电力远程监控系统

电力远程监控系统（共6篇）

篇1：电力远程监控系统

电力系统中远动系统的概述

电力系统是由发电厂、变电所、输电网和用户的用电设备等组成，并由调度控制中心对全系统的运行进行统一的管理。由于电能生产的特点，能源中心和负荷中心一般相距甚远，电力系统分布在很广的地域，其中发电厂和变电所、电力调度中心和用户之间的距离近则几十公里，远则几百公里甚至数千公里。要管理和监控分布甚广的众多厂、所、站和设备、元器件的运行工况，已不能用早期的靠电话采集数据、下达指令的调度手段，必须借助于一种技术手段，这就是远动技术。调度控制中心需要采集和处理的数据数量多，实时性要求高，实现电网调度自动化首先要采集实时数据，对电网的运行进行监视和控制。远动系统可为调度中心采集实时数据，实现对远方设备的监视和控制，因此它是电力系统电度自动化的基础，远动系统已成为电网调度自动化系统的重要组成部分。

电力系统远动的主要任务是：将表征电力系统运行状态和各发电厂和变电所的有关实时信息采集到调度控制中心；把调度控制中心的命令发往发电厂和变电所，对设备进行控制和调节。它将各个厂、所、站的运行工况（包括开关状态、设备的运行参数等）转换成便于传输的信号形式，加上保护措施以防止传输过程中的外界干扰，经过调制后，由专门的信息通道传送到调度所。在调度所的中心站经过反调制，还原为原来对应于厂、所、站工况的一些信号再显示出来，供给调度人员监控之用。调度人员的一些控制命令也可以通过类似过程传送到远方厂、所、站，驱动被控对象。这一过程实际上涉及遥测、遥信、遥调、遥控，所以，远动技术是四遥的结合。

目前采用微型计算机构成远动系统，其主要特征是在主站端(调度端)形成前置机接收、处理远动信息，可以接收多个远方站的信息，前置机并可以向上级转发信息和驱动模拟盘。前置机应能接收处理符合标准的远动信息，还要能接入各类已在使用的远动设备的信息。后台机完成数据处理、驱动屏幕显示和打印制表等安全监控功能。后台机可采用超小型机、小型机或高档微型计算机。远方站的远动设备也采用微型机。这种系统除了传统的远动功能、模拟转换、遥信扫描、遥控之外，还扩展了事故顺序记录、全系统时钟对时、事故追忆、发（耗）电量统计和传送，增加当地功能，如电容器投切、接地检查，当地屏幕显示和打印制表以及其他需要的功能，远方站扩大功能时要发展成多机系统或采用高功能微型机。

远动系统的基本机构如下图：

(a)遥测、遥信

（b）遥控和遥调

为了保证整个安全监控系统的可靠性，在远方站和主站端分别采用不停电电源，以及主站端采用双机备用切换系统。为保证信息传输的可靠性，需采用双通道备用。为适应电力系统调度管理中采用分层控制的方式，远动信息网也采用分层式结构，以保证有效地传输信息，减少设备和通道投资。

由于电力生产的特点，发电厂、变电所和调度所之间的信息交换只能经过通道实现。信息传送只能是串行方式。因此，要使发送出去的信息到对方后，能够识别、接收和处理，就要对传送的信息的格式作严格的规定，这就是远动规约的一个内容。这些规定包括传送的方式是同步传送还是异步传送，帧同步字，抗干扰的措施，位同步方式，帧结构，信息传输过程。远动规约的另一方面内容，是规定实现数据收集、监视、控制的信息传输的具体步骤。例如，将信息按其重要性程度和更新周期，分成不同类别或不同循环周期传送；确定实现遥信变位传送、实现遥控返送校核以提高遥控的可靠性的方式，实现发（耗）电量的冻结、传送,实现系统对时、实现全部数据或某个数据的收集,以及远方站远动设备本身的状态监视的方式等。远动规约的制定，有助于各个制造厂制造的远方终端设备可以接入同一个安全监控系统。尤其在调度端(主站端)采用微型机或小型机作为安全监控系统的前置机的情况下，更需要统一规约，使不同型号的设备能接入同一个安全监控系统。它还有助于制造设备的工厂提高工艺质量，提高设备的可靠性，因而提高整个安全监控系统的可靠性。

远动规约分为循环式远动规约和问答式远动规约。在中国这两种规约并存。

循环式规约规约中的帧结构具有帧同步字、控制字、帧类别和信息字。其中帧同步字是用作一帧的开头，要求帧同步字具有较好的自相关特性，以便对方比较容易捕捉，检出帧同步。还要求帧同步具有较小的假同步概率，防止假同步发生。控制字是指明帧的类别，共有多少字节，以及发送信息的源地址、目的地址等。

循环式规约要求循环往复不停顿地传送信息。传送信息的内容在受到干扰而拒受以后，在下一帧还可以传送，丢失的信息还可以得到补救，保护性措施可以降低要求，也可以适用于单工或双工通道，但不能用于半双工通道。可以采用位同步和波形的积分检出等提高通道传输质量的措施。此种通信规约传输信息的有效率较低。

问答式规约其主要特点是以主站端为主，主站端向远方站询问召唤某一类别信息，远方站即将此种类别信息作回答。主站端正确接受此类别信息后，才开始下一轮新的询问，否则还继续向远方站询问召唤此类信息。问答式规约为了减少传输的信息量，采用变位传送遥信、死区变化传送遥测量等压缩传送信息的方法。

问答式远动规约的另一个特点是通道结构可以简化，在一个通信链路上，可以连接好几个远方站，这样可以使通道投资减少，提高通道的备用性。问答式远动可以适用双工、半双工通道。

