变电站遥视技术在电力系统自动化中的应用

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1、河 北 联 合 大 学毕 业 论 文论文题目 变电站遥视技术在电力系统自动化中的应用姓 名 _所学专业_ _班 级_学 号_ _指导教师_ _完成时间_年_月_日变电站遥视技术在电力系统自动化中的应用摘要：变电站的遥视技术系统融合了网络视频和数据采集两大主要功能，本文介绍介绍当前无人值班变电站遥视系统的具体情况。此项技术为集控站的调度人员更好地掌握无人值班变电站的运行状况提供了一种新的技术，可确保变电所综合自动化系统安全可靠运行，充分发挥综合自动化系统的功能和作用。关键词：变电站，电力系统自动化，监控系统The unmanned substations remote viewing syste

2、m of specific situationAbstract：This paper describes the unmanned substations remote viewing system of specific situation. The technology is collect control station of dispatching personnel to better understand the operation status of unmanned substations provides a new technology, which can ensure

3、substation integrated automation system, give full play to the safe and reliable operation of the integrated automation system function and role10. Key words: dispatching personnel, the integrated automation system, viewing system目录第一章 引言1第二章 系统设计原则22.1 设计思想22.2 可靠性22.3 先进性32.4灵活性可升级的压缩算法32.5 可扩展性32

4、.6同步性4第三章 系统方案和构成53.1系统方案概述53.2构系统成63.3 系统主要技术参数63.3.1网络系统63.3.2 视频系统73.3.3 通讯系统73.3.4电话线通讯方案83.4系统配置83.4.1厂站端83.4.2通信层83.4.3主站端93.4.4网络层9第四章 系统的运行维护10第五章 结论11参考文献1217 / 21第一章 引言变电站实行无人值守在我国发展很快, 广西电网亦先后在柳州、桂林、南宁、玉林等地建设了一批无人值守变电站, 已投入运行的各变电站实践表明: 它具有提高运行可靠性、提高劳动生产率、加快事故处理和降低建设成本的效果, 作为变电站管理的一种新模式, 变

5、电站无人值守有着非常明显的技术经济效益。广西电网无人值守变电站的建设是根据电网的特点, 采用对旧有变电站进行技术改造及新站直接按无人值守要求设计这两种途径来实现的。无人值守变电站的控制选用了综合自动化方式或常规远动方式, 目前, 已投入运行的各站均已实现无人值班,但都还留有警卫人员值守, 进行电站现场环境的监护以及防盗、防火等工作。变电站的遥视技术系统融合了网络视频和数据采集两大主要功能，集遥视系统、安全保卫系统、消防系统、环境监测系统和动力监测系统五大功能子系统于一身，构建多级监控网络系统构架，各级用户都能够实时、直接地了解和掌握其下属变电站的情况。一旦变电站内部发生安全或者设备数据的报警，

6、系统可对发生的情况及时作出反应，并可通过系统中的调度视频会议功能，及时进行可视化调度处理，便于应急指挥，摆脱了传统系统相互独立、各自应用的非智能化模式，实现变电站多层次、立体化的安防自动化系统。第二章 系统设计原则遥视系统的设计原则是：建立以变电站为对象，以监控中心来实施监视和控制，并服务于各级主要生产管理部门的多级视频图像监控网络，并辅以适当的警戒功能以实现变电站“五遥”，为变电站实现真正的无人值守创造条件。在满足需要的前提下，保证系统的稳定可靠，节省投资，使系统发挥良好的经济效应。2.1 设计思想变电站遥视系统主要是把变电站现场的监视图像、声音、报警信号和各种设备的数据进行采集处理，采用先

7、进的图像编解码压缩技术和传输技术，集设备监控、图像采集、闭路监视、图像监视预报联动和视频图像等功能于一体的综合自动化系统。研制该系统时，应充分考虑用户的具体要求和当地的具体情况，建立在高起点的技术之上，按无人值班方案进行设计。首先，系统应能满足无人值班变电站的要求，具有高度的可靠性和工作的连续性，可以24h连续监控数十个变电站。其次，系统应具有多画面视窗，116个画面任意分割方式；图像清晰，画面流畅，彻底杜绝马赛克、图像边沿锯齿及拖动现象；在保证高品质画面的同时，降低传输码流，实现了真正的海量存储。再者，系统应提供透明通道，满足多种高、低速通信通道。2.2 可靠性硬件可靠性：系统采用高性能的工

