工业电视在色拉龙水电站工程中的应用

邹仕华

(云南省能源投资集团有限公司，云南 昆明 650228)

色拉龙水电站的工业电视用于监视水力发电过程及其环境的音像系统。该系统主要由摄像机、传输通道、控制器和监视器组成，应用在水力发电过程实时监视[1](如大坝外貌[2]、引水状态、尾水现状、上下游水位、闸门启闭状态、水轮发电机组运行状态、主厂房、副厂房和GIS楼各楼层基本状态等的监视)、安全和消防等方面。工业电视[3]是闭路电视，是有线电视，但随着4G、5G、6G网络技术的创新和成熟，将来可以发展为无线网络电视。工业电视用于对水力发电过程各环节的集中监视，从而节省人力，提高工作效率。

1 工业电视系统的组成及引用标准

色拉龙水电站的工业电视系统包含在PC合同清单第18个单项工程即“机电设备采购及安装工程”当中，投资占比该项的1%，份额虽小，但作用巨大，是现代技术创新方向之一。其监控的主要对象具体有：主厂房尾水廊道层、蜗壳层、水轮机层、发电机层，各机组的机墩进入门、水轮机机坑、发电机风罩，厂房集水井；油处理室、空压机室、蓄电池室、二次设备室、通信设备室、配电装置室、主变室、110 kV GIS室等主要机电设备室；坝区各闸门启闭机室和工作闸门等重要监视点；各主要建筑物的进/出通道，进厂大门等重要部位，共接入约30个监视点。工业电视系统组成清单(见表1)。

表1 色拉龙水电站工业电视系统组成清单表

色拉龙水电站工业电视系统引用着中国国家标准和能源行业标准，比如《工业电视系统工程设计规范》(GB50115—2009)、《水力发电厂工业电视系统设计规范》(NB/T35002)、《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198—2011)等[4-5]。电视系统采用开放式以太网结构(指网卡接口，连接ADSL的)，由前台和后台设备组成，通过以太网交换机连接各网络摄像机、视频存放服务器、图像管路服务器、图像监控工作站、视频解码器等[6]。前端网络摄像机通过区域交换机和后端主交换机与后端设备连接，后端各计算机设备通过主交换连接成网。同时，太网接口还与电站计算机监控系统和火灾自动报警系统进行通信，当接收到来自计算机监控系统和消防监控系统的报警信号时，应能在工业电视系统中自动推出报警地点的图像，供运行人员监视，以便迅速采取相应的处理对策，将损失控制在最小范围。系统中的摄像、传输、控制和显示等部件各司其职，功能强大。其中，摄像部分将景物与数据信息转变为电视信号，称为工业电视摄像机。坝顶、坝后、主厂房、副厂房、GIS楼，尾水等部位安装多个高清晰摄像头，采集声像数据实现电厂运行区域全范围覆盖，避免盲区。传输部分是将电视信号及控制信号传输到监视端，称为电视传输通道。有电缆通道、超短波和微波通道。控制部分控制着整个工业电视系统的工作，并对信号进行加工处理和切换，称为工业电视控制器。显示部分则将电视信号还原为图像与数据信息，称为工业电视监视器。实际上也是一个专用电视接收机。

工业电视系统的组合方式有很多。有采用一台摄像机，通过一个电缆通道，将电视信号传到一个监视器的方式，也有采用多个摄像机，将多个信号通过控制器的切换选择，只用一个监视器显示的方式；还有采用一个摄像机与多台监视器组合，在不同地点显示同种图象信号的方式。采用何种组合方式，根据具体要求而定。色拉龙水电站的工业电视系统就是采用多个摄像机，将多个信号通过控制器的切换选择，只用一个监视器[7]集中显示在中控室显示屏上的方式。

2 工业电视系统的布置和分布

工业电视系统(见图1)的终端显示屏陈列在副厂房中央控制室内，分区块显示。音频信号和视频信号同根同源，双股线路传输，其中一股传输音频，另一股传递视频，音频和视频两股信号同步，从监测点出发，沿着暗线管道，传递到中控室的信息处理器显示屏，呈现监控点的音频和视频效果，实时传递同步信息。

监控点分布52处，其中，大坝区域分布16个，主厂房、副厂房、GIS楼区域分布36个；枪机28个，球机24个，根据不同楼层物件的分散程度，合理选择枪机或球机。从▽156 m的尾水廊道检修层，到坝顶▽219.5 m，竖直方向63.5 m的跨度；从坝前至尾水顺着水流方向约80 m的跨度，各阶层、各区段的主要物件均在监视范围内，比如，尾水层、蜗壳层、水轮机层、发电机层、储油层、励磁变压器和厂用变压器层、电缆桥架层、主变层、GIS层、中控室、办公室、会议室、电气主接线层(两回线路π接115 kV线路层)，集水井、监测廊道、交通廊道、进水口闸门、拦污栅清污抓斗、溢流道工作弧门和检修闸门、坝顶泵房、液压操作间，等等，都安装了耐高温、耐骤雨、耐强光、耐粉尘、耐撞击、高清晰度的监控摄像头，24 h实时监控并传输至中控室监控显示屏。

