电力变电站监控系统设计方案doc资料(共64页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上和田电力变电站监控系统设计方案和田融通系统工程有限公司2010-6目 录 一、系统概述电力系统作为一个作业分散,远程岗位众多的行业,作业点数量众多、地点分散,现场环境复杂的问题,这已成为日常维护工作的主要障碍.而变电站作为电力系统的重要部门,关系着整个地区的电力供应。必须保证其稳定运行。特别是对于各变电站的主要电气设备如变压器,断路器等设备安装地点以及周围环境进行全天候的视频监控,对变电站的日常设备巡检及远程维护,以及对变电站一二次设备的设备外观监视和变电站的防火、防盗方面。这些薄弱环节将直接影响到无人值守变电站的安全运行。网络音视频监控系统,作为一种重要的现代化监测
2、、控制、管理手段,正好为解决这些问题提供了一个有效的方案。RNSS电力变电站遥视系统是基于网络的全数字化视频监控和管理系统,采用标准的互联网通讯协议和先进的H.264视频编/解码技术;符合ISO/OSI开放系统互联标准;采用C/S、B/S相结合的体系模式;基于面向对象的开发技术,具备良好的扩充能力;人机界面友好,系统操作方便。完成信息采集、存储、传输、控制和统一管理的全过程,能够架构在各种专网/局域网/城域网/广域网之上,与现有网络设备实现无缝连接。并结合了电力行业的具体需求,有针对性地开发和设计的电力变电站网络监控管理系统。用户可利用电力系统内现有的网络资源和办公计算机,在监控中心实现对全部
3、监控现场的监控,大大减轻日常人员巡视的工作量,便于及时发现危险隐患,保障安全生产,为远程无人职守岗位提供了完备、可靠的远程监控方案。 二、系统设计标准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GB12663-2001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 2423.10-89电工电子产品基本环境试验规程GB/T17626.2静电放电抗扰度试验GB/T17626.3射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
4、GB/T17626.5浪涌(冲击)抗扰度试验GB/T17626.6射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T17626.8工频磁场的抗扰度试验GB50217-94电力工程电缆设计规范IEC364-4-41保护接地和防雷接地标准GB/T 14429-93远动设备及系统-术语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.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 610-93PCM基群信令接口设备技术要求和测试方法 ISO/IEC JTCH.264视音频编解码标准-视听对象的编码ITU H.264视音频编解码标准
5、DL 476-92电力系统实时数据通信应用层协议IEC60870-5-104远动网络传输规约IEEE802.310BASE-T 以太网接口标准IEEE802.3U100BASE-TX快速以太网接口标准三、系统总述3.1变电站监控系统总述:变电站监控系统的需求可分为两部分,变电站安全防范监控和电力设备运行状态监控 :一、安全防范监控为了保障变电站空间范围内的建筑、设备的安全,具体所要实现的功能有:l 安全防范视频监测:在重要通道及入口安装摄像机,并可实现报警联动,加装光源,可以24小时不间断监视。l 安全防范报警探测及报警:在设备区安装摄像机,监控所有设备的正常运转。对于35KV变电站,在变压器
