智能配電網綜合輔助系統分析

■江智洲

配電作為電力系統發、輸、變、配環節中最貼近用戶的環節，和社會生產生活息息相關，有著極其重要的作用。提高配電網的供電可靠性和供電質量，是實現人民安居樂業、經濟發展、生活富裕的重要保證。

隨著現代化進程的推進，城市化的快速發展，開關站、環網柜、配電室、箱式變壓器分布在城市的每個角落，在保障企業、居民可靠用電的過程中發揮著積極的作用。配電設施的穩定運行至關重要，由于是無人值守模式，需要定期派專人巡檢。一旦出現不利于設備正常運行的故障時，就會影響配電系統正常運行，對企業、居民的安全可靠用電的構成威脅，如安全隱患不能及時獲知、并立即處理掉時，就有可能損壞電氣設備，造成嚴重后果。

近幾年針對配電設施的盜竊行為時有發生，同時老舊設備用電過負荷易過熱引發火災，防盜、防火就成為了配電生產管理的重心。在“三集五大”的“大運行”、“大檢修”體系建設中，建立起一套適合配電網運行環境管理的綜合輔助系統，已成為配電網管理中亟待解決的問題。

需求分析

我們對配電網綜合輔助系統的需求歸納如下：

在綜合輔助系統的方案設計和項目實施時，嚴格按照國家電網的《電網視頻監控系統及接口》及相關電力標準，采用符合標準的硬件產品和監控平臺；

在重要配電區域，可按需部署高清攝像機，通過高清監控看清重要設備的細節部分，減少工作班的巡檢壓力；也可按需部署智能分析設備，變“被動監控”為“主動監控”，減少運維中心的監控壓力；

工作班成員在巡檢過程中，通過單兵、車載系統等移動視頻設備與后方實現生產搶修互動化，并在出勤后及時上傳錄像與巡檢工作流相關聯；

在高壓柜帶電區域，可部署無線溫度傳感器，實現設備運行狀態的全面感知，及時發現設備異常情況；

綜合輔助系統需支持多級監控，不同層級、不同部門、不同用戶可配置不同的權限，上下級之間可實現數據同步；

綜合輔助系統主站平臺需實現對前端系統的統一接入管理，前端輔助子系統間配置智能預案，一旦報警即可觸發相關聯動；

綜合輔助系統主站平臺需通過電力標準協議與配電網生產及搶修指揮平臺實現信息互動，并通過平臺與配電自動化系統（DSCADA系統）進行信息交互、行為互動，以便調控中心對操作任務進行視頻核實；

綜合輔助系統主站系統需支持客戶端和瀏覽器訪問方式，呈現不同功能，同時支持手持終端模式，以便領導、專家隨時隨地對突發事件進行應急指揮；

綜合輔助系統主站系統需具備完善的運維管理功能，對數量龐大的視頻監控設備進行自動化巡檢，當巡檢結束后自動生成報表，以便運維部門及時處理。

設計原則

在配電網綜合輔助系統的設計中，我們將以實現智能配電網的標準化、一體化和智能化特征為目標，實現電網“智能”與“堅強”高度融合，實現電網生產系統與輔助系統的協調發展。

標準化系統滿足電網公司輔助系統相關技術規范（如《電網視頻監控系統及接口》（Q/GDW517-2010）），并針對技術規范開發了標準化產品。除了硬件設備滿足接口規范，平臺軟件也滿足級聯規范，能夠實現多級聯網監控及跨區域的圖像共享。同時平臺軟件符合主流電力通信標準，能夠與電力運行管理系統實現對接。

一體化系統能夠實現輔助系統的一體化綜合監控，對視頻監控、環境監測、安防報警、門禁、智能控制等子系統進行融合并建立聯動預案。除了有線監控，平臺軟件還支持3G移動保障系統及手持終端的接入，滿足隨時隨地的監控需求。

智能化

系統能夠實現與電力生產系統（如DSCADA系統）的智能視頻聯動，任何操作任務都能夠關聯相應的攝像機預置位，實現可視化運行管理。

系統還提供多種智能視頻功能：通過視頻分析設備，提供各種智能分析功能；通過視頻質量診斷模塊，為大型聯網項目提供良好的運維保障服務。

設計目標

配電網作為智能電網的終端環節，穩定供電的重要性不言而喻。為滿足電力調控中心對配電網的多元化管理需求，需建立一套適應配電網安全生產搶修的現代化綜合輔助系統。系統以現代信息技術為支撐，網絡互聯互通、信息資源共享、應用功能完備，主要實現以下目標：

