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摘要：目前房山供电公司的变电站视频监控系统建设走在全公司的前列，已经实现了110千伏变电站的视频监控，至今系统运行稳定，为监控值班提供了很多便利。但是在使用过程中也发现了系统存在的一些问题，如站端部分光源亮度不足影响图像质量，摄像机预置位管理不够人性化等。本文介绍了视频监控系统的结构优势，并从灯光照明控制、摄像机预置位管理、与调度自动化系统的对接等几个方面谈谈对变电站视频监控系统的一些建议，希望能对完善现有系统提供一定的帮助。
关键词：变电站；监控；分布式；照明控制；预置位；调度自动化
作者简介：赵乐（1981-），男，河南鹤壁人，华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生，北京市电力公司房山供电公司变电工区副主任，工程师（北京 102401）。（北京 102206）
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）24-0148-02
远程视频监控系统是随着数字视频压缩技术、多媒体技术、计算机通信网络技术的不断成熟而发展起来的新技术，是以各种通信网络与多媒体监控终端为基础，采用网络化的管理手段，使数据、报文、图表、视频等多种信息交互使用的信息图像系统。将视频监控技术运用在电力系统变电站中，可以对远方变电站实行遥视，监视并记录变电站的安全以及设备的运行情况，监测电力设备发热程度，及时发现、处理事故，补充调度自动化现有遥信、遥测、遥控、遥调（以下简称“四遥”）功能，从而提高电力系统自动化的安全性和可靠性，并提供事后分析事故的有关资料。
房山地区地处北京市西南，是北京市城南发展计划重点规划的区域之一，通过近几年的电网建设，房山地区（燕山石化除外）已经形成了以4座220千伏变电站、21座110千伏变电站、11座35千伏变电站为主网架结构的坚强电网，110千伏主变总容量达到2043兆伏安。随着变电站数量的增多和电网规模的不断扩大，房山供电公司的调度自动化水平不断提高，于1998年投运了第一套调度自动化系统，在北京远郊区县中率先实现了“四遥”功能。该系统在2005年进一步升级改造，对原有的“四遥”功能进行了完善，但仍没有实现“遥视”功能。2010年开始，房山供电公司开始了视频监控系统的建设。截止到目前，已经完成了21座110千伏变电站的视频监控系统的建设。
通过近一年的使用，整套系统运行稳定，给监控值班带来了很多便利，为实现变电站无人值班、无人值守提供了可靠保证。分布式控制系统是这套视频监控系统的亮点，优先级控制策略的使用保证了视频控制的唯一性。下面将对系统的这套分布式策略做一个简要介绍，同时针对系统运行一年来表现出的不足做若干探讨。
一、视频监控系统的分布式策略
房山供电公司的视频监控系统采用网络化分布式视频接入、多级分布式客户机/服务器架构、控制权限集中管理、分布式存储与共享的策略来实现视频信息共享。视频数据流在各级视频监控中心的统一调度管理下，从视频终端逐级向上发送相应的视频流。各级用户只需登录到本级的视频服务器即可以浏览到权限所允许的图像。视频的控制采取统一的多优先级管理机制，系统设置全局统一的优先级别。客户端用户有多种权限和优先级，各级视频服务器自动判断当前用户的优先级别，从而保证某个摄像头在特定时刻只有一个用户能够拥有控制权。多用户同时控制时控制权将取决于优先级高低，优先级的判断与控制权的转换均为自动方式。某个用户开始控制时可暂时性获得该设备的控制权，停止控制后经过延时自动释放控制权。系统自动选择下一个用户，并发生控制权的转移。控制权采用抢占方式。如低优先级用户正在获得某设备的控制权，此时若高优先级用户控制该设备时可以抢占控制权，同时给低优先级用户提示控制权被抢占。相同优先级用户一起控制时按先控制先获得控制权的原则。可以说，分布式策略的应用是视频监控系统能够得以实施的关键因素。