6、上加装温度探头随时采集上传主变油温。在地沟里加装湿度探测器,随时监测地沟是否进水.并做视频叠加.二、电力设备运行状态监控为了保障变电站设备的正常运行,需实现远程视频监控及报警录像,为了便于工作人员进行远程交流,系统还应具有语音采集及双向对讲功能,具体有以下内容:l 在室外安装一台或多台动点摄像机,用于监看变压器等重要设备的运行状态。l 在配电室安装一台或多台动点摄像机,用于监看配电箱、仪表盘、刀闸等关键部位。l 在设备的相关部位安装温度探测器,用于检测设备运行时温度变化情况,并且在视频画面上可以叠加温度数值,或者将温度处理单独作为一个窗口模块显示,并且要将历史数据进行记录。l 结合视频实现语音
7、采集,便于工作人员在现场可以和总站进行交流,便于发现问题,处理各种事件。3.2电力变电站遥视系统拓扑图:四、系统详细设计4.1系统需求分析1. 所属行业:电力变电站2. 监控对象:室外刀闸、变压器、出入口、周界、室内仪表柜、开关柜等。3. 监控规模:共278个变电站,其中110KV的变电站有200座,220KV的变电站有78座。110KV变电站一般为16个监控点;220KV变电站一般为32个监控点。共计视频点数约为6000路。4. 网络情况:电力光纤环网。网络结构为四级:变电站(278座)、集控站(24个)、分局监控中心(不详)、市应急管理中心(1个)。5. 画质要求:针对不同的监控对象的清晰
8、度要求,分别设置为4CIF、DCIF、CIF等。6. 监控中心:设置具有拼接屏功能的监视墙,可以根据需要做轮巡切换,画面合成或画面分割。7. 存储方式:本地存储,每天录像24小时,录像资料保存15天。集控站远程定时下载备份。4.2系统整体结构:变电站远程监控管理系统可按行政区域划分,采用四级组网结构,如图所示:根据以上对用户需求的分析,由于变电站数量多并且分布地域比较广,系统采用集中管理机制,运用C/S架构,对系统内所有设备和用户端进行集中管理、远程设置、远程升级、远程维护。将整个系统的管理、维护工作集中到一台服务器。对于网络中各项远程报警、视音频终端设备的维护,管理员不必到达设备现场,在远程
9、就可监测设备运行状态,修改设备的各项参数,既提高了设备维护效率,又节省了人力与时间,也便于整个系统的管理,使整个监控系统的可靠性得到有力保障。 4.3系统拓扑图:4.3.1变电站本地监视系统变电站监视系统分布在各无人职守变电站中,主要监控点为:室外刀闸、变压器、大门、室内仪表柜、开关柜等。现场监视系统由现场监视设备、视频编码设备、报警设备、环境采集设备、网络设备等部分组成。主要包括硬盘录像机、摄像机、球机、云台、红外对射、油温传感器、变送器、视频叠加器、湿度探测器等采集设备。现场监视设备采集的视频信号通过视频线直接接入视频编码器(嵌入式网络视频服务器),视频编码器进行数字化编码压缩后,通过以太
10、网接口接入局域网交换机上,从而组建变电站本地视频监视系统,并通过出口的E1交换机与电力专网相连,使数据可以上传至光纤专网,供集控中心远程调用。 现场监视设备完成音视频信息、环境变量信息与报警信息的采集、编码、压缩和传输功能,同时现场监视设备也能够接收各级视频监视系统下发的控制命令,做出正确的响应。110KV变电站一般为16路视频采集点,可设置一台十六路嵌入式硬盘录像机,如采用CIF的视频分辨率录像,则本地存储容量计算如下:225M/小时 * 24小时 * 16路 * 15天 = 1.3T。220KV变电站一般为32路视频采集点,可设置两台16路嵌入式硬盘录像机,如采用CIF的视频分辨率录像,则
11、本地存储容量计算如下 :225M/小时 * 24小时 * 32路 * 15天 = 2.6T。变电站上传的网络带宽要求如下:如采用CIF的视频分辨率,则每路视频上传需512K网络带宽。对于110KV的变电站(16路视频采集点)即需要16*512K = 8M网络带宽;对于220KV的变电站(32路视频采集点)即需要32*512K = 16M网络带宽。4.3.1.1变电站本地监控系统拓扑图4.3.1.2变电站监控子系统所实现的本地功能:l 本地监看、监听数字硬盘录像机采集到摄像机视频信号,视频信号经过处理以后,送到显示设备(监视器、VGA 显示器),实现本地预览功能。预览图像的分辨率为CIF(352
