广东电网公司机房动力环境监控项目解决方案

关于广东电网公司机房动力环境监控项目解决方案1.系统概述随着我国电力事业的大发展，无人值守变电站大量的建设，无人值守变电站由于分布区域广数量多，其设备安全保障、运行维护，需要大量的人力、时间、资金，运维人员与管理中心缺乏及时的信息沟通和协调、往往造成运维不及时等众多的弊端，不能实现无人变电站的安全、高效、运行维护成本低的目标。监控系统兴起于90年代，原先是对一些专用设备，如配电、电源进行监控。随着计算机、控制、通信技术的发展，监控系统逐渐演变成集视频监视、远程控制、安全防范及室内环境检测于一体的综合管理系统。采用现代化的集中监控系统，可以提高维护的及时性和准确性，实现无人值守，节省运行费用，提高维护水平，保证被监控对象的运行正常，达到提高效率、减员增效的目的。变电站环境监控系统是对分布在各地的变电站现场声音、图像、温湿度、空调、灯光、出入口、消防、蓄电池、高低压配电等多种设备和环境的各种参数、图像、声音等进行遥测、遥信、遥调和遥控，实时监测其运行参数，诊断和处理故障，记录和分析相关数据，从而实现变电站无人值守的目的。对变电站进行集中监控、集中维护和集中管理，最终实现省、市、县三级监控网络。2.设计原则根据变电站监控的特点，我们依照国家、行业相关规范进行设计，主要考虑稳定性、实用性、扩展性三个方面的内容。1）稳定性监控系统在变电站现代化的管理过程中占据了重要的地位，所以系统的安全稳定性非常重要，我们在方案设计阶段应该充分考虑这一系统要求，通过选购成熟稳定的监控产品、各配套设备，严格规范的施工过程和科学的管理体系来对整个系统的稳定性进行保证。2）实用性一般的工作人员对于技防产品、计算机都不太熟悉，许多企业的安防监控系统使用率低，在建立后就没有发挥出应有的作用，这与系统的操作复杂、不便使用有很大的关系。我们在采用高科技手段，进行智能化设计的同时还要尽量减少系统操作的复杂性，软件使用界面友好，达到智能化控制，减少人为操作带来的失误。同时一个系统的易维护性是系统的一项非常重要的指标，对于一个较大的系统，统一的规划，结构化的设计，设备、器材、软件尽可能统一采购，统一管理，选择合格的供应厂家是保证系统易维护性的关键。系统用设备都选择工业级产品，采用嵌入式设备，减少故障点，避免复杂的设备组装和软件设置，便于维护。安防监控系统需要利用现有的计算机网络平台，使监控系统可以通过网络进行远程分控功能，充分发挥计算机网络的基础平台作用。3）扩展性监控系统需求也有可能逐步完善，这就要求系统的设计要留有充分的可扩展余地，在需要对系统进行扩充或升级时可以方便地完成，尽量减少对原系统的大规模改造。3.系统方案设计3.1.系统总体结构厂区安防监控系统分为图像监视和防盗报警2个子系统，两者既相互独立又密切相关，通过报图像监视与防盗报警的联动，报警时能够及时发出报警信息，不仅能够弹出报警信息、发出声音警报提醒保安人员，还能自动弹出报警点附件的监控点图像，同时保存事发时的现场图像，供日后查询。变电站环境监控主要监控内容为电源设备、蓄电池、温湿度、消防、门禁、浸水，另外还有红外热成像仪应用、SF6（六氟化硫）开关气体压力监视，并与视频监控系统整合，利用统一的平台对机房进行全方位的无人管理。随着电力行业的大发展，网络化门禁、报警、监控安保系统的应用将大大提高无人值守变电站的实时监控能力和出入权限的管理能力、数据的自动存储、问题的分析的水平，提高运行维护的效率和大大降低成本。总体结构，总监控中心，区域监控中心，前端，前端由视频监视、远程控制、安全防范、消防检测、环境检测、门禁控制、红外测温和设备监测8个子系统组成，各子系统通过前端处理主机进行集中接入、管理，变电站监控系统的具体需求、技术要求，方案设计时充分考虑到用户的实际情况、变电站的特点，结合当今监控系统的新技术、新趋势和目前监控领域的实际情况，设计整个监控系统采用多级管理的结构，分别由集中监控中心、区域监控中心、现场监控单元以及监控模块组成。