二、关于站端灯光照明设计的改善
房山供电公司的变电站视频监控系统安装了众多的摄像头，多数摄像头都装在室内，担负着110千伏开关室、主控室等重要场所的监视工作，为了使摄像头捕捉到高质量的画面，要求室内的光线十分充足。而现实环境中，这些场所的照明非常有限，像110千伏开关室即使在白天光线也不是很充足，以致采集到的图像亮度不够，大大影响了图像质量。目前，采用的方法是在摄像头附近加装一个带有远方控制功能的照明灯，但对于整个开关室的照明来讲，亮度十分有限。而且远控功能只能够控制这一盏灯，不能控制开关室的原有照明。如果采用在上述场所大量新安装远控大功率照明灯的方法，从节能、降低线损的角度来考虑不利于公司的经济利益。也有一些厂家，从视频监控的角度来考虑，采用的解决办法是在摄像头上安装射灯，射灯可以跟随摄像机旋转，从而为摄像机提供视野范围内的额外照明。但是，这种射灯的功率非常有限，难以照射到大范围的监视目标。
综合以上分析，我们可以采用一种经济有效的照明手段，将灯光的远控功能延伸到变电站已有的照明设备中，既能够远方控制已有照明设备，又能够实现整个开关室全方位的照明，因此，利用变电站开关室已有的远程灯光照明控制系统便应运而生。该系统需增加一台灯光控制器，以与照明系统控制开关互联的方式实现对变电站当地照明系统的控制。在光线较暗的情况下，监控人员可以通过操作主站端的灯光控制按钮，增强厂站端的光源亮度，从而捕捉到更为清晰的图像；当厂站端自然光现较好时，监控人员可以操作灯光控制按钮，调低甚至可以关闭厂站的光源，以达到节约的目的。由于灯光控制器可与交流接触器配合使用，控制的光源功率可达1000瓦以上，照明效果是相当不错的。
增加灯光控制器也很简单，几乎不用对变电站当地照明系统进行改动，图1为灯光照明控制回路的原理图。
K为灯光控制器的远方/闭锁开关，平时该开关处于“远方”（闭合）位置，主站人员可遥控当地的照明开关；当照明回路检修时，检修人员需将该开关置于“闭锁”（断开）位置，确保遥控命令无法出口，以免发生意外；J为交流接触器，其辅助结点与当地照明回路上的空气开关并接，完成灯光控制器与照明回路的隔离以及高电压、大电流控制。
三、关于摄像头预置位设置的探讨
摄像头预置位的设置与管理使得对监视范围较大的摄像头的控制更为方便，我们可以将摄像头对每个监视对象的位置进行合理的编号，作为预置位储存到监控系统中，监控人员只需在工作站上点击相应的编号，摄像机便可迅速调节到相应的监视位置，并可以设置相应的程序，实现摄像机的巡航监视。
尽管预置位的设置与管理能够给监控工作带来很大的便利，但在监控系统的建设过程中很容易被忽视，有时即使有预置位的管理也很简单，不利于操作。以房山供电公司的视频监控系统为例，目前只有摄像头镜头的移动、缩小、放大功能，还没有实现预置位的管理。为了完善这套系统，方便操作，建议增加预置位的管理功能。
在预置位编号方面，好多厂家都采用根据序号递增排序的编号方式，比如说某个摄像头有64个预置位，依次编号为1、2、3……，依此类推。从操作的角度考虑，笔者认为这种编号方式过于简单，监控人员必须知道每一个数字编号所对应的位置才能进行摄像头的调节，给实际操作带来了很大的不便。我们可以利用操作人员熟悉变电站各开关间隔的特点，按变电站各开关间隔的编号对摄像头的预置位进行编号，并通过数据库查询的方法实现对整个变电站视频监控系统各摄像头预置位的快速查找，双击查到的预置位即可使摄像头达到指定的位置。
四、实现视频监控系统与调度自动化系统的对接
目前的视频监控系统与现有的调度自动化系统相互独立，没有实现监控图像在调度自动化系统中的资源共享。我公司正在全面进行调度自动化系统改造，改造后的系统为调度员提供了一个全新的工作平台，新的大屏幕系统不仅可以显示高清晰的地区电网信息，还可以接入多路计算机工作站的RGB信号、视频信号，并可进行分屏或全屏显示。由于我们的视频监控系统采用的是服务器/工作站模式，视频监控服务器采用通用的独立显卡，因此在技术上完全可以实现与调度大屏幕的对接。我们只需做好视频监控厂家和大屏幕厂家的协调工作，提出我们的需求，在实际中解决视频信号的上传不为难事。