电力系统远动的基本要求是可靠、准确和及时。可靠性包括系统设备运行的可靠性和数据传输的可靠性。同时调度控制中心所采集的数据应根据实际需要满足一定的准确度要求。电力系统对运动信息传输的实时性要求用容许的“总传送时间”来表示。调度控制中心对各类远动信息的实时性要求不尽相同，容许的总传送时间也有差别。

随着计算机技术和通信技术的发展，运动装置的机构也在不断完善，由单机系统进而为多机分布式开放系统。在国外，通过调度自动化系统已经实现变电站无人值守，国内目前还未完全实现，所以国内的远程监控技术有待进一步开发和推广。

电气二班

05052207

李非非

篇2：电力远程监控系统

以综合监控为例：描述什么是综合监控系统，系统功能及意义，行业的相关标准，发展趋势，本解决方案编制的目的，要解决的问题与达到的目标。

二、行业与技术现状

1、技术发展历程

2、行业技术应用现状（需要描述目前还存在的问题）

3、技术发展趋势

三、软硬件产品解决方案分析

1、软硬件产品应用概述

简要描述解决方案涉及的子系统以及相关主流品牌，以及相关产品应用情况。

2、软硬件产品应用详解

解决方案中涉及的子系统相关软硬件产品解决方案分析（技术，架构等）（最好分子系统描述，存在多个产品的作简要对比分析）

3、集成应用分析

分析软硬件集成方式，规模，方法，提出好的集成案例。

四、全新解决方案（建议参考投标文件，描述思路可参照如下）

1、概述

设计范围、设计原则、设计目标、遵循的相关规范与标准。

2、整体设计思路

及相关设计意图，可供选择的产品，整体的架构。

3、详细设计方案

分子系统描述设计方案，架构等。

4、集成方案

软硬件集成接口及方案

5、系统功能，性能

五、总结

总结升级后解决方案的优势（最好对比常规解决方案，与《行业与技术现状》分析出来的问题呼应。以及本解决方案还有可能提升的，或者未来可以应用的新技术与新方向，展望。

研发部压下来的任务，共有两个解决方案：

1、赛为城市轨道交通综合安防系统解决方案升级

2、电力远程监控解决方案研究。

篇3：电力系统雷击远程在线拍摄系统

国内外运行经验表明雷击是输配电线路安全稳定运行面临的主要风险,开展输配电线路雷击事故调研对进一步降低雷击风险是至关重要的[1,2]。图像信息是输配电线路事故调研的重要方式,日本最先采用传统胶片照相机拍摄输配电线路雷击[2],随后南非采用摄像机[3]、美国采用单反相机[4,5]记录配电线路雷击。近年来,日本的拍摄技术发展最快,已将静态相机、摄像机、高速摄影仪成功应用于输配电线路雷击拍摄[6,7,8,9,10,11]。目前,国外进行了大量输配电线路雷击拍摄研究而国内研究较少,主要是中国电科院、气象科学研究院采用摄像机、高速摄影仪观测人工引雷、雷击地面、建筑物的过程[12,13]。

以往研究最深入、应用最多的拍摄装置是日本的传统胶片照相机,但其不能进行在线拍摄,无法与今后智能电网的在线监测系统结合,且传统胶片照相机已退出主流市场,更新维护存在问题,与摄像机相比可能漏拍。高速摄像机花费巨大,拍摄分辨率很低,只适用于雷电上、下行先导起始和传播的观测。普通摄像机比传统胶片照相机拍摄效果好,但以往的系统存在体积大、能耗高、不能远程控制的问题。

本文研发的基于光电触发有预录功能的全天候电力系统雷击远程在线拍摄系统,实现了电力系统雷击的视频采集和远程无线传输。已有4套该系统在线运行于上海电网2条10 k V和1条35 k V配电线路,通过一个雷季的运行,获得了上百段云闪和20段雷击配电线路附近地面的视频,并将20段雷击线路附近的地闪数据与线路运行统计数据、雷电定位系统数据进行对比研究。

1 雷击远程在线拍摄系统原理

电力系统雷击远程在线拍摄系统主要由雷击在线拍摄装置终端系统和监控中心系统组成,系统原理如图1所示。

雷击在线拍摄装置终端系统可安装在输配电线路杆塔或建筑物上,开机后始终处于拍摄状态的摄像机将摄得的模拟视频信号输入到视频采集模块, 视频采集模块将模拟视频图像压缩转换为数字视频图像后传送到中央处理模块。当探测视野范围内发生雷闪时,光探测器发送触发信号给中央处理模块, 中央处理模块收到触发信号后截取触发时刻前后数秒的数字视频图像作为雷击图像存储到闪存数据存储模块中,同时通过无线通信模块将数字视频图像信息通过3G网络发送到远程监控中心系统,客户终端可以通过Internet访问FTP服务器上的雷击统计数据库,并通过专用软件逐帧分析获得的视频。通过电源控制器控制太阳能电池板和蓄电池的输出电压,作为终端系统的电源。

2 雷击在线拍摄系统设计与实现

2.1 雷击光触发器

设计的雷击光触发器由光接收器和光电信号检测电路组成。已有研究表明雷电光信号的可探测波长主要集中在300 ~ 1 000 nm,因此光接收器选用OTRON公司的OSD50-HT型光电二极管,其光谱响应范围为400 ~ 1 100 nm,峰值响应波长为900 nm, 感光面积为50 mm2,响应时间为18 ns。

当发生雷击时,雷击光触发器接收到由雷电光探测信号和背景光干扰信号组成的光信号。与持续时间数百毫秒的雷电光信号相比,主要由日光、路灯、汽车车灯产生的背景光持续时间为数分钟,可以看作变化缓慢的环境光,在电路中表现为直流分量。以往研究表明,雷电光信号的频谱能量主要集中在1 ~ 5 k Hz范围内。由于背景光噪声信号变化非常缓慢,可看作高斯限带白噪声,其频谱能量分布主要集中在300 Hz以下。因此可根据雷击光辐射与背景光频率特性的差异消除噪声干扰以获取有用信号。

