变电站系统方案.docx

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变电站系统方案

目录

一、综述2

二、变电站视频监控系统需求分析2

三、系统设计依据和原则4

四、系统组成5

4.1远程图像监控系统基本功能设计11

监控中心屏幕墙功能设计13

4．2变电站监控前端部分14

4．2．1硬盘录像机14

4．2．2外围监控设备14

4．3．1远程监控中心网络接口16

4．3．2系统服务器16

4．3．3值班员工作站16

4．3．4其它设备17

五、系统总体功能、性能指标和特点17

5．1系统总体功能17

5．1．1实时图像监视17

5．1．2语音功能18

5．1．3本地及远程控制18

5．1．4录像功能19

5．1．5报警功能19

5．1．6用户管理功能21

5．1．7设备管理功能21

5．1．8日志管理功能22

5．1．9网络存储与检索功能23

5．1．10远程应急指挥功能24

其它功能24

一、综述

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。

TYL-NMS电力变电站远程视频报警监控系统解决方案针对变电站内的如下目标实施实时监控报警上传：

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环境、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。

二、变电站视频监控系统需求分析

　　电力行业变电站远程图像监控系统不同于普通工矿企业、居民小区的本地监控，它是一种网络化视频监控系统。

变电站位置分散，而管理与使用相对集中，在系统实施前需要进行统一的规划，制定一个系统平台，充分考虑变电站视频监控系统的自身特点。

　　1、经过几年的建设，有些变电站已经陆续安装了纯本地的或小范围联网的分散视频监控系统，这些系统的规模较小，通常是各变电站独立工作，或几个变电站的联网监控。

由于各系统分别由不同厂家实施，变电站前端设备种类繁多，有嵌入式硬盘录像机、工控式硬盘录像机、网络视频服务器等，压缩方式有MPEG2、MPEG4等，通信协议、图像编码方式各相同，相互无法兼容。

要想在中心实现对所有变电站的监控，必须每个厂家的设备都配置一套，无法实行全区域的集中管理和信息共享。

　　新建的系统必须具有很强的兼容性，能够支持尽量多的前端设备，使采用不同厂家、不同种类、不同编码方式设备的变电站都能方便的接入系统，尽量减少对前端设备的改造、更换。

如必须要更换，则尽量减少更换设备的数量，避免对前端摄像机、报警器的的更换。

　　2、现在变电站大多通过PCM设备接入电力网，变电站有的为2M接口，单路最大带宽为2M.而对于有些地区的新建变电站提供10/100M的以太网接口，随着时间的推移，可能这样的变电站可能会越来越多，在特殊情况下还可能将多个2M进行复合，提供更高的传输带宽。

在现阶段的系统平台设计中要充分考虑到网络情况，既要能够在以前的2M带宽下传输图像，也能在现在的10/100M带宽下传输图像。

系统应该具有较强的带宽调节性，能够根据不同的带宽自动进行调节，用有限的带宽传输尽量多的图像。

　　3、随着电力设备的自动化程度越来越高，目前110kV及以下变电站多为无人值守变电站，而220kV及以上变电站多为有人值守变电站，对于这两种类型的变电站前端使用的设备应该有所不同。

无人值守变电站使用的设备应该能够长期在无人看护的情况下正常工作，便于远程管理，断电后来电自动重启，具有故障报警等功能；有人值守变电站交通较为方便，设备有人看护，可以进行日常维护，出现故障能够及时排除，更换设备也相对容易，此类设备应该更多的考虑使用的便捷性、功能的完整性。

　　4、由于整个区域内变电站数量众多，分布在各地，全部集中在一个地方进行监控是不现实的，效率也不高。

目前通常实行分级监控，在系统内设置若干个分控中心，通过授权管理辖区内的各变电站，进行统一设备配置、用户管理。

实现管理与监控的分离，使系统的配置更加灵活。

　　5、随着电力使用的不断发展，将来会有越来越多的新建变电站需要加入系统中来，因此系统应具有很强的扩展性，支持尽量多的变电站接入，系统的扩展应该尽量简单，充分利用原有设备。