12、*288),预览模式有 1/4/10/16 画面,通过前面板或遥控器或控制键盘均可 进行切换。采集的多路音频信号,可切换出一路进行音频预览。 l 本地录像数字硬盘录像机采集的音频、视频信号送到压缩模块进行处理,压缩处理模块 对音、视频信号进行复合、压缩,形成复合的 H.264 复合码流,送到录像模块, 记录在数字硬盘录像机内的硬盘上。根据每一路的现场特点,可以独立地设置每一路的录像参数,包括分辨率、 帧率(PAL 制:25 帧/秒-1 帧/16 秒)、码流类型(变码率、定码率)、码流的大 小(最小单位:Kbps)、图像质量(6 档可调)等参数。如果选择定码率,硬盘所需容量基本恒定,如果选择变码
13、率,当现场图像无 剧烈运动时,可节省硬盘容量。确定压缩码流的位率大小以后,根据前端录像的 保存时间周期,就可以规划硬盘录像机内部需要安装的硬盘的容量:总容量(GB)= 位率/8保存时间周期通道数/1024/1024 l 本地控制输入控制信号后,数字硬盘录像机通过 485 口送到解码器上,完成 PTZ 或其他 设备的控制。数字硬盘录像机目前支持的解码器有 YouLi、LinLin-1016、LinLin-820、 Pelco-p、DM DynaColor、HD600、JC-4116、Pelco-d WX、Pelco-d、VCOM VC-2000、 NetStreamer、SAE、SAMSUNG、
14、KALATEL-KTD-312、CELOTEX、TL Pelco-p、 TLHHX-2000、BBV、RM110、KC3360S、ACES、ALSON、INV3609HD、Howell、 Tc Pelco p 、Tc Pelco D 等,通过更新软件,可支持更多的解码器。l 报警联动8/16 个开关量报警输入端口,接各类探测器、传感器等报警输入设备,4 个 开关量报警输出端口。可以进行布防/撤防设置、报警联动设置。当有报警输入 时,可联动到报警输出,也可切换视频输入通道的录像或监视器显示,支持预置 点、巡航、轨迹的设置与调用。l 本地回放 回放是对经过压缩的码流进行解码,还原图像。数字硬盘录像
15、机提供了按时间与按文件回放 2 种方式,支持多路回放。l 本地备份数字硬盘录像机支持 USB 设备的备份,可将录像文件或录像资料的片断备份到USB 存储设备(U 盘、USB 硬盘、USB CDRW 刻录)。l 通讯接口支持TCP/IP协议(支持ARP、RARP、IP、TCP、PPP、PPPoE、DHCP、SNMP等等);可通过网络远程升级,实现远程维护;RS-232接口和RS-485接口皆支持网络透明通道连接,PC管理主机可通过网络硬盘录像机的透明通道控制串行设备;l 网络协议及网络监控功能 z支持 TCP/IP 协议; z支持 PPPoE 宽带拨号上网; z支持窄带传输; z网络实时预览:支
16、持 TCP、UDP、RTP、组播传输; z网络报警联动(报警信号上传); z通过网络设置参数、查看视频设备状态; z通过网络控制云台和镜头; z通过网络实时记录压缩码流; z通过网络检索和下载硬盘上的文件; z通过网络远程回放硬盘上的文件; z通过网络远程升级,实现远程维护; zRS-232 串口和 RS-485 接口皆支持网络透明通道连接; z通过网络进行双向语音对讲(或单向语音广播); z具备 WEB SERVER 功能,可以通过浏览器访问网络硬盘录像机; z用户名、口令及码流传输时用密码加密,防止泄露。4.3.2应急指挥中心系统 应急指挥集中监控中心设在省电力系统管理中心,由系统管理服务
17、器、视频监视工作站、电视墙服务器、网络设备、不间断电源等设备组成。监控中心能够监视整个系统范围内上传的视频信息,能够对全省范围内所需要的视频数据进行存储和管理,在必要时应能够对各现场监视设备进行远程控制。系统采用省中心统一认证,各地市级监控中心分层管理的结构。具体实现方式:在省中心设置系统管理服务器(数据库服务器,可做双机热备,以确保系统稳定无故障运行),作为系统统一认证服务的中心,任何客户端登录系统时,都将通过网络到省中心的管理服务器验证身份,获取相应的权限及其它数据(注:管理服务器只接收和处理认证信息、日志信息、设备参数等,不处理音视频数据流,因此数据量非常小,占用服务器资源很低,不会对管