建立覆蓋地市配電網的綜合輔助系統，對配電網的運行、設備進行全局管理，滿足中心集中管理、部門授權監管、領導移動辦公的需求；

對配電設施的視頻監控、環境監測、安防報警、門禁、智能控制等輔助子系統進行集成管理，符合“三集五大”體系建設；

對突發事件快速做出響應和處置，有效對安全事件進行防范，降低和控制意外事故發生的風險；

充分利用視頻資源，監控配電設施運行環境，規范巡檢、檢修及搶修流程，保障配電網穩定運行；

通過現有信息資源，形成各類統計報表，供領導統籌決策；

采用高科技手段，第一時間掌握設備不在線、工作異常等故障信息，及時排除故障，提高運維效率，減少運維成本。

系統解決方案

技術路線

?？低曋悄芘潆娋W綜合輔助系統是集硬件、軟件、網絡于一體的大型聯網監控系統，以iVMS-8800平臺軟件為核心，實現多級聯網及跨區域監控，在調控中心即可對終端系統集中監控、統一管理，為智能電網保駕護航。

在系統設計過程中，除符合國家電網的技術規范，還將適當技術創新。?？低曋悄芘潆娋W綜合輔助系統，將采用以下技術路線：

多元視頻監控：支持高清視頻監控、智能視頻監控、移動視頻監控，全面提升視頻質量和安防水平；

輔助系統融合：實現視頻監控、環境監測、安防報警、門禁、智能控制等子系統的集成，各子系統根據預案進行聯動；

可視運行管理：可按需配置區域視頻巡視預案，同時可與DSCADA系統通信，當進行倒閘操作或跳閘事故時，DSCADA發送“遙控”或“遙信”信號至視頻監控系統，關聯相應的攝像機預置位；

立體監管模式：實現前端、區縣、地市三級垂直監管，固定網絡采用C/S、B/S方式進行訪問，移動網絡通過手持管理終端（手機、平板等）進行監管；

系統運維管理：IT基礎設施管理、視頻質量診斷、帶寬優化及控制、資產管理、日志管理。

系統架構

在“大運行”、“大檢修”建設體系下，調度、控制和巡檢、檢修、搶修分屬調度機構和檢修公司，但 “三集五大”體系要求對資源實施集中管控、統一運作、優化配置。在這樣的背景下，我們將采用統一的智能配電網綜合輔助系統，相關數據共享給對應職能部門。

根據電網公司的組織架構，配電網綜合輔助系統為分層、分區的分布，配電網綜合輔助系統主要由前端系統和主站系統（地市級主站系統、區縣級主站系統）構成，承載于配電通信數據網，組成一個完整的多級聯網系統。

同時我們引入了移動視頻保障系統，通過3G網絡實時向后方上傳音視頻數據，適用于巡檢、檢修、搶修、應急指揮等環境，是前端系統的重要補充。

前端系統

前端系統包括視頻監控、環境監測、安防報警、門禁、智能控制等系統，主要負責對配電設施視音頻、環境量、報警信息等信息進行采集、編碼、存儲及上傳。

移動視頻保障系統

移動視頻保障系統包括單兵系統、車載系統（車載動態取證系統、便攜式車載動態取證系統），能夠通過3G網絡提供前方實時視頻，為后方決策提供可靠依據。

主站系統

主站系統分地市級主站和區縣級主站，各級平臺構架、功能基本一致。

區縣級主站系統可管理縣域（城區）下屬配電網的所有設備，接收由所轄前端系統上報的環境、告警等信息，滿足區縣級主站系統用戶視頻、環境信息查看、配電網設備控制的需求，同時也提供相關的視頻、環境等信息給地市級主站系統。

地市級主站系統可管理全市配電網的所有設備，接收由所轄區縣級主站系統及直屬前端系統上報的設備和環境信息，滿足地市級主站系統用戶視頻、環境信息查看、配電網設備控制的需求。

調度機構的調控中心可在倒閘操作時實時監控現場設備變位情況，檢修公司的運維（檢修）中心客戶端可在應用于配電設施運行狀態的日常巡視。

前端系統設計

自從視頻監控系統應用到電力行業以后，每一次進步都影響著電力系統安全生產管理的應用水平。隨著智能配網建設的推進，為了在盜竊、火災發生時及時了解現場情況，視頻監控系統又被引入以實現配電自動化。同時為了保障配電系統的運行環境，煙感、溫濕度傳感器、水浸探頭等環境監測設備及空調系統也被陸續配置到了配網設施內，為可靠供電提供了技術支撐。