设计的光电信号检测电路如图2所示,其由前置光电转换电路、高通滤波放大电路和脉冲展宽电路三部分组成,图中4个运算放大器都接成电压跟随器的形式,起到缓冲隔离作用。其中,前置光电转换电路用于将微弱的光电二极管雷电光生电流进行前置放大并转换为电压信号。高通滤波放大电路用于去除混杂在雷电光信号中的低频背景光噪声信号并且降低电路噪声信号的影响,设置高通滤波器 - 3 d B带宽的截止频率f为1.64 k Hz,提取出雷电光信号后再将其送入脉冲展宽电路。脉冲展宽电路用于将雷电光脉冲信号展宽以满足雷电拍摄设备的触发要求。

2.2 摄像视频模块

系统选用SONY 1 / 3 SUPER HAD CCD传感器, 其水平分辨率为540线;感光面积宽4.8mm,高3.6 mm; 内置定焦镜头8 mm;直流工作电源12 V。摄像机以录像的模式记录雷击发生前后数秒的视频,避免了触发时间误差导致的漏拍。

2.3 远程通信控制模块

系统通信记录单元选用的视频终端处理器型号为TL-MR9004,支持6~36 V电压输入,采用标准H.264压缩算法,可提供3G无线通信并支持SD卡存储。为实现雷击在线拍摄系统的远程人工控制、调试及低功耗开启关闭等功能,设计了远程控制通信开关电路并编制了相应算法,其工作的主要流程见图3。

2.4 自供电源模块

自供电源模块采用40 W的太阳能电池板对12 V、40 A·h的蓄电池供电,在缺少阳光的情况下,蓄电池可供系统连续工作2 d。

2.5 系统测试

为了验证系统对空气间隙击穿产生的光信号的拍摄效果,在上海交通大学高电压实验室中,采用3 000 k V的冲击电压发生器,对1.5 m长的棒-板间隙施加负极性雷电冲击电压(1.2 / 50 μs),拍摄装置与放电间隙距离为10 m,拍摄结果如图4所示。由图可见,光信号可以有效触发系统,系统通过记录触发时刻前后数秒的视频,有效捕捉长间隙放电的图像信息。

3 拍摄结果与运行统计数据对比

3.1 典型拍摄结果

在上海电网历年来雷击跳闸多发的配电线路附近安装该系统,其中在2条无避雷线的10 k V配电线路附近安装2套,在1条单避雷线35 k V配电线路附近背靠背安装2套,运行调试时人工触发拍摄的结果如图5和图6所示。经过一个雷季的运行,系统获得了上百段云闪和20段雷击配电线路附近地面的地闪视频,其中典型的雷击配电线路附近地面的图像如图7 — 10所示。

3.2 和运行统计结果对比

结合线路雷击跳闸统计数据、上海电网生产管理系统PMS(Production Management System)中雷电定位系统与线路位置和电气参数的数据,对观测结果进行分析,典型分析过程如下。

a. 雷击图像如图7所示 ,雷击时间为2013年7月31号21:07:42,在PMS中查找在该10 k V线路附近该时刻 ±5 min的雷电定位数据,得到21:08:06的雷击点如图11所示,负极性雷电流的幅值为12.3 k A。

b. 采用PMS中的测量工具获得雷击点与线路最近距离如图11所示,为423 m。

c. 采用IEEE标准公式计算感应过电压[14]:

其中,Umax为感应雷过电压最大值(k V);I为雷电流幅值(k A);Z0为雷电通道特征波阻抗,采用观测经验值30 Ω;y为雷击点与线路绝缘子的距离(m);c为光速;v为雷电流在回击通道中的传播速度,一般为c / 3;h为导线平均高度,取为7.8 m;ρ 为土壤电阻率,由于没有实测,取100~1000 Ω / m。计算得到感应雷过电压幅值为19.3~42.7 k V,该10 k V线路采用PS-15针式支柱绝缘子 ,其在标准雷电波下的50 % 闪络电压为105 k V,表明该线路未发生雷击跳闸,线路运行统计结果也证实了该结论。

采用以上方法分析了系统拍摄的20段雷击配电线路附近地面的地闪视频,其中,雷击点与10 k V线路的最近距离为30 m,最大雷电流为13.7 k A,产生的最大感应雷过电压为42.7 k V;雷击点与35 k V线路的最近距离为210 m,最大雷电流为12.4 k A,产生的最大感应雷过电压为31.8 k V。

感应雷过电压的计算结果与运行统计结果都表明,系统拍摄的20段地闪没有造成线路跳闸。

3.3 雷击点定位讨论

采用安装在多个位置的多台拍摄装置对准同一区域可以进行雷击点的定位。如图12所示,安装2台拍摄方向正交的观测装置,可以根据摄像视场分析进行雷击点的定位,但是由于当前项目经费有限, 观测重点是尽可能多地有效捕获雷击图像,所以并没有安装对准同一区域拍摄的多台观测装置。

4 结论

本文研发的电力系统雷击远程在线拍摄系统已在户外配电线路上正常稳定运行,成功拍摄到上百段云闪和20段雷击配电线路附近地面的地闪视频。将20段雷击配电线路附近地面的地闪视频与线路雷击跳闸统计数据、上海电网PMS中雷电定位系统与线路位置和电气参数的数据进行对比分析,结果表明观测结果与运行统计相符。

摘要：为对电力系统雷击事故确切原因进行远程实时调研,研发了基于雷击光触发的全天候电力系统雷击远程在线拍摄系统。该系统采用高速摄像机拍摄光电触发前后数秒的雷击视频,通过无线通信模块将视频发送至远程监控中心系统,并通过专用软件对视频进行逐帧分析。已有4套系统在线运行于上海电网2条10 k V和1条35 k V配电线路,通过一个雷季的运行,获得了上百段云闪和20段雷击配电线路附近地面的地闪视频。对视频进行分析,分析结果和统计数据一致。

