变电站综合监控系统解决方案(最终).doc

变电站综合监控系统解决方案深圳市安智讯信息科技有限公司2012年8月阅读提示1. 本标准方案适用于变电站联网监控；2. 对变电站子系统进行综合监控，并实现相关联动；3. 采用数模结合的混合监控系统模型，前端采用网络摄像机及模拟摄像机；4. 可接入高清摄像机，满足变电站内部分设备高清监控的需求；5. 可接入智能视频服务器，实现视频分析，变“被动监控”为“主动监控”；6. 满足各级电力调度中心对变电站的综合监控、高清监控、智能监控的需求。目 录第1章 项目概况71.1 项目背景71.2 需求分析8第2章 系统设计思想92.1 设计思路92.2 设计目标102.3 设计依据102.4 设计原则112.5 设计意义12第3章 系统总体设计143.1 电力组织架构143.2 监控系统结构153.3 系统组成163.3.1 站端系统163.3.2 传输网络163.3.3 主站系统163.4 功能设计163.5 系统特点183.5.1综合监控技术183.5.2高清监控技术193.5.3智能分析技术193.5.4电力专用平台软件20第4章 站端系统设计214.1 站端概述214.2 站端典型构架214.3 站端处理单元224.4 视频监控子系统234.4.1 监控点分布244.4.2 摄像机选型294.4.3 监控点部署294.4.4 监控点配套304.4.5 智能视频分析314.5 环境监测子系统314.6 安全防范子系统344.7 火灾报警子系统384.8 门禁子系统394.9 语音对讲子系统424.10 智能控制子系统424.11 SF6泄漏报警子系统444.12 传输子系统454.12.1 网络交换机454.12.2 光纤收发器464.13 站端保障子系统474.13.1 防雷474.13.2 抗干扰484.13.3 供电电源494.13.4 组屏与布线49第5章 传输网络设计515.1 以太网方式515.2 E1专线方式525.3 光纤直联方式52第6章 主站系统设计546.1 地区级主站546.2 省级主站556.3 硬件设备组成556.3.1 服务器566.3.2 客户端586.3.3 存储设备586.3.4 解码设备606.3.5 大屏显示设备606.3.6 网络交换机606.3.7 防火墙62第7章 平台软件设计657.1 平台架构657.1.1 基础开发平台667.1.2 平台服务667.1.3 业务逻辑子系统667.1.4 应用系统667.1.5 Web Service接口667.2 平台特点677.3 平台运行环境677.3.1 操作系统677.3.2 数据库677.4 平台模块677.4.1 中心管理模块687.4.2 存储管理模块697.4.3 存储模块697.4.4 流媒体模块697.4.5 报警模块697.4.6 网管模块697.4.7 云台代理模块707.4.8 客户端707.4.9 电视墙模块717.4.10 设备接入模块717.4.11 智能分析模块717.4.12 平台级联模块727.5 平台基本功能727.5.1 视频监控727.5.2 录像管理737.5.3 存储管理737.5.4 数据转发737.5.5 语音功能747.5.6 远程控制747.5.7 报警管理757.5.8 电子地图757.5.9 权限管理767.5.10 安全管理767.5.11 系统管理767.5.12 报表管理787.5.13 Web配置及监控787.6 平台扩展功能787.6.1 环境监控787.6.2 门禁管理797.6.3 大屏控制797.6.4 视频分析及智能后检索797.6.5 与调度自动化系统联动80图 表图表 1 省电力公司组织架构图14图表 2 变电站综合监控系统拓扑图15图表 3 混合模式站端系统拓扑图21图表 4 500kV变电站典型平面图26图表 5 220kV变电站典型平面图27图表 6 110kV变电站典型平面图29图表 7 地区级主站典型配置图54图表 8 省级主站典型配置图55图表 9 电力行业平台软件架构层次图66图表 10多域平台互联示意图68第1章 项目概况1.1 项目背景变电站是电网的核心环节，担负着所在区域的供电任务。