前端系統主要由視頻監控系統、動環監控系統等組成，實現對配電網現場視音頻及各種環境信息采集、處理、監控等功能。視頻監控系統包括常規視頻監控、智能視頻監控。動環監控系統以環境數據處理單元為核心，可接入環境監測、安防報警、智能控制等子系統。門禁系統直接與平臺對接，無需接入動環監控報警主機。

視頻監控系統

視頻監控系統主要負責對開關站、配電室內主要電氣設備、安裝地點及周邊環境進行全天候的常規視頻監控，同時能與其它子系統進行報警聯動，滿足運行管理對安全、巡視的要求。

開關站主要由高壓開關室（區域）、控制室（控制屏區域）組成，部分結合配電室建設，具有變壓器室（區域）和低壓開關室（區域）；配電室由高壓開關室（區域）、變壓器室（區域）、低壓開關室（區域）組成。開關站、配電室由于規模不同，監控點數量也各不相同，如部署點位數量有限，需部署在重要區域。

開關站

大門：監視進出配電室人員的情況，可配合門禁使用，用于刷卡人員或忘帶卡人員的身份驗證；

高壓開關室（區域）：監視高壓室（區域）的運行狀況、開關柜的外觀狀態；

變壓器室（區域）：監視變壓器室（區域）的運行狀況、變壓器柜（干式變壓器）的外觀狀態，油浸式變壓器還需監視變壓器的外觀狀態、油位、檔位、套管、瓷瓶、滲漏油、風扇狀態等；

低壓開關室（區域）：監視低壓室（區域）的運行狀況、開關柜的外觀狀態；

控制室（控制屏區域）：監視進出室內（主控室、繼保室、通信室、蓄電池室）的人員情況及室內設備的外觀狀態；

工具間：監視進出工具間人員的情況，并監控工器具借用及歸還情況。

配電室

大門：監視進出配電室人員的情況，可配合門禁使用，用于刷卡人員或忘帶卡人員的身份驗證；

高壓開關室（區域）：監視高壓室（區域）的運行狀況、開關柜的外觀狀態；

變壓器室（區域）：監視變壓器室（區域）的運行狀況、變壓器柜（干式變壓器）的外觀狀態，油浸式變壓器還需監視變壓器的外觀狀態、油位、檔位、套管、瓷瓶、滲漏油、風扇狀態等；

低壓開關室（區域）：監視低壓室（區域）的運行狀況、開關柜的外觀狀態。

動環監控系統

環境監測子系統

環境監測子系統包括溫濕度傳感器、無線溫濕度傳感器、水浸傳感器，分別通過4-20mA電流信號、RS-485串口信號、開關量信號，使數據在環境數據處理單元匯聚，數據再轉發上傳至主站系統。系統完成實時環境數據監測，越限可以聯動聲光報警、短信報警、啟動相應子系統（溫濕度關聯空調系統）等預案。

安防報警子系統

安全防范子系統包括紅外雙監、振動傳感器、煙感等負責配電網入侵與消防的設備組成。當發生非法闖入、火災后，報警通過開關量信號上傳，數據在環境數據處理單元匯聚，數據再轉發上傳至主站系統。系統能夠調用相應預置位、視頻監控系統中彈出視頻窗口、聯動聲光報警、短信報警。

門禁子系統

門禁系統屬于智能弱電系統中的一種安防系統，作為一種新型現代化安全管理系統，集自動識別技術和現代安全管理措施為一體。門禁系統主要由門禁控制器、讀卡器、電控鎖、門磁和電鎖電源等組成，通過安裝在建筑物的通道口，從而實現對出入口的控制。當有人刷卡時，相應信號上送至主站系統，聯動視頻錄像，通過可視化進一步加強對出入的管理。

智能控制子系統

智能控制子系統（照明系統、空調系統）根據事件（如入侵報警、消防報警、溫濕度報警）自動對配電設施內設備進行開啟和關閉操作，用戶也可在綜合輔助系統中控制設備的開啟和關閉。

移動視頻保障系統

車載動態取證系統

?？低曑囕d動態取證系統采用了多項具有自主知識產權的核心技術，可實現本地錄像存儲、3G&WIFI無線網絡傳輸、GPS衛星定位、遠程指揮操控、夜間補光拍攝等功能，完全滿足各種行車狀況下全天候流程管控的需求，功能全面、操作簡單，可應用于電力檢修公司巡檢、檢修、搶修、應急指揮等多個車載移動視頻監控領域，是打造“堅強智能電網”強有力的工具。