　　6、由于视频监控系统对于变电站的日常安全起着重要的作用，因此整个系统的安全性要进行充分的考虑。

一是硬件安全，由于采用集中管理，系统的管理中心成为系统中最重要的环节，中心的管理服务器、交换机等核心设备都应该进行硬件备份，主备设备之间应该能够自动切换；二是网络安全，由于视频监控系统与电力局域网需要进行连接，这样就是视频监控系统面临着病毒、网络攻击的严重威胁，系统采取必要的隔离措施，保证视频监控系统的安全。

　　7、变电站是遭受雷击较多的场所，虽然变电站都有很好的避雷设备、措施，但是根据我们多年的经验，变电站内视频监控系统遭受雷电破坏的情况还是很多。

主要是室外摄像机和室内设备的通信接口，经常是一场雷雨过后许多摄像机无法控制了。

同时变电站内存在高强度的电磁场，对模拟图像的影响很大，如果不采取必要的措施会严重影响图像质量。

针对电力行业远程图像监控系统的特点，根据本公司太奇DVR系列网络型硬盘录像机在电力行业工程应用实施的经验，特提出基于太奇DVR网络型硬盘录像机的电力变电站远程图像监控系统解决方案。

三、系统设计依据和原则

主要依据电力行业对电力远程监控系统的需求，以及本系统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。

四、系统组成

系统由远程变电站通信机房监控系统、MIS机房监控系统、安全管理系统、调度所管理站、计算机网络等组成。

视频监控系统的建设主要有五个方面：

前端摄像机，传输，控制，显示，远程。

 通信机房监控系统:

通过对通信机房的环境设备（供配电、UPS、空调、温湿度、漏水、消防、保安等）进行监控，确保其能提供正常的运行环境，有问题时及时通知管理人员，避免出现环境的不正常运行而影响到整个系统的运行。

    MIS机房监控系统:

通过对MIS机房的环境设备（供配电、UPS、空调、温湿度、漏水、消防、保安等）进行监控，确保其能提供正常的运行环境，有问题时及时通知管理人员，避免出现环境的不正常运行而影响到整个系统的运行。

    安全管理系统:

通过远程视频服务器对变电站高压室、低压室、配电柜等进行实时监视，对变电站的重要进出入口加装门禁管理系统，在重要配电房安装消防设备确保变电站的安全运行。

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总监控中心（调度中心）、区域监控（巡检）中心和前端变电站站端部分（监控前端及各子系统）以及传输网络设备构成。

其中，总监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TYL—NMS”智能安全联网管理系统。

变电站监控前端部分包括摄像机及配件、语音设备、硬盘录像机、矩阵控制器（可选）、告警处理单元对各子系统进行告警信息介入等。

（告警信息主要包括：

门禁监控系统报警、漏水监测系统报警、温湿度监控系统报警、消防报警系统报警、配电监测系统报警、UPS监测系统报警、空调监控系统报警、防盗报警系统报警、设备告警监控系统报警、视频信号丢失报警、移动侦测报警、外部传感器报警、设备运行状态报警等多种报警信息）

视频、音频、告警信息，由硬盘录像机压缩编码后，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TYL—NMS”智能安全联网管理系统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；

“TYL—NMS”智能安全联网管理系统支持进行多人（或多监控中心）同时监控、跨区域分级监控，可以实现多达几千个监控点的超大规模监控系统，拥有高质量的视频图像、强大的用户管理功能、系统的兼容性、方便的可扩展性等众多优点，代表了最先进的网络视频监控系统，为您提供了基于数字网络的革命性的、功能齐全、性能可靠的安防系统解决方案。

“TYL—NMS”智能安全联网管理系统以“TYL－NMS”中心管理软件为核心，结合技术先进的图像显示、数字硬盘录像机、嵌入式视频编码器和网络摄像机及周边安防设备等，实现了基于网络的点对点、点对多点、多点对多点的远程实时现场监视、摄像机远程遥控、图像查询及录像、语音通话及广播、报警控制管理等功能。

