综合监控系统的视频信号源，主要负责对全站主要电气设备、安装地点及周边环境进行全天候的视频监视，同时能与其它子系统进行报警联动，满足生产运行对安全、巡视的要求。4.4.1监控点分布变电站是输变电网的枢纽，安装有大量一次设备，还

39、配套有二次设备、计算机设备、通信设备，任何设备都关系到变电站的安全运行，同时场地环境也影响着设备的运行状况。根据不同电压等级的变电站，需配置不同数量的监控点。500kV变电站500kV变电站作为输变电网的枢纽，与区域性大容量水电站、火电站、核电站相连接。主变采用分相变压器；500kV侧采用3/2断路器接法，进线处装设高压并联电抗器，进线多的站点采用双母双分段；220kV侧采用双母双分段，双母线可通过母联连接；35kV侧采用单母线接线，装设电容器。500kV变电站的建议摄像机数量为40个左右，可采用如下分布：变电站大门：监视进出变电站人员及车辆的情况，可配合门禁使用，用于刷卡人员或忘带卡人员的身

40、份验证。变电站围墙：对变电站周界进行防入侵监视，安防设备报警能联动视频。变电站全景：全面了解变电站的现场情况，监视进出变电站、建筑物、设备场地的人员、车辆，监视设备场地的环境状况。主变场地：监视变电站主变的外观状态、油位、档位、套管、瓷瓶、渗漏油、风扇状态等。500kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区域并联电抗、CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。220kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。35kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区

41、域电容器、CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。高压室：监视变电站内高压室（所用变室）的环境情况，运行设备的外观状况。室内重要区域：监视进出室内（主控室、主控楼继保室、就地继保室、通信室、蓄电池室）的人员情况及室内设备的外观状态。500kV变电站的典型平面图如下所示：图表4500kV变电站典型平面图220kV变电站220kV变电站作为输变电网的重要一环，与500kV变电站的出线相连接。220kV侧采用双母线接线，双母线可通过母联连接进线多的站点采用双母双分段；110kV侧采用双母线接线，双母线可通过母联连接进线多的站点采用双母双分段；35kV侧采用单母线分段接线，装设电容器和消弧线圈。220k

42、V变电站的建议摄像机数量为2030个，可采用如下分布：变电站大门：监视进出变电站人员及车辆的情况，可配合门禁使用，用于刷卡人员或忘带卡人员的身份验证。变电站围墙：对变电站周界进行防入侵监视，安防设备报警能联动视频。变电站全景：全面了解变电站的现场情况，监视进出变电站、建筑物、设备场地的人员、车辆，监视设备场地的环境状况。主变场地：监视变电站主变的外观状态、油位、档位、套管、瓷瓶、渗漏油、风扇状态等。220kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。110kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态

43、；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。高压室：监视变电站内高压室（35kV开关室、电容器室、所用变室、消弧线圈室）的环境情况，运行设备的外观状况。室内重要区域：监视进出室内（主控室、主控楼继保室、就地继保室、通信室、蓄电池室）的人员情况及室内设备的外观状态。220kV变电站的典型平面图如下所示：图表5220kV变电站典型平面图110kV变电站110kV变电站作为输变电网的末端，与220kV变电站的出线相连接。110kV侧、35kV侧、10kV侧均采用单母线分段接线；10kV侧装设电容器和消弧线圈。110kV变电站的建议摄像机数量为16个左右，可采用如下分布：变电站大门：监视进出变电

44、站人员及车辆的情况，可配合门禁使用，用于刷卡人员或忘带卡人员的身份验证。变电站围墙：对变电站周界进行防入侵监视，安防设备报警能联动视频。变电站全景：全面了解变电站的现场情况，监视进出变电站、建筑物、设备场地的人员、车辆，监视设备场地的环境状况。主变场地：监视变电站主变的外观状态、油位、档位、套管、瓷瓶、渗漏油、风扇状态等。110kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。高压室：监视变电站内高压室（35kV开关室、10kV开关室、电容器室、所用变室）的环境情况，运行设备的外观状况。室内重要区域：监视进出室内（主控室、蓄电