車載動態取證系統的組成如下圖所示，包含多個單元，車載云臺需部署在工程搶修車頂。

車載動態取證系統的車載云臺具備仰視功能，特別適合配電網柱上開關、配電變壓器、線路等運維工作的管控。

便攜式車載動態取證系統

?？低暠銛y式車載動態取證系統是一套移動式視頻取證或監控專用系統。系統采用了?？低晣H領先的數字視音頻編解碼算法，同時結合無線網絡傳輸、GPS定位、系統集成控制、數據存儲等多項技術，功能全面、應用靈活、廣泛，可為電力檢修公司巡檢、檢修、搶修、應急指揮等移動視頻監控需求提供完善的整體解決方案。

便攜式車載動態取證系統的組成如下圖所示，包含多個單元，可放置在專用手提箱中。鋰電池可供選配，用于脫車使用情況下的系統供電。

相較于車載動態取證系統，便攜式車載動態取證系統可快速部署在各種特種車輛（工程搶修車、應急指揮車等）的頂部，也可單獨架設在支架上應用于現場，實現移動式拍攝取證需求，操作使用更便捷，事件響應更高效。

當檢修公司的運維人員執行相關工作任務時，可把便攜式車載動態取證系統部署在工作間隔的附近，后方人員能夠通過實時視頻掌握現場情況。

單兵系統

?？低晢伪O控系統是針對檢修公司運維人員各種巡檢、檢修、搶修等單人便攜式監控需求而提供的解決方案，可實現本地預覽、錄像存儲、圖片抓拍、語音對講、報警聯動、3G/WIFI無線傳輸、平臺集中管理、GPS定位等功能。

便攜式車載動態取證系統的組成如下圖所示，包含多個單元。整套系統采用內置式鋰電池供電，能夠保證至少4小時的持續工作時間。配合線控及對講麥克，運維人員可以輕松實現和后方對話，也可以進行類似對講機功能的單兵群組內對講，提高小組協同作戰能力。滿足手持、腰挎等多種佩戴方式，真正實現流動式、便攜式的單兵監控。

單兵系統因其便攜性，可用于部分車載系統無法應用的環境，例如山區的線路巡檢、電氣柜內的故障呈現。

主站系統設計

主站系統主要由服務器管理系統、存儲系統、解碼系統、控制系統、顯示系統等組成，而服務器管理系統中部署了?？低昳VMS-8800軟件平臺。

iVMS-8800是?？低晫殡娏π袠I用戶量身定制的綜合監控軟件，采用模塊化設計，部署方便，操作簡便，還可根據行業自身管理要求和監控現狀做進一步的定制開發，充分體現監控安全防范管理的效率。

依托于iVMS-8800軟件平臺，?？低曋悄芘潆娋W綜合輔助系統能夠實現以下功能：

基礎功能

實時監控

采用?？低暤母咂焚|攝像機，具有防塵、防水等功能特性。實時獲得監控區域內清晰的監控圖像，各種型號系統的攝像機可以滿足不同區域監控點的監控需求，實現24小時不間斷監控。并且可以對帶云臺設備進行云臺操作，對視角、方位、焦距的調整，實現全方位、多視角、無盲區、全天候式監控。

錄像存儲

本系統支持前端存儲和中心存儲兩種模式，前端的視音頻信號接入視頻處理單元存儲數據，達到前端存儲的需要，以供事后調查取證；也可部署網絡存儲設備，適合大容量多通道并發的中心存儲需求。

語音功能

通過語音對講，上級管理部門能夠和變電站現場人員進行溝通，對現場工作進行指導，對違章操作進行警告。

環境監測

通過傳感器實時采集相關環境數據，例如溫濕度、水浸等相關信息，在站端平臺實現信息匯聚并轉發至調控中心，生成曲線和報表，方便實時監控、歷史查詢、統計分析，數據出現異常時可以聯動報警。

處置預案

通過視頻監控系統和其他輔助系統的關聯，能夠提供豐富的視頻預案：客戶端聯動、電視墻聯動、報警錄像等。有助于相關部門第一時間發現事故點，迅速做出反應，把事故損失控制到最小范圍。

除了視頻預案，系統還支持其他處置預案，比如：當溫濕度越限時，能夠自動開啟空調；當紅外雙鑒報警時，能夠自動開啟燈光。

巡檢預案

系統支持可視化巡檢預案，按人工巡檢的路線，把沿途多個監控點的多個預置位添加進預案，一旦發現問題可截圖并標注問題，及時通知相關部門。相較于人工巡檢、手工紙質記錄的傳統巡檢方式，該預案可大大提高巡檢質量及到位率。

