变电站图像监控系统技术解决方案

1 总论

1.1 概述

　　近年来，随着电力系统管理的深化改革，变电站的自动化技术也不断进步。目前，很多变电站，特别是110KVA 以下变电站已逐步实现无人值守。对于变电站，除了常规的自动化系统之外，视频监控系统已逐步成为为无人值守变电站新增的而且是一个十分必要的自动化项目，是其他自动化手段不可替代的。 各地供电公司的信息网络，在近两年内有了长足的发展，利用信息网络平台，实现变电站的视频监控成为电力系统探索这一新课题的出发点。随着计算机网络技术和数字视频通讯技术的发展，建立一个统一信息平台的集中管理式变电站视频监控系统，将在电力行业日常工作和生产管理上发挥着越来越大的作用。实践证明，基于统一信息平台视频监控技术已日臻成熟，产品在功能、性能和价格上已经进入到普及应用阶段。

　　图像监控一直是人们关注的热点应用技术，以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多场合。随着数字视频压缩技术的日益成熟及计算机网络技术的发展，为远程图像监控技术提供了条件。就图像监控发展的过程而言，大致可分为三个阶段：模拟图像监视、数字化图像监控、网络化多媒体监控。

　　先进的多媒体监控系统应具备以下特点：

　　高清晰度的图像压缩方式：要求图像解晰度能达到720×576（这是图像信息量，采用压缩方式越先进，同样带宽下图像解晰度越高），并能在计算机显示器上以满屏1024×768分辨率、32位真彩色还原出逼真图像。

　　全速动态的显示效果：在通道允许的情况下，图像能以25帧/秒速率显示，图像没有动画感，流畅生动。传输接口符合国际标准，与国内外通信厂家生产的通信设备和网络传输链路相兼容，便于监控走向更广域的范围，不受地理条件的。

　　高效、可靠的视音频信息存储功能：影音信息可以用硬盘、光盘等方式记录，并与各种回放介质（如DVD、VCD等）兼容，便于在不同设备上进行检索和播放。

　　人工智能图像报警，可以在任意现场画面中对任何物体设防，并可与传统的报警控制系统实现无缝连接。系统建设具有可扩展性，便于不同系统之间互联，也能灵活、方便地增加监控点数目和摄像机数目；在地区内各县级监控中心之间，省内各地级监控中心之间，各地级监控中心与省级监控中心之间，能通过网络互联互通。

　　我公司所设计的系统，根据当前系统技术的发展趋势--开放系统结构和在这个大趋势下产生的系统设计思想而开发的。它是一个性能可靠、技术成熟、功能完善的分布式网络结构和面向对象的软件设计系统，能方便的与其他网络系统，如综合自动化系统、RTU、门禁系统及信息管理系统（MIS）互联互动。具有良好的标准性、开放性、集成性、安全性、可扩充性及可维护性。

1.2 实现变电站视频监控必要性

　　常规意义上的三或四遥系统，是调度自动化的主要内容；它们是实现变电站无人值守的必要条件。但仅仅依靠调度自动化的现有技术手段，实现变电站的无人值守是不完善的，这是因为变电站是重点电力生产场所，安全要求非常高，为了保证安全，应对环境状况、设备运行、文明生产等各类情况加以监视。特别是要防范火灾、爆炸、泄露、失窃以及恶意破坏等，对安全生产构成极大威胁的情况加以监视。只有这样，才能切实提高实行无人值守之后的变电站的安全水平。 以视频监控为核心的环境监控系统，它可以包含各类报警信号（如红外、运动、门磁、声音、震动、微波、温度、湿度等），经单元的处理，进行视频录像，并联动各类行动输出（如警号、锁具、消防设备等），经过进一步开发，可以较好地应用于无人值班变电站。对于常规的视频监控系统或者叫工业电视系统，不具备上述功能，使得它不适用于变电站的视频监控；此外，它的信号传输范围有限（通常为一公里范围内），并且需要有专人负责操作和管理；而变电站数量多、分布广，每个变电站安装一套工业电视系统并安排专人值守有悖于无人值守的初衷。因此，将一个地区的数个甚至是几十个变电站，通过网络远程视频监控手段统一管理起来，建立一个集中式的视频监控系统是解决变电站视频监控的合理方法。

1.3 变电站视频监控系统的主要用途

　　变电站视频监控系统的主要用途：即用于安全防范、环境状况和对付自然灾害等；视频监控系统与具体的生产设备无关，而监测的只是变电站的环境和图像参量，因此它的应用范围相当广泛。

1.视频监控系统对变电站存在大量的常规仪表、计量设备和室内外设备，在调度或集中监控中心对其进行直观监视。过去由于没有可视手段，对于常规仪表、计量设备的读数以及设备外观状况无法进行观测、比较以及校验。有了视频监控系统，上述工作将成为可能。这些都有助于无人值班变电站的安全生产工作。

2.对于变电站的设备检修工作或事故处理过程，视频监控系统还可以提供视像通信和录像记录手段，对设备检修或事故处理过程可以提供远端指导，并对事后分析事故原因和事故处理过程，提供可靠的依据。

3.对于每一次大型的设备检修标准化作业，其过程都是一部很好的生产培训资料。有了变电站网络远程视频监控系统，培训工作可以在任何一个远程终端实时收看以及进行研讨，增强了生产培训效果，提高培训工作效率。并可将其录像保存，制成多媒体培训教材。

1.4 变电站视频监控系统的组成

　　变电站视频监控系统主要由三个互相衔接的部分组成：变电站现场设备（或简称分站设备）、通道传输设备和调度/集控站、供电公司集中监控终端（或简称主站设备）。现分别加以介绍。