但变电站具有数目巨大，地域分布广且很多地处人烟稀少区域的特点，给维护管理带来了诸多不便。随着变电站自动化程度的提高、“四遥”功能（遥控、遥信、遥测、遥调）的普及，少人或无人值守模式开始在电力系统得到大力推广，为电力部门节约了人力资源，提高了管理效率，提升了经济效益。少人或无人值守模式初期，针对无人变电站的盗窃案件时有发生，由变电站带电设备引发的火灾也屡见不鲜，防盗、防火成了变电站安全工作的重中之重。同时调度中心为实时掌握变电站的现场运行情况，就引入了第五遥-遥视。早期的视频监控是“被动”监控，异常情况需值班人员实时监控才能发现，下属站点无法被同时兼顾，只能在案件追溯时调用视频资料；模拟摄像机由于技术的限制，对细节的把握不够，往往会出现看到有人偷东西但看不清人脸的情况。随着无人值守模式的深入，视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等系统被陆续配置到了站内，但这些子系统大多独立运行，给维护管理带来了不便。在计算机技术和网络通信技术不断发展的今天，系统的整合是发展的必然。变电站综合监控系统整合了站端子系统，同时采用当前安防行业先进的高清技术、智能分析技术，集成化、高清化、智能化给传统的视频监控领域带来全新的运作模式。专业的电力平台软件通过网络可以对一个地区的几十个甚至上百个变电站进行统一管理，满足集中管理模式的需求。软件还可实现多域管理，满足省市县多级综合监控的需求，为调度自动化提供了可靠的技术保障。作为一种重要的现代化监测、控制、管理手段，用户可利用电力系统现有的网络资源，在监控中心和办公计算机上实现对所辖前端变电站的监控，大大减轻日常巡视人员的工作量，便于及时发现危险隐患，保障安全生产，为无人值守模式提供了完备、可靠的保障。1.2 需求分析随着国家大力推进智能电网建设，电力部门对变电站辅助系统的建设也趋于智能化。根据我们对电力系统现状的调研及对智能变电站的理解，需求分析如下：l 利用现有电力综合数据网，构架综合监控系统，调度中心实现对下属变电站的统一、集中管理。l 对变电站内重要设备、生产区域及周界环境实现远程监控，按需对站内重要区域进行防火、防盗的布防/撤防，并能制定计划任务。l 对视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等子系统进行整合，实现综合管理功能，各系统根据预设规则进行联动。l 高清化、智能化的产品将被应用，百万像素的高清已成为电力视频监控系统的发展趋势，智能分析软件的应用将视频监控变“被动”为“主动”。l 对变电站内的视音频数据、环境量数据、报警信息等进行实时采集，并传输至上级调度中心。l 变电站信息需进入电力系统的MIS网络，供生技、安监、保卫等其他部门利用，有效利用带宽资源，避免重复建设。l 调度中心、MIS用户可远程对现场进行视频监控，并能够随时对录像资料进行检索、回放和下载，从而掌握现场运行情况。l 平台软件具备电子地图的功能，通过多层电子地图导航、树形结构等方式，可对所辖变电站的监控点进行视频监控、设备进行远程控制。l 变电站门禁读卡器处安装语音对讲设备，当巡检人员忘带门禁卡时，可呼叫中心值班人员，身份确认无误后，可通过平台软件远程开启门禁。l 通过平台软件，调度中心可远程控制照明、给排水和空调通风系统。l 当变电站某区域发生报警时，能进行以下联动：报警信息上传调度中心、调用关联摄像机的预置位、启动报警录像、平台软件自动弹出视频窗口。l 采取分布式存储方式，变电站存储所有视频录像并保留30天，调度中心存储报警联动录像。l 在条件允许的前提下，变电站视频监控系统可与变电站SCADA系统进行互联，获取远动信息进行联动，实现电网调度和维护的可视化。