郑丁 郑声俊 何启远 邢博翔
（海南电网有限责任公司 海南海口 570203）
摘要：背景介绍
近年来随着我国经济的飞速发展，作为国民经济命脉的电力行业的现代化建设已经体现出越来越大的重要性。保证供电系统的安全运行已经成为电力管理部门的首要任务。在现代化的供电系统中，变电站管理的网络化、数字化、自动化、集成化是电力发展的必然趋势，变电站的综合管理和智能化应用是电网现代化的必由之路。
变电站的辅助监控系统，一般有视频、环境、门禁、消防、设备数据监测等相关系统。由于各地经济、社会发展不均衡，相关系统建设有先有后，建设厂家参差不齐，以及当前电网规范尚未大规模推广等因素影响，造成变电站内各相关系统之间存在信息交互障碍、功能融合困难等问题。与此同时，大量遗留系统的存在导致传统的以模拟视频信号为主体的监控系统与数字视频平台接入时，视频流和信令控制流都需要进行重新梳理。如何在一套平台上融合各个系统，如何在界面上统一实现，方便使用，成为新型变电站辅助监控系统承建单位首要考虑的事情。
此外，做为变电站辅助监控领域，以视频图像为主的新一代变电站辅助监控系统除了能帮助安监人员进行日常的安保工作外，也加入一些符合变电站运维检测实际需求的智能分析功能，如通过视频进行一次设备指针仪表分析、开关柜数字仪表分析、刀闸分合指示分析等，使变电站辅助监控系统成为变电站设备巡检管理的一个重要工具。
关键词：网络化；数字化；自动化；高效；稳定；全面；安全
1.系统新需求
变电站辅助监控系统最基本的目的是将变电站的远程实时图像信息、远程环境数据信息通过现有的电力通信网传输到巡检/集控/主控中心等相关部门，进行日常监控、应急分析和现场决策，以便提高供电可靠性、运维效率和整体自动化水平，从而减少供电管理成本。随着传统的“四遥”（遥测、遥控、遥信、遥调）变为“五遥”（遥测、遥控、遥信、遥调、遥视），变电站相应管理职能部门可以对远程现场传来的设备运行数据、环境参量、实时图像等信息进行存储、分析和判断。通过调度和指挥，及时处理现场发生的各种复杂情况；通过对处理过程和结果进行跟踪，随时掌握现场的第一手资料，保证最佳的处理效果；通过相关设备，对各类突发性事件及治安案件进行录像或抓拍取证，以便为日后提供相应的法律证据，这些应用，初步适应电力行业高效、稳定、全面、安全运营的发展需要。
随着用户的深入使用，变电站辅助监控系统的业务使用、系统融合、界面易用性等方面都存在一定问题，这就要求新一代系统能针对已有不足之处进行提升和优化。对此，我们对新一代系统提出了一些新需求：
?已建的系统没有按照标准建设，无法实现与上级主站系统的对接。
?厂站多套系统都是独立运行的，管理比较麻烦，没办法做到业务融合与联动。客户端操作不方便，目前大多数已建系统，各套系统都是独立界面，没看到很好的融合。
?希望通过视频自动检测相关设备数字仪表、指针仪表、分合指示的数值与状态，并能自动记录、触发告警等。
?希望在视频上叠加对应的环境、设备数据，方便浏览视频的过程中看到相关数据值。
?摄像机如果出现了问题怎么办？希望系统能自动预警并提示修复指引。
?查看录像费时费力，希望系统能把录像变动的部分剪辑成剪短的片段，让用户能在短时间内看完。
?想在站内巡视设备过程中，通过iPad看到相关数据，怎么办？
?希望监控系统本身能进行自检，在异常情况下提示用户技术人员维护系统。
2.新功能介绍
针对以上用户新产生的需求，新一代系统支持以下功能。
2.1协议码流转换
已建系统的接入工作，对于新建厂家来说，一般是比较棘手的问题。
接入内容一般为视频、环境量、门禁、消防、报警主机等，可以考虑沿用主流厂家的SDK或协议方式接入。摄像机如果为模拟信号的，可以通过增加DVR或NVR的方式进行数字化改造接入。
由于厂站的系统涉及向上主站的对接，一般向上的协议和音视频流应符合电网规范，所以系统应支持协议转换和音视频流转码的功能。系统应具备协议码流转换能力，系统首先应按私有协议接入现有系统，对现有系统进行统一管理，再向上把各厂家私有协议转换成符合电网的协议，把各厂家私有音视频流转化成符合电网规范的音视频流。
2.2统一平台
?统一平台
系统本身应该为完全融合的单一一个平台，通过统一的平台设计，向下把各种相关子系统接入，统一管理起来，向上做为独立一套平台呈现给用户，方便用户进行历史数据查询、告警管理以及其它相关业务融合。
?统一登录
即单点登录，用户仅需要登录一次，就能操作所有子系统功能。
?统一界面
统一界面，即统一客户端。
系统应让用户使用一个客户端，就能满足操作所有功能的需求。
?界面易用性
宜采用基于图形化界面、组态化界面，组态界面可让用户根据实际情况自行编辑，提供一些通用组态模板。
界面也可采用导航栏的呈现方式，这种方式用户比较容易接受。