1.4.1 分站设备

　　主要由前端设备和视频编码压缩服务器组成。前端设备，如监控摄像机（彩色或黑白、固定或活动云台、定焦或变焦）、各类报警输入/输出装置与传统工业电视所使用的设备完全一致。因此分站设备的核心是视频编码压缩服务器，它主要完成将变电站摄像机摄取的视频信号数字化并压缩，经通信通道传输到主站端。同时它还完成对摄像机控制信号的输出、报警信号的采集、处理和对行动输出的控制。

1.4.2 通道传输设备

　　远距离传输起到连接变电站和监控中心的桥梁作用，也是系统最关键的组成部分，传输系统的性能直接决定着系统监控中心图像和数据的质量。这部分设备要根据通信通道选取。众所周知，现场摄象机采集到的模拟信号是不能直接在网络上传输的，必须先数字化；而每秒25帧的彩色活动图象在数字化后约需67Mbps的传输带宽，目前只有在光纤上才能实现传输，其浪费是显而易见的。在有限的带宽下（通常为2M）实现远程图象实时监控，就必须对图象进行压缩。 现对常用的数字传输方式和在网络上的传输作简单介绍。

　　目前，远程图象监控领域的传输方式有三种：

　　1.局方提供由各监控站到监控中心的直接光纤接口，1条光纤对应1个监控站

　　2.局方提供由各监控站到监控中心的2M E1（G.703）接口，1个2M接口对应1个监控站

　　3.局方提供各监控站到监控中心的TCP/IP网络连接 前两种对线路都有独占性，随着网络的发展，城域网、宽带网等建设步伐的加快，TCP/IP网络将以其高速、共享、资源丰富等特征成为未来各行各业信息传输的介质。

　　上述第一种做法虽然可以获得失真度最低的图象效果，但必将因资源浪费而被淘汰。针对2）、3）两种传输方式，普遍采用的系统解决办法是：

　　采用会议电视用压缩及传输卡，由于其通常用于双向通信，且开会时时间不会太长。在用于24小时监控时往往不稳定。

　　采用一体化压缩传输主机，体积较小，安装方便，但是在传输上局限于点对点，在多级控制中配置较为复杂。

　　视音频实时压缩部分选一款用于制作VCD的编辑卡，传输部分则利用编辑卡提供的开发包将压缩的信号流在网络上传输并进行流量控制。VCD编辑卡通常面向普通用户，用于实时监控质量不佳，且外加传输软件，影响系统稳定。

　　网络上传输的方式主要有以下几种：

　　点对点：采用TCP/IP或UDP网络协议，实现两台计算机之间视音频 传输，同时提供两个透明串口（RS232或RS485），用于摄象机、画面分割器控制和其他信息传递。

　　广播：采用UDP网络协议及网络广播技术（IP Broadcast），服务器将采集到的视音频信号实时向网络上广播，凡安装有回放软件计算机均能实时接收视音频流，并能实施控制。

　　组播：采用UDP网络协议及组播技术（IP Multicast），服务器将采集到的视音频信号以设定好的组播地址实时向网络上广播，凡在同一组内安装有回放软件计算机均能实时接收视音频流，并能实施控制。此方案能有效降低网络流量，避免广播风暴，对网络上其他数据传输不产生影响；同时可有多个不同分组在同一网络进行广播交流。

　　但在电力系统主要的传输方式是E1 线路传输方式： E1（2M 速率）组网适用于要求图像传输的大型局站监控，而且局方有丰富的传输资源。各个远端被控局的图像和数据通过一条各自的E1 线路进入到分控中心和集中监控中心构成的TCP/IP 网络（可以是电力公司的MIS 业务网络）。在远端变电站的图像压缩设备将监控图像编码压缩，并打包为IP 数据包，透过E1 线路进入电力公司的IP 以太网，在分监控中心和集中监控中心由图像处理设备（PC 机）选择变电站的图像进行解码输出，送到监控中心进行处理。这种方式的优点在于传输的可靠性高、实时性好、图像质量高。可以用光传输SDH/PDH 中的E1 接口，节省资源。由于监控网络全部采用TCP/IP 协议，故在E1 线路两端还必须安装线路终端设备将E1 接口转换为10BAST 或100BAST 接口设备。采用TCP/IP 网络传输时，当需要增加监测变电站时，只需要增加变电站的前端设备，在监控中心不需要增加相应的图像处理设备，增加了扩展的余地。

1.4.3主站设备

　　简单的主站仅仅由一个或数个监控终端组成，它们往往以分时形式完成一对一或一对多的视频监控任务。复杂的主站设备包括报警数据库服务器、数字录像数据库服务器以及多个监控终端和大量的辅助监控终端，这种构造更符合集中式（对于变电站来说）和分布式（对于监控终端来讲）的原理并且可以方便地建立分级监控体系，是变电站视频监控系统未来的主流发展方向。

2 系统设计

2.1 范围

　　本次方案所设计的远程图像监控系统，是以一定数量的可相对的变电站图像监控系统为基础，采用逐级汇接的树型网络拓扑结构的多等级的图像监控系统，其等级的设置适合于无人值守变电站设备运行、维护和管理的要求。

　　远程图像监控系统是为配合变电站实现无人值守而增设的电网辅助监控系统。

　　技术规范书规定的电力远程图像监控系统的技术要求，是设计和实施电力远程图像监控系统的技术依据。

2.2 引用标准

　　下列标准所包含的条文，通过在本技术解决方案书中引用而构成为本技术解决方案书的条文。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GBJ115-87 工业电视系统工程设计规范