篇4：电力设施远程监控设计方案研究

关键词：电力设施;远程;控制;通信网络

在偏僻的地域或海岛上，由于供电条件的限制而采用风电或光伏发电。与生产生活密切相关的通信网络，并不能都覆盖。

计划实施的一项工程，采用风电和光伏电站供电。设计条件中，要求将所建电力设施和电站进行远程监控，实现无人值守、少人值守，区域检修。为将来采用辅助专家系统、故障预警诊断、系统运行优化做基础。根据现场条件和技术要求，我们进行了技术方案研究和控制开发。

一、系统设计目标

1、监控系统分层

远程集中监控系统设为两层。第一层为风电、光伏和电力设施侧数据采集和命令执行。第二层为远程集控中心集中监视与控制，满足安全运行和管理要求。

2、功能要求

2.1第一层风电、光伏和电力设施侧主要实现功能：

配置通信管理机，从电气自动化控制系统中采集设备数据，包括光功率预测、风功率预测、无功补偿、功率控制、电度计量、电流、电压、继电保护、故障录波等，并执行集控中心对电力设备的控制指令。

2.2第二层集中控制中心侧主要实现功能：

数据的采集与处理

实时运行数据监视与控制

综合数据统计分析及报表

重点区域视频监控

集中报警处理

事故追忆及故障滤波

2.3时钟同步数

在远程集控中心侧提供双授时服务，以北斗、GPS卫星作为时间基准源，确保远程集控中心的采集数据的时间一致性。

2.4数据采集与处理

系统的信号采集类型分为模拟量、开关量。模拟量包括电压、电流、功率、转速、风速、风向、温度等电气模拟量的实时测量。开关量包括事故信号、断路器及重要继电保护的动作信号等中断开关量，各类故障信号、断路器及隔离开关的位置信号、设备的状态信号等非中断开关量两种。

2.5过程画面监视

实时显示电力设施主要运行参数和设备状态。内容包括实时采集、计算、系统评估和人工置入的各种动态及静态运行信息。

2.6数据及系统的整合

整合各电站侧相关控制系统与非控制系统，完成所辖电站的数据融合与统一展示。

2.7远程控制

完成电站主要设备的控制，主要包括：

对断路器/隔离开关分、合的远方操作

对补偿电容器投、切的远方操作

风电光伏远方启动、停机、复位、限功控制等。

2.8集中报警处理

对随时出现的故障可进行声光和语音报警。语音报警包括预告报警和操作报警等内容。

2.9事故追忆

将事件过程中各设备动作顺序，带时标记录、存储、显示、打印，生成事件记录报告，供查询。

2.10故障錄波

通过相应的电力通信协议，接入故障录波数据。在集控中心侧对故障录波数据进行分析，判断电站各系统、线路和设备故障发生的确切地点、发展过程和故障类型等。

2.11统计分析、查询、报表功能

系统可以查询历史故障、历史数据、日志等，可以进行设备的故障报警统计和故障统计，并能够打印。能对所有生产数据进行综合处理、统计分析。

2.12节能分析与指标管理

建立指标管理体系，完成生产指标的计算与分析，实现指标的对标管理、指标控制以及评价管理等内容。

3、工程设计原则和实施要求

3.1实用性和完整性：配置一个功能完善、设备齐全、管理方便的智能控制及管理系统。

3.2可靠性和稳定性：在设备选型、网络设计、软件设计等各个方面充分考虑软件、硬件的可靠性和稳定性。

3.3安全性：

网络安全建设目的是保障内网安全，根据国家信息安全等级标准，网络安全设计采用防护—检测—准入—管理的思路，建设安全网络：

防护：部署业内领先的防火墙、安全网关、防泄密等设备，隔离内部和外部网络，防止来自外网的攻击。

检测：部署业内领先的入侵防御设备，及时检测发现入侵行为，并通过入侵防御技术，实现联动，及时阻止不正当行为。

管理：通过上网行为管理，规范内网用户上网习惯，提高内网安全。行为审计溯源，规避法律风险。

安全接入：通过VPN设备，对互联网传输数据进行加密，对移动接入用户进行身份认证和权限控制。保障互联网数据安全。

二、系统网络结构

1、电力通信、网络接入方案

在具备通信网络条件下，依托电力专线建设稳定、安全、可靠的监控信息化网络平台。集控中心的核心网络结构采用冗余双以太网结构。网络传输协议采用TCP/IP网络协议，网络传输速率不小于100Mbit/s，网络配置规模需满足系统远景要求。网络结构见图一

2、无线数传接入方案

在通信网络条件较差的区域，根据现场环境采用无线数传电台MDS的接入方案。无线数据通信网在整个系统中担任数据传递的重要角色。MDS电台具备高可靠度、高速率、远距离、组网和扩容方式灵活的特点。通过这一网络，现场设备运行数据和控制指令可以往返于主站和各个现场装置之间。电台主站采集到数据后，通过交换机接入集中控制中心网络。集控中心的核心网络结构采用冗余双以太网结构。网络传输协议采用TCP/IP网络协议，网络传输速率不小于100Mbit/s，网络配置规模需满足系统远景要求。

无线数传MDS电台传输距离与发射塔高度、接收天线高度、电台功率有关。传输距离较远时，可考虑在距离中间加装中继的方式。

三、软件平台配置方案

现场设备侧配置工控机作为前置机，安装IOServer采集器。IOServer采集现场远动数据，传输给集控中心的KingScada服务器、工业库服务器。

集控中心控制网的工业库设置采用冗余方式，通过IOServer采集器采集现场的数据，并进行存储为其他程序提供历史数据。

集控中心控制网的KingScada服务器采用冗余方式，通过IOServer与现场的设备进行数据交互。KingScada服务器主要进行报警处理、事件处理、数据统计、系统的登录服务对用户权限进行集中管理等功能。KingScada客户端作为操作员站，实现人机交互的所有功能。设置工程师站，实现对整个系统的管理、开发工作。