第2章 系统设计思想2.1 设计思路1) 变电站综合监控系统集硬件、软件、网络于一体，采用开放标准的电力专用平台软件；2) 根据各省电力公司的组织架构，变电站综合监控系统按省级主站、地区级主站、站端系统三级构建；3) 省级、地区级主站间通过级联服务器实现多级互联，各级主站具有管辖各自区域内资源的管理权限，省级主站可以访问地区级主站资源；4) 利用站端处理单元（RPU）对变电站的视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等子系统进行整合并进行统一管理；5) 为了适应用户的需求，系统需从视频的采集、压缩编码、存储到显示各个环节都支持高清，实现了真正的高清；6) 为了及时发现监控画面中的异常情况，最大限度地降低误报和漏报现象，系统中需引入智能分析技术；7) 为了便于统一管理，省级主站、地区主站和站端系统的所有设备均采用统一命名和统一编码；8) 系统通信利用现有电力综合数据网，综合数据网划分独立VPN用于承载省级、地区级主站间的视频监控业务，并与其它业务实现隔离，站端信息需进入电力系统的MIS网；9) 监控中心、MIS用户均可对现场进行监控，并能够随时对资料进行检索和查阅，从而掌握现场运行情况；10) 用户通过C/S、B/S方式模式对现场进行监控， C/S方式功能强大，需要安装软件； B/S方式操作方便，直接采用浏览器访问；11) 平台软件按照业务需求对监控资源进行逻辑划分，按照用户等级进行授权，并根据不同授权获得相应信息，而无需额外建设投资。2.2 设计目标我们将建立一套适应电力系统整体需求的现代化综合监控系统，对运行、业务、设备等进行统一、集中管理，实现以下目标：1) 集中统一管理所属变电站的视频监控系统；2) 集中统一管理所属变电站的环境监测系统；3) 集中统一管理所属变电站的安全防范、火灾报警系统；4) 通过站端智能视频服务器对重要区域的视频进行智能分析；5) 通过站端处理单元及平台软件，各子系统之间可以设置相关的联动；6) 通过平台软件可远程控制门禁、照明、给排水和空调通风系统。2.3 设计依据l MPEG4视音频编解码标准视听对象的编码 ISO/IEC14496-2l 视音频编解码标准 ITU-T H.264l 音频编解码标准 ITU-T G.711l 远动终端设备 GB/T13729-2002l 变电站通信网络和系统 DL/T860l 循环式远动规约 DL 451-91l 电线电缆识别标志方法 GB/T6995l 全介质自承式光缆 YD/T 980-1998l 民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92 l 安全防范工程程序与要求 GA/T75-94 l 民用闭路电视系统工程技术规范 GB50198-94 l 建筑设计防火规范 GBJ16-87 l 中华人民共和国公共安全行业标准 GA38-94 l 安全防范系统验收规则 GA308-2001 l 入侵探测器通用技术条件 GB10408.1-89 l 防盗报警控制器通用技术条件 GB12663-90 l 报警图像信号有线传输装置 GB/T16677-19962.4 设计原则随着信息技术的飞速发展，新技术不断涌现。变电站综合监控系统，必须是高性能、可扩展的计算机网络体系结构，以便支持今后不断更新和升级的需要，从而保护投资。同时本方案以满足实际应用为出发点，设计时主要遵循以下原则：l 可靠性系统可靠性是系统长期稳定运行的基石，只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。本方案从系统设计理念到系统架构的设计，再到产品选型，都将持续秉承系统可靠性原则，均采用成熟的技术，具备较高的可靠性、较强的容错能力、良好的恢复能力及防雷抗强电干扰能力。同时系统的使用不能影响站内被监控电气设备的正常运行。l 先进性在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，包括先进的传输技术、图像编码压缩技术、视频智能分析技术、存储技术、控制技术，另一方面使系统具有强大的发展潜力，设备选型与技术发展相吻合，能保障系统的技术寿命及后期升级的可延续性。l 扩展性系统应充分考虑扩展性，采用标准化设计，严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准，确保系统之间的透明性和互通互联，并充分考虑与其它系统的连接；在设计和设备选型时，科学预测未来扩容需求，进行余量设计，设备采用模块化结构，便于系统扩容、升级。系统加入新建变电站时，只需配置站端系统设备、建立和上级调度的连接，在管理平台做相应配置即可，软硬件无须做大的改动。