GB50198-94 民用闭路监视电视系统工程技术规范

GB12322-90 通用性应用电视设备可靠性试验方法

GB12663-90 防盗报警控制器通用技术条件

GB 4798.4-90 电工电子产品应用环境条件无气候防护场所使用

GB 2423.10- 电工电子产品基本环境试验规程

IEC3-4-41 保护接地和防雷接地标准

GB8254-88 信息技术设备无线电干扰极度限值和测量方法

GB/T 13926.n-92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性

ITU-T H.320 窄带电视电话系统和终端设备标准

ITU-T H.323 网络电视电话系统和终端设备标准

CCITT G.703 脉冲编码调制通信系统网路数字接口参数标准

YD 610-93 PCM基群信令接口设备技术要求和测试方法

IOS/IEC II172 MPEG-1视频编解码标准

IOS/IEC 13818 MPEG-2视频编解码标准

ISO/IEC 14486 MPEG-3视频编解码标准

ITU H.261 关于p×kbit/s视听业务的视频编解码标准

ITU H.263 视频编解码标准

DL 476-92 电力系统实时数据通信应用层协议

IEC60870-5-101 基本远动任务配套标准

IEC60870-5-103 继电保护设备信息接口配套标准

IEC60870-5-104 远动网络传输规约

DNP3.0 分布式网络传输规约

IEEE802.3 10BASE-T 以太网接口标准

IEEE802.3U 100BASE-TX快速以太网接口标准

2.3 总则

2.3.1 公司资格

　　我公司具有设计、制造相关产品资格，产品具有型式试验报告，并经过实际工程运行考验，证明我公司产品运行可靠并正确动作。

　　我公司具有ISO 9001:2000质量认证证书

　　投标时随同投标书提供所要求的资格文件、保护供货纪录、运行报告及型式试验报告供买方审查。

2.3.2 工作范围

1. 范围和界限

　　我公司的工作范围是负责本标书内所提供设备的设计、制造、装配、出厂试验、包装运输、现场调试及设备投运工作。

　　运输：设备由我公司运到工地现场。

　　现场安装和试验在买方的技术指导和监督下由我公司完成。

　　需求说明书未说明，但又与设计、制造、装配、试验、运输、包装、保管、安装和运行维护有关的技术要求，按指定的有关标准执行。

2. 工作范围

　　我公司按甲方的要求提供本工程所需的设备及备品备件、专用工具和实验仪器等。

　　工厂试验由我公司在生产厂内完成，但应有甲方代表参加见证。

　　现场安装和试验，我公司派出专家进行指导和监督。

　　联络会议地点在生产厂家，甲方派出专家参加。

2.3.3 工厂图纸

1. 概述

　　“工厂图纸”包括制造、装配、安装和布置图，接线图、控制图、材料和设备的清单和表格，标准图，设计预算书，说明书，样本，小册子，特性图表，试验报告，照片以及涉及到与材料、设备和设计有关的图纸和说明等。

　　我公司按照要求将“工厂图纸”提交给甲方审查认可。未经审查认可，不得进行备料和工厂生产。

　　我公司提交的图纸、文件、资料全部采用中文。

　　提交日期为合同生效后的10个工作日。

2. 我公司提供的图纸、文件和资料

　　我公司提供设备的详细技术资料及图纸，以供买方设计、运行维护之用。我公司在合同生效后，按下列时间提供下列图纸及资料：

原理和技术说明书 10天

平面布置图（初步） 10天

内部逻辑接线原理图（初步） 10天

端子原理接线图 10天

背面接线图 10天

整定计算说明 10天

运行、调试和维护手册 10天

最终图纸 20天

3. 图纸确认程序

（1）“工厂图纸”确认程序如下：

我公司将“工厂图纸”一式4份送设计院；

设计院将修改意见一式1份返送我公司；

我公司将修改后图纸一式4份送设计院；

设计院将最终确认意见一式1份返送我公司；

该图纸可作为厂家最终图纸进行备料和工厂生产。

如果我公司还有修改补充，则再一次将图纸送设计院审查确认，直道设计院最终确认为止。

（2）我公司还应该将提交一份磁盘给设计院。

4. 图纸规格

（1）工厂图纸的蓝图和底图的尺寸如下：

584×840mm

420×584mm

287×420mm

210×287mm

（2）图纸的标注尺寸采用公制

（3）图纸文字说明采用中文

2.3.4 质量保证措施

　　质量保证措施包括设计、制造、工厂监制、检验和试验、安装和运行、现场试验和验收等。我公司提供ISO 9001质量认证文件供买方审查。质量保证按照ISO 90001质量管理及质量保证系列标准进行。

2.3.5 屏柜

1. 结构

　　屏正面为带玻璃的防护门，背面也设防护门，还包括有安装所必需的槽钢底座、支架、顶板和侧板。

2. 材料

　　屏是用厚度为3.2毫米的钢版制作的。

3. 屏设计为封闭的、带有开启门的、垂直自立式，并且要安装容易，控制电缆的进出连接、检查和维护要方便。

为了提高运行的可靠性，设备采用成套插入式结构。

屏的尺寸：宽800 mm、深600 mm、高2260 mm

屏的颜色：计算机灰（标准卡号：RAL7035）

4. 低压回路的布线

（1）布线

　　电流引入线为截面积大于2.5平方毫米的1000伏聚氯乙烯绝缘（多股胶线），其他回路为截面积大于1.5平方毫米的1000伏耐热聚氯乙烯绝缘线（多股胶线），引入线由我公司提供。

