关键词：智能变电站；监控系统；功能定位；硬件整合；节约投资；
中图分类号：TM63文献标识码：A
0.引言
近年来，随着电力系统管理体制的深化改革，变电所自动化技术在不断进步，目前很多变电站已逐步实现无人值守。国家电网公司正在加快全面推进智能电网建设，智能变电站是智能电网的重要环节，一体化监控系统是智能电网调度控制和生产管理的基础。
根据国家电网公司对智能变电站建设要求以及对智能变电站监控系统功能和建设技术规范要求，新建智能变电站监控系统宜采用一体化监控系统。
1.一体化监控系统功能定位
智能变电站一体化监控系统按照全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的要求，通过系统集成优化，实现全站信息统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。
运行监视
通过可视化技术，实现对电网运行信息、保护信息、一、二次设备运行状态等进行监视和综合展示。包含三个方面：
(1)运行工况监视
实现智能变电站全景数据统一存储和集中展示。提供统一的信息展示界面，综合展示电网运行状态、设备监测状态、辅助应用信息、事件信息、故障信息；实现装置压板状态的实时监视，当前定值区的定值及参数的召唤、显示。
(2)设备状态监测
实现一次设备运行状态在线监视和综合展示；通过可视化手段实现二次设备运行工况、站内网络状态和虚端子连接状态监视；实现辅助设备运行状态的综合展示。
(3)远程浏览
调度（调控）中心可以通过数据通信网关机，远方查看智能变电站一体化监控系统的运行数据，包括电网潮流、设备状态、历史记录、操作记录、故障综合分析结果等各种原始信息以及分析处理信息。
操作和控制
变电站监控系统满足无人值班要求。操作控制功能按调控中心、站控层、间隔层、设备级分层操作原则考虑。操作权限由调控中心、站控层、间隔层、设备级顺序层层下放。原则上站控层、间隔层、设备级只作为后备操作或检修操作手段。这三层的操作控制方式和监控范围可根据实际要求和设备配置灵活应用。
在监控系统运行正常情况下，任何一层操作，设备运行状态和选择切换开关状态都处于微机监控系统监控之中。在任何一层操作时，其它操作级均处于被闭锁状态。
信息综合分析与智能告警
通过对智能变电站各项运行数据（站内实时/非实时运行数据、辅助应用信息、各种报警及事故信号等）的综合分析处理，提供分类告警、故障简报及故障分析报告等结果信息，包含站内数据辨识、故障分析决策、智能告警等内容。
运行管理
通过人工录入或系统交互等手段，建立完备的智能变电站设备基础信息，实现一、二次设备运行、操作、检修、维护等工作规范化，包括源端维护、权限管理、设备管理、定值管理和检修管理等内容。
辅助应用
通过标准化接口和信息交互，实现对站内电源、安防、消防、视频、环境监测等辅助设备监视与控制。包含四方面内容：电源监控、安全防护、环境监测、辅助控制。
2.一体化监控系统系统配置
本设计110kV新建智能变电站内按节约建设投资原则，对一体化监控系统进行硬件整合优化配置，配置监控主机1台、综合应用服务器1台、Ⅰ区数据通信网关机2台、Ⅱ区数据通信网关机1台、Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机1台、防火墙1台、正反向隔离装置各一台、计划管理终端1套以及计算机系统软件若干。
配置一台监控主机，集成工程师站、VQC、五防一体化、小电流接地选线、低频低压减载等功能，取消单独数据服务器、图形通信网关机等不必要设备，实现智能变电站信息平台统一化和功能集成化，符合国网智能变电站一体化监控系统功能规范和建设规范。
3.一体化监控系统高级应用
监控系统一体化体现了智能变电站技术的先进性，符合国网公司智能变电站建设方针。
本期实现智能操作票、顺序控制、智能告警及分析决策、站域控制、拓扑五防、优化调节控制、源端维护等功能；对于现阶段不具备条件实现的高级功能应用，预留其远景功能接口。
智能高级应用功能如下：
1）智能操作票：
智能五防与监控系统合二为一，统一平台。通过图形操作、人机对话方式快速、正确、规范地生成符合电力用户现场要求的操作票，具有一体化图形、及基于变电站实时信息的操作、自动(人工)预演等特点，将运行人员从繁重的手工开票工作中解脱出来，显著缩短倒闸操作所需时间，提高电网运行效率。
2）顺序控制：