l 易管理性、易维护性系统采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护，人机对话界面清晰、简洁、友好，操控简便、灵活，便于监控和配置；采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。l 安全性综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。在站端采用完善的安全措施以保障站端设备的物理安全和应用安全，在站端与监控中心之间必须保障通信安全，采取可靠手段杜绝对站端设备的非法访问、入侵或攻击行为。数据采取站端分布存储、监控中心集中存储管理相结合的方式，对数据的访问采用严格的用户权限控制，并做好异常快速应急响应和日志记录。2.5 设计意义1) 变电站综合监控系统的应用实现了省公司对直属变电站及地区级下属变电站的集中管理，省公司通过网络可以了解任意站端系统的情况，满足全方位管理的需要；2) 变电站综合监控系统整合了视频监控、环境监测和安全防范等子系统，做到多系统的综合监控、集中管理，提高了系统的高效性，降低了系统的管理成本；3) 变电站综合监控系统作为现代电网安全生产运行不可缺少的辅助技术措施，对变电站环境状况、设备运行状况、现场安全状况等实现实时监视，提高无人值守变电站安全生产和电网运行管理的水平；4) 变电站综合监控系统针对变电站少人或无人值守运行模式，可作为远方操作监视以及设备巡视的辅助手段；5) 变电站综合监控系统可记录变电站设备检修工作或事故处理过程，通过语言对讲功能可对设备检修或事故处理过程进行远程指导，并对事后分析事故原因和事故处理过程提供图像资料；6) 变电站综合监控系统可作为培训平台，可收看及记录现场大型设备检修的标准化作业，增强生产培训效果，提高培训工作效率，并能将录像资料进行保存，制成多媒体培训教材；7) 变电站综合监控系统能为各级应急指挥系统提供丰富的变电站动态实时视频信息，为领导决策提供直观信息；8) 变电站综合监控系统作为生产管理信息系统的一个应用，领导和专业管理人员在日常的生产管理工作中可直接根据现场的情况进行研究分析；9) 变电站综合监控系统可作为现场安全作业督查、控制的辅助手段；10) 变电站综合监控系统可作为对外交流参观、介绍公司装备情况的平台。第3章 系统总体设计3.1 电力组织架构电力系统的管理模式具有共性：省公司管理下属各地区局及超高压公司；各地区局管理下属县局/监控中心及重要区域的35/110/220kV等级变电站，超高压公司管理下属500kV及以上等级变电站；县局/监控中心管理下属35/110/220kV等级变电站。各省电力公司的组织架构如下：图表 1 省电力公司组织架构图根据各省电力公司的组织架构，同时遵循电网调度管理条例确定的“统一调度，分级管理”的基本原则，变电站综合监控系统可按省级主站、地区级主站、站端系统三级构建。3.2 监控系统结构图表 2 变电站综合监控系统拓扑图3.3 系统组成变电站综合监控系统由站端系统、传输网络、主站系统这三个相互衔接、缺一不可的部分组成。3.3.1 站端系统站端系统对站内的视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁、照明、给排水和空调通风系统进行了整合，主要负责对变电站视音频、环境量、开关报警量等信息进行采集、编码、存储及上传，并根据制定的规则进行自动化联动。3.3.2 传输网络变电站综合监控系统的网络承载于传输网络电力综合数据网，用于站端与主站、主站之间的通信。主站及MIS网用户可以对站端系统进行监控，实时了解前端变电站的运行情况；站端系统的视音频、报警信息可上传至主站并进入MIS网，供主站及MIS网用户查看调用。3.3.3 主站系统主站系统分省级主站和地区级主站，各级主站的构架、功能基本一致。1) 地区级主站地区级主站可管理地区下属变电站的所有设备，接收由所辖变电站上报的环境、告警等信息，满足地区级主站用户视频、环境信息查看、变电站设备控制的需求，同时也提供相关的视频、环境等信息给省级主站。2) 省级主站省级主站可管理全省变电站的所有设备，接收由所辖地区级主站上报的设备和环境信息，满足省级主站用户视频、环境信息查看、变电站设备控制的需求。