　　在采用捆扎布线和采用管道布线时，把外观整体和防止导线发热结合起来考虑。在那些使用屏蔽线、多股软绞线或耐热导线的地方要给予特别的考虑。

　　若屏内具有加热器，端子和电加热器或电阻器之间的连接引线不能使用非耐热绝缘铜线。由于电加热器或电阻器附近的温度高，因此，应该采用瓷管套着的裸导线，或使用耐热的导线。

　　在进行屏的内部布线时，布置得使结点处于有利的角度或者温度升高的地方。

（2）接线端子

　　端子采用凤凰或魏德米勒端子，端子型号的选择应与回路性质相匹配，端子应有明显的编号，各回路之间、电源回路与其他端子之间要设置隔离端子，端子排应留有总端子数10%的空端子，以供设计时作转接或过度用，端子排应牢固固定，使其不致于震动、发热而变松，同时还应能方便地检查和维护。

（3）颜色代号

　　导线的颜色代号基本上与制造商的标准一致。我公司提交制造厂的颜色代码标准，导线颜色在合同签订后由买方最终确定。

　　引线应该加套，这些套的颜色就作为相序的代号：

交流回路中的相序是：

A相 黄色

B相 绿色

C相 红色

中性线 淡蓝色

在直流回路中：

+（正极） 褐色

-（负极） 蓝色

5. 电子回路

　　为了预防外部和/或内部的过电压引起误动作，在电子电路中应该使用金属护套带屏蔽层的电缆或胶合电缆。

电子电路和电气回路之间在路经上应该保持合理的间隙。

电子电路的外部连接应该用连接器进行。

　　应该用电线槽进行布线，如果采用其他的布线系统则应由买方审批这种布线系统。

　　为了防止误动作和/或拒动，在屏内应该有消除过电压发生的电路，交流回路和直流回路都应该有预防外部过电压和电磁干扰或接地的措施。

　　每块印刷电路板应该整个涂上漆以防潮气和灰尘侵入。

6. 接地

　　为了消除设备之间的电位差和噪声干扰，每面屏内由足够截面的铜接地母线（不小于100mm2），屏和设备都应该有接地端子，并用截面积不小于4mm2的多股铜线连接到铜接地母线上来接地。

7. 铭牌

　　屏的铭牌固定在屏的表面或屏内醒目的地方，铭牌用透明的丙烯酸树脂制成、铭牌为白底，其上为黑色的粗体字，并用中文标注。

8. 照明

　　在各屏内的顶板上装有交流220伏、20瓦的荧光灯，门开灯亮，门关灯熄。

2.3.6 设计和制造

1. 结构

　　所有的设备是新造的、能够经久耐用。即使在需求书中没有特别地提出这样的要求，一般地说，这些设备满足一个完整的产品所具有的全部要求。

　　所有的设备在结构上应该便于拆装、检查和安装。

　　除了需求说明书中另有规定之外，制造设备用的材料是对其性能经过严格检查后所挑选出的材料。

2. 对抗地震、防震动和防撞击的设计

（1）抗地震能力的设计

　　所有安装在盘上的设备都应该能承受0.5g的静态水平加速的地震应力。

（2）防震动设计

　　当输入电压为额定值，输入电流为零时，如果分别在水平方向和垂直方向上交互地施加如下的震动10分钟：震动频率16.7赫兹，振幅0.4毫米可保证设备不会失灵。

3. 控制电源和站用电源

（1）直流控制电源

　　由我公司提供的直流控制电源是由固定的蓄电池组供电的。当供电电压在0.8~1.15Us的范围变化时，设备能够正常运行。

　　为了防止直流系统对保护的影响，每套保护有的DC-DC变换器和具有直流保险（或MCB）的直流回路。

直流电源在纹波系数不大于5%时，不应对保护正确动作有所影响。

（2）交流站用电源

　　站用电源为3相4线，50赫兹，400/230伏的交流电源。辅助设备的端电压分别为380伏和220伏。由站用电源供电的所有设备和装置能承受+20%的电压波动和+10%的频率变化。

4. 涂漆和防锈

　　除了有色金属零件、镀锌钢件和机械精加工面以外，其他所有的外露金属零部件先经过除锈处理后立即涂上一层底漆。

　　在金属零件的表面涂一道底漆以形成厚度为0.04毫米到0.1毫米的干膜。在这之后接着涂两道外用调合罩面漆，使干膜的厚度达到0.127毫米到0.178毫米。底漆和罩面漆是同一家厂家生产的。

　　所有的涂漆能经受得住机械振动以及热和油的作用下不致会出现划痕或者变软。

　　屏上的涂漆使用合成树脂化和物喷涂具有半光泽的表面层。

2.4 系统建设目标

系统的建设达到以下目标：

实现对变电站区域内场景情况的远程监视、监听；

监视变电站内变压器、断路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；

辅助监视变电站内隔离开关的分合状态；

监视变电站内主要室内环境（主控室、高压室、电容器室、通信室等）的情况；

实现变电站防盗自动监控，可进行周界、室内、门禁的报警及安全布控；在条件成熟和管理规范允许的前提下，宜和站内消防系统实现报警联动。

监控中心的建设，必须与无人值守变电站设备运行和管理的分级一致；

变电站端图像监控系统具备与变电站综合自动化系统或远动设备（简称RTU）互联能力，获取远动报警信息，互联通信协议为IEC 870-5-101（或IEC870-5-104）传输规约。在条件成熟和管理规范允许的前提下，监控中心宜与SCADA系统互通，实现电网调度和维护的可视化。