系统由前端分支机构、网络传输部分、安全监控中心、分控中心和中心数据服务部分和系统控制软件构成。

前端分支机构由硬盘录像机、报警单元、门禁语音控制等部分组称，监控和控制数据通过网络传输部分将传送到安全监控中心。

安全监控中心作为系统的控制管理核心，包括视频监控、设备状况监测、报警控制及语音对讲系统等多个子系统，通过灵活的联动策略对各个子系统采集的数据进行声、光、影报警处理，各个子系统构成了一个分布式网络互联的安全系统检控平台。

视频监控子系统采用IP数字硬盘录像机（或网络视频服务器）进行视频采集，通过网络把前端的视频信号传输到监控中心。

直观的监视和记录前端工作现场的生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析提供重要的图像资料。

设备状况监测子系统利用网络控制、管理检测和开关控制，对前端的工作设备远程管理和远程排障。

报警控制系统进行将前端的报警信号自动传输到监控中心，监测和管理前端报警系统的入侵检测、烟雾传感等报警信息。

同时通过设置联动将发生报警点的现场图像传送到中心，为及时的处理突发事件提供实时的现场图像。

语音对讲及广播子系统可以实现总控中心或分级控制中心和每个前端变电站进行无缝沟通，预防重大事故的发生

3、系统特点

提供GIS电子地图接口功能支持高精度电子地图，可以根据需要任意调用远程监控点的设备运行情况信息、实时图像等信息。

操作更加简洁、灵活。

网络化监控

通过计算机网络，真正做到任何时间、从任何地方、对任何现场都能实现实时监控；

网络化存储

系统可以实现网点监控图像的本地存储和在各级监控中心存储备份及录像查询和回放；

采用工业级设备，具备极高的可靠性，即插即用，无需专人管理，适合无人值守的远程监控点；

高图像质量

系统所采用的高清晰视频设备和自适应高性能流媒体服务器设备，图像清晰度可达到FullD1（DVD画质）、图像连贯性、实时性好；

方便使用、操作管理简单

通过客户端软件，WEB方式进行远程监控和远程管理，图形化操控界面，简便快捷；

完整的监控管理功能

系统为用户提供了灵活的监控画面选择,电子地图管理，对云台、镜头控制，预置位和镜头的轮巡自行定义，以及实现图像抓拍、录像和录像回放、语音功能、报警和报警联动功能；

信息安全

充分利用防火墙/VPN、加密、权限管理、安全认证、系统时钟同步等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏；