3.4 功能设计随着电力调度信息化建设的不断深入，变电站综合监控系统除满足原有基本功能外，被赋予了许多新的要求。我们的综合监控系统应具备如下功能：l 实时视频监视通过视频监视可以实时了解变电站内设备的信息，确定主变运行状态，确定断路器、隔离开关、接地刀闸等的分/合闸状态，确定刀闸接触情况是否良好，以上信息通过电力SCADA遥测、遥信功能都有采集，但没有视频监控可靠清晰。视频监视的范围还包括变电站户外设备场地和主要设备间（包括主控室、高压室、安全工具室等），主站能了解监控场地内的一切情况。l 环境数据监测变电站的稳定运行离不开站内一次、二次设备的安全运行，自然条件等因素影响着设备的安全运行，高温、雷雨、冰雪、台风天气设备的事故发生率特别高，同时设备周边的环境状况也能反映设备的运行状况。监控人员为全面地掌握变电站的运行状况，需实时对温度、湿度、风力、水浸、SF6浓度等环境信息进行采集、处理和上传，生成曲线和报表，方便实时监控、历史查询、统计分析。l 远程控制上级主站通过客户端和浏览器可对所辖变电站的任一摄像机进行控制，实现遥控云台的上/下/左/右和镜头的变倍/聚焦，并对摄像机的预置位和巡航进行设置控制应具有唯一性和权限性，同一时间只允许一个高权限用户操作；对门禁、照明、给排水和空调通风系统的开启进行控制。 l 系统联动通过RPU和平台软件可以对各子系统进行关联：当周界防御或火灾报警设备被触发时，有预置功能的摄像机还能自动转到预置点，按需设置联动录像功能；预设的报警能弹出窗口，并配合电子地图显示；当水浸监测到高液位时，应能自动开启排水泵；条件允许的话，可以与电力SCADA进行互联，操作时可以联动相应位置的摄像机，对整个操作工程进行全程管控。l 语音对讲在门禁刷卡处配置语音对讲设备，当巡检人员忘记带门禁卡时，通过对讲设备呼叫远方值班人员开启门禁，可以节省等待时间，提高工作效率。l 录像回放对监控视频进行实时存储，记录告警前后的现场情况，记录变电站内倒闸操作、事故检修过程；通过网络调用回放录像，提供事故发生时的资料，为事故分析和事故处理提供帮助，并为事故处理和标准化作业教学提供宝贵的资料。l 配置维护能对站端处理单元进行校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能。站端处理单元及摄像机提供远程访问功能，管理员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，提高的设备维护效率。l B/S方式访问MIS用户通过B/S（Brower/Server）方式访问站端系统，B/S方式采用标准的HTTP协议，具有很强的开放性和兼容性，完全能融合在电力系统现有网络中。.通过标准的IE浏览器，领导和值班人员可根据不同的权限对站端系统进行配置及控制，操作界面全部为中文可视化界面，使用非常方便。3.5 系统特点3.5.1 采用综合监控技术变电站的视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等子系统，大多各自独立运行，通过不同通道上传数据，甚至每套系统都配有独立的管理人员，很难做到多系统的综合监控、集中管理，无形中降低了系统的高效性，增加了系统的管理成本。本方案采用多功能混合RPU，兼容模拟摄像机和IP摄像机，充分利用现有模拟摄像机，保护已有投资；还集成了各种报警、控制协议，可采集模拟量信号、串口信号、开关量信号，支持其他子系统的可靠接入，可以对环境监测、安全防范、门禁、消防等子系统进行集成。系统集成改变了各系统独立运行的局面，满足了电力系统用户“减员增效”的需求。该技术不单是对各独立系统功能的简单叠加，而是对各功能进行了整合优化，并进行了智能关联。用户可以根据需要对各功能进行关联，满足规则后可以触发相应功能。3.5.2 采用高清监控技术现有的视频监控系统，主要功能是记录事件的经过，在更多关键细节上做的还不够。随着视频监控技术的高速发展，用户对于视频监控产品的要求也在不断提高，“让我们看得更清楚”是许多用户提出的一个非常迫切的需求。在视频监控产品经历了模拟时代、数字时代、网络时代的发展后，现在已经逐步走入了高清时代，高清监控已成为未来安防行业主要发展技术之一。