2.5 系统网络通信要求

　　通信及通信网络是远程图像监控系统的关键环节，尤其是实时视频图像的远程传输，需要网络提供足够的带宽。

　　系统网络通信采用IP网络技术组网，并可使用网络延伸器、网桥、路由器设备延伸接入站点，且能支持IP组播功能。

　　主控中心网络至区域监控中心网络之间链路，采用双方向10/100Mb/s (10/100BASE)光/电接口或2Mb/s(G.703)电接口两种方法互联，并实现第三层路由隔离。当采用2Mb/s(G.703)电接口连接方法时，采用可支持反向复接（用）的设备；

　　区域监控中心网络至变电站端系统之间链路，可采用10/100Mb/s (10/100BASE)光/电接口连接或2Mb/s(G.703)电路延伸两种方法。

　　变电站端至现场设备之间链路，采用双绞线、光缆、铠装电缆等抗干扰强的介质来实现；

　　IP地址及以太网地址应满足IP网络单播、组播功能等组网要求，IP地址分配应符合买方公司有关规范。

2.6 系统功能设计

　　以下所阐述的功能为系统基本功能，给予实现。对于技术进步产生的新功能，系统自动接纳。

2.6.1 监控中心功能设计

1. 实时图像监控

　　在监控中心可实时监视各变电站的所有图像信息，即完成远程变电站图像的接收、转发、实时监控、数据存储等功能。通信方式为TCP/IP下的组播。

　　在监控中心与变电站端监控系统之间的远程图像实时传输的实际带宽不超过1.5Mbps，在保证实时性和图像质量的前提下，应采用新技术减少带宽资源的占用；

　　在监控中心可实时监视同一变电站多路（1、4、9、16）实时图像信息并实现一机同屏同时监视；也可同时实时监视多个变电站（1、4、9）；监控中心和MIS网图像用户中的多台终端可以同时监控任一变电站；以上方式可混合应用；

　　轮巡，即系统应具备视频自动巡视功能，在可设定的间隔时间内对全站的监控点进行图像巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，包括不同变电站的图像、同一变电站的不同摄像机、同一摄像机的不同预置位等，轮巡间隔时间可设置；

　　实时图像自动复位，即可对变电站的摄像机设定默认监视位置，正常状态下摄像机保持默认位置；在控制完成的可设定的时间段内恢复默认监视位置；

　　多级电子地图（宜为抽象三维立体图），第一级为整个系统图，可以方便查找到需要的变电站，点击某站图标进入第二级该变电站的具体设备分布图，包括所有的摄像机、报警器等的分布。报警发生时，报警地点以醒目的标记闪烁在电子地图上，准确判断报警类型和地点；

　　电子地图显示设备分布和布防、撤防、报警状态。

2. 语音功能

　　实时的语音半双工对讲及语音广播功能；

　　采用IP语音时，系统内单方呼叫，被呼叫方应自动应答（指系统IP应答）；

　　可在不同的用户之间进行在线工作交流；

　　可向低等级的用户发出工作指令；

　　变电站端场景录音；

　　可与站内的维护操作人员对讲机进行远程对讲。

3. 远程控制

远程控制监控设备（包括云台、镜头和灯光等）；

远程变电站现场照明控制，实现全天候监视；

可进行当地或远程布防/撤防控制，可以事先确定布防/撤防策略，由系统按照制定的策略自动进行布防/撤防；也可以通过电子地图进行布防或者撤防控制；

高优先级的用户根据等级优先的原则可无条件获得低优先级用户的控制权，同级别用户根据时间优先的原则获得控制权。控制权的等级可设定；

4. 告警管理

　　报警可根据需要进行分为两级：严重报警、一般报警，报警级别可设定；报警信号、报警内容可在任何画面自动显示；

　　可根据报警信号位置切换指定摄像头画面，操作指定设备（照明、警铃等），并自动录像（录像时间可设），实现报警联动；

　　接收变电站监控系统的报警信息，并指定相应摄像机进行录像，以备进行事故调查；

　　所有报警信息自动保存，有需要时可打印输出。

5. 图像管理

　　监控中心可显示、存储、检索、回放各变电站的所选摄像机实时图像；

　　监控中心可远程回放站端的任一摄像头的历史图像（时间可设）及报警录像；回放方式有逐帧、慢放、常速、快速等放大/缩小等多种方式；

　　监控中心可远程控制站端视频处理单元实现手动录像、定时录像、报警触发录像、画面异动检测；

　　区域监控中心应使用系统服务器，作为告警联动录像和日常选择录像（变电站在进行重大检修时手动录像）的载体；

　　能够将任意一副回放图像存放成JPEG或BMP格式的图像，供数据交换使用。

6. 安全管理

　　系统实行操作权限管理，按工作性质对每个用户赋予不同权限等级，系统登录、操作应进行权限查验；

　　系统所有重要操作,如登录、控制、退出、报警确认等，均有操作记录，系统可对操作记录进行查询和统计，所有操作记录具有不可删除和不可更改性；

　　有必要的网络安全保护，保证系统数据和信息不被窃取和破坏；

　　系统保存的所有重要数据，包括用户信息、报警信息、操作记录、日志等，具有不可删除和不可更改性；

　　系统具有抗击计算机病毒和非法入侵的能力。

7. 系统管理

　　系统具有较强的容错性，不会因误操作等原因而导致系统出错和崩溃；

　　系统具有自诊断功能，对设备、网络和软件运行进行在线诊断，发现故障，能显示告警信息；

　　对操作人员设置权限管理；

　　系统具有数据备份与恢复功能；

　　系统具有对站端设备远程配置、远程维护、远程启动的能力；

　　提供对系统操作的在线中文帮助;