集控中心控制网设置计算服务器一台，安装KingCalculation软件进行数据统计计算工作。设置报警服务器一台，安装KingA&E软件进行现场设备的故障代码、告警代码报警处理工作。

设置历史回放工作站一台，作为事故回放使用，采用KingGraphic软件直接与控制网的工业库服务器进行数据交互。

集控中心控制网与管理网通过单向隔离网闸进行数据隔离，控制网的工业库通过镜像方式将数据传输给管理网。管理网设置WEB服务器一台，提供基于B/S结构的数据访问。

篇5：电力远程监控系统

针对电力行业远程图像监控系统的特点，根据本公司太奇DVR系列网络型硬盘录像机在电力行业工程应用实施的经验，特提出基于太奇DVR网络型硬盘录像机的电力变电站远程图像监控系统解决方案。

一、综述

随着无人值守变电站管理模式的推广，变电站巡检制度的建立，在巡检中心、集控中心（集控站）等相关部门通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况告警接收处理，可提高变电站运行和维护的安全性和可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。在电力系统，这种监控系统也被称为“遥视系统”。

太奇DVR系列网络硬盘录像机是以数字压缩及网络传输技术为核心，采用目前最先进的视频数字化技术H.264，符合工业标准并适应中国客户需求的IP网络视频监控产品。该产品能够充分满足客户对远程视频监控方面的需求，在技术性能上体现了目前视频监控领域中数字化和网络化两大趋势，具有高可靠性、高集成度的鲜明特点，可广泛应用于诸如对电力无人驻守变电站、电信机房、银行、道路交通、学校、海关、连锁营业场所的远程视频监控以及本地局域网络方式下的监控。

基于太奇DVR网络硬盘录像机的电力变电站远程图像监控系统解决方案针对变电站内的如下目标实施实时监控：

l l l l 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运行状态；

监视变电站内CT、PT、电缆接头和绝缘子等高压设备的外观状态；

监视变电站内隔离开关和接地刀闸的分合状态；

l 监视变电站内其他充油设备、易燃设备的外观状态；

l 监视变电站内主要室内环境（主控室、高压室、电容器室、独立通信室等）的情况；

l 实现变电站站内关键部位防火、防盗自动监视，可进行周边报警联动。

二、系统设计依据和原则

主要依据电力行业对电力远程监控系统的需求，以及本产品在电力系统多次应用过程中实际经验，电力远程监控系统招标文件技术部分中所提出的整体建设目标、系统功能、技术性能指标等，在设计时着重参考《工业电视系统工程设计规范》、《MPEG4视音频编解码标准-视听对象的编码（6部分）》、《100BASE-TX快速以太网接口标准》、《广电集团电力远程图像监控系统技术标准》等标准。

本解决方案以满足实际应用为出发点，在视频传输方面尽量利用电力现有的通讯网络以求最大程度降低系统造价。系统设计原则如下：

l 系统稳定性、可靠性；所选硬件均选用先进、成熟、可靠的产品，且具备良好运行业绩。

l 系统先进性；采用目前最先进的软硬件组合，使系统兼容性、升级、扩展更容易，并采取模块结构维护简单化。

l 系统易操作性和实时性；所有操作均采用WINDOWS标准窗口操作，并使信号实时上传，真正做到实时性。

l 免维护性；通过模块化、层次化的设计可基本实现系统的免维护。

l 可扩容性；可根据需要方便地进行网络逐级汇接，增减各类站级前端设备等。

三、系统网络结构

基于太奇DVR网络硬盘录像机的电力变电站远程图像监控系统，对于纳入遥视监控范围的变电站的数量没有限制，主要视其应用环境的网络状况，因此基本上系统规模可根据电网区域范围大小和变电站数量自由组合定义。同时系统可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。

根据电力行业的应用特点及管理模式，其电力变电站远程图像监控系统基本上分为主控中心、区域监控中心和站端系统的三级网络结构方式。系统在各变电站站端装备一台或多台太奇DVR网络硬盘录像机（具体数量视变电站内配置的监控摄像机数量），完成对视音频信号的数字化及编码压缩处理，将其和报警等数据信息一起打包成IP数据包在IP网络上传输；各集控中心（包括巡检中心）设区域监控中心，利用中心与变电站之间的10/100Mb/s(10/100BASE)光/电接口通道或2Mb/s(G.703)电路通道，接收各变电站站端网络硬盘录像机上传的视音频、报警信息，同时通过“网络视频集中监控系统管理软件”进行远程实时监控；在条件成熟的前提下可在调度中心设立主控中心。系统的分级拓扑简图如图一所示。

四、系统组成及各部分配置要求

4.1 电力变电站远程图像监控系统的组成

如前所述，根据电力行业的应用特点及管理模式，其电力变电站远程图像监控系统由主控中心（调度中心）、区域监控（巡检）中心和前端变电站站端部分（监控前端）以及传输网络设备构成。

其中，主控中心和区域监控中心的功能基本一致，主要包括监控管理服务器、中心值班员工作站、录像资料存储设备以及网络视频集中监控系统应用软件。变电站监控前端部分包

括摄像机及配件、语音设备、网络型硬盘录像机、矩阵控制器（可选）、告警处理单元等。

视频、音频、告警信息，由网络型硬盘录像机压缩编码后，通过通信网络，上传到监控中心，完成实时监控，掌握站内设备运行情况。监控中心可实施对变电站监控设备的管理、告警信息的查询、图像浏览和控制等功能。