有效利用带宽

根据网络带宽视频流可自动调节，系统可以在现有的任何网络中完成各种监控功能；

设备的分级、分组管理

强大的分级、分组功能可将摄像机、视频编码器、报警设备等前端设备根据监控地点和管理需要编成不同区域和工作组，区域可以分级（分层）。

用户的分级、分组管理

根据管理需要可将用户划分成不同级别。

不同级别的管理员被赋予不同的权限。

管理员可以创建用户，分配初始密码，也可以将用户划分为用户组进行管理。

系统将控制权限分为多个等级，可根据需要灵活地分配给相应的用户和用户组；

可扩展性

增加硬盘录像机、网络摄像机、视频编码器和监控工作站非常简单，能够持续平滑升级和扩展，降低对系统的整体投资成本，和其他管理控制兼容。

四、系统功能

◆网络化分级电子地图管理

◆实现远程监控、多监控中心、分级监控、分布式监控和分布存储

◆支持多达几千台硬盘录像机、网络视频编码服务器和网络摄像机

◆全面兼容各种视频编解码协议，同时兼容多厂商的视频采集编码设备

◆具有与其他系统集成的开放信息接口

◆提供单画面、4、6、9、16多种画面实时显示，可设置画面切换频率和画面定时显示

◆前端设备的分级、分组管理

◆支持前端设备时间同步管理、远程开关控制、故障远程排除

◆前端设备系统参数、IP地址、端口、云台编码协议、视频编码格式、速率等参数在线设置

◆灵活的录像计划设置

◆定时录像、手动录像、移动侦测触发录像和报警预录等多种录像管理

◆采用先进的音频压缩技术，实现音视频同时传送和双向语音通话、广播

◆远程查看前端设备存储的图像资料

◆支持现场图像抓拍

◆实现移动检测报警、图像丢失检测报警，可设定运动图像的变化区域和灵敏，自动弹出报警图像和报警信息

◆实现远程控制报警系统，可自动弹出报警图像和报警信息

◆报警管理实现组合报警触发和报警联动策略

◆支持多种云台、镜头控制协议，对云台及变焦镜头可以远程控制

◆可连接控制其它设备，如视频矩阵、画面分割器等

◆提供用户密码保护、安全认证和图像水印技术，保证图像信息的安全

◆用户的分组和权限管理

4.1远程图像监控系统基本功能设计

1、实时图像监视功能

用户可选择前端的任一摄像机进行监控，能够灵活方便地做到：

对任一图像的亮度、对比度、饱和度、色彩进行调节；对每台变焦摄像机的镜头进行变倍、聚焦控制；对全方位云台进行各种方向的控制和操作；直接在画面上进行控制操作；通过键盘控制，对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深进行调整；通过RS485总线，对系统内的高速智能球型摄像机的控制，使球机直接到预置的方向和观察角度（包括水平转动角度和垂直转动角度）。

2、报警联动功能

用户可以设置报警时自动录像以及控制输出设备的联动方式，可以根据需要进行布防。

系统实现对操作员信息及操作时间、报警设备信息及报警时间等信息自动存档；实现与火灾报警系统等警用系统联动。

监控前端能自动打开声光等报警联动设备，并发送相关的报警信息至服务器；报警时，授权遥控监视点能马上自动弹出报警信息窗口和发出声音提示，并显示报警点的具体位置，报警类型及现场图像，并存储相关摄像机的图像及联动录像等，以便于事故处理与分析。

3、门禁联动功能

系统可以对门禁权限进行中心认证、对门禁系统进行远程控制开启，对报警、门禁和图像系统进行相互联动等，如用户可以设置门禁开启时图像联动，根据需要进行开门关门动作。

当门禁打开时，系统自动弹出对应的视频图像，便于对进出重要区域的人员进行监视。

当发生报警或门禁异常时关闭大门进行录像，实现远程异地金库管理相关功能。

4、字符叠加功能

用户可以在监控画面中随意叠加文字信息，包括摄像机编号、地名、当前日期、时间等。

5、电子地图功能

系统电子地图功能，以最新的技术，将电子地图与数字视频图像完全融合在一起，用户通过简单的点击可直接查看地图上某个位置的图像。

现场地图可以是图片，区域地图，建筑物布置图，楼层平面图；多个地图按分层顺序进行组织；在地图上可放置摄像机图标，用户通过点击图标，可快速选择所要观察的监视点。

对用户来讲，只有一个统一的视频监控管理平台的界面。

6、备份存储功能

实现监控联网后，监控数据存储仍以前端分布式存储为主，即监控数据仍由各营业网点监控主机进行本地存储。

但是，在前端分布式存储的基础上，中心可以对重要的音视频数据进行后端备份存储，满足监控中心保存重要数据的需要。

系统可同时进行多路图像的实时录像。

录像时间可以设定。

录像采用数字硬盘录像并具备回放功能；回放录像时可以即时保存在中心；回放时不影响录像；回放速度等都可调。

历史图像的存储与查询通过数据库进行。

7、网络监控功能

多个监控终端同时观看同一个监控点的实时图像。

根据权限设置确定控制权，权限相同时，第一监控人获得控制权，权限不同时，高权限用户获得控制权。

系统具有自动检错功能，能避免通信干扰及误码带来的影响；系统具有自诊断和实时自恢复功能，能对系统突发的异常自诊断、告警和自我恢复；系统采用流媒体分发方式，有效地降低了网络的拥塞。

系统有效地隔离内外网，防止来自外部网络病毒和黑客攻击。

8、用户及权限管理功能

网络客户端采用集中管理模式，统一管理设置参数、权限等；系统管理员具有最高权限，能对相关人员的权限和初始口令进行设置，能设置操作人员的连接权限、控制权限、管理登记等使用权限；终端用户对监控软件和设备的操作记录将自动存档，并且不能删除修改；