　　自动生成系统运行日志，可查询及以报表方式打印输出。

8. 网络浏览

　　系统需提供图像的Web服务，Web服务器设在区域监控中心（SC）；

　　可通过标准Web浏览器浏览实时和历史图像，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，同样能控制摄象机和云台等控制对象，也可以同时实时监控多个变电站的图像；

　　系统可使用网上办公电脑作为分控工作站（配适当软件）；

　　系统能够通过网络远程备份指定时间的录像数据到本地硬盘上；

　　在通用Web浏览器浏览Web 服务器时，登录过程充分考虑到安全性。

2.6.2 变电站端系统功能设计

1. 实时图像监控

　　与变电站安装在监视区设备进行配合，对环境进行防盗、防火、防人为事故的监控，对变电站设备如主变、场地设备、高压设备、电缆层等监视。通过通信网络通道，将被监视的目标动态图像以IP单播、组播方式传到监控中心，并能实现一对多（一个远程终端同时连接监控多个变电站端视频处理单元），多对一（多个远程终端同时访问一个变电站端视频处理单元）的监控功能。报警信号、站端状态信息、配置和控制信息以TCP/IP方式与监控中心实时通信。

　　运行维护人员通过视频处理单元或工作站对变电站设备或现场进行监视，对变电站摄像机进行（左右、上下、远景/近景、近焦/远焦）控制、也可进行画面切换和数字录像机的控制。

2. 报警功能

　　报警类别：变电站事故报警、电力设备状态变化及故障报警、消防报警、防盗报警、防火报警、电力设备水浸报警、门禁报警、非法闯入及画面异动报警、图像设备故障报警等；

　　当发生报警时，变电站视频处理单元或数字录像机能自动进行存盘录像，同时传送报警信息和相关图像，并自动在地理图上提示报警位置及类型；

　　当发生报警时，能联动相关设备，如启动现场照明、警笛等，相关设备启动后，应在设定的时间内自动关闭，且现场照明在白天（时间段可设）可不打开；

　　能与站内各自动化系统实时连接，接收报警信息，联动相应报警目标的图像监视（变电站事故、设备状态变化及故障、保护动作、遥控操作、消防报警等）；并指定相应摄像机进行录像，作为事故追忆和调查的辅助手段；

　　视频处理单元应能对站内摄像机进行自检和故障报警；

　　画面异动报警的变化率可设置；

　　变电站内同时发生多点报警时，按报警级别高低优先和时间优先的原则显示存贮，先上传严重报警点的图像，同等级别的报警按时间优先上传报警点的图像，其它报警点上传报警信息，报警信息不得丢失和误报；

　　对移动目标具有自动跟踪功能，该功能应能随时启动关闭；

　　报警信息应该和录像数据相结合，可由报警信息检索回放相应的图像录像。

3. 控制功能

　　操作人员能对任一摄像机进行控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整；对于带预置位云台，操作人员能直接进行云台的预置和操作；

　　具有可控制设备的机械保护措施，在控制雨刷、云台等设备时（自动状态），系统应具有定时功能，即设备在运行后，应在设定的时间内自动停止，以防止人为的忘记关闭动作，以保护机械结构；

　　保证控制的唯一性，同一时刻只允许一个操作人员控制同一控制对象；

　　具有操作联动功能，当运行人员对某一电力设备进行操作时，摄像机应可自动调整到该设备处，并启动数字硬盘录像机进行录像。

4. 图像录像管理

　　站端的视频处理单元或数字硬盘录像机可对非重要区域的监控点（即摄像机）实现事故前（至少10分钟）、事故后（至少10分钟）循环录像存贮，对重要区域的监控点可设定长时间（至少7天）的自动循环录像存贮，所有监控点级别可设定。

2.7 系统设备技术条件要求

2.7.1 系统设备环境条件要求

系统设备能在如下环境下正常工作：

室内环境条件：

* 温度：0-40°C

* 相对湿度：<95%

* 接地电阻：≤1欧姆（可根据需求设定）

室外环境条件：

* 温度：-10-50°C

* 相对湿度：<95%

* 接地电阻：≤1欧姆

* 周围噪声：<50 dB A SPL

2.7.2 系统设备先进性和可靠性要求

1. 系统设备先进性要求

　　系统设备具有先进性，避免短期内因技术陈旧造成整个系统性能不高和过早淘汰。

　　系统硬件选用国际产品时应有国际认证和国内检验机构的合格证书，选用国内产品时应有相应法定检验机构检验合格的报告，并充分考虑产品的先进性和可升级性。

2. 系统设备可靠性要求

为保证系统正常运行，系统设备具备如下可靠性保证：

系统的使用不能影响被监控设备的正常运行；

系统的局部故障不能影响整个监控系统的正常工作;

系统主要设备存在结构和功能冗余，系统不能存在瓶颈问题；

系统设备采用模块化结构，便于故障排除和替换；

系统设备具有自诊断功能，对各种程序出错、干扰等可自动恢复，软硬件故障等要能够诊断出故障并及时告警；

系统有具备处理同时发生的多事件的能力；

系统设备具备防雷和抗强电干扰能力。

2.8 系统视音频图像技术要求

　　视音频设备及信号格式严格符合国际、国家有关标准。

1. 视频信号制式

视频信号制式采用符合国家标准的视频制式（PAL）。

2. 视音频编解码标准

　　系统选用的视音频编解码标准，直接影响系统的整体性能，所以采用低码率的、符合电力远程实时图像监控需求的国际标准进行视频流编解码和图像存储记录。

　　视频编解码标准采用ISO/IEC 14496-2（MPEG-4）Visual Simple Profile Level 3,兼容Visual Simple Scalable Profile；在网络带宽资源相当充裕的前提下，也可采用ISO/IEC13818（MPEG-2）Main Profile @ Main Level,但应满足本标准对系统整体架构的要求。视频包格式定义见附录A。