考虑到电力系统建设的阶段性特点，基于太奇DVR网络硬盘录像机的电力变电站远程图像监控系统具备良好的可扩展性。各功能部分采用模块化结构，非常易于扩容、组网方便、配置灵活，并具有良好的用户接口。

l 在系统加入新的变电站时，只须建立站端监控前端系统并建立和监控中心的连接即可；

l 系统各项功能和运行状态不受扩建影响；

l 系统具备多级组网能力以组建全省的监控网络。

其基本三级组网结构图如图二所示：

4．2 变电站监控前端部分

变电站监控前端部分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、上传，主要可分为网络型硬盘录像机和外围监控设备两大部分。设备应符合变电站自动化设备设计要求及有关标准，各部分的配置和要求如下：

4．2．1 网络型硬盘录像机

网络型硬盘录像机是电力变电站远程图像监控系统中的核心设备，执行电力有关标准规范中所谓的站端视频处理单元的功能，主要包括：

l 采集变电站各监控对象的视频图像和背景声音，经过压缩编码后上传到监控中心；

l 在需要时，通过现场网络连接解码器，根据本地或监控中心操作发出来的命令控制视频切换、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；

l 根据告警处理单元、报警探测器采集到的各种状态信息和报警信息，实现警视联动录像功能，自动启动告警照明灯、警铃等受控设备，自动以字幕、声光提示报警加以说明；

l 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，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；

需要特别指出的是，由于网络型硬盘录像机的独特性能和强大功能，在变电站站端和监控中心之间网络带宽允许的情况下，它可以将变电站站端所有监控对象的视频图像实时上传到监控中心并同时显示。

4．2．2 外围监控设备

由于各变电站规模、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差异较大，总体上以满足图像监控基本目标和要求为原则进行配置。

1、监控摄像机及配件

参考摄像机配置如下：

应用于变电站监控的摄像机类型有一体化球形摄像机、彩色摄像机、黑白摄像机等，加上配套的云台、防护罩、支架和云镜解码器等，一般要求指标如下：

l 一体化球形摄像机，可预设64个以上位置，视频输出VBS1.0Vp-p/75欧，22倍光学焦距，8倍数字焦距，清晰度480线，逆光补偿功能，自动/手动聚焦，遥摄全景旋转（360度连续），倾斜旋转-5°～90°，环境温度：-10°～+50°，最小照度1LUX，RS485/232接口，功耗≤50w，信噪比≥40db。

l 彩色摄像机，光灵敏度值<2Lux, 清晰度>470线。

l 黑白摄像机，光灵敏度值<0.5Lux, 清晰度>400线,背光补偿功能。

l 云台、防护罩、支架，室内型云台、防护罩、支架要求具备防锈防腐功能；室外型云台、防护罩、支架应具备防雨、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能力和雨刮器的防护罩以保护摄像设备。

l 云镜解码器，具备RS485/232接口，通过网络线和网络硬盘录像机透明通道相连接，直接受控于网络型硬盘录像机，按预定程序或监控中心工作人员的操作指令，执行对云台和镜头等控制对象的控制。

2、警探测器和告警处理单元

报警探测器包括烟感探头、温湿度感应探头、微波双鉴探头、红外线光束对射探头等，用于监测变电站设备和环境的异动情况。所有报警探测器的告警限值可以通过软件设定。

报警探测器采集的干节点告警状态最先经过告警处理单元的处理，并完成一些逻辑关系，以数据的形式通过RS232/485串口上传到网络硬盘录像机并最终到达监控中心。在监控中心，监控管理系统软件根据事先的设定程序，执行一系列关联操作，如对指定监控点图像进行录像，通过网络硬盘录像机启动变电站相关位点照明、控制一体化球形摄像机到相关预置位点等等。

此外，变电站综合自动化系统也可以和变电站远程图像监控系统建立链接，将有关告警数据发送到监控中心，并由监控中心执行如上所述的处理程序。

3、其它设备

变电站监控前端可根据系统需要，配备变电站专用标准机柜放置站端设备，配备麦克风、喇叭等语音设备通过系统软件实施广播、对讲等功能，配备防雷设施、直流供电电源、不间断供电电源等等。

4．3 远程监控中心

远程监控中心的概念包括主控中心（调度中心）和区域监控（巡检）中心。主控中心以权限管理的方式管理监控各区域监控中心，主控中心的功能和区域监控中心的功能基本相同，所以在此以区域监控中心为例一并叙述。

远程监控中心的基本功能是完成所辖变电站图像的实时显示、控制、存储、管理等功能，其硬件系统主要由系统服务器、值班员工作站、网络接口设备、存储打印设备等组成。

4．3．1 远程监控中心网络接口

根据电力通信网络的具体现状，为使监控中心和变电站站端建立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）；10BASE-T标准LAN接口,符合IEEEE802.3/ETHERNET标准；100BASE-TX标准LAN接口, 符合IEEEE802.3U/ETHERNET标准。

4．3．2 系统服务器

监控中心设系统服务器，安装Windows操作系统以及网络视频集中监控系统管理软件，并根据需要配备大容量硬盘或外置存储设备。系统服务器硬件要求P4 2G以上CPU，256M以上内存，自带32M显存显卡的工控式PC。

系统服务器作为监控中心的系统操作平台，主要负责接收、存储、分析、统计和查询远端变电站上传的视音频、告警、数据信号，同时执行强大的系统管理功能，包括管理系统用户和设定用户权限、管理和配置系统设备、对报警信息进行联动处理、作为网络服务器管理网络用户和网络设备等等。

4．3．3 值班员工作站

值班员工作站可根据需要集中或分散地设在运行班组、保卫部门、安监部门或值班领导处，对于监控变电站数量较少的系统可将系统服务器兼做值班员工作站。值班员工作站硬件要求P4 1G以上CPU，256M以上内存，自带32M显存显卡的工控式PC。