8、业级设备，保证硬件的724小时不间断运行。软件可靠性：监控操作系统采用Windows操作系统，具有良好的稳定性。监控图像上通过软件叠加时间和地点防止非法篡改录像资料。供电可靠性：图像监控设备由UPS供电，在市电电压波动的情况下仍能够提供稳定的交流电压。用户管理用户等级管理和密码管理相结合，不同的操作人员具有不同的权限，禁止越权操作。用户操作有记录，系统过滤用户的错误操作。系统自检测与自恢复：前端系统可以启动自运行，无需现场人员维护。系统通过多种方式监视所有工作站和编码站的运行，并在发生故障时及时报警与恢复，保证系统724 h不间断运行。守护进程自动监视图像编码站的运行状态并在故障时自动恢复。用

9、户也可以在监控中心通过图像工作站重新启动图像编码站，或者通过远程控制软件进行远程维护2。系统故障可以按照“变电站单个摄像机”“单个变电站”“单个监控中心”三级进行屏蔽，局部故障不会影响整个系统的运行。视频监视系统的故障不会影响变电站的正常运行。2.3 先进性先进的视频压缩格式：采用 MPEG4格式压缩视频流。在保证图像质量的前提下，带宽占用大大减小。在图像帧格式352288，色彩24位彩色，帧速率25帧/s下，占用带宽平均为400 kbit/s，在图像帧格式704576，色彩24位彩色，帧速率25帧/s下，占用带宽平均为1200 kbit/s，且图像延时小于0.5 s。先进的音频压缩格式：采用

10、PCM/GSM或专用语音压缩算法压缩音频流，平均占用带宽为8 kbit/s5。2.4灵活性可升级的压缩算法由于采用软件编码/解码，如果有了更好的编码算法，可以很方便的进行升级，以保证用户的投资。即使在目前，用户也可以选择多种不同的压缩格式以满足自己的需要。可调节图像质量与占用带宽：由于采用了软件解码，因此图像质量（帧数、分辨率、图像质量）可以调节以适应用户的需求。灵活的网络拓扑方式：整个系统建立在IP广域网上，因此具有非常灵活的拓扑方式3。只要有足够的带宽和适当之授权，任何一个节点上的用户可以通过安装图像工作站或WEB浏览器查看任何一个图像编码站的实时图像。2.5 可扩展性灵活的组网方式，方便

11、被监控变电站的增加。几个视频监控系统可以作为子系统组成更大的视频监控系统。可以方便的嵌入其它系统中。2.6同步性尽管视频信息具有分布性，但在用户终端显示时必须保持同步，另外，声音与视频也必须保持同步。目前，TCP/IP网络通信协议是一种即成事实的工业标准，视频远程监控系统为可在各种网络结构中运行，也必须采用TCP/IP协议。然而，TCP/IP协议用于可靠传输，作为结果，如果你在Internet上向另外一台计算机发送一个数据包，你可以确信它将准确无误地到达目的地，但你决不可能得到数据将在特定时间内到达的保证。事实上，数据包在到达目的地前延时数小时或数天，在理论上都是站得住脚的。作为视频传输这样的

12、特例，对时间却十分敏感，因此必须确保数据的实时性和同步性。国际通信联合会(ITU)和国际互联网工程任务组(IETE)设计了一个实时传输协议RTP来解决传输实时性数据的难题。RTP一般运行在不可靠性协议层上如UDP(事实上经数学统计UDP包的可靠性在99以上)。每个经过RTP传输的数据包中有时间信息和一个相关的序列号，这个信息使应用程序混合音频和视频信息相对容易。由于应用程序可以很容易地决定当视频帧需要略过时将跳到的正确数据包号，因此同每个包相关的时间信息可以平滑同步过程。在监控领域中，数字化和网络化是一种趋势，可广泛应用在电信、电力、交通、银行、水利、智能大厦等领域。在电信局无人值守机房、电力

13、无人值守变电站、水文站、银行营业所等场所，通常具有以下特点：有重大经济价值，安全防范要求高，在地理位置上分布较广或位置较偏僻。利用数字视频远程监控技术可在本系统内建立监控调度中心，对远端现场的图像声音及其他敏感数据进行实时监控以便对敏感事件进行快速反应。具体实现的方式是：利用各种数据通信网络如DDN、ISDN、E1、xDSL,把经过数字化压缩、编码的视频、音频、报警感应数据传输至监控中心，中心的计算机对各种数据进行解压缩、解编码，同时回放视频、音频，对报警事件进行告警处理。第三章 系统方案和构成3.1系统方案概述根据实际需要，拟利用现有传输网络，构建一个能够实现多级管理的树型网络结构的视频调度