图1 色拉龙水电站工业电视监控系统结构框图

3 工业电视系统的安装

按照技术文件、设计图纸和规范之规定，安装工业电视系统设备，敷设所有电缆和光缆[10]，接线电缆，熔接光纤等。

安装过程主要涉及Φ33.7焊接钢管的预埋，86×86接线盒的布设，各区域各阶层监视点摄像头(枪机和球机)的安装，布线，以及中控室内显示屏的安装调试。

工业电视系统安装过后进行现场试验[11]，按照合同规定，现场试验由厂家代表负责，PC合同施工方配合、监理和业主参与，共同进行摄像机的单体调试、系统调试、联动控制功能试验、网络功能试验等。现场试验数据形成的试验报告，由参建各方逐项签字确认，最终转入投资运行团队存档(专门的资料验收档案室)，随时提供后期各阶段查询参阅。

4 工业电视系统使用案例

随着安装的进程，色拉龙水电站工业电视系统的使用操作规程同期诞生，由参与安装调试过程的运行维护技术管理人员编制成册。[14]参考同类电厂的实操特性，并结合本厂机电设备的实际状况，编制实操专用手册，经过上级公司审批之后，提供该电厂运行操作使用。

4.1 监控系统启动及登录

4.1.1 系统启动和重启

检查上位机AC220V交流电源和UPS电源，按下上位机主电源、显示器、打印机和操作员工作站主机电源的开关，系统自动启动，直接进入监控系统。当退出系统后重启时，“退出系统”菜单提示重启确认。

4.1.2 NC2000 V3.0系统登录和用户注销

NC2000 V3.0应用系统启动后，提示框引导，鼠标点击任务栏，系统弹出“用户登录”窗口。输入用户名和密码，登录系统。同理，注销用户时，用鼠标点击任务栏，系统弹出警告窗口，进行注销确认，“简报窗口”显示用户退出信息。

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4.1.3 画面调用

通过画面索引、虚键、画面菜单、前幅后幅按钮等方式，调用画面。

4.2 监视机组停机流程执行

4.2.1 机组负荷设定

调出机组单元结线图，用鼠标左键单击有功调节“投入”按钮，使其显示有功调节已投入。用鼠标选中负荷设定区，单击左键，弹出“输入数据”窗口，在“输入数据”窗口中设定负荷值，用标准键盘数字键、虚拟键盘或左右拉动滑块设值，监视机组负荷是否调整至目标值。

4.2.2 机组负荷微调

调出机组单元接线图，用鼠标左键单击有功调节“投入”按钮，使其显示有功调节已投入。用鼠标选中负荷微调按键“+”或“-”键，用鼠标左键单击微调按键“+”或“-”键，每单击一次，有功将增加1MW，或无功将减少1 MW。

4.3 现地LCU操作

4.3.1 现地LCU开机操作(开机至空转)

检查机组在停机态。手动将机组现地控制单元LCUA1柜上的现地/远方控制按钮置“现地”位置，现地控制单元LCU触摸屏上调出开机流程图，检查开机条件，画面显示机组为停机状态。用手点击机组发电机图符处，系统弹出“控制操作”窗口，在“控制操作”窗口中依次点击“空转”、“执行”按钮。系统弹出“控制操作”窗口，提示“启动机组空转流程，请确认”，点击“确认”按钮即可。监视机组开机至空转流程(转速达到额定转速)。

4.3.2 现地LCU停机操作(空转至停机)

确认机组在空转态。手动将机组现地控制单元LCUA1柜上的现地/远方控制按钮置“现地”位置，现地控制单元LCU触摸屏上调出停机流程图。用手点击发电机图符处，系统弹出“控制操作”窗口，在“控制操作”窗口中依次点击“停机”“执行”按钮。系统弹出“控制操作”窗口，提示“启动机组停机流程，请确认”点击“确认”按钮即可。监视机组空转至停机流程。

4.4 机组负荷设定

确定机组在发电态。手动将机组现地控制单元LCUA1柜上的现地/远方控制按钮置“现地”位置，点击有功调节“投入”按钮，使其显示有功调节已投入。用手点击负荷设定区，弹出“输入数据”窗口，在“输入数据”中设定负荷值，核对所设数字后，点击确认。监视机组负荷是否调整至目标值。

5 结语

色拉龙水电站工业电视系统由摄像、传输、控制和显示等组成，电视系统的音频信号和视频信号同根同源，双股线路传输，信号同步。经历了国内制作、采购、运输，到国际海关、国外运输、场站仓储、安装、调试、验收和投运等过程，其应用引领着中国国家标准和能源行业标准。但是，有线是传统，无线是方向,随着5G、6G网络技术的普及，色拉龙水电站工业电视系统存在较大提升空间。