在系统设计中充分考虑其系统的稳定性、通用性、可靠性、兼容性、系统中所有设备的性价比、及其系统以后扩展、扩充需要，能方便地纳入系统监控体系。系统可以分部实施，根据情况建设集中区域监控中心或集中监控中心。变电站前端由视频监视、远程控制、安全防范、消防检测、环境检测、门禁控制、红外测温和设备监测8个子系统组成，通过现场监控单元是变电站前端的核心，现场监控单元可以通过RS485、TCP/IP与各个子系统连接，对各种数据进行汇集，处理成数字信号，通过现场监控单元的统一平台软件系统将不同厂家、不同协议、不同型号的产品进行整合，形成标准的数据接口，以网络传输的方式将变电站的各种数据传输到上级监控中心。由于在变电站前端使用了统一平台软件系统，因此后端各级监控中心设备可以脱离前端设备型号的束缚，不必考虑设备的兼容性。在监控中心服务器将各变电站现场监控单元的数据集中存储在数据库中，监控中心具有集中监测、控制管理、数据存储、报表打印及远程传输等功能，并满足在以后将更多的变电站监控纳入本系统中，具有极高的更扩展性。3.2.方案设计中心思想—分布式集散控制本系统基于分布式集散控制系统原理，组成区域监控中心、现场监控单元和监控模块。各区域监控中心均可自主独立运行，实现无人值守，配置监控工作站计算机进行各变电站的监控，区域监控中心通过现有的任何网络方式与集中监控中心进行数据交互；区域监控中心通过同样的通讯方式与其所属的一个或多个现场监控单元进行数据交互通讯，确保整个监控系统运行的安全、可靠和被监控设备故障的及时告警。现场监控单元和监控模块由一台高性能工控机与一系列的采控模块、协议转换单元、各种传感器及相应的控制执行单元组成，其中各个监控单元都具有智能的数据处理和控制功能，为了保证系统的稳定性，现场各子系统的控制设备、监控模块都采用嵌入式设备，它与现场监控单元的通讯采用RS485控制总线或TCP/IP协议，全面确保通讯正常、安全可靠。集中监控中心通过现有的电力网，与区域监控中心进行双向数据通信，通信方式采用现有的网络传输方式，符合通信数据规范。区域监控中心既可独立运行（管理服务器与现场监控单元通信，获取前端数据，并可发送控制命令，操作人员通过监控工作站计算机进行日常监控），也可以向上与集中监控中心传输数据。各种测量目标的传感信号接入相应的采集模块中，并且定时快速采集和执行相应的数据处理或控制操作，再把处理结果和告警信息传送到上级监控中心的服务器。整个监控系统以网络为传输通道，统一采用TCP/IP协议，监控中心与下属的各个机房可以采用现有的2M或10/100M通讯链路进行连接，服务器接收由各个变电站现场监控单元传送上来的所有数据、告警信息，操作人员通过监控工作站计算机向现场监控单元发送一系列的控制指令。系统为Client/Server结构，同时支持Browser/Server结构，可与其他网络应用系统平稳连接，系统具有可兼容性、可扩展性、可稳定性等多种特点，也可以通过TCP/IP、DDN、PSTN等网络实现远程监控。系统可以划分若干监控区域，每个监控区域都可以脱离集中监控中心独立工作，进行无人值守的监控。3.3.系统原理图3.4.机房监控前端每个机房采用1台现场监控单元（高性能工控机），具有多路视频输入接口，多路数据接口，与各子系统数据采集模块、监控模块采用485总线、TCP/IP协议连接。集中监控中心区域监控中心配电屏UPS开关电源温湿度浸水烟感机架通信设备图像控制现场监控单元RS485视频信号RJ45配电柜UPS开关电源温湿度浸水烟感机架通信设备图像控制现场监控单元视频信号RJ45TCP/IPTCP/IP客户端/WEB浏览区域监控中心数据采集模块数据采集模块3.4.1.视频采集由摄像机传入视频信号，通过视频线，连接到视频采集卡，视频采集卡安装与现场监控单元内，由视频处理芯片实时压缩数据，将压缩后的数据存为录像文件，同时向监控中心传送压缩后的视频流。每个块视频卡可同时采集16路摄像机视频信号，视频压缩采用MEGP4/H.264压缩算法，由采集卡硬件压缩，视频压缩不影响其他数据的采集。