14、系统。涉及市调、县调、变电站的多级网络结构视频调度系统，系统集视频监控、视频指挥调度、视频会议等多功能于一体，并辅以适当的警戒功能以实现变电站“五遥”，为变电站实现真正的无人值守创造条件。在满足需要的前提下，保证系统的稳定可靠，节省投资，使系统发挥良好的经济效应。具体如下：多级视频监控，实现对变电站，运行重点区域的实时统一监控，使得从市调到县调各级电力单位都可实现对自己所辖变电站的实时监控。各监控点的现场图像和现场环境（红外、烟雾、水浸、门磁等）监控，并产生告警联动。监控的范围除了设备监控、运行状况监控、安防监控，还可扩展到对所属单位工作人员工作情况的监控。系统监控设计是一个多级的监控系统，不

15、仅实现对口监控，还可以根据具体地理位置，实现相关外派单位的监控，横向的监控。视频调度，市调-县调-各变电站监控调度室，按照隶属关系可进行视频调度。视频会议，各级单位监控调度中心可召开视频会议。多客户端浏览，调度中心以外的监管机构可以依据权限登录系统，浏览各变电站、运行中心的运行状况5。系统最大支持40个客户端同时访问一路摄像机的监控镜头，而不影响网络运行情况。3系统结构QUinfo系统是一个基于客户机/服务器模型的系统，同时支持B/S构架，即浏览器直接浏览监视，整个系统主要由视频采集端、监控服务器端、客户端以及传输网络等几个部分组成，可实现视频存储、视频回放、摄像头遥控、报警检测、远程检索播放

16、等功能。监控服务器对视频采集端提供的数据进行处理，如数据压缩、数据传输、图像报警检测、视频存储等4。同时，客户端有选择性地加入组播组并经过身份验证，可以访问监控服务器，查询监控视频资源，系统中的客户端可以随时加人或退出网络，整个系统的规模可以动态改变，具有很强的适应性。3.2构系统成系统构成图3.3 系统主要技术参数3.3.1网络系统前端采集设备与网络相连，经过数字压缩后，经本地网络交换机，传送到电力信息网上，而网上的用户即可实现远程实时监控。根据本项目中的用户需求，在怀安县调的，网络环境要求如下：最大同时实现40路镜头的录像，最大16幅CIF（分辨率为：352288），实时监控图像（4个变电

17、站）或4幅4CIF（即DVD分辨率，720576），实施监控图像（一个变电站），以及多个客户端，由于县调到各变电站以及到市调均为光纤通道，故传输带宽完全能满足8。县调本地局域网我们使用带组播管理功能的快速以太网网络交换机，完全能适应大容量的信息传输及发送。3.3.2 视频系统 视频传输所需的网络带宽8 k4 Mbps可调，视频帧率最高可达25 帧/s（PAL制视频）。系统支持视频移动侦测功能，图像变化率可由客户根据实际经验设置，以保证移动侦测报警的准确性9。系统支持Pelco-P和Canon等协议的云台控制解码器和球机，客户可根据需要选配。 3.3.3 通讯系统传统的无线通讯系统包括以下几种：

18、(1)调幅(AM)广播。(2)调频(FM)广播。(3)无线寻呼网。(4)甚高频通讯。(5)特高频通讯。(6)微波通信。(7)卫星通讯。电力系统中，微波通信是一种较常用的无线通讯方式。这种方式覆盖面广，频带很宽，不需要传输线，而且可以构成双向通讯系统。目前已使用的频段为300MHz3000GHz，通讯容量大，仅一个波道便可传送数以百计路以上的电话，多波道运行时可传送的容量则更可观。微波通信传送的信息，几乎不受电力系统本身干扰的影响，故传输的质量较高。同时，微波通信还具有同时传送电话、电报、图像、数据等多种形式的功能，在电力系统中获得了广泛的应用。微波通信方式的传输量大，质量高，配置灵活，可以省去

19、建设有线传输线的费用，并且具有很快的传输速率，缺点是微波通信一般是点对点的通讯方式，对于为数众多的测控单元，每个点都要建设一对微波通信设备。 3.3.4电话线通讯方案电话线通讯方案也是一种长距离传输视频的途径。但由于电话线路带宽限制和视频图像数据量大的矛盾，传输到终端的图像都不连续，而且分辨率越高，帧与帧之间的间隔就越长；反之，如果想取得相对连续的图像，就必然以牺牲清晰度为代价。3.4系统配置3.4.1厂站端包括摄像机单元、控制解码器、视频矩阵、报警控制设备、麦克风和音箱、编解码器等，在有人值守的远程现场可以设置多媒体控制计算机，也可以设置控制键盘，这些控制设备可以控制该现场的摄像机切换，镜头