3. 语音对讲音频压缩标准

音频压缩标准采用A律PCM解码器或G.723.1。

4. 图像质量

满足系统的远程监视要求，不应受外界影响导致图像彩色失真、图像漂移，图像分辨率达到CIF格式（352×288）。

2.9 系统结构要求

2.9.1 系统结构

　　系统采用标准化、网络化、免维护式的系统结构，具有高度的可靠性和安全性，同时符合ISO/OSI开放系统互联标准。

　　系统具备软硬件的扩充能力，支持系统结构的扩展和功能升级；

　　系统为其它系统提供标准图像接口，以利于其它系统调用及二次开发；

　　系统所提供的支撑软件能支持用户进一步开发应用软件；

　　系统的软硬件接口采用国际标准或工业标准，支持与其它标准硬件、其它网络及不同生产商的设备互联。可以达到信息资源共享；

　　系统所选用的硬件平台符合现代工业标准，具有一定市场销售规模的通用化、系列化的标准产品，并有可靠的维修服务支持，存在有其它替代品的可能，应充分考虑到计算机硬件的飞速发展；

　　为适应系统多级监控要求，系统具有灵活的多级组网能力；

　　系统备开放的二次接口。

2.9.2 系统扩展技术要求

　　由于电力系统建设阶段性特点，系统具备良好的可扩展性。

　　在系统加入新的变电站时，只须建立站端监控系统并建立和监控中心的连接即可，系统监控中心的软硬件无须做大的改动；

　　系统各项功能和运行状态不受扩建影响；

　　系统具备多级组网能力以便组建全省的监控网络。

2.10 系统设备配置要求

　　系统设备分为站内监控设备和监控中心设备两大部分。对采用的计算机系统，满足系统在3-5年内正常运行和扩容的需要。

　　系统所有设备在超高压电磁场环境中、在工频过电压、雷电波、脉冲干扰、静电放电、辐射电磁场、开关设备操作、系统故障以及快速瞬变等干扰情况下正常稳定运行。

2.10.1 站端设备配置

　　站端设备安装在变电站现场，完成变电站现场各种信息采集、处理、监控和与监控中心的网络通信。设备符合变电站自动化设备设计要求及有关标准，各部分的配置和性能如下：

1. 机柜

　　在变电站主控室使用变电站用标准机柜，机柜颜色为浅灰色（RAL7035）。柜内安装的站端设备如下：站端视频处理单元（Remote Video Unit,简称RVU）、数字硬盘录像机、视频切换矩阵、网络接口设备、直流电源配电器等。机柜和各摄像点之间使用专用电缆连接。

2. 站端视频处理单元

　　站端视频处理单元在软件或硬件上采取防止系统死机的措施，以保证持续稳定工作。站端视频处理单元完成如下功能：

　　采集变电站各监控对象的视频图像，经过压缩编码传输到监控中心；

　　能够通过现场网络连接视频切换矩阵、控制器（解码器），根据本地或监控中心操作发出来的命令控制视频切换、画面分割，控制镜头聚焦、近景/远景、光圈调节，控制云台上下、左右和自动巡视动作；

　　根据控制器（解码器）、报警控制器采集到的各种的状态信息和报警信息实现警视联动功能。自动启动告警照明灯、警铃。自动以字幕，声光提示报警加以说明；

具备与变电站相关自动化系统（即综合自动化系统或RTU、门禁系统等）互联互动能力，能根据预先设定信息实现和所连接的自动化系统之间的联动；

　　从站端标准时间源或监控中心获取标准时间，进行系统对时；

　　能和监控中心之间进行清晰的语音对讲。

3. 数字硬盘录像机（采用我公司推荐方案时采用）

　　在我公司推荐的设计方案中，站端系统配备数字硬盘录像机，功能如下：

　　重要区域（可设定）摄像点的长时间循环录像；

　　报警摄像点的自动录像保存；

　　可远程管理和查询图像记录和录像；

　　录像的同时宜对语音进行录音。

4. 电源

　　系统主要设备使用变电站内直流电源系统的直流电源；部分不能直流供电设备可采用不间断供电电源(或同等级电源回路),保证在站内事故情况下不间断可靠供电。所有设备由柜内配电器集中供电，电源配电器功率根据系统大小确定，要求具备一定的功率冗余。

　　电源配电器具备防雷和防过电压能力。

5. 外围监控设备

　　由于变电站规模、电压等级、变电站形式（室内、室外）的不同，外围监控设备的类型、构成和组织结构，尤其是摄像点的布置和摄像机的类型数量，以满足图像监控基本目标和要求为原则进行配置。