下面为某个厂家的界面，如下图所示：
2.3部件化管理
部件，即变电站监控系统涉及到的各种相关设备，包括一次设备、二次设备、空调、灯、电子围栏、门禁控制器等等。
目前通用的设备管理，一般是基于摄像机为主的目录树管理方式，或者以一次设备为主的目录树管理方式。但实际使用中，变电站的各种设备很多，用户希望即能管理一次设备，又能管理二次设备和其它相关设备。部件可以关联视频、录像、告警、环境量、控制接口和各类信息，通过以部件为主的管理方式，可以大大丰富用户管理站内各类设备的类型，极大提高了用户对变电站内各类设备进行统一管理的效率。
2.4视频信息叠加功能
系统应支持视频信息叠加，例如告警、环境量等，方便用户浏览实时视频和录像回放视频的同时，也能看到对应的有效信息，提高工作效率。
2.5智能分析业务
?基础功能
通用的变电站监控系统智能分析，一般包括警戒线、警戒区域、移动侦测等，这些智能分析，一般偏重于安保功能。
在此基础上，系统应结合变电站运维人员的实际工作需求，支持一些新的智能分析业务，如设备仪表智能分析功能和分合指示智能分析功能等。
?高级应用
系统借用新的视频智能分析技术，把变电站相关设备的指针仪表、数字仪表值和刀闸的分合指示状态读取出来，用户可事先设定告警值，如果告警条件符合时，可即时发送告警通知相关运维人员。
现有视频监控系统，如果想与SCADA等系统互联，必须经过隔离装置。现有联动可以有两种方式。
方式一：SCADA等系统与视频监控系统完全对接，SCADA系统的命令通过隔离装置发送到视频监控系统，视频监控系统对命令解析，响应相应的动作，并将结果视频/图片通过隔离装置传回SCADA等系统。这种方式，由于视频/图片等数据量较大，且在隔离装置中通过的等级较低，因此这种方式延时较大，对于重要信息可能会错过。
方式二：SCADA等系统与视频监控系统单向对接，即SCADA系统的命令通过隔离装置发送到视频监控系统，视频监控系统对命令解析，响应相应的动作，但结果视频/图片仅通过视频监控本身的客户端呈现。这种方式需要在SCADA等系统边上多布置一台客户端，这样对于延时有较好的解决，但是用户本身需要查看多屏系统才能完成。
如果通过视频智能分析技术，可以作为现有变电站监控系统的有效补充，针对现有变电站一二次设备的表计、刀闸位置进行智能确认，仅需要传输告警量及数值信息，有效解决视频图像传输延时较大的缺陷。
2.6智能管理业务
可以以变电站辅助监控系统为基础，通过智能化技术，衍生出不少管理新业务，如照明智能管理、空调智能化管理、SF6智能化管理等等新业务，以下就举例说明一下。
1）蓄电池智能管理
蓄电池智能管理，基础功能包括蓄电池状态实时采集：
?蓄电池单体电压监
?标示蓄电池温度监测
?蓄电池组电压
?电流实时监测
通过实时数据采集，通过模型计算和数据分析，可以实现对蓄电池的智能管理应用：当前时间点蓄电池组剩余容量测算，放电时长预测；蓄电池单体内阻监测，对落后单体使用寿命进行预测分析，及时提出更换告警提示；在对蓄电池进行放电测试时进行配合管理，实时通报蓄电池当前状态。
2）空调智能管理
基础功能包括空调实时状态监测，如运行、关机；空调远程控制，如空调启停，工作模式切换、温度调节；空调故障告警（需空调配有控制接口板，可对外输出相关告警等信息）等。
空调智能管理，包括空调节能控制策略实现：
?系统可根据用户预先设定的阈值，当室温大于阈值时，自动启动空调制冷，当室温降低到设定值时，停止空调制冷。对于需要空调制热时，当室温低于阈值时，自动启动空调制热，当室温升高到设定值时，停止空调制热。
?系统对于有两台空调的机房，可根据阈值高低设置空调交替工作模式。
?根据季节不同，可通过事先预定的空调工作计划，群控空调启动或停止。
?空调智能管理，可以及时观察空调工况，有效节能，延长检修周期，提高工作效率，节省人力资源，降低维修成本。
2.7视频诊断
视频诊断功能能有效的对多种视频故障进行分析诊断，精确定位故障点并进行分析和报警，帮助系统运维人员更好的维护好前后端设备。
视频诊断的内容包括：视频丢失、噪声、雪花、清晰度、网络、色彩异常、遮挡、抖动、亮度异常、PTZ失效等。
系统应根据时间、巡检项目、位置和设备优先级等要素设置诊断巡检预案，系统根据预案自动巡检。
可对每个摄像机设置不同的诊断参数。
统计分析诊断结果，形成报表。
重要摄像机可设置告警，如果诊断后出现故障，可通过告警方式通知运维人员进行维修。
2.8视频摘要
视频摘要又称视频浓缩，是对视频内容的一个简单概括，以自动或半自动的方式，先通过运动目标分析，提取运动目标，然后对各个目标的运动轨迹进行分析，将不同的目标拼接到一个共同的背景场景中，并将它们以某种方式进行组合。
视频摘要三要素