18、理服务器产生很大压力)。省中心系统管理员有系统的最高管理权限,可以修改和设置系统内所有设备和用户的信息。各地市级监控中心各分配一个地市级管理员的用户,该用户有权限管理本地市所辖变电站的所有设备和用户。这样就可以实现各地市级自主管理,但用户权限统一分配和验证。优点:有利于权限的统一分配,设备的统一管理,有利于系统的安全性和可维护性。4.3.2.1监控中心子系统拓扑结构图如下所示:4.3.2.2客户端软件可实现以下远程监控所需要的基本功能: 远程预览:通过网络获取前端图像,支持多画面分割,如 1/4/6/8/9/16 画面 分割显示,支持手动切换、自动轮巡,可以调节视频的亮度、对比度、饱和度、色度
19、等参数。 远程配置:通过网络配置、修改前端网络硬盘录像机的各项参数,同时也可 以远程升级网络硬盘录像机内部的应用程序,实现远程维护,减少了维护成本。 远程控制:通过网络控制 PTZ 及其他辅助设备,如雨刷、灯等等;可通过 透明通道控制其他串行设备,如矩阵、报警控制器、门警、控制开关等等,也可 接收串行设备通过透明通道发来的数据,监控主机需要支持透明通道功能。 远程回放:通过网络回放指定要回放的录像资料,支持快放、慢放、逐帧播 放、抓图等操作功能。 远程下载:通过网络下载网络硬盘录像机内的录像资料。 远程监控辅助功能:语音对讲、语音广播等等。 客户端软件运行环境: 软件环境:Windows200
20、0Professional or XP; 硬件环境:CPU/P4,RAM256MB,HD/20GB 以上,显卡支持缩放(推荐: Geforce Mx400/420/440 serials 或 ATI Radeon 7000/7200/7500/8500/9000 serials)。 4.3.2.3系统管理服务器功能:硬件设备配置信息的管理:由服务器对报警设备和音视频处理设备等各项硬件进行注册,分类管理。报警设备的注册信息如:报警解码器的类型、端口地址、报警通道数等信息;报警设备报警信息的日志建档及管理。音视频终端(DVR)注册信息如:IP 通信地址、网卡MAC地址、音视频终端板卡的类型、通道数
21、等信息。可对各项硬件设备的状态值可进行编辑并进记录。音视频终端设备的重起,不影响服务器端硬件配置信息的设置,硬件设备重新启动后即恢复到启动前硬件功能设置状态; 系统用户的管理:监控系统的所有用户由服务器端统一注册并进行管理,用户的注册包括用户名和密码的分配;用户的管理包括用户的登陆系统验证,用户权限的分配,用户的注销,系统并根据用户权限的不同等级设立优先权。系统并为每个用户建立日志,记录每个登陆用户的各项行为,以时间、触发信息类别建档。对于用户访问权限的管理,可定向于指定设备如:某一台电脑,确保信息的安全,防止泄密事件; 对于监控点众多的大中型远程监控系统,其结构较复杂,而且摄像机多、用户数多
22、、报警信号多,给整个系统的管理与维护带来很大的不便。数字监控不仅改变了视音频的形态,使得系统通过 TCP/IP 网络形成了一个数字化的整体结构。使用数据库技术对可对整个系统进行配置与管理,对系统中的数据流进行有效的控制,从而使得监控系统的管理与维护变得更加容易。数据库技术的特点就是通过建立一个数据模型,来存放相互间具有一定关系的数据,这样的数据模型称之为关系数据库。我们可以把系统中所有可以用数据的方式来表示的内容均存放在这个关系数据库中,如监控点的分布情况,摄像机的分布情况及与监控点的关系,用户的名称、密码、权限及其他相关属性,日志信息,以及其他需要管理的数据。 管理服务器具备的基本功能: 监
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