遠程維護

通過平臺軟件能夠對前端設備進行校時、重新啟動、修改參數、軟件升級、遠程維護等功能。設備提供遠程訪問功能，運維人員不必到達設備現場，就可修改設備的各項參數，提高的設備維護效率。

系統管理

通過平臺軟件能夠進行全方位管理，提供中心管理、Web服務、認證授權、日志管理、資產管理、地圖管理、流媒體服務、云臺代理、存儲管理、文件備份、設備代理、移動服務、報警管理、電視墻代理、網管服務等系統服務，提高整套系統的工作效率。

擴展功能

業務聯動

通過電力行業標準協議與生產系統對接后，當遙控操作或發生故障時，視頻監控系統將收到生產系統發送的遙控、遙信信號，聯動相關監控點的預置點，實現可視化運行管理。

行為分析

對于重要區域采用智能分析技術，通過行為分析和智能跟蹤的方式，實現安全防范監控；本系統中主要對穿越警戒面、區域入侵、進入區域、離開區域等多種行為進行識別并觸發報警。

流程管控

通過移動設備（單兵、車載等），對現場情況、工作流程的視頻進行采集、編碼、存儲及上傳，并在每次出勤結束后及時上傳錄像數據，有效實現流程管控。

移動辦公

通過手持終端（手機、平板等）能夠隨時隨地遠程監控，實現預覽、云臺控制，為應急指揮、巡視檢修提供便捷的技術保障。

視頻質量診斷

采用輪巡方式檢測設備工作異常，如清晰度異常（圖像模糊）、亮度異常（過亮、過暗）、偏色、噪聲干擾（雪花、條狀、滾屏）、畫面凍結、信號丟失、云臺失控等，及時系統的故障并報警通知，提高視頻監控系統有效性。

系統特點

基于對智能配電網的業務理解與長期的項目經驗，本系統在配電網綜合輔助系統的設計上達到了國內先進水平。

輔助信息一體化

早期的輔助系統沒有有效的信息共享集成，很難做到多系統的綜合監控、集中管理，無形中降低了系統的高效性，增加了系統的管理成本。對比早期的輔助系統，綜合輔助系統不再采用簡單的開關量接入，還是多元方式（開關量、模擬量、協議）接入，從而在接入上更加靈活、功能上更加完善、聯動上更加智能。

輔助系統智能化

智能配電網綜合輔助系統不但能夠實現各輔助系統間的智能預案和可視化復核；而且還能在配電網生產及搶修指揮平臺和各子系統之間起到上傳下達的作用，為配電網生產及搶修指揮平臺建立全景數據提供輔助系統數據，接受配電網生產及搶修指揮平臺對子系統的控制信令，實現與生產系統的信息共享及信息互動。

管理可視化

通過綜合輔助系統的應用，生產系統（配電自動化系統）與輔助系統（綜合輔助系統）的業務融合更加緊密，視頻監控在配電網運維中的作用也得到了深化：在配電網運行中，實現與配電自動化系統（DSCADA）的視頻聯動；在配電設備管理中，實現巡視、檢修的全程可視化管理。

生產搶修互動化

早期配電網巡視、檢修中，指揮人員與作業現場之間缺少高效的交互手段，指揮人員無法及時、直觀的了解配電網運行現狀，分析薄弱環節，指揮工作缺乏針對性。隨著運營商移動網絡的覆蓋、3G應用的普及， 移動視頻監控越來越多地被用于巡檢全過程，指揮人員能通過移動視頻保障系統能夠非常便捷地了解到現場情況，并對現場工作給出及時糾正和指導。

流程閉環化

在日常生產搶修中，雖然有工作票、操作票、應急搶修單制度和可視化管理來保障，但是配電網全過程閉環管理的信息流轉并不流暢。通過緊密融合可視化管理和業務流程，在每次出勤結束后及時上傳視頻數據，能夠實現閉環化管理。

結束語

智能配電網的建設離不開配網自動化，而配網自動化除了滿足運行自動化的需求，實現三遙“遙測、遙信、遙控”外，還應滿足管理自動化的需求，充分利用信息技術發展的新成果，通過信息化手段改善安全生產狀況，使日常管理維護更加便捷。綜合輔助系統的應用，將為打造“堅強智能電網”提供有力保障。