45、池室）的人员情况及室内设备的外观状态。110kV变电站的典型平面图如下所示：图表6110kV变电站典型平面图4.4.2摄像机选型站端摄像机的监控范围大小、视频采集质量将影响整个视频监控系统的质量，应结合变电站实际监控需要选择合适的产品和技术方法，保障视频监控的效果，我们在选择摄像机时可参考以下原则：围墙监控可采用变焦镜头的一体形摄像机，越界报警联动平台弹视频窗口时，由于围墙范围广，便于工作人员进行变焦操作看清可疑目标。大门监控可采用固定红外枪机，具备红外夜视功能，满足全天候24小时监控的需要。全景监控（主控楼顶）可采用高速球机，实现大范围监控的需要；根据客户需求，也可选用高清球机及智能跟踪球。

46、场地及高压室监控，可采用高速球机，实现大范围监控的需要；如需对细节（油位、油温）进行监控，也可选用高清球机。小范围的室内（通信室、蓄电池室）监控可采用固定枪机。大范围的室内（主控室、继保室）监控可采用中速球机，实现大范围监控的需要。模拟摄像机的清晰度应达到540线以上，网络标清有效像素达752*582，网络高清有效像素达720p以上。需要夜间摄像的监控点，为保障夜间低照度条件下的清晰度，采用的摄像机应具有彩转黑、低照度（彩色1.0LUX、黑白0.01LUX）功能。室外枪机需配置IP66等级的室外型防护罩。室外球需达到IP66防护等级。网络摄像机应具备开关量输出功能，以控制补光灯开启。所有IP摄

47、像机除了网络口还需具备BNC接口，以便接入智能视频服务器。4.4.3监控点部署序号1监控位置围墙部署摄像机类型彩色一体化摄像机设备选型红外防水彩色摄像机2大门34红外防水网络摄像机网络高速智能球全景网络高清智能球（主控楼顶）网络自动跟踪高速智能球场地及网络高速智能球56高压室室内（小范围）室内（大范围）网络高清智能球网络摄像机网络中速智能球4.4.4监控点配套支架安装变电站摄像机应根据所需监控的范围、角度、场景以及现场条件来选择安装方法。出于变电站安全因素及施工条件考虑，以支架安装为主。支架安装应按以下原则：变电站内运行有大量高压电气设备，安装时首先应考虑与高压设备的安全距离。摄像机支架的选择

48、必须满足荷重要求，同时具备防锈防腐功能。安装应牢固，不得歪斜，制作要美观。不具备条件可利用原有水泥杆配套U型抱箍安装摄像机。补光灯对于采光条件比较差的场所，以及夜晚低照度环境下的监控需要，为了保障监控质量，需要在监控点配置补光灯，在监控现场环境及设备时开启周围的灯光。因需要控制的点位较多，可通过IP摄像机就近输出开关量控制补光灯。通过平台软件，可在主站控制现场任意灯光。4.4.5智能视频分析因为变电站内存在着重要区域，以往“被动监控”只适用于事后追溯。而站端智能视频服务器的采用，变“被动”为“主动”，可以对事件做到“早发现早预防”。视频服务器采用创新的智能视频分析(IVS)技术，内嵌矢量方向运

49、动检测算法，建立三维化的目标跟踪，能够比较准确的得到目标在视频场景中的距离与高度值，降低了实际使用中的误报率。站端系统可采视频服务器进行智能分析，行为分析可实现以下视频分析检测：可以对变电站大门的视频进行智能分析，当变电站大门口出现非法停车、人物徘徊、聚集时，达到触发条件产生报警；可以对变电站大门进行智能分析，划定大门为警戒面，在布防的情况下，当有可疑份子穿越警戒面后，即产生报警信号；可以对重要设备（主变）的运行区域进行智能分析，当有人员闯入该侵区域后，达到触发条件产生报警，可以有效预防误跑间隔出现人身伤亡和设备损坏。支持对2路视频进行4CIF编码及支持2路智能分析。可按需配置数量，今后可以增

