光纖傳輸視頻監控技術在變電站的應用

李 嘉

（山東省郵電工程有限公司，山東 濟南250001）

隨著無人值守變電站管理模式推廣，在相關部門通過對變電站實現遠程實時圖像監控，可提高變電站運行安全性，使電網調控運行更為可靠。變電站除了常規自動化系統，遠程視頻成為變電站新增自動化項目，隨著計算機技術的發展，建立信息平臺集中管理變電站遠程視頻監控系統，將在日常管理中發揮重要的作用。常規監控系統不適用于變電站視頻監控，需要有專人負責操作管理，變電站安裝視頻監控有悖于無人值守的初衷，將地區變電站通過網絡遠程視頻監控手段統一管理是解決視頻監控的合理方法。輸變電工程規模不斷擴大，提高系統安全性尤為重要。電力部門需要從遙控到遙視提高管理電力手段。變電站視頻監控可通過遠程巡視設備運行情況，獲得現場報警信息，使得供電公司管理方法不斷與時俱進。

1 變電站智能視頻監控的必要性

變電站無人值守是電網綜合自動化發展的必然趨勢，電力部門實現將變電站設備運行數據傳送到遠方調度中心，對變電站設備進行調控，但目前存在需要大量人工巡視，二次信號誤報干擾等問題制約無人值守變電站發展進程[1]。

計算機技術的發展，使得圖聲信號深入處理成為可能，為加強對變電站綜合管理，很多電力企業考慮建設集中式遠程視頻監控系統，在遙測、遙控外增加遙視，降低維護人員工作量。現有遙視系統多進為簡單視頻監控，變電站安全監控依賴于傳感器，自動化程度不高。系統獨立運行，傳感器僅能感應部分區域異常。如某變電站火災報警探頭發出警報信號，現場檢查發現報警裝置誤動。某控制中心出現主變油位低信號，現場檢查發現無異常情況。主要設備室照明燈具需持續點亮，與節能綠色電網理念不符。采用智能視頻監控可以排除誤報信號干擾。

電力系統是保障設備正常運行的生命線，變電站是電力系統的重要環節，為加強對變電站安全生產等方面綜合管理水平，建設視頻監控系統成為電力企業選擇。視頻監控系統可將變電站主控制室，室外場地等監視點圖像傳輸到監控中心。提高變電站安全運行環境，傳統變電站視頻監控存在監控系統產品缺乏統一檢測標準，人工信賴度程度高等問題[2]。

常規三遙系統是調度自動化主要內容，由于變電站重要性，僅靠現有調度自動化技術不能滿足變電站無人值守安全性要求。需加大對330kV 變電站安全運行監視。視頻監控核心環境監控系統包括報警信號，中央單元處理進行視頻錄像，聯動行動輸出，經開發可應用于無人值守變電站。此前變電站應具備完整的視頻監控系統，經系統擴展后具備遠程無人值守變電站能力。變電站安裝視頻監控系統可對主要設備運行狀態實時視頻監控。

2 變電站智能圖像視頻監控系統的功能作用

視頻監控系統由攝像、控制等部分組成，可對承載攝像機云臺發出運動指令，通過圖像壓縮端實現圖像存儲等。將視頻監控系統引入變電站管理取得較好的效果。必須推廣智能變電站的應用，智能變電站是集成圖像監控、給排水系統整合，實現變電站智能運行管理。圖像監視與站內GOOSE 聯動，與設備運行溫度在線監測子系統、智能檢測維修維護認證子系統等互聯通[3]。變電站視頻監控系統分為分層分區分布式結構，省級主站對地區級主站工況統計。變電站視頻監控系統配置視頻監控主機，視頻監控設備等。實現對全站主要電氣設備環境全天候監視，滿足電力系統安全所需監視關鍵部位要求。視頻監控系統與變電站形成高度集成，系統功能包括監控功能，告警功能、環境信息采集處理、錄像管理功能等。