随着公司自动化水平的提高，无人站的建设会越来越普及，视频监控系统与调度大屏的连接会显得越来越重要。调度员在下令的同时能够监视现场操作人员的操作，不仅能够提高下令的准确性，还能大大减少误操作的概率。另外，房山供电公司调度自动化系统WEB浏览功能已经于2008年顺利开通，目前运行非常稳定，只要有办公电脑的员工都可以在公司OA系统中浏览各站的自动化数据。随着综合数据平台的建设，如果将视频监控系统接入到调度自动化系统的WEB浏览模块，实现包括视频监控信息在内的各种生产资源的安全共享，将更加方便变电站的运行监视工作，对于隐患的发现将更为快速、有效，从而给大家的工作带来很大的便利。
五、展望
变电站视频监控系统解决了房山供电公司厂站端的可视化和环境监控问题，是对调度自动化系统“四遥”功能的必要补充，为实现变电站无人值班、无人值守提供了可靠保证，是房山供电公司无人站建设的里程碑，有极高的使用价值和利用价值。同时，视频监控系统的推广应用对提高变电站运行的安全性、可靠性，提高运行管理的科学性，促进管理工作的现代化都有着深远的现实意义和历史意义。
与众多视频监控技术相比，无论从硬件配置还是软件应用上，房山供电公司的视频监控系统都有其特定的优势，但经过上面的分析，在某些方面还有较大的提升空间，系统的某些高级功能，如红外测温、消防报警等还未能实现。但是，我们相信，随着变电站自动化程度的提高，随着系统的不断完善，通过我们的不断努力，房山供电公司视频监控系统必将发挥其重要作用，为公司的生产运行提供强有力的技术保障。
参考文献：
[1]龚强,王津.地区电网调度自动化技术与应用[M].北京:中国电力出版社,2005.
[2]叶念国.遥视警戒技术的实践[J].电网技术,1999,(23).
[3]张喜平.变电站远程图像监控系统建设经验[J].电力系统自动化,2005,(16).
[4]高会生,李然,赵振兵,等.图像监控系统与SCADA系统互联实践[J].电力系统自动化,2005,(29).
（责任编辑：麻剑飞）
关键词：变电站；监控；分布式；照明控制；预置位；调度自动化
作者简介：赵乐（1981-），男，河南鹤壁人，华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生，北京市电力公司房山供电公司变电工区副主任，工程师（北京 102401）。（北京 102206）
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）24-0148-02
远程视频监控系统是随着数字视频压缩技术、多媒体技术、计算机通信网络技术的不断成熟而发展起来的新技术，是以各种通信网络与多媒体监控终端为基础，采用网络化的管理手段，使数据、报文、图表、视频等多种信息交互使用的信息图像系统。将视频监控技术运用在电力系统变电站中，可以对远方变电站实行遥视，监视并记录变电站的安全以及设备的运行情况，监测电力设备发热程度，及时发现、处理事故，补充调度自动化现有遥信、遥测、遥控、遥调（以下简称“四遥”）功能，从而提高电力系统自动化的安全性和可靠性，并提供事后分析事故的有关资料。
房山地区地处北京市西南，是北京市城南发展计划重点规划的区域之一，通过近几年的电网建设，房山地区（燕山石化除外）已经形成了以4座220千伏变电站、21座110千伏变电站、11座35千伏变电站为主网架结构的坚强电网，110千伏主变总容量达到2043兆伏安。随着变电站数量的增多和电网规模的不断扩大，房山供电公司的调度自动化水平不断提高，于1998年投运了第一套调度自动化系统，在北京远郊区县中率先实现了“四遥”功能。该系统在2005年进一步升级改造，对原有的“四遥”功能进行了完善，但仍没有实现“遥视”功能。2010年开始，房山供电公司开始了视频监控系统的建设。截止到目前，已经完成了21座110千伏变电站的视频监控系统的建设。
