集控中心遥视系统建设经验浅谈
引 言
电力系统的图像监控系统俗称遥视系统，它是电力系统自动化技术发展的产物，是应厂站无人值班和安全运行的迫切需要而产生的。作为一种新兴的电力自动化系统，它综合利用了视频技术、计算机技术、通信技术和网络技术，将变电站内采用摄像机拍摄的视频图像远距离传输到调度中心或集控中心，使主站的运行值班、管理人员可以借此对厂站电气设备的运行环境进行监控，监视并记录变电站的现场安全以及设备的运行情况，监测电力设备的运行情况，及时发现、处理事故，从而提高电力系统的安全性和可靠性，并为相关部门提供事后分析事故的有关资料。以实现无人值班变电站的可靠性，保证变电站的安全生产。近年来，我局加大了对变电站遥视系统的建设力度，为完善我局的无人值班变电站和集控中心的建设提供了有力的技术保障和支撑，也取得了一定的建设经验。
1、 系统设计要求
集控遥视系统的建设应本着“统一规划，分布实施”的原则进行，先在小范围进行试点，以积累项目建设的经验，为以后系统的全面建设奠定良好的基础。同时，系统的使用者主要是针对调度人员、集控值班人员、保安人员以及安全检查人员等，因此，系统的建设应本着“以人为本”的原则，注重系统的实用性、科学性等工作。在做好调度、巡检、保安等专业功能需求的基础上，结合《贵州电网图像监视及安全警卫系统技术标准（试行）》和我局通信网的具体情况，提出了集控中心图像监控系统的网络结构、通信模式及具体功能，并充分利用自动化人员从事调度自动化专业、熟悉调度人员和巡检人员使用需求的特点，将调度自动化系统的一些思想糅合到变电站遥视系统中去。例如，摄像机的预置位采用数据库管理并与电气设备的命名规则相结合；对摄像机预置位快速、灵活编程，实现轮巡，且轮巡间隔时间可调；实现对站内照明系统的远方遥控；防盗系统与当地站内遥视系统的联动；全双工的语音对讲；运行日志的归档和查询；系统事件的统计和报表自动生成；三维电子地图显示等。使变电站遥视系统的功能日趋完善，系统使用的方便性、可用性较高。
2、 网络配置及传输方式
系统采用先进的编解码方式如H.264、MPEG-4，其压缩比高，图像清晰，实时性强、占用带宽低，占用存储空间小。
集控中心的遥视系统根据网络规模的大小采取不同的拓扑结构。当遥视系统网络规模较小时，可采用二级结构，即不设置主控中心这个第三层，让变电站的图像系统通过SDH光环网提供的E1通道直接与集控中心的遥视服务器通信，其优点是组网简单，投资小；当网络规模较大时，应采用多级组网的方式，其中，站端至集控中心采用E1通道，集控中心至主控中心根据情况宜采用n×E1的多路复用网络传输通道，以进一步满足视频网络中对带宽的需求。
图1 组网拓扑图
采用IP组播技术分发信息，能从根本上减少整个网络带宽的需求，使网络的带宽消耗不会随着用户的增加而成线性增长，同时，通过减少需要转发和处理的数据量，减轻服务器的负荷，提高服务器的响应时间和处理效率（见图2）。IP组播需要相应的设备支撑，目前绝大多数集线器、交换机只是简单地把组播数据当成广播来发送/接收。换句话说，要实现组播，所有介于组播源和接收者之间的路由器、交换机、TCP/IP栈、防火墙均需支持组播功能。
在路由器及多层交换机上一般可实现三层的组播协议，但在非多层交换机上一般只能实现两层的组播协议，因此，建议采用三层交换机作为信息交换的主要设备。
图2 IP组播与IP单播的区别
3、 主控中心和集控中心的组网方式
可以采用基于端口的VLAN方式将局端的监控网络单独化为一个VLAN子网，只有通过FE口（Fast Ethernet）或GE（Giga Ethernet）口与主控中心的交换机或路由器建立连接，端口的分配是静态的，每个端口只对应一个VLAN用户，且端口的更该必须由系统管理员进行见图3。IP按组播配置，这样，只有参与监控的终端所对应的端口才有视频流输出，其它端口不受任何影响，因此，其对MIS网没有太大的影响。
图3 局域网VLAN
集控中心可以通过Web方式，采用IE浏览器浏览无人值班变电站实时和历史图像，也可采用系统提供的客户端浏览软件实现此项功能。浏览历史图像数据时，可以根据时间、事件等信息分类进行。在Web浏览方式下，同样可对变电站内的摄像机、云台等进行控制，也可以实时监控多个变电站的图像。
4、 站内摄像头、云台和镜头的配置
根据集控中心建设规模的大小，每个无人值班变电站配置12～16个视频监视点。其中：
a、高速彩色球机1～4台，具备22倍变焦能力，主要安放在地势较高的楼顶或者视野较开阔的开关场做大范围的监视；应根据情况采用独立架设的支撑杆安装球机，支撑杆根据高度不同应选用不同的直径，否则宜造成图像的抖动。
b、在主控室、高压配电室配置中速球或者云台，并加装3可变镜头。
c、在通信室、站用变室、站大门和关键入口处配置固定摄像头和广角镜头。室外安装的摄像头应加装三防外壳。