智能變電站視頻監控系統具有智能視頻分析、告警聯動、操作聯動等特點。視頻監控是人們關注的熱點應用技術，廣泛應用于許多場合，數字視頻壓縮技術為遠程視頻監控技術提供條件。視頻監控過程包括模擬圖像監視、網絡化多媒體監控。視頻系統具有全速動態顯示效果能力，高效可靠視音頻信息存儲功能等。圖像清晰度可達720×576，在計算機顯示器滿足1024×768 分辨率。通道允許情況下，圖像無動畫感但流暢生動，與國內通信廠家生產通信設備兼容，使視頻監控技術走向更加廣闊范圍。影音信息用硬盤等方式記錄，與回放介質兼容，可在任意現場畫面針對具體物體設防，系統建設具有很好的擴展性，監控點數目能靈活的增加，在市集監控中心能通過局域網互聯通。

就電力遠程圖像監控系統應用制定《系統技術標準》，供電局利用光線傳輸數字圖像監控系統適用于330kV 變電站遠程圖像監控系統。變電站監控系統用于安防、應對自然災害等。視頻監控系統與生產設備無關，其應用范圍廣泛。對變電站大量常規儀表與室內外一二次設備，可在調度中心通過視頻監控系統直觀監測，對變電站設備檢修工作，視頻監控系統提供圖像通信功能，為事后分析事故原因提供可靠依據[4]。對大型設備檢修標準化作業，可通過視頻監控系統在遠程終端收看，提高工作效率。

3 視頻監控技術的研究

監控系統在軍事、交通等領域應用廣泛，引起國內外著名科研機構的興趣，激發科研工作者的深入研究。國外對監控系統研究較早，1997 年美國國防高級研究項目署設立多所知名高校參與的視覺監控重大項目，研究用于戰場場景監控自動視頻理解技術。

佛羅里達州中央大學KNIGHT 智能監控系統，檢測出監視區域變化，系統對光線變化有較好的魯棒性。IBM智能監視系統能管理監視數據，通過標準網絡設施進行實時報警。國內監控系統應用研究起步較晚，為探討監控系統發展趨勢，促進我國科研人員的交流合作，中科院自動化研究所，中國圖形圖像學會等機構支持下，模式識別國家重點實驗室在2003 年舉辦智能視覺監控學術會議，各地高校、企事業單位科研人員參加學術會議，報告人就視覺監控理論應用等系列問題進行深入探討。由于國內研究起步較晚，實際應用中受到很多限制。目前國內市場現存視頻監控技術包括第一二三代視頻監控系統。

視頻監控是人們關注的應用技術熱點，視頻監控系統能實時真實反映被監控對象，極大提高管理效率。遠程視頻監控相比傳統監控系統具有錄像時間長、查詢速度快等優點，但目前存在變電站采用模擬設備，圖像質量不高，監控系統獨立存在形成信息孤島，造成運營成本上升，設備老化問題突出，部分系統監控畫面不清晰，現有設備不能滿足基本安防監控要求，部分變電站不具備環境監測功能，部分技防設施布放不到位，相關日常維護管理制度有待完善落實等問題。隨著計算機及圖像處理技術發展，變電站視頻監控技術得到長足發展。國內外市場主要推出數字控制模擬監控產品，發展成熟，實際工程中應用廣泛。數字視頻監控是新崛起計算技術為核心的新型視頻監控系統，目前在數控模擬系統混合應用向數字系統過渡階段。

國內外視頻監控系統水平參差不齊，視頻監控系統逐步發展成為遠程辦公信息系統，如何整合好相關技術有很多課題有待研究。智能電網是當今世界電力系統發展最新動向，歐美日等發達國家進行大量的智能電網研究，我國南方電網經濟開展智能變電站示范工作建設項目，對我國電力系統智能變電站功能實現具有積極作用，未來智能視頻監控系統呈現出平臺標準化，信息系統聯動等特點趨勢。

4 變電站圖像監控系統控制

變電站安裝在監視區監控攝像機對站內周界環境防火防盜監控，對變電站注射泵如主變，室內10kV 室，電纜層等進行監視，變電站安裝設備區監控攝像機將信號傳至DVR 設備，被監視目標動態圖像以IP 單播方式傳到監控中心，實現一對多監控功能。報警信號，配置控制信息與監控中心實時通信。