关于“高清”的定义，最早来源于数字电视领域，美国电影电视工程师协会提出了高清电视（HDTV）标准，分辨率需达到720p以上。安防行业内部对于高清没有成文的标准，模拟摄像机超过480线就宣称为高清，经数字编码后分辨率可以达到D1或4CIF；当IP摄像机出现后，分辨率满足720p才能称为高清。完整的高清方案需要前端、平台、传输、存储、浏览、显示等各环节都满足高清标准。高清视频监控相比标清视频监控具有明显的技术和应用优势：l 图像清晰度更高，在变电站的一些重要监控点（重要仪表的监视），应采用高清摄像机可以获取高清晰度的监控画面，能更清楚地呈现仪表读数。l 高清监控技术的采用，使场景覆盖范围更广，减少单位面积监控点的数量，可以提高监控效能，减少设备投资。l 使细节更清晰，大大提高智能视频分析的精度，有利于图像识别和智能视频分析的应用。随着电力系统无人值守变电站管理模式的推广，比较高清监控和标清监控后，用户对高清监控提出了迫切的需求，如在变电站内看清被监控设备的细节（油位、温度计）是很重要的。网络高清球机的使用可以大大提升综合监控系统的应用价值。3.5.3 采用智能分析技术上级主站管理着所辖变电站成百上千个监控点，单凭主站十几个电视屏和几个值班人员，是难以兼顾的。传统DVR的主要作用是事后调查回放，往往都是事故发生后，才去查阅相应的视频，仅仅作为案件的回顾。而不能防患于未然，在事件发生时就及时发现并进行控制，从而减少误操作，预防人身伤亡事故。由于变电站监控点位多、视频信息量大、无效视频信息多，通过智能视频分析过滤功能可减少无用视频信息，将大量无用信息过滤在站端，制定分析策略后将有价值的视频信息提取并存放到上级主站。早期的视频移动探测技术（VMD）并不是真正意义上的智能视频分析技术，仅仅具备移动探测功能，在目标跟踪、分类、识别等方面功能较弱，还会产生大量误报。由于VMD技术的缺陷，就产生了基于背景建模和目标追踪技术的智能视频分析（IVS）技术， 这里的IVS技术是个泛指以示与VMD技术的区别。智能视频监控系统，与传统的监控系统相比，具有更优的有效性和持久性。智能视频服务器可以对多种行为进行视频分析，它能够识别不同的运动物体，能够实现全天候工作，大大减轻主站值班人员的工作强度，发现监控画面中的异常情况，并能够以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，提高报警处理的及时性，从而能够更加有效的协助安全人员处理危机，并最大限度地降低误报和漏报现象。3.5.4 采用电力专用平台软件电力系统由于前端变电站数量庞大，一般都分布在多个地域，综合监控技术的采用又增加了数据处理量，单级系统的部署已不能满足要求，需采用多服务器分布部署甚至多级级联的方式来实现。电力专用平台软件，是我们根据电力系统的行业特点开发而成。软件可以支持超大规模的部署，能满足电力系统多级综合监控的应用需求。软件采用模块化构建方式，可应需裁剪；采用Web Service作为对外的服务接口协议，方便二次开发商集成；方便的增值业务集成；统一的平台内部协议；统一的部署和管理。第4章 站端系统设计4.1 站端概述站端系统以站端处理单元（RPU）为核心，视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁、语音对讲、智能控制、SF6泄漏报警等子系统均接入RPU。4.2 站端典型构架图表 3 混合模式站端系统拓扑图混合模式站端系统中，模拟摄像机通过BNC接入RPU，IP摄像机通过以太网接入RPU，其他子系统通过4-20mA模拟量输入、开关量输入、RS-485/232串口、以太网接入RPU。RPU接收子系统上传的视音频及报警信息，并进行处理、上传，工作人员可通过客户端向子系统发送一系列的控制指令。有人值守变电站可采用B/S客户端访问，通过IE浏览器，无需安装客户端软件，可在任意电脑上进行操作。4.3 站端处理单元目前的无人值守变电站内，虽然配置有视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等子系统，但大多分步、分批实施，系统各自独立运行。为了实现多系统的综合监控、集中管理，急需对各子系统进行集成。