?提取运动目标：将运动目标和背景分离，记录目标，目标轨迹以及背景的数据
?摘要合成：通过一定的规则将不同时间出现的目标同时呈现在一段简短的视频内
?摘要检索：选中摘要中任意的运动目标，回放该目标的原始视频，还原现场真实情况
通过对原始视频进行浓缩处理，用户可以快速浏览视频，锁定检索对象，大大提高了视频录像查看效率。
2.9移动业务
?手机功能
随着移动网络带宽的增加，特别是3G网络的建设，通过手机观看监控视频已经成为现实。在有线网络的基础上，增加手机监控业务，用户随时随地通过手机了解现场实时情况，一旦有突发事件发生，可以自动报警，能够做到不在现场的情况下，根据手机监控的优势，对现场的紧急突发事件进行调度，处理。
?iPad功能
运维人员在进行变电站设备巡检过程中，可借助iPad设备，通过站内wifi网络，巡检作业过程中，在观看设备外观的同时，也观看设备相关实时和历史监测数据，查阅相关巡检作业指导，从而提高运维人员对巡检故障的判断率。
2.10系统电子运维
监控系统的建设与改造，设计众多单位，因建设阶段、建设周期以及成本控制等不同原因，造成众多的系统设备类型、品牌、型号、协议等等不尽相同，系统之间不能实现联网统一管理的问题。具体来说主要包含以下几点：
?网络节点数量急速增长：各系统建设在后台设计以及前端设计时，节点数量是以千为单位进行设计，故而节点数量级增速极快；
?设备的类型不断增加：各类设备，其接口、协议、网管需求、性能等检测项众多，无统一的标准规范协议，造成网管难以统一；
?故障响应速度不及时：故障点的发生涉及众多设备及系统服务，没有统一的系统进行监测与判断，造成故障定位及排查较为困难；
?资产管理、扩容设计没有准确的数据支撑：城市级监控系统涉及众多设备、人员的统一调度以及管理，且信息化的快速推进需要有准确的数据统计分析来支撑，这方面也是现在运维管理系统方面的建设重点
?电子运维管理系统包含电子运维管理和故障诊断两大主体设计，提供对视频网管平台运行维护功能以及对平台中的监控点视频质量、供电情况、网络连接情况等进行故障诊断。
?视频监控的运维
?支持“分类实时动态信息”、“历史记录查询”等功能，在运维内容方面可以从“设备工作状态”、“资源使用情况”、“录像存储”、“前端环境参数”等分类状态监测方面深入。
?实时信息动态显示
?系统运维动态显示功能能够让我们第一时间发现问题，掌握资源使用状态，为用户快速决策提供依据。
?历史信息静态查询
?可通过用户名称、操作类型、时间段、报警类型、设备类别等单独或组合条件，可快速查询关注内容。
?设备状态监测
- 基于IP网络的在线监测；
- 基于RS232/RS422等低速数据通道管理的在线监测。
- 基于AI、DI环境数据量的在线监测
?资源使用状态监测
?通过用户、监视器、摄像机名称、摄像机编号等各种方式查询用户所占用资源（包括摄像机、干线、监视器等）。
?录像存储状态监测
?录像作为“平安城市”视频监控的另一个重点，需要特别关注，系统提供对存储空间以及存储服务进程的多重监测。
?前端环境参数监测
- 监测内容
参数监测的不局限于控制和视频，更将电源供电、机柜开关、温湿度、链路等尽可能多的现场环境参数实时采集。
- 监测形态
支持图形化、动态字符提示、静态信息记录相结合的参数监测。多监测、横评比的配套软件机制，有效降低误检、误报的可能性，确保运维信息的准确性，典型前端环境监测形态界面。
结束语
当前在变电站监控领域内，集成化、标准化、数字化已成为共识，作为一个关乎变电站安保、变电站运维的信息化系统，变电站辅助系统需要紧密结合新技术，实践新应用，在系统的建设上，应遵循安全、稳定的架构和高效、便捷的用户体验，同时需贴合电网相关用户的需求，不断地做出改进。
随着物联网、云计算技术、移动应用、大数据技术的普及，结合电网业务特点，一些新的应用也会随之产生，在提高系统集成化、智能化的同时，也对行业参与者提出了更高的要求。把握新技术、跟踪用户切身需求，创新应用成为变电站辅助监控系统保持领先优势、提高变电站运维人员工作效率的关键所在。而保障人民安全用电的理念深入人心也为行业提供了广阔的发展空间，有理由相信，一个融合新技术、新应用，准确把握用户需求的新一代变电站辅助监控系统终究会脱颖而出。
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论文作者:郑丁,郑声俊,何启远,邢博翔
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/21
标签：变电站论文; 系统论文; 视频论文; 监控系统论文; 设备论文; 用户论文; 空调论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;