　　外围监控设备适应变电站运行环境，并应具有防污、防雨等功能。

　　外围监控设备维护方便，尤其是户外摄像机，在维护时避免涉及停电和登高等。视频信号在传输过程中，应具有抗强电磁场功能。

　　摄像机的类型分为一体化球形摄像机、彩色摄像机、黑白摄像机等。摄像机的选形可根据变电站实际需要进行选择，下列的各类摄像机指标为参考指标。

　　一体化球形摄像机

可预设以上个位置l

视频输出：VBS1.0Vp-p/75欧l

镜头焦距：20倍光学焦距，8倍数字焦距l

清晰度：480线l

接口：RS485，BNC（视频）l

最小照度： 1LUXl

具有逆光补偿功能l

可自动/手动聚焦l

可遥摄全景旋转（360度连续），倾斜旋转-5°～90°l

环境温度：-10°～+50°l

扫描制式：2：1隔行扫描l

功耗：≤50wl

信噪比：≥40dbl

彩色摄像机

光灵敏度值<2Lux, 清晰度>470线。

云台防护罩支架

室外摄像点配置室外型云台、防护罩和支架，具备防雨、防尘、防锈、防腐能力。对高低温环境条件特别恶劣的摄像点，应采用具备高低温防护或调节能力的防护罩以保护摄像设备。

　　室外带云台摄像机要求配置带雨刮器的室外型护罩。配置能够控制雨刮器的控制器（解码器）。

室内摄像机配置的室内型云台、防护罩和支架要求具备防锈防腐功能。

　　室内外摄像机支架的选择必须满足负重要求。

　　技术参数要求如下（参考指标）：

水平旋转角度0°～350°l

垂直旋转角度60°～-45°l

水平旋转速度10°/sl

垂直旋转速度4.5°/sl

传动方式：齿轮减速传动l

工作温度：-10°～50°l

环境湿度：10～95%l

视频切换矩阵

　　根据变电站具体规模可有16-路视频信号输入；8路以上输出，万能切换。16路以上报警防区、16路以上开关设备控制、有RS485、RS232接口。

　　技术参数要求如下（参考指标）：频响：15MHZ、信噪比：65DB、互调失真：0.5%、同步非线性失真：1%、亮度非线性失真：1.5%。

报警控制器

使用微波红外双鉴探头进行人员入侵报警；

红外线光束对射探头，当有人或物体阻挡光线时产生告警信号，并可以设置其布防和撤防两种运行方式；

防雷设施

　　外围设备接入系统的所有信号回路、控制回路、视频回路都应具备有效的防雷和保护装置。

6. 站端系统网络接口

　　站端系统网络接口可采用下列三种接口方式：

E1接口：G.703信号收发（ITU-T G.703建议）。l

LAN接口：10BASE-T(RJ45 UTP)标准接口,符合IEEEE802.3/ETHERNET标准;l

100BASE-TX标准接口, 符合IEEEE802.3U/ETHERNET标准。l

2.10.2 监控中心设备配置

　　系统监控中心具备多级组网能力，各级监控中心能组成大型监控网络，相互传递管理控制等信息。

    1. 监控中心网络接口

    配置网络接口设备，使监控中心和站端建立IP网络连接。网络接口可采用下列三种接口方式：

    E1接口：G.703信号收发（ITU-T G.703建议）。

    LAN接口：10BASE-T(RJ45 UTP)标准接口,符合IEEEE802.3/ETHERNET标准;

    100BASE-TX标准接口, 符合IEEEE802.3U/ETHERNET标准。

    2. 监控中心值班员工作站

    监控中心采用两台以上计算机作为值班员工作站；值班员工作站可集中或分散设置，但在集控中心（巡检中心）必须设置，其他则根据需要可设在运行班组、保卫部门、安监部门或值班领导处。

    值班员工作站完成如下功能：

    能控制摄像机动作，控制雨刷、照明开关和变电站其他控制操作动作；

    能够显示系统和各变电站电子地图，显示布防和撤防状况和进行布防和撤防；

    能对画面进行各种分割显示，能单幅画面全屏及缩放功能；

    管理监控设备工作状态，能自动生成运行日志，并自动进行维护管理；

    能查询报警状况和记录，历史录像记录等；能对历史图像进行管理；

    能够将实时的和历史的各种数据、报表、图像打印输出。

    上述功能可在不同用途的前提下，由系统安全权限管理其操作级别。

    3. 系统服务器

    区域监控中心可设系统服务器，安装系统管理数据库、系统管理软件；对监控站少的系统可使用值班员工作站兼做系统服务器。

    系统服务器完成如下功能：

    作为网络服务器管理网络用户和网络设备；

    管理系统用户和用户权限；

    管理和配置系统设备；

    作为报警服务器，接收报警和对报警信息进行处理。

    4. 其他设备

    系统可根据需要在监控中心增设图像打印机、光盘刻录机等。

    监控中心采用不间断供电电源(或同等级电源回路),保证在市电或照明电断电时,仍能正常工作。

    系统可根据需要配置路由器、网关等连接其他计算机网络。

    2.11 系统软件

    1. 总体设计

    所有软件符合国际公认的标准；

    配置已经现场考验的、成熟的软件；

    所配置的软件当支持用户开发新功能，开发后的软件应能在线装入系统，所有软件安装简单方便；

    软件能支持系统的扩充，当系统改造或扩充时，不必修改程序和重新组装软件；

    2. 应用软件

    应用软件为管理和值班运行的核心，对系统的监控设备进行统一的管理和维护。应用软件能提供标准软件接口，即二次开发手段，使得其他网络用户能对图像信息进行二次开发应用。

    2.12 系统主要性能指标要求

    系统在建成投运后达到如下基本性能：

    系统可用率 > 99%

    同屏同时可监看的变电站个数应≥4个

    监控中心的监控终端（工作站）图像控制切换响应时间< 1秒

    图像传输帧速率 12-25帧/秒可调

    图像分辨率达到CIF格式（352×288）以上（包括CIF格式）

    计算机显示分辨率≥800×600

    系统时钟精度 <1秒

    系统平均无故障工作时间MTBF > 30000小时

    系统平均维护时间MTTR<0.5小时

    计算机CPU负荷率平均<30%

    系统响应时间:

    监控画面显示与实际事件发生时间差 < 0.5秒

    事件报警到系统自动记录相应画面时间差 < 1秒

    各报警探头报警到后台信息显示时间差 < 1