1) 技术介绍站端处理单元（RPU）是站端视频处理单元（RVU）、远程控制单元（RCU）等站端控制设备的合称，是综合监控系统的核心设备，实现视频、语音及环境信息实时处理、传输、存储等功能。RPU的出现解决了站端多系统集成的问题，它可以通过4-20mA模拟量输入、开关量输入、RS-485/232串口或以太网与各子系统连接，对各种数据进行汇集，处理成数字信号，并可以提供向上的接口供站端监控工作站以及地区级、省级主站访问、管理。多功能RPU，结合了IT领域多项最新技术（如视音频压缩/解压缩、大容量硬盘记录/检索、TCP/IP网络等技术），集成了各种报警、控制协议，可采集模拟量信号、串口信号、开关量信号，是针对电力行业特点量身设计的RPU。它同时具备数字视音频录像机（DVR）和数字视音频服务器（DVS）的特性，既可本地独立工作，也可联网组成一个强大的安全监控网。兼容模拟摄像机和IP摄像机，还支持720P高清摄像机的接入管理。同时能对不同厂家、不同协议、不同型号的子系统进行了整合，形成标准的数据接口，必要时进行联动处理。一体化的设计，可以保护现有投资，避免重复建设，今后可以增加RPU数量以支持更多的监控点接入。2) 主要功能l 采集变电站各监控对象的模拟视频、音频信号，经过压缩编码后存储在本地并上传到监控中心，不同通道可设定不同的录像保存周期。l 可对变电站内IP摄像机实现接入管理，并可存储录像在本地，不同通道可设定不同的录像保存周期。l 具有视频移动侦测、视频丢失监测、视频遮挡监测、视频输入异常监测等功能。l 采集变电站各子系统的环境量信息、开关量报警、RS-485/232总线数据，上传到监控中心。l 根据报警处理单元、报警探测器采集到的各种状态信息和报警信息，实现报警联动功能：报警信息上传中心、触发报警开关量输出、调用预置位、启动报警录像等。l 与变电站相关子系统（电力SCADA、门禁系统等）实现联动：当进行倒闸操作时自动调用该区域内摄像机的预置位，监视设备是否正常动作；门禁刷卡时，能将卡号叠加在对应通道的视频上。l 支持NTP（网络对时）协议、SADP（自动搜索IP地址）协议、SMTP（邮件服务）协议、NFS（接入NAS）协议。3) 存储计算支持接入8路模拟标清摄像机+16路IP标清摄像机（或16路模拟标清摄像机+8路IP标清摄像机），共24路D1视频。视频图像存储空间计算公式：每个前端存储总容量(GB)【视频码流大小(Mb)×60秒×60分×24小时×存储天数/8】/1024。以一路视频图像在7天、15天、30天所需要的占用空间估算如下：7天15天30天1280*720(HD720P)，4Mb码流295.31632.811265.63720*576(D1)，2Mb码流147.66316.41632.81变电站内的视频很多需连续存储30天，以24路D1接入为例，根据计算得出需要15188GB，实际配置时还需要考虑格式化开销，建议采用8块2TB硬盘。4.4 视频监控子系统站端摄像机是整个综合监控系统的视频信号源，主要负责对全站主要电气设备、安装地点及周边环境进行全天候的视频监视，同时能与其它子系统进行报警联动，满足生产运行对安全、巡视的要求。4.4.1 监控点分布变电站是输变电网的枢纽，安装有大量一次设备，还配套有二次设备、计算机设备、通信设备，任何设备都关系到变电站的安全运行，同时场地环境也影响着设备的运行状况。根据不同电压等级的变电站，需配置不同数量的监控点。4.4.1.1 500kV变电站500kV变电站作为输变电网的枢纽，与区域性大容量水电站、火电站、核电站相连接。主变采用分相变压器；500kV侧采用3/2断路器接法，进线处装设高压并联电抗器，进线多的站点采用双母双分段；220kV侧采用双母双分段，双母线可通过母联连接；35kV侧采用单母线接线，装设电容器。500kV变电站的建议摄像机数量为40个左右，可采用如下分布：l 变电站大门：监视进出变电站人员及车辆的情况，可配合门禁使用，用于刷卡人员或忘带卡人员的身份验证。l 变电站围墙：对变电站周界进行防入侵监视，安防设备报警能联动视频。l 变电站全景：全面了解变电站的现场情况，监视进出变电站、建筑物、设备场地的人员、车辆，监视设备场地的环境状况。