視頻監控系統監控功能利用攝像機將監視目標圖像傳輸到視頻監控主機，保證變電站設備正常運行，按照地區級主站要求將所需視頻實時上傳，通過圖像監視結合操作人員經驗避免誤操作。對監控范圍內設備實時監控，顯示畫面應有站名，地點名稱等文字顯示。運維人員通過視頻處理單元對變電站設備監視，對攝像機進行控制，進行畫面切換。發生報警時，視頻處理單元自動進行存盤錄像，自動在地理圖提示報警位置，應在設定時間內自動關閉，報警系統與站內自動化系統實時連接，制定相應攝像機錄像，作為事故調查輔助手段。

告警功能保證站內建筑設備安全，及時啟動報警裝置。在建筑物門窗安裝報警探頭，在圍墻四周等處安裝攝像頭，監視盜賊非法闖入。報警信息檢索功能將報警信息與數據結合回放不同時段圖像，報警級別根據安全等級原則顯示存儲，同級別報警系統按時間優先上傳，根據需要可隨時關啟。視頻系統處理單元對重要區域監視點實現事故前后循環錄像存儲，對重要區域監控點可設定長時間自動循環錄像存儲。

操作人員可對全部攝像機操控，實現對攝像機視角、光圈等調整，預定位置云臺直接進行預置操作，同時允許一名操作人員控制對象，系統具有定時功能，攝像機可在設定規定時間內自動停止，值班員需在設備工作時，攝像機聯動功能使其自動調整設備位置，同時不允許多名操作人員控制設備。錄像管理功能可對非重要區域監控點實現告警前后錄像存儲，進行手動控制錄像，報警聯動錄像，錄像資料自動管理，硬盤錄滿后刪除最舊錄像資料，錄像資料回放前根據需要按攝像時間等要求檢索。

5 變電站視頻監控系統視頻信號傳輸

大多數廠家采用SYV75-5 電纜，部分廠家認為將平時使用SYV75-3 電纜更換可滿足變電站電磁環境，監測數據表明露天110kV 變壓器1.5m 處。站內傳輸線路電磁干擾源包括絕緣子高位梯度部分放電火花，導線表面電暈放電。誘發源特點決定無線電噪聲具有頻譜廣，易受氣候影響等特征。

計算220kV 城市中輸電線路晴天下50%無線電干擾分布，距離輸電線路20m 處，干擾水平在35dB，實測統計220kV 輸電線路無線電干擾水平折算為53dB，水平信號傳輸質量取決于信噪比，統計顯示我國220kV 線路無線電干擾標準條件實測統計值為43.9dB。變電站電磁干擾對攝像機視頻信號傳輸有很大影響，部分前端設備需通過增加抗干擾傳輸器降低干擾。采用數字傳輸技術將1 芯光纖實現實時同步傳輸，光纖傳輸支持高分辨率運動與單向音頻傳輸。即插即用設計理念使得安裝簡便，穩定性高，不受環境干擾影響，可長期穩定工作。光纖傳輸方式可勝任電力系統變電站長距離下視頻監控。

采用光纜傳輸實時視頻信號具有光纜內部信號傳輸零衰減，光纜根據指示燈狀態判斷故障點，光纜傳輸造價低，有效減少故障點對設備造成損害等優點。用光纖進行視頻信號傳輸，傳輸性能是同軸電纜等方式不可比擬的。先進的傳輸手段，多功能信息交換網絡為今后信號高速公路奠定良好基礎。

6 結束語

隨著變電站自動化的發展，視頻監控系統得到廣泛應用，現有視頻監控系統局限于對變電站監視，需要人工干預較多，針對現有視頻監控系統的不足，設計智能變電站視頻監控系統，可滿足電站視頻監控需求，判斷變電站工作狀態，實現無人值守變電站智能視頻監控。將光線傳輸技術應用于變電站視頻監控系統成為新的方向，有助于提高電力系統自動化安全性。系統通過智能視頻識別技術增強無人值守變電站運行智能性。