光纤传输视频监控技术在变电站的应用

李 嘉

（山东省邮电工程有限公司，山东 济南250001）

随着无人值守变电站管理模式推广，在相关部门通过对变电站实现远程实时图像监控，可提高变电站运行安全性，使电网调控运行更为可靠。变电站除了常规自动化系统，远程视频成为变电站新增自动化项目，随着计算机技术的发展，建立信息平台集中管理变电站远程视频监控系统，将在日常管理中发挥重要的作用。常规监控系统不适用于变电站视频监控，需要有专人负责操作管理，变电站安装视频监控有悖于无人值守的初衷，将地区变电站通过网络远程视频监控手段统一管理是解决视频监控的合理方法。输变电工程规模不断扩大，提高系统安全性尤为重要。电力部门需要从遥控到遥视提高管理电力手段。变电站视频监控可通过远程巡视设备运行情况，获得现场报警信息，使得供电公司管理方法不断与时俱进。

1 变电站智能视频监控的必要性

变电站无人值守是电网综合自动化发展的必然趋势，电力部门实现将变电站设备运行数据传送到远方调度中心，对变电站设备进行调控，但目前存在需要大量人工巡视，二次信号误报干扰等问题制约无人值守变电站发展进程[1]。

计算机技术的发展，使得图声信号深入处理成为可能，为加强对变电站综合管理，很多电力企业考虑建设集中式远程视频监控系统，在遥测、遥控外增加遥视，降低维护人员工作量。现有遥视系统多进为简单视频监控，变电站安全监控依赖于传感器，自动化程度不高。系统独立运行，传感器仅能感应部分区域异常。如某变电站火灾报警探头发出警报信号，现场检查发现报警装置误动。某控制中心出现主变油位低信号，现场检查发现无异常情况。主要设备室照明灯具需持续点亮，与节能绿色电网理念不符。采用智能视频监控可以排除误报信号干扰。

电力系统是保障设备正常运行的生命线，变电站是电力系统的重要环节，为加强对变电站安全生产等方面综合管理水平，建设视频监控系统成为电力企业选择。视频监控系统可将变电站主控制室，室外场地等监视点图像传输到监控中心。提高变电站安全运行环境，传统变电站视频监控存在监控系统产品缺乏统一检测标准，人工信赖度程度高等问题[2]。

常规三遥系统是调度自动化主要内容，由于变电站重要性，仅靠现有调度自动化技术不能满足变电站无人值守安全性要求。需加大对330kV 变电站安全运行监视。视频监控核心环境监控系统包括报警信号，中央单元处理进行视频录像，联动行动输出，经开发可应用于无人值守变电站。此前变电站应具备完整的视频监控系统，经系统扩展后具备远程无人值守变电站能力。变电站安装视频监控系统可对主要设备运行状态实时视频监控。

2 变电站智能图像视频监控系统的功能作用

视频监控系统由摄像、控制等部分组成，可对承载摄像机云台发出运动指令，通过图像压缩端实现图像存储等。将视频监控系统引入变电站管理取得较好的效果。必须推广智能变电站的应用，智能变电站是集成图像监控、给排水系统整合，实现变电站智能运行管理。图像监视与站内GOOSE 联动，与设备运行温度在线监测子系统、智能检测维修维护认证子系统等互联通[3]。变电站视频监控系统分为分层分区分布式结构，省级主站对地区级主站工况统计。变电站视频监控系统配置视频监控主机，视频监控设备等。实现对全站主要电气设备环境全天候监视，满足电力系统安全所需监视关键部位要求。视频监控系统与变电站形成高度集成，系统功能包括监控功能，告警功能、环境信息采集处理、录像管理功能等。

智能变电站视频监控系统具有智能视频分析、告警联动、操作联动等特点。视频监控是人们关注的热点应用技术，广泛应用于许多场合，数字视频压缩技术为远程视频监控技术提供条件。视频监控过程包括模拟图像监视、网络化多媒体监控。视频系统具有全速动态显示效果能力，高效可靠视音频信息存储功能等。图像清晰度可达720×576，在计算机显示器满足1024×768 分辨率。通道允许情况下，图像无动画感但流畅生动，与国内通信厂家生产通信设备兼容，使视频监控技术走向更加广阔范围。影音信息用硬盘等方式记录，与回放介质兼容，可在任意现场画面针对具体物体设防，系统建设具有很好的扩展性，监控点数目能灵活的增加，在市集监控中心能通过局域网互联通。

就电力远程图像监控系统应用制定《系统技术标准》，供电局利用光线传输数字图像监控系统适用于330kV 变电站远程图像监控系统。变电站监控系统用于安防、应对自然灾害等。视频监控系统与生产设备无关，其应用范围广泛。对变电站大量常规仪表与室内外一二次设备，可在调度中心通过视频监控系统直观监测，对变电站设备检修工作，视频监控系统提供图像通信功能，为事后分析事故原因提供可靠依据[4]。对大型设备检修标准化作业，可通过视频监控系统在远程终端收看，提高工作效率。

3 视频监控技术的研究

监控系统在军事、交通等领域应用广泛，引起国内外著名科研机构的兴趣，激发科研工作者的深入研究。国外对监控系统研究较早，1997 年美国国防高级研究项目署设立多所知名高校参与的视觉监控重大项目，研究用于战场场景监控自动视频理解技术。