值班员工作站安装Windows操作系统，通过IE浏览器或网络视频集中监控系统管理软件对下辖各变电站进行实时监控，包括：

l 启停录像功能，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；

l 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；

l 对监控画面进行各种分割显示、轮巡显示、全屏及缩放显示；

l 监控设备工作状态，自动生成运行日志，自动进行维护管理；

l 查询报警状况和记录，历史录像记录和管理；

l 打印输出实时的和历史的各种数据、报表、图像。

4．3．4 其它设备

监控中心可根据系统需要增设图像打印机、光盘刻录机、不间断供电电源等设备以及避雷器、隔离变压器等防雷抗干扰设备。

五、系统总体功能、性能指标和特点

电力变电站远程图像监控系统基于太奇DVR网络硬盘录像机硬件设备，并以网络视频集中监控系统管理软件为核心，执行强大的系统功能。

5．1 系统总体功能

由于在电力变电站远程图像监控系统中，前端的视音频信号通过太奇DVR网络型硬盘录像机编码压缩成IP数据包，会同前端数据信号经网络硬盘录像机网络接口进入IP网络，因此，包括监控中心的系统服务器、值班员工作站、变电站本地工作站，网络上的任一台计算机终端，通过权限控制的方式可以实现对前端变电站的无级监控。

5．1．1 实时图像监视

包括监控中心、电力MIS网上的任意监控终端，通过网络视频集中监控系统管理软件或

标准IE浏览器，可实时监视同一变电站或多个变电站的所有图像信息，可以同屏显示多路（1、4、9、16路）实时图像信息。多台监控终端可同时监视某一点图像信息，通信方式为IP单播、组播方式。

监控终端可以轮巡监视多路实时图像信息，在设定的间隔时间内对系统内的所有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。

5．1．2 语音功能

本地变电站和监控中心值班员工作站之间，不同的监控终端用户之间，可以实现基于IP的语音功能，包括：实时的语音半双工对讲及语音广播功能；采用IP语音系统内单方呼叫，被呼叫方应自动应答（指系统IP应答）；不同的用户之间进行在线工作交流；向低等级的用户发出工作指令；变电站端场景录音；与站内的维护操作人员对讲机进行远程对讲。

5．1．3 本地及远程控制

本地变电站或远程的任意监控终端，通过网络视频集中监控系统管理软件或标准IE浏览器，可控制变电站的云台、镜头等监控设备，布防/撤防设置，变电站现场照明等设备控制；也可以按照事先软件设置的联动策略，对变电站报警触发执行一系列的控制程序。

自动复位功能，对于受控的前端设备，包括云台、镜头、灯光等，按照事先软件设置，在控制完成后的可设定的时间段后恢复到默认状态。

控制权级别，监控中心的系统服务器可以设置不同终端用户的控制权等级，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。

5．1．4 录像功能

系统默认的录像速率为25 帧/秒（PAL制式），但用户可对录像速率进行调整，以减轻硬盘与系统的负荷。每一路视频数据录像参数均可以独立设定，相互之间不会有任何干扰。录像的磁盘容量空间可设置，并具备自动覆盖功能，即设定的磁盘容量空间被录像资料用完后，新的录像资料将逐渐覆盖最旧的录像资料以循环利用磁盘空间。系统录像功能包括实时录像、定时录像、运动检测预触发录像及报警预触发录像。

5．1．5 报警功能

电力变电站远程图像监控系统的报警种类可分为外围报警和内部报警两类。

外围报警包括变电站事故报警、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等，主要通过告警处理单元或变电站综合自动化系统到达监控中心。报警事件发生后，监控终端将发出声光提示并显示报警位置和类型。监控中心将人工或按预定程序发出控制指令，联动相应报警目标的图像监视，指定相应摄像机进行录像，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。

内部报警主要包括前端视频信号中断报警和系统服务器磁盘容量空间报警。一旦因摄像机与网络硬盘录像机之间线路故障、网络故障、设备故障等原因，导致视频信号中断丢失，或系统服务器的录像存储空间超过预定值，系统能够立即检测到并做出声光报警提示和日志记录等相应动作。

报警级别可根据需要设定为严重报警、一般报警两级。报警信号、报警内容可在任何画面自动显示。所有报警信息均自动保存，可由报警信息检索回放相应的图像录像，有需要时可打印输出。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。

5．1．6 系统管理功能

电力变电站远程图像监控系统的系统管理功能包括历史图像管理、安全管理。

1、历史图像管理

监控中心值班员工作站、电力MIS网上的任意授权终端用户均可通过访问系统服务器，远程检索回放站端的任一摄像头的历史图像及报警录像。系统提供了智能化快速检索回放录像资料的功能，可按时间、地点、摄像机、报警事件等要素进行检索，大大降低了检索时间和复杂程度，使用户可以迅速地查找到需要的录像资料。

回放有逐帧、慢放、常速、快速及放大/缩小等多种方式，并可以将任意一副回放图像存放成JPEG或BMP格式的图像，供数据交换使用或打印输出。

2、安全管理

本系统提供了多种安全措施保证系统的正常运行及相关信息的保密性。

l 实行操作权限分级管理，按工作性质对每个用户赋予不同权限等级，系统登录、操作均进行权限查验；

l 使用图像掩码技术，在压缩后的每帧图像中加入了特定的文字或图像数据，防止原始录像资料被人为篡改；

l 防死机看门狗（WATCHDOG）功能，当网络硬盘录像机硬件设备出现异常死机时，看门狗功能可以自动重新引导设备恢复正常工作，保障设备的持续正常运行。

l 备份功能，当系统发出磁盘容量空间报警，或者用户有重要的监控录像需要备份时，可以使用系统的备份功能，将所需的监控录像资料转储至其他指定的存贮介质。系统支持如可擦写光驱、外接磁盘阵列等可以热插拔的存贮设备，用户无需中断系统的工作就可以完成备份操作。