l 主变场地：监视变电站主变的外观状态、油位、档位、套管、瓷瓶、渗漏油、风扇状态等。l 500kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区域并联电抗、CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。l 220kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。l 35kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区域电容器、CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。l 高压室：监视变电站内高压室（所用变室）的环境情况，运行设备的外观状况。l 室内重要区域：监视进出室内（主控室、主控楼继保室、就地继保室、通信室、蓄电池室）的人员情况及室内设备的外观状态。500kV变电站的典型平面图如下所示：图表 4 500kV变电站典型平面图4.4.1.2 220kV变电站220kV变电站作为输变电网的重要一环，与500kV变电站的出线相连接。220kV侧采用双母线接线，双母线可通过母联连接进线多的站点采用双母双分段；110kV侧采用双母线接线，双母线可通过母联连接进线多的站点采用双母双分段；35kV侧采用单母线分段接线，装设电容器和消弧线圈。220kV变电站的建议摄像机数量为2030个，可采用如下分布：l 变电站大门：监视进出变电站人员及车辆的情况，可配合门禁使用，用于刷卡人员或忘带卡人员的身份验证。l 变电站围墙：对变电站周界进行防入侵监视，安防设备报警能联动视频。l 变电站全景：全面了解变电站的现场情况，监视进出变电站、建筑物、设备场地的人员、车辆，监视设备场地的环境状况。l 主变场地：监视变电站主变的外观状态、油位、档位、套管、瓷瓶、渗漏油、风扇状态等。l 220kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。l 110kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。l 高压室：监视变电站内高压室（35kV开关室、电容器室、所用变室、消弧线圈室）的环境情况，运行设备的外观状况。l 室内重要区域：监视进出室内（主控室、主控楼继保室、就地继保室、通信室、蓄电池室）的人员情况及室内设备的外观状态。220kV变电站的典型平面图如下所示：图表 5 220kV变电站典型平面图4.4.1.3 110kV变电站110kV变电站作为输变电网的末端，与220kV变电站的出线相连接。110kV侧、35kV侧、10kV侧均采用单母线分段接线；10kV侧装设电容器和消弧线圈。110kV变电站的建议摄像机数量为16个左右，可采用如下分布：l 变电站大门：监视进出变电站人员及车辆的情况，可配合门禁使用，用于刷卡人员或忘带卡人员的身份验证。l 变电站围墙：对变电站周界进行防入侵监视，安防设备报警能联动视频。l 变电站全景：全面了解变电站的现场情况，监视进出变电站、建筑物、设备场地的人员、车辆，监视设备场地的环境状况。l 主变场地：监视变电站主变的外观状态、油位、档位、套管、瓷瓶、渗漏油、风扇状态等。l 110kV场地：监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。l 高压室：监视变电站内高压室（35kV开关室、10kV开关室、电容器室、所用变室）的环境情况，运行设备的外观状况。l 室内重要区域：监视进出室内（主控室、蓄电池室）的人员情况及室内设备的外观状态。110kV变电站的典型平面图如下所示：图表 6 110kV变电站典型平面图4.4.2 摄像机选型站端摄像机的监控范围大小、视频采集质量将影响整个视频监控系统的质量，应结合变电站实际监控需要选择合适的产品和技术方法，保障视频监控的效果，我们在选择摄像机时可参考以下原则：l 围墙监控可采用变焦镜头的一体形摄像机，越界报警联动平台弹视频窗口时，由于围墙范围广，便于工作人员进行变焦操作看清可疑目标。l 大门监控可采用固定红外枪机，具备红外夜视功能，满足全天候24小