佛罗里达州中央大学KNIGHT 智能监控系统，检测出监视区域变化，系统对光线变化有较好的鲁棒性。IBM智能监视系统能管理监视数据，通过标准网络设施进行实时报警。国内监控系统应用研究起步较晚，为探讨监控系统发展趋势，促进我国科研人员的交流合作，中科院自动化研究所，中国图形图像学会等机构支持下，模式识别国家重点实验室在2003 年举办智能视觉监控学术会议，各地高校、企事业单位科研人员参加学术会议，报告人就视觉监控理论应用等系列问题进行深入探讨。由于国内研究起步较晚，实际应用中受到很多限制。目前国内市场现存视频监控技术包括第一二三代视频监控系统。

视频监控是人们关注的应用技术热点，视频监控系统能实时真实反映被监控对象，极大提高管理效率。远程视频监控相比传统监控系统具有录像时间长、查询速度快等优点，但目前存在变电站采用模拟设备，图像质量不高，监控系统独立存在形成信息孤岛，造成运营成本上升，设备老化问题突出，部分系统监控画面不清晰，现有设备不能满足基本安防监控要求，部分变电站不具备环境监测功能，部分技防设施布放不到位，相关日常维护管理制度有待完善落实等问题。随着计算机及图像处理技术发展，变电站视频监控技术得到长足发展。国内外市场主要推出数字控制模拟监控产品，发展成熟，实际工程中应用广泛。数字视频监控是新崛起计算技术为核心的新型视频监控系统，目前在数控模拟系统混合应用向数字系统过渡阶段。

国内外视频监控系统水平参差不齐，视频监控系统逐步发展成为远程办公信息系统，如何整合好相关技术有很多课题有待研究。智能电网是当今世界电力系统发展最新动向，欧美日等发达国家进行大量的智能电网研究，我国南方电网经济开展智能变电站示范工作建设项目，对我国电力系统智能变电站功能实现具有积极作用，未来智能视频监控系统呈现出平台标准化，信息系统联动等特点趋势。

4 变电站图像监控系统控制

变电站安装在监视区监控摄像机对站内周界环境防火防盗监控，对变电站注射泵如主变，室内10kV 室，电缆层等进行监视，变电站安装设备区监控摄像机将信号传至DVR 设备，被监视目标动态图像以IP 单播方式传到监控中心，实现一对多监控功能。报警信号，配置控制信息与监控中心实时通信。

视频监控系统监控功能利用摄像机将监视目标图像传输到视频监控主机，保证变电站设备正常运行，按照地区级主站要求将所需视频实时上传，通过图像监视结合操作人员经验避免误操作。对监控范围内设备实时监控，显示画面应有站名，地点名称等文字显示。运维人员通过视频处理单元对变电站设备监视，对摄像机进行控制，进行画面切换。发生报警时，视频处理单元自动进行存盘录像，自动在地理图提示报警位置，应在设定时间内自动关闭，报警系统与站内自动化系统实时连接，制定相应摄像机录像，作为事故调查辅助手段。

告警功能保证站内建筑设备安全，及时启动报警装置。在建筑物门窗安装报警探头，在围墙四周等处安装摄像头，监视盗贼非法闯入。报警信息检索功能将报警信息与数据结合回放不同时段图像，报警级别根据安全等级原则显示存储，同级别报警系统按时间优先上传，根据需要可随时关启。视频系统处理单元对重要区域监视点实现事故前后循环录像存储，对重要区域监控点可设定长时间自动循环录像存储。

操作人员可对全部摄像机操控，实现对摄像机视角、光圈等调整，预定位置云台直接进行预置操作，同时允许一名操作人员控制对象，系统具有定时功能，摄像机可在设定规定时间内自动停止，值班员需在设备工作时，摄像机联动功能使其自动调整设备位置，同时不允许多名操作人员控制设备。录像管理功能可对非重要区域监控点实现告警前后录像存储，进行手动控制录像，报警联动录像，录像资料自动管理，硬盘录满后删除最旧录像资料，录像资料回放前根据需要按摄像时间等要求检索。

5 变电站视频监控系统视频信号传输

大多数厂家采用SYV75-5 电缆，部分厂家认为将平时使用SYV75-3 电缆更换可满足变电站电磁环境，监测数据表明露天110kV 变压器1.5m 处。站内传输线路电磁干扰源包括绝缘子高位梯度部分放电火花，导线表面电晕放电。诱发源特点决定无线电噪声具有频谱广，易受气候影响等特征。

计算220kV 城市中输电线路晴天下50%无线电干扰分布，距离输电线路20m 处，干扰水平在35dB，实测统计220kV 输电线路无线电干扰水平折算为53dB，水平信号传输质量取决于信噪比，统计显示我国220kV 线路无线电干扰标准条件实测统计值为43.9dB。变电站电磁干扰对摄像机视频信号传输有很大影响，部分前端设备需通过增加抗干扰传输器降低干扰。采用数字传输技术将1 芯光纤实现实时同步传输，光纤传输支持高分辨率运动与单向音频传输。即插即用设计理念使得安装简便，稳定性高，不受环境干扰影响，可长期稳定工作。光纤传输方式可胜任电力系统变电站长距离下视频监控。

采用光缆传输实时视频信号具有光缆内部信号传输零衰减，光缆根据指示灯状态判断故障点，光缆传输造价低，有效减少故障点对设备造成损害等优点。用光纤进行视频信号传输，传输性能是同轴电缆等方式不可比拟的。先进的传输手段，多功能信息交换网络为今后信号高速公路奠定良好基础。

6 结束语

随着变电站自动化的发展，视频监控系统得到广泛应用，现有视频监控系统局限于对变电站监视，需要人工干预较多，针对现有视频监控系统的不足，设计智能变电站视频监控系统，可满足电站视频监控需求，判断变电站工作状态，实现无人值守变电站智能视频监控。将光线传输技术应用于变电站视频监控系统成为新的方向，有助于提高电力系统自动化安全性。系统通过智能视频识别技术增强无人值守变电站运行智能性。