通过近一年的使用，整套系统运行稳定，给监控值班带来了很多便利，为实现变电站无人值班、无人值守提供了可靠保证。分布式控制系统是这套视频监控系统的亮点，优先级控制策略的使用保证了视频控制的唯一性。下面将对系统的这套分布式策略做一个简要介绍，同时针对系统运行一年来表现出的不足做若干探讨。
一、视频监控系统的分布式策略
房山供电公司的视频监控系统采用网络化分布式视频接入、多级分布式客户机/服务器架构、控制权限集中管理、分布式存储与共享的策略来实现视频信息共享。视频数据流在各级视频监控中心的统一调度管理下，从视频终端逐级向上发送相应的视频流。各级用户只需登录到本级的视频服务器即可以浏览到权限所允许的图像。视频的控制采取统一的多优先级管理机制，系统设置全局统一的优先级别。客户端用户有多种权限和优先级，各级视频服务器自动判断当前用户的优先级别，从而保证某个摄像头在特定时刻只有一个用户能够拥有控制权。多用户同时控制时控制权将取决于优先级高低，优先级的判断与控制权的转换均为自动方式。某个用户开始控制时可暂时性获得该设备的控制权，停止控制后经过延时自动释放控制权。系统自动选择下一个用户，并发生控制权的转移。控制权采用抢占方式。如低优先级用户正在获得某设备的控制权，此时若高优先级用户控制该设备时可以抢占控制权，同时给低优先级用户提示控制权被抢占。相同优先级用户一起控制时按先控制先获得控制权的原则。可以说，分布式策略的应用是视频监控系统能够得以实施的关键因素。
二、关于站端灯光照明设计的改善
房山供电公司的变电站视频监控系统安装了众多的摄像头，多数摄像头都装在室内，担负着110千伏开关室、主控室等重要场所的监视工作，为了使摄像头捕捉到高质量的画面，要求室内的光线十分充足。而现实环境中，这些场所的照明非常有限，像110千伏开关室即使在白天光线也不是很充足，以致采集到的图像亮度不够，大大影响了图像质量。目前，采用的方法是在摄像头附近加装一个带有远方控制功能的照明灯，但对于整个开关室的照明来讲，亮度十分有限。而且远控功能只能够控制这一盏灯，不能控制开关室的原有照明。如果采用在上述场所大量新安装远控大功率照明灯的方法，从节能、降低线损的角度来考虑不利于公司的经济利益。也有一些厂家，从视频监控的角度来考虑，采用的解决办法是在摄像头上安装射灯，射灯可以跟随摄像机旋转，从而为摄像机提供视野范围内的额外照明。但是，这种射灯的功率非常有限，难以照射到大范围的监视目标。
综合以上分析，我们可以采用一种经济有效的照明手段，将灯光的远控功能延伸到变电站已有的照明设备中，既能够远方控制已有照明设备，又能够实现整个开关室全方位的照明，因此，利用变电站开关室已有的远程灯光照明控制系统便应运而生。该系统需增加一台灯光控制器，以与照明系统控制开关互联的方式实现对变电站当地照明系统的控制。在光线较暗的情况下，监控人员可以通过操作主站端的灯光控制按钮，增强厂站端的光源亮度，从而捕捉到更为清晰的图像；当厂站端自然光现较好时，监控人员可以操作灯光控制按钮，调低甚至可以关闭厂站的光源，以达到节约的目的。由于灯光控制器可与交流接触器配合使用，控制的光源功率可达1000瓦以上，照明效果是相当不错的。
增加灯光控制器也很简单，几乎不用对变电站当地照明系统进行改动，图1为灯光照明控制回路的原理图。
K为灯光控制器的远方/闭锁开关，平时该开关处于“远方”（闭合）位置，主站人员可遥控当地的照明开关；当照明回路检修时，检修人员需将该开关置于“闭锁”（断开）位置，确保遥控命令无法出口，以免发生意外；J为交流接触器，其辅助结点与当地照明回路上的空气开关并接，完成灯光控制器与照明回路的隔离以及高电压、大电流控制。
三、关于摄像头预置位设置的探讨
