基于变电站的微机防误系统的可视化监控技术研究

钱平　李长宇　王笑棠　葛青青　黄建林

摘 要： 针对近年来变电站大力增加，无人值班，集控中心不能全方位、实时进行场地及环境的监视等问题，提出一种能实时进行可视化监控技术研究的防误系统监控技术。该研究应用智能化技术改造了原有变电站及接口，综合分析全景信息，应用智能视频辅助综合管理系统技术，对各个子系统之间实现无缝接入、统一管理和配置，从而采集各子系统的数据信息，实现可视化控制的目的。结果表明，该研究解决了对现场维护及管理的难度，并大幅提高了社会效益，具有优越的应用前景。

关键词： 视频监控； 可视化防误操作； 无缝接入； 智能视频辅助

中图分类号： TN948.64?34； TM774 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）24?0176?03

Visual monitoring technology of computer anti?misoperation system based on substation

QIAN Ping1， LI Changyu1， WANG Xiaotang1， GE Qingqing1， HUANG Jianlin2

（1. Lishui Power Supply Bureau， Zhejiang Electric Power Corporation， Lishui 323000， China；

2. Changyuan Gongchuang Power Safety Technology Co.， Ltd.， Zhuhai 519085， China）

Abstract： In order to solve the problems of substation increase， unattended operation， incomplete centralized control center， real?time field and environment monitoring in recent years， an anti?misoperation system monitoring technology which can study the visual monitoring technology in real time is proposed. In the research， the intelligent technology is applied to transformation of the original substation and interface， and the panorama information is analyzed comprehensively. The intelligent video assisted total management system technology is used to realize the seamless access， unified management and allocation of each subsystem to collect the data information of each subsystem， and realize the visual control. The research has solved the difficulty of the field maintenance and management， improved the social benefits greatly， and has a good application prospect.

Keywords： video surveillance； visual anti?misoperation； seamless access； intelligent video assistance

0 引 言

近年来，计算机行业内新兴的视频监控技术[1]是一个备受关注的热门话题，监控系统共经历了三个阶段，分别是模拟监控、数字监控及现今的智能可视化监控[2]。我国在变电站智能化研究方面相对于发达国家起步晚了大概10年。但随着国内对该技术的重视和被用户普遍的接受和使用，其已达到了可随时监控各个子网络间设备的实时状态，并能够及时发现与解决问题。目前已有相关的成熟技术应用到电力公司，效果显著。该系统将计算机技术、工业以太网技术和数字图像及信息技术融为一体，突破传统的变电站各个子系统自成体系的模式[3]，将原有的视频监控、防误操作和防报警、照明等系统进行整体优化，并增加了远程监控和实时视频指导的强大功能，同时也提高了电力设备的安全性及可靠性。在响应国家为配合“三集五大”体系建设的同时，大幅度减少了值班的配备人员，同时对电力系统的设备运行及设备环境了如指掌，减少了变电站企业的内部矛盾。

1 系统的模块化设计

1.1 视频监控系统

通过规约通信，变电站根据原有系统的辅助功能，实现了集图像监控[4]、防误操作、设备巡查、火灾报警系统和设备监测操控系统于一体，协同联动，高效实时的运行。视频监控系统包括硬件平台和软件平台[5]。硬件平台的控制服务器是视频监控系统中心控制器，该服务器通过综合测控及接入技术将环境数据采集系统及原有的消防系统、周界报警等装置通过计算机网络进行一体化[6]，在本设计中该服务器是硬件的核心；软件平台主要有：编写语言为C++，操作系统为Windows XP，采用SQL Server 2005 数据库系统。

1.2 防误系统设计

如图1所示为防误操作子系统结构，该系统由四部分组成。当设备在防误操作失效时状态发生了变化，系统便可自动将监控图像呈现在监控设备上，以便于对出现问题的设备工况进行信息的实时监视，然后通过图像智能分析软件识别设备状态，该状态用来判断可视化防误操作防走空程序[7]，提高了操作的安全性，其次智能巡视[8]中配备有固定或移动的智能设备，该设备能将灯光、摄像及软件进行联动，实现了高效率巡视，最后巡视结果以表格、报表和图像等信息呈现出来，从而达到了防误的可视化监控操作。

1.3 防入侵系统设计

图2为防入侵子系统，该系统还可自动检测识别危险信号，达到预防危险的目的。例如，通过摄像及图像识别技术，可将现场的警戒区域状态自动识别出来，对于违反规章的不良信息能够自动上传至运维中心。该功能的设计是通过综合测控单元 RS 232/RS 485，DI/DO资源将各个模块进行联动控制。