50、加设备数量以支持更多的视频分析。4.5环境监测子系统应根据变电站的实际需求，配置温湿度传感器、风速传感器、水浸探头等环境监测设备，这些环境信息通过RPU实现数据集中上传。温湿度传感器一般情况下电气设备对环境的温湿度都有相应的要求，特别对于一些昂贵精密的设备更是如此。电力行业中由于温度过高过低引起的元器件失效或环境湿度过高引起的漏电事故时有发生，所以需对温湿度进行实时采集和控制。1)技术介绍温湿度传感器，采用传感、变送一体化设计，采集温湿度数据，进行数据校正转换，转换成4-20mA电流环信号上传，并能在现场LCD上显示。2)主要功能变电站内的温湿度传感器通过4-20mA接口连接至RPU，温湿度模

51、拟量能实时上传主站，站端及控制中心能随时查阅设备运行场地的环境温湿度，并做出相应的处理（远程遥控空调）。3)配置原则在主控室、继保室、通信室、蓄电池等室内需配备温湿度传感器。如果被测的房间太大，就应放置多个温湿度传感器。可通过LCD显示现场温湿度。主要技术参数可参考下表：技术参数温度测量范围-2585温度测量精度温度0.5（-1060）湿度范围范围5RH95RH(非凝结)湿度范围精度湿度3RH（20RH90RH，25）响应时间15s数据传输距离800m输出信号420mA风速传感器变电站的很多设施（刀闸、高压母线等）都高于地面运行，当变电站现场持续风速超过变电站设计承受能力时，可能会造成安全隐患

52、，所以需对风速进行实时检测，当风速超过警戒线时，能够立即启动紧急预案。1)技术介绍风速传感器顾名思义是测量空气流速的仪器，仪器内的转速传感器能把风速转换成4-20mA电流环信号上传。风速传感器在所有领域都能灵活运用，广泛应用于电力、钢铁、石化、节能等行业。风速传感器种类很多，最常用的为风杯式，它由3个互成120固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向。整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。2)主要功能变电站内的风速传感器通过4-20mA接口连接至RPU，能把现场风速实时上传主站，站端及控制中心能随时查阅设备运行场地的风速，并做

53、出相应的处理。3)配置原则风速仪一般安装于变电站主控楼顶，没有特殊要求，一个站点一个即可。主要技术参数可参考下表：技术参数测量范围测量精度环境温度相应时间0m/s30m/s0.5测量值-20701s数据传输距离800m输出信号420mA水浸探头当连续降雨或排水不畅时，室外的电缆沟内会产生积水，当积水淹没沟内电缆时会造成安全隐患，电缆长期浸泡在水中时，如果没有很好的防水结构，电缆很容易产生绝缘的水树枝老化，从而造成绝缘的破坏，将会大大缩短电缆的寿命，严重的还会造成短路跳闸。所以我们需实时了解电缆沟的积水情况，以便及时使用抽水泵排水。所谓“水树枝”，指塑料电缆绝缘在电场和水的作用下，由杂质、气泡及

54、隆凸不平处引发其内部绝缘材料降解而产生树枝状放电通道。水树枝会随着时间的发展继续生长，最终导致绝缘击穿，成为电缆早期损坏的重要原因。1)技术介绍水浸探头根据探测电极浸水后阻抗发生变化，通过专用集成芯片对水浸输入信号进行信号放大、整形、比较，将电极电导的变化转换成标准电压信号，推动继电器输出开关量信号，指示探头所在位置是否有水。在没有水浸入时，电极之间的电导为零，当有水接触电极时，电导变大。变电站内需对电缆沟内的水位进行实时检测，当水位超过警戒线时，能够通过开关量向综合监控系统报警。2)主要功能电缆沟内的水浸探头通过开关量输出报警信号给RPU，RPU根据预置规则启动抽水泵排水，同时把现场积水情况

55、及时上传主站，使站端及控制中心知情。3)配置原则一般考虑在电缆沟每隔80米左右布置一个探头，同时分别选择一个不同电压等级的端子箱布置一个探头。传感器应安装在感应点上方较高位置，以确保其不被水淹没，安装时先安装底座。如果用户要多点检测，一组导线上可带45个探头，也可以接多组分导线，每组导线带1个探头或多个探头。主要技术参数可参考下表：技术参数误报率环境温度输出信号0.01%050开关量无源输出4.6安全防范子系统由于不少的无人变电站都建在郊外和一些较偏僻的地方，变电站内的设备非常昂贵，并且变电设施带有交流高压，如遇不法分子盗窃或破坏，将造成严重的经济损失以及造成人员伤亡。为此变电站的安防防护非常