摄像头预置位的设置与管理使得对监视范围较大的摄像头的控制更为方便，我们可以将摄像头对每个监视对象的位置进行合理的编号，作为预置位储存到监控系统中，监控人员只需在工作站上点击相应的编号，摄像机便可迅速调节到相应的监视位置，并可以设置相应的程序，实现摄像机的巡航监视。
尽管预置位的设置与管理能够给监控工作带来很大的便利，但在监控系统的建设过程中很容易被忽视，有时即使有预置位的管理也很简单，不利于操作。以房山供电公司的视频监控系统为例，目前只有摄像头镜头的移动、缩小、放大功能，还没有实现预置位的管理。为了完善这套系统，方便操作，建议增加预置位的管理功能。
在预置位编号方面，好多厂家都采用根据序号递增排序的编号方式，比如说某个摄像头有64个预置位，依次编号为1、2、3……，依此类推。从操作的角度考虑，笔者认为这种编号方式过于简单，监控人员必须知道每一个数字编号所对应的位置才能进行摄像头的调节，给实际操作带来了很大的不便。我们可以利用操作人员熟悉变电站各开关间隔的特点，按变电站各开关间隔的编号对摄像头的预置位进行编号，并通过数据库查询的方法实现对整个变电站视频监控系统各摄像头预置位的快速查找，双击查到的预置位即可使摄像头达到指定的位置。
四、实现视频监控系统与调度自动化系统的对接
目前的视频监控系统与现有的调度自动化系统相互独立，没有实现监控图像在调度自动化系统中的资源共享。我公司正在全面进行调度自动化系统改造，改造后的系统为调度员提供了一个全新的工作平台，新的大屏幕系统不仅可以显示高清晰的地区电网信息，还可以接入多路计算机工作站的RGB信号、视频信号，并可进行分屏或全屏显示。由于我们的视频监控系统采用的是服务器/工作站模式，视频监控服务器采用通用的独立显卡，因此在技术上完全可以实现与调度大屏幕的对接。我们只需做好视频监控厂家和大屏幕厂家的协调工作，提出我们的需求，在实际中解决视频信号的上传不为难事。
随着公司自动化水平的提高，无人站的建设会越来越普及，视频监控系统与调度大屏的连接会显得越来越重要。调度员在下令的同时能够监视现场操作人员的操作，不仅能够提高下令的准确性，还能大大减少误操作的概率。另外，房山供电公司调度自动化系统WEB浏览功能已经于2008年顺利开通，目前运行非常稳定，只要有办公电脑的员工都可以在公司OA系统中浏览各站的自动化数据。随着综合数据平台的建设，如果将视频监控系统接入到调度自动化系统的WEB浏览模块，实现包括视频监控信息在内的各种生产资源的安全共享，将更加方便变电站的运行监视工作，对于隐患的发现将更为快速、有效，从而给大家的工作带来很大的便利。
五、展望
变电站视频监控系统解决了房山供电公司厂站端的可视化和环境监控问题，是对调度自动化系统“四遥”功能的必要补充，为实现变电站无人值班、无人值守提供了可靠保证，是房山供电公司无人站建设的里程碑，有极高的使用价值和利用价值。同时，视频监控系统的推广应用对提高变电站运行的安全性、可靠性，提高运行管理的科学性，促进管理工作的现代化都有着深远的现实意义和历史意义。
与众多视频监控技术相比，无论从硬件配置还是软件应用上，房山供电公司的视频监控系统都有其特定的优势，但经过上面的分析，在某些方面还有较大的提升空间，系统的某些高级功能，如红外测温、消防报警等还未能实现。但是，我们相信，随着变电站自动化程度的提高，随着系统的不断完善，通过我们的不断努力，房山供电公司视频监控系统必将发挥其重要作用，为公司的生产运行提供强有力的技术保障。
参考文献：
[1]龚强,王津.地区电网调度自动化技术与应用[M].北京:中国电力出版社,2005.
[2]叶念国.遥视警戒技术的实践[J].电网技术,1999,(23).
[3]张喜平.变电站远程图像监控系统建设经验[J].电力系统自动化,2005,(16).
[4]高会生,李然,赵振兵,等.图像监控系统与SCADA系统互联实践[J].电力系统自动化,2005,(29).
（责任编辑：麻剑飞）