2 系统总体设计

该系统的硬件总体结构图如图3所示，总共有6个部分，下面分别介绍每部分的功能。

（1） 云台轨道图像采集[9]。该设备主要安装在强大压力的室内，利用该轨道摄像机可进行状态的采集，还可在高压室内对远程图像进行巡视。

（2） 高清图像采集技术。该设备安装在GIS 室内，用于对变压器、开关、刀闸等的运行设备外观及状态的定时性检测。

（3） 无线式五防系统。该系统是防误工作站的防误主机，能够进行主控软件的实时防误。显示系统图，从而完成对模拟操作、权限验证、现场操作等控制，五防系统的打开和关闭通过无线传输模式接收设备[11]的信息来实现。

（4） 防误操作服务器及远方监控。在以太网的连接下，该核心单元将图像采集、五防设备和短站视频监控系统相连接，进行数据的存储与管理等功能[10]。

（5） 原有视频监控系统。该监控系统主要完成图像的编解码、快速传输、摄像的数据控制及输入/输出等功能。

（6） 智能服务器及网络存储设备。该系统在基于前几个系统的功能基础之上进行可视化防误操作、远程的检查以及综合规模的管理，并在可视化范围内对控制系统进行实时监控操作。

图3为系统平台互联的网络结构图，其中包括通信管理单元、综合测控单元和光网络模块。

通过电力系统所专有的专网或调度数据网，变电站将系统连接到集控中心，下属变电站将被调控中心通过集控中心进行控制。再对通信平台进行网络化、状态可视化、操控和处理实时化等处理，均可通过站内监控系统的协同图像联动功能实现，并能实现本地和远程巡检与调控。

图4为该系统的软件结构图，该系统的实现可通过C++语言来编写[11]，数据库使用SQL Server 2005，将总体软件功能划分为系统软件、功能软件和应用软件三部分来编写，以便于后期的软件升级和维护[12]。

3 系统实现

系统实现的环境基础如表1所示。

软件与硬件的搭建系统完成后，图5为该系统实现的验证，通过联动接口的操控，可实现实时化的监控功能，且该过程无需人工参与，全程图像的切换及操作过程中的匹配均由程序进一步跟踪操作过程，并能够实时进行记录。当操作员进行设备操作时，设备的图像自动由系统监控主机推出，并将整个操作过程记录下来。

4 结 语

作为电力公司专项科技项目，该系统按照国家电网的精益化、集约化管理的标准进行严格的设计，完成了集监控、防误操控、集中管理于一体的电网控制系统，实现了对变电站日常设备的远程管理与维护，在较大程度上提高了监控成本，技术的有效性和实时性也有明显提升。但由于该系统设计功能强大，模块包含较多，因此所包含的技术也相对复杂，由于现有技术和管理模式及个人能力的局限性，导致系统设计仍存在一定不足，这些不足将会在接下来的工作当中不断地进行改进。

参考文献

[1] 梁笃国，张艳霞，曹宁，等.网络视频监控技术与智能应用[M].北京：人民邮电出版社，2013.

[2] 罗世伟，左涛，邹开耀.视频监控系统原理及维护[M].北京：电子工业出版社，2010.

[3] 雷玉堂.安防视频监控实用技术[M].北京：电子工业出版社，2012.

[4] 万卫兵，霍宏，赵宇明.智能视频监控中目标检测与识别[M].上海：上海交通大学出版社，2010.

[5] 汪光华.智能安防：视频监控全面解析与实例分析[M].北京：机械工业出版社，2012.

[6] 张庆海.视频监控系统综合实训[M].西安：西安电子科技大学出版社，2012.

[7] 苏凤飞，马龙涛，惠建峰.变电站防误闭锁装置的标准化应用研究[J].陕西电力，2011，39（4）：73?77.

[8] TAN L L， NEGUEVITSKY M. Expert system application for voltage and VAr control in power transmission and distribution systems [J]. IEEE transactions on power delivery， 1997， 12（3）： 1392?1397.

[9] RAJESH K G. Expert systems： their implications and applications for power systems [J]. IEEE potentials， 2002， 16（2）： 35?37.

[10] CROSS A D， BRAILSFORD J R， BRINT A T. Expert systems to support network switching [C]// Proceedings of 1993 IEEE International Conference on Electricity Distribution. [S.l.]： IEEE， 1993： 251?261.

[11] 罗劲.变电站智能视频辅助管理系统的研究及应用[D].成都：电子科技大学，2015.

[12] 胡红兵，郑洁，赵栋，等.基于可扩展置标语言的变电站可视化防误规则[J].电力系统自动化，2012，36（24）：54?57.

[13] 朱向东，呼延霄，刘轶，等.基于Matlab/dSPACE的无刷直流电机双闭环控制实时仿真[J].火箭推进，2015（1）：117?119.