56、重要，为彻底消除这种现象，避免财产遭破坏，需要进行隔离阻拦，以免造成人身意外伤害。安全防范设备主要由红外对射、电子围栏、红外双鉴、声光报警器等设备组成。各探测器通过报警线缆直接与RPU连接，当发生报警时，报警信息能够及时上传给RPU，并且能联动相关设备，如启动照明灯光、声光报警器等。红外对射变电站内运行有高压带电设备，为了防止不法份子对电力设施的盗窃、破坏，以及外来人员误入带电间隔造成的人身伤亡事件，变电站周界都配备了围墙。但传统的围墙无法对入侵事件进行报警，红外对射作为周界防范的有效补充，主要应用于距离比较远的围墙、楼体等建筑物，特别适合无人值守变电站。1)技术介绍红外对射是利用光束遮断方式

57、的探测器，由一个发射端和一个接收端组成。发射端发出一束或多束人眼无法看到的红外光，形成监控防护区，当有人横跨该区域时，遮断不可见的红外线光束而引发警报。常见的红外对射有两光束、三光束、四光束，以四光束为例：一般情况下必须同时遮断4个光束才发出报警；如果只触发3个或以内，而触发持续过了一特定时限，系统亦判定为报警，不会出现漏报现象。红外对射的特点：防卫方式隐蔽，没有电子围栏那么明显，使入侵者在不知不觉中触警。周界全面设防，无盲区和死角，入侵者无法以快速跳跃、匍伏或其它动作通过隐形红外防卫射束网的防范范围。良好的抗干扰功能，内置自动调节强光过滤系统，避免受强光或汽车灯光的影响。严密的防破坏功能，当

58、红外接收端电源线或信号线被剪断时，报警信号输出电路将自动输出报警信号。防雨、防尘、抗干扰能力强，可全天侯工作。2)主要功能一旦有不法人员想通过围墙翻入变电站，就会立即触发报警，报警通过开关量输出到RPU。RPU可根据预置规则联动相应功能：报警信息上传中心，保安人员可以迅速来到事发地点；触发声光报警器，震慑非法闯入者；联动相应的灯光照明，调用预置位，启动报警录像等。3)配置原则变电站的围墙上安装多对红外对射，红外对射的安装应该覆盖所有的围墙及大门，红外对射探头的裕度应不小于100%（如围墙的长度为60米，则对射探头的标称距离为不小于60（1+100%）=120米）。红外对射探头建议采用四光束，当

59、有人或物体阻挡光线时产生告警信号，并可以设置其布防和撤防两种运行方式。红外对射探头要选择合适的响应时间，太短容易引起不必要的干扰，太长会发生漏报。通常以50毫秒为最短遮断时间，大于50毫秒报警，小于50毫秒不报警。红外对射应具备开关量报警节点。红外对射主机一般安装在主控室或保安室。电子围栏红外对射只能对入侵事件进行报警，无法对不法份子进行有效的防御，电子围栏的出现为周界防范提供了强力保障。1)技术介绍电子围栏起源于畜牧业高度发达的澳大利亚和新西兰等国家，并在欧美国家广泛应用，应用了最新的周界安防理念，即阻挡、威慑和报警。随着科学技术的发展，电子围栏在经过逐步更新换代后已经开始普遍应用于一些大型

60、基础设施，如电力、通信、军事、交通等领域。电子围栏是由前端探测围栏和报警主机（高压电子脉冲发生器）组成的智能型周界防盗报警系统。前端探测围栏前端探测围栏是由杆及特制合金导线等构件组成的有形周界，安装在周界现有围墙或围栏上。前端探测围栏借鉴了传统围栏和高压电网的优点，以有形导线和警示牌为主，对入侵者心里有震慑效果，构成一道高压电缆隔离屏障，当有不法分子企图越过或者剪断电子线缆时，主机用安全能量的脉冲高压击退入侵者，电压脉冲周期长，能量低，不会致人伤亡，同时发出报警信号。报警主机报警主机负责向前端探测围栏输出和接收高压电子脉冲信号，并检测围栏报警状态，在前端探测围栏处于触网、短路、断路状态时产生报