9、日志管理功能

系统支持详细的事件日志管理记录，系统可以对用户、对系统、对设备的参数设置、硬盘录像机登陆、报警信息、故障处理信息等项目和操作做详细的记录管理并可输出报表也可以实时打印报表，为查证操作记录等提供保证。

监控中心主控机可以向辖内的硬盘录像机发出时间同步命令，保证硬盘录像机时间和主控机时间同步，保障全行硬盘录像机采用统一的标准时间。

监控中心屏幕墙功能设计

1、电视墙采用灵活的功能分类，总监控中心可设置多个个电视墙，分别用于联动变电站报警视频画面、轮巡或者固定显示分行本部重要镜头、显示变电站及重点线路视频画面、显示主控室、高压室的视频画面、显示电容器室、独立通信室、重点防护区域的的视频画面。

2、每个屏幕墙可以任意显示1个画面、4个画面、9个画面、16个画面或按设定的画面配置策略进行固定显示或轮巡；

3、每个屏幕墙可以显示所有变电站的所有硬盘录像机的任何一路摄像机的监视画面（包括以后新增的录像机）；

4、用户可以分别地任意配置1画面、4画面、9画面、16画面显示所有变电站的所有硬盘录像机的任何一路摄像机的监控画面，包括以后新增的录像机，并可将配置分别保存到相对应的画面列表中，如配置的9画面就保存到9画面列表、16画面配置就保存到16画面列表；

5、可以将每个列表中保存的多个画面配置排队，并按照指定的间隔时间在监控中心屏幕墙中的任一屏幕墙上自动的、不停的切换显示，直到用户停止为止；

6、屏幕墙可以在指定的时间显示指定的画面；如每天7：

30—8：

30自动显示所有变电站的画面，规定的时间段进行自动切换任意搭配

7、报警同时发生时采用同时显示排队处理、直到处理完毕后恢复正常显示；同时中心有声、光提示；

8、前端发生报警时自动将显示该报警点的视频图像切换至次显示屏，作单屏显示。

4．2变电站监控前端部分

监控系统监视范围大致如下：

监视变电站内变压器，断路器，CT,PT，避雷器和瓷绝缘子等重要运行设备的外观状态；

监视变电站内主要室内（主控室，继电器室，高压室，电缆层，电容器室，独立通信室等）场景情况，并实现双向对讲；

监测变电站内主要室内（主控室，继电器室，蓄电池室，独立通信室等）温度，湿度和高压场地风力（沿海变电站）以及开关场地电缆沟的水浸情况；

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/撤防；

整个系统用监控终端进行控制。

当发生报警时，站端视频处理单元可传输报警信息，并能联动相关设备，如启动照明灯光，警笛等；

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，主要可分为硬盘录像机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相关标准，各部分的配置和要求如下：

4．2．1硬盘录像机

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，主网络型硬盘录像机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，报警信息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；

4．2．2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。

1、监控摄像机的定位

目前，我国除了西北电网外，大部分电网的电压序列是500/220/110/35/10/0.38kv，西北电网的电压序列分别为750/330/110/35/10/0.38kv和220/110/35/10/0.38kv。

根据变电站的电压及其等级。

220kv及其以下变电站每台主变设置一台摄像机监视主变情况。

220kv以上至750kv（750kv）每台主变设置两台摄像机。

750kv及其以上主变设置三台摄像机;开关场设置1-N台摄像机；周界设置1-N台摄像机，变电站主出入口设置一台摄像机；变电站电缆间设置1-2台摄像机；主控室，高压室，电容器室，独立通信室各设置一台摄像机；出入口选择枪式摄像机，楼梯可选择枪式摄像机或半球型摄像机。

其它位置均选择高速智能球型摄像机。

     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、黑白摄像机等，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64个以上位置，视频输出VBS1.0Vp-p/75欧，22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<2Lux,清晰度>470线。

黑白摄像机，光灵敏度值<0.5Lux,清晰度>400线,背光补偿功能。

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。

云