5．2 系统的性能指标及主要参数

视频制式 NTSC或PAL格式

视频压缩方式 H.264图像压缩编码

视频解像度标准352×288像素，可自定义调整，最大704×576像素

帧率 25帧/秒/路（PAL制式），30帧/秒（NTSC制式）,向下可调

音频压缩标准 ISO-MPEG Audio Layer-3

系统可用率 > 99%

同时可监看的变电站个数 > 30个

视频流占用带宽平均 250 kbps(分辨率352×288，25帧)

系统平均无故障工作时间 MTBF > 30000小时

硬件平均无故障工作时间 MTBF > 100000小时

系统平均维护时间 MTTR < 0.5小时

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 < 0.8秒

各报警探头报警到后台信息显示时间差 < 0.5秒

5．3 系统特点

基于太奇DVR网络型硬盘录像机硬件设备和网络视频集中监控系统管理软件的电力变电站远程图像监控系统，不仅功能强大，在性能上也超过常规的远程监控系统，主要的系统特点概括如下：

5．3．1 优秀的图像品质

采用先进的H.264编解码技术，图像清晰、自然。标准分辨率352×288像素，最高达704×576像素，并可自定义。图像无闪烁，连续性好，标准图像帧率25帧/秒（PAL制式）、30帧/秒（NTSC制式）。特别适用于电力行业对变电站运行设备外观进行细节观测的应用。

5．3．2 低带宽占用

采用独特的自适应P帧及B帧压缩技术，进一步加强了H.264压缩算法的压缩比，配合IP组播功能，大大降低了浏览图像时占用的网络带宽。

传输图像在25帧/秒、分辨率352×288像素时，平均占用带宽仅为250kbps，使用户在同样的网络条件下可传输的视频路数提高了数倍，无形中节约了用户的网络资源投入。

5．3．3 低延时性

H.264加强标准编码技术，远程视频传送延时不到一秒，极大改善了远程实时监控效果。

5．3．4 无限制位点远程实时监控录像

采用独特流技术，突破了传统方式的局限性，可同时对无限制多个监控位点图像实施远程实时监控录像。

5．3．5 系统结构灵活

采用标准的组网方式，支持IP单播、组播功能，可以组成点对点的监控系统，又可以组成一个中心对对各站点的系统；在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个用户的需要，也可以用WEB方式组成多级监控系统。

5．3．6 可扩容性强

采用模块化设计，能够平滑实现端局扩容、中心扩容和分控台扩容。无论单级扩容或多级扩容都可以充分利用前期资源，降低扩容投入成本。

5．3．7 易操作性

篇6：电力远程监控系统

关键词：电能测量芯片电力参数测量微控制器系统

引言

SA9904B芯片是Sames公司推出的三相功率/电量测量专用集成电路芯片(ASIC)，可直接测量单相、双相和三要输电线路的有功电能、无功电能、电压有效值和频率值。该芯片具有SPI接口，外部微处理器可通过此接口读取原始值，再根据相应的计算公式进行计算，最后得到各项电力参数的测量值。

图1 SA9904B内部结构

此芯片的功能包括：

实时测量三相有功/无功能量;

电压有效值和频率的测量;

片内集成基准参考电压源;

具有SPI(串行外围接口)总线接口;

芯片功耗低于60mW，具有静电保护功能，工作温度范围宽。

1 SA9904B内部结构及工作原理

SA9904B为混合模拟/数字信号的CMOS集成电路，其内部结构如图1所示。(本网网收集整理)

内部两个16位二阶的∑-Δ模/数转换器，分别对电压和电流模拟信号进行数字化处理，得到的瞬时电压与瞬时电流直接相乘得到瞬时功率。瞬时功率进行低通滤波处理得到瞬时有功功率，而瞬时无功功率通过对电流信号进行移相90°处理后得到。瞬时有功功率和瞬时无功功率经过数字-频率转换器转换成正比的脉冲信号，这个信号被有功电能和无功电能计数器随着时间进行累加。芯片内部设有电压过零检测电路，电压每过零点产生一个宽度是1ms的脉冲，被频率寄存器累加起来。电压有效值是通过累加每个瞬时电压采样值并进行数字处理后得到的。

该芯片直接测量每相电路的四个参数：有功电能、无功电能、电压有效值和频率值。其余电力参数，如电流、功率等，需要通过微控制器根据相应的公式计算才能得到。

为了提高输入信号的测量精度，SA9904B的模数转换器采用了∑-Δ调制技术，以提高其在基带内输入信号的信噪比。

2 SA9904B引脚及功能

SA9904B的引脚如图2所示。

GND为模拟地。

VDD为电源的正极。当使用分流电阻检测电流时，接+2.5V电压;当使用电流互感器时，接+5V电压。

VSS为电源负极。当使用分流电阻检测电流时，接-2.5V电压;当使用电流互感器时，接0V电压。

IVP1、IVP2、IVP3分别是1、2、3相的模拟电压输入端。当测量的电压为额定电压时，要保证输入到内部A/D转换器的电流有效值为14μA，需要通过一个分压电阻网来满足这一要求。

图3和图4

IIP1、IIN1、IIP2、IIN2、IIP3、IIN3分别是1、2、3相的`模拟电流输入端。当测量的电流为额定电流时，要保证输入到芯片上的A/D转换器的电流有效值为16μA，需要通过一个分流电阻网来满足这一要求。

VREF为参考电源的外接电阻端，通常需要接47kΩ电阻到地。

F50为电压过零脉冲输出端，输出的脉冲频率为交流电压的频率，脉冲宽度为1ms。