画面分辨率达到D1(720X576)，每秒实时25帧。变电站本地录像的同时还可以在区域监控中心和集中监控中心录像，可通过网络远程回放。系统可设定全天实时录像、按时录像、报警触发录像和手动控制录像等多种录像控制方式。3.4.2.透明通道采集有些电力屏柜、UPS等设备能够提供通信协议，可以通过设备自带的串口，直接接入现场监控单元的串口中，在监控中心管理服务器对指定设备的通信协议进行解析，用户可以远程监控设备工作情况。主要用于处理协议简单、不具备对话功能的设备如开关电源屏、UPS等，如果现场单元为其它串口类型（如RS232），则需在设备端加装RS232-RS485转换器。3.4.3.数据采集模块现场监控单元与远程控制、安全防范、消防检测、环境检测、门禁控制、红外测温和设备监测之间通过数据采集模块进行通信，模拟量（如测量电压、温度、湿度）通过模拟量采集模块接入，开关量（遥信量）通过开关量采集模块接入，采集模块通过RS485总线串接，然后通过串口接入现场监控单元，再由网络与传送到区域监控中心服务器。4.视频监视4.1.概述变电站监控系统主要对全站主要电气设备、安装地点及周边环境进行全天候的图像监视，满足生产运行对安全、巡视的要求。1）设备监视系统利用安装在监视目标区域的摄像机，对变电站内主设备进行全方位布防监视。如：监视变电站内重要仪器仪表读数、开关状态。监视变电站内变压器、断路器、电容器、电抗器等重要运行设备的外观状态。辅助监视变电站内CT、PT、避雷器和瓷绝缘子等高压设备的外观状态。辅助监视变电站内其他充油设备、易燃设备的外观状态。2）环境监视监视变电站站内人员及现场情况，如进出变电站、主控楼、设备区的人员、车辆，及时全面了解变电站的情况。4.2.具体实现视频监视系统的核心设备是数字视频处理单元，现场监控单元安装视频采集卡作为前端数字视频处理单元，它可以接显示器、键盘，便于日常使用，同时便于与2M或100M网络的连接，与上级管理中心联网。今后后还可以增加视频处理单元的数量以支持更多的监控点接入。变电站前端由“前端采集设备＋传输＋视频处理单元”共同组成的一套数字化图像监控系统。近距离的摄像机通过同轴电缆将视频、控制信号直接传输至主控室，远距离的通过视频双绞线或光纤传输。所有设备的视频、控制信号均接入视频处理单元，实现监控点图像信息的存储、显示、回放、控制和网络传输。在变电站内可以通过控制面板、遥控器对云台的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍、预置的操作。当新的变电站需纳入系统时，以积木方式扩充，系统能确保未来多个变电站的扩展能力。4.3.功能特点本系统主要采用目前一流的网络技术和视频监控技术，在变电站监控工程方面达到国内领先水平。基于我们对变电站图像监控系统的理解与长期的设计施工经验，我公司设计的系统采用了许多我公司独特的技术4.3.1.实时图像监视从站端压缩编码到监控中心端解压回显，中间过程不再有其它任何形式的压缩编码，减少压缩损失，图像分辨率达到D1效果（720X576）确保图像质量。监控中心可以采用监控终端进行硬件解压，或采用普通配置电脑软解压，不需要额外硬件，只要安装网络监控客户端软件即可在显示器上实现单画面、多画面（根据工作站的配置可实现4、9、16）显示，可以很轻松的实现4～16个变电站图像同时显示，基本能够满足对辖区内所有变电站的监控。系统内中心管理服务器与监控终端之间，中心管理服务器与前端数字视频处理单元可以通过TCP/IP、UDP或者组播方式（确保系统对网络资源的最低占用）三种方式连接，具有很强的网络适应性。全中文操作界面，操作直观、简便。图像窗口可以任意放大缩小或移动位置。以树状形式显示各种操作设备，包括枪机、球形机预置位等。多画面分割和视频拖放，具备多画面监视功能、具有VGA显示器输出接口，用户可以将画面分割为单画面，4画面，6画面，8画面，9画面，10画面，16画面。4画面16画面全屏监