20、、云台动作，并且可以处理报警信息。对于无人值守的现场可以不放置计算机，建议放置控制键盘。厂站端在系统中的作用是采集现场的各种视频、音频、数据等信息，并通过编解码器进行处理，将模拟信号数字化并压缩编码，以便于在可利用的数字通讯线路上进行传输。同时厂站端还具有把主站端传输过来的控制命令解码后控制镜头、云台等可控装置。3.4.2通信层可用光纤、微波、DDN、ISDN、通信卫星、有线基带调制解调器、无线扩频调制解调器等，线路接口可以是G.703，V.35，RS449等。3.4.3主站端包括编解码器、视频矩阵、音频矩阵、麦克风、音箱，多媒体电脑、监视器、网络视频服务器及监控软件等。主站端的作用是将通讯线

21、路采集的数字信号通过编解码器解码转化后的模拟信号经视频矩阵进入多媒体电脑、监视器和网络视频服务器，用于监视各个现场，并收集现场的报警信息，同时供网络层传输图形等信号。3.4.4网络层即计算机网络(局域网或互联网)由局长分控计算机、变电站分控计算机等各级网络分控计算机组成。其作用是将网络视频服务器上的远程现场信号在局域网或互联网上进行传输，以供局长分控计算机等各级网络分控计算机共享资源。第四章 系统的运行维护检查设备的散热和制冷附件。检查连接处的松动、锈蚀问题。对设备及摄像机防护罩定时清洗，防止灰尘阻碍设备运行，以及摄像机的清晰度。定期检查连接处是否紧固，接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体

22、附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况，如发现问题应及时处理。雷雨季节到来之前作防雷检查。电力遥视设备标志规范化7。遥视系统设备的文件资料应完整齐全电力系统是一切活动的生命线，加强电力系统的安全性管理是一切社会活动得以正常进行的有力保障。变电站遥视系统，由于其智能化、整合化、全功能、网络化的系统结构，可以使变电站的安全监控管理提高到一个新的水平上来。张家口供电公司将网络视频监控系统引入电力变电站遥视系统，实现了变电站的无人监控、少人值班，提高了变电站的自动化水平和安全可靠性，减轻了运行人员的负担。第五章 结论遥视系统在集控站的使用，填补了以往集控站缺乏对无人值班变电站防火、

23、 防盗的实时监视手段 ，在监控站将遥视系统与监视控制和数据采集 S C ADA系统结合使用 ，增强了集控站对现场事故处理的指挥功能 ； 加强了安全管理 ， 安全监察人员可以远程监视现场操作执行安规的规范性 ，并可以实时给予指导； 实现 了远程实时抄表 ； 符合近几年电力自动化技术和电网突飞猛进发展的新形势的需求，特别是满足无人值班变电网的运行要求，为集控站的调度人 员更好地掌握无人值班变电站的运行状况提供了一 个新的技术手段，也使电网自动化系统技术水平，跃上了一个新的台阶。今后新的无人值守变电站的监视和自动警戒系统可按多媒体遥视警戒系统进行设计和安装;对于已经采用工业电视系统的变电站亦可按多媒

24、体遥视警戒系统进行改造。变电站遥视系统解决了变电站现场的可视化及环境监控问题，是对“四遥”功能的有益补充，为实现“无人值班，无人值守”提供了可靠的保证。遥视系统的推广应用对提高变电站运行的安全性、可靠性，提高运行和管理的科学性，充分发挥变电站效益，促进管理工作的现代化有着现实意义和历史意义。参考文献1韩驰,刘晓伟.遥视技术在变电站的应用J.吉林电力，2006.2张庆.无人值班变电所的遥视技术M.东北电力技术，2008.3李青文.无人值班变电站遥视警戒系统建设的探讨M.青海电力，2005.4丁正生.无人值班变电站遥视系统的应用J.电气世界，2008.5 郑远峰.无人值班变电站遥视系统的应用M.西安供电局，2008.6王利东.变电站遥视技M术.农业自动化，2007.7谭博荣.变电站遥视系统的设计和运行报告M.广东输电与变电技术，2003. 8 周庆文.遥视系统在无人值班变电所的应用M.西安供电局，2008.9 张玉.无人值班变电站设计与应用J.中国科技财富，2010.10MARK S.Robinson .Remote viewing techniqueJ.U.S. Geological Survey， 2002.11 黄鹏程.浅谈无人值守变电站J.电气世界,2008.