5、 站内设备的互联问题
接口是无人值班变电站遥视系统中非常重要而又未得到妥善解决的问题之一。变电站遥视系统中的接口包括前端视频采集单元（RVU）与站内自动化系统、RVU与安防警卫系统、RVU与摄像机、RVU与E1协议转换器、E1协议转换器与通信设备等之间的通信接口。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通，需要协调数据格式、通信协议等问题。因此，系统在建设时，首先要把好设计、选型关，在系统选型时，要考虑新建系统与主站系统之间的兼容问题；二是要对相关厂家及早提出要求，协调解决存在的问题，让厂家提前调试好通信协议，避免在施工过程中进行协议调试造成的工期延误。
目前，集控中心的无人值班变电站采用的是多种功能于一体的网络视频服务器（NVS），一台NVS集视频采集、编码、控制、报警接入、网络传输等多种功能于一体，方便维护，利于构建集控遥视系统及大型网络监控系统。
6、 监控预置位置的管理
监控预置位置管理比较容易被忽视。例如，在我们建设安装过的十多各变电站遥视系统中，通常仅有控制摄像机镜头和云台的移动、缩小、放大功能，对监控预置位的管理非常简单，工程施工人员往往只将摄像机的监控预置位进行简单的设置，一个摄像机仅2～5个预置位，有些摄像机根本就没有设置监控预置位。使用人员在需要时必须通过手动控制摄像机到达需要观察的位置，这样做即不利于设备的有效使用和科学管理，也是对视频设备资源的一种闲置和浪费。切实可行的做法是：在工程完工后，利用集控值班人员、调度操作人员熟悉变电站各个开关间隔的特点，按变电站各个开关间隔的编号对监控预置位进行编号，并通过数据库查询的方法实现对整个变电站遥视系统各个摄像机预置位的快速查找和定位。
7、 权限的分配
一方面，由于受通信通道的限制，变电站在每一时刻只能传输1路摄像机的图像；另一方面，由于我局多个部门对变电站的图像监控功能都有需求，使变电站遥视系统在信息流、使用权限、预置位管理、轮巡方案编程和系统功能等方面变得复杂，尤其是如何使变电站遥视系统做到既满足各个部门的需要，又让使用变得方便、实用，这是一个需要仔细考虑的一个问题。
根据调度、集控、安监以及其他人员的各种不同情况，按照不同的工作性质和使用需求，分别在系统中赋予不同的操作权限和等级，实现功能的权限管理，保证某些功能在强制退出后能继续执行，亦即，高级别用户能剥夺低级别用户的控制权；非急用的用户能自动退出让位给急用的用户使用，急用用户在退出后能恢复给先前的非急用用户；系统管理员能控制系统用户数量，能赋予高级用户优先权。
8、 系统的防雷
对于室外摄像机，在每台摄像机至主控室遥视机柜之间敷设的3种电缆，即视频电缆、控制信号电缆、电源电缆，均需在两侧安装防雷器，在前端摄像头与视频、控制和电源电缆的连接处可加装三合一的防雷装置并将防雷器可靠接地；对于电压等级较高的220KV以上变电站，考虑到在220KV开关场和500KV开关场内，某些摄像机位处于强电磁场中，强电磁场对高速球机的通信和视频信号的干扰较大，应采取可靠的抗干扰和屏蔽措施，可在高速球机和遥视主机机柜之间架设光纤，两端加装光纤发射机和接收机，光缆的金属夹层应可靠接地；电源线应选用优质屏蔽线并可靠接地。此外，为确保水管、普通的导线管与大地可靠连接，使水管、普通的导线管真正起到防雷和防感应过电压的作用，除了确保管与管接口连接可靠外，结合每路管线的长度，应分别选用6mm2、10mm2等不同截面积的黄绿双色多股接地线沿线管管面敷设。
系统主站的防雷设计。对于接入主站的视频信号线和控制信号线应首先接入专用的通道和信号防雷器，之后再接入RVU或者NVS，机柜内应按照《建筑物防雷设计规范》的要求加装3mm厚的接地铜排，柜内的防雷保护设备、主机等应可靠与之相连，接地铜排应与机房接地线可靠相连。对于机房电源的防雷，为了避免雷电高电压经前端防雷器放电后的残压过大，或因更大雷电流在击毁防雷器后继续对后端设备造成毁坏，以及进一步防止线缆遭受二次感应，应采取多级保护措施。一般，电源应采取两级至三级防护。第一级防护，在总的低压配电屏出线母排上并联安装一组防直击雷的电源避雷器；第二级防护，在UPS设备和交直流逆变设备的输入端各并联安装一组电源防雷器；第三级防护，在前端视频采集点（高速球机、固定摄像头、云台）现场的控制柜内加装DC24V（或12V）的电源防雷器。
9、 结束语
集控中心安装遥视系统后，调度值班员、集控运行人员、保安人员以及安全检查人员可以对电网运行设备和无人值班变电站的环境进行监控，同时，根据站内的图像监控系统提供的安防信息，及时发现和预防外力及人为因素对站内变电设备的破坏，为提高电网运行的安全性并促进减人增效发挥了很大的作用。
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