在全站设备间隔均能实现顺序控制，开关设备位置可以自动识别，跳读主站可根据备操作设备在线状态、保护信息等对顺序控制过程进行人工干预，下达跳、停设备等操作命令，实现一次、二次设备信息联动及保护软压板自动控制。
变电站实现顺序控制，在变电站后台和主站端均可实现站内设备一键式顺序控制，在保证操作安全前提下，极大程度缩短变电站倒闸操作时间，提高了操作效率，解决人工操作效率低、易出错等问题，提高供电可靠性。
3）监控五防一体化：
五防闭锁一体化建立了一种包括监控后台、远动所有站控层的的一体化五防。在该模式下，监控后台、远动五防闭锁规则具有统一的数据模型、统一的闭锁规则组态、统一闭锁逻辑判断。该模式简化了变电站五防系统结构，兼顾站控层各种设备的需求。
4）智能拓扑五防：
变电站采用基于拓扑网络的职能五防，自动实现防务操作的逻辑判断。防误闭锁逻辑免配置和自适应，变电站扩建无需修改逻辑。提高智能变电站防误操作的技术水平，建设和维护效率得到极大提高。
5）优化调节控制：
根据地区各类站点的节点参数计算出最优无功调压方案，并下发至变电站自动化系统，实现无功补偿自动投切和主变有载调压，支撑电网安全经济运行，从而达到优化控制的目的。
6）站域控制：
站域控制建立在一体化信息平台基础上，可实现多个电压等级桥备投、进线备投、分段备投、主变压器备投等备投功能，还可实现过负荷联切、过负荷闭锁和低频低压减负荷功能。
7）源端维护
在智能变电站和调度主站基于IEC61850标准，建立统一的模型，在保证安全的前提下，应在变电站利用统一系统配置工具进行配置，生成标准配置文件，包括变电站网络拓扑等参数、IED数据模型及两者之间的联系。变电站主接线和分画面图形，图元与模型关联，应以可升级矢量图形（SVG）格式提供给调度主站。
4.一体化监控系统整合方案
新建110kV智能变电站采用一体化监控系统，应用智能变电站一体化信息平台实施方案的成果，通过硬件优化整合，监控系统设备配置及节约投资经济性分析比较如表1。
表1一体化平台硬件设备经济分析比较表（费用：万元）
序号优化前方案优化后方案费用比较
设备费用设备费用
1监控主机10监控主机15-25
2操作员站10
3工程师站10
4保护信息子站5
5五防工作站5
6远动通信装置10数据通信网关机12+2
7综合应用服务器10综合应用服务器10
8打印机8网络打印机1-7
9合计683830
根据全寿命周期设备造价分析比较，站控层设备经过优化整合后在寿命周期内成本可节省30万元。
5.结论
本文介绍了一体化监控系统功能定位以及配置原则；采用一体化监控系统，通过一体化信息平台进行硬件整合优化后，整合了各应用系统功能，减少了服务器等硬件设备及与各子系统的运行维护成本，也节省了资源消耗，有力地推进节能环保，降低人力物力成本，与调控一体化的运行管理模式相适应；以实例配置方案进行分析，为新建智能变电站监控系统优化配置提供了参考依据。
参考文献
关于印发《智能变电站一体化监控系统功能规范》等两项标准的通知，国家电网科，〔2012〕143号.
Q/GDW678-2011《智能变电站一体化监控系统功能规范》及编制说明.
Q/GDW679-2011《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》及编制说明.
关键词：中小水电站；互通性；直观简洁
水电站监控系统是利用计算机程序对站内电能生产过程进行全程监视与控制。近些年世界各国在水电站监控方面都有着长足的发展，尤其是我国走上了水力发电规范化的道路，有很广阔的发展前景。
一、国内外水电站监控系统技术的现状
20世纪60年代时期，美国首先在水电厂监控系统领域使用计算机，由于当时的计算机有体积大、性能差、缺乏高级软件支持等缺点，监控系统只能承担当时电厂运行的参数记录和信号报警等功能。
我国水电厂自动化应用计算机的时间起步较晚。1995年7月，当时的电力部就正式了“水电厂计算机监控系统基本技术条件”的行业标准，标志着我国水电厂的计算机监控系统发展走上了标准化、规范化的道路。水电厂综合自动化方面推广计算机监控技术的条件已经具备。
二、水电站计算机监控的组成概述
电力系统中，水电站除了承担发电任务外，同时担负着系统的调峰、调频以及系统的事故备用容量的任务。
监控系统的组成包括机组当地控制单元LCU、主变、线路及公用设备控制单元LCU、水工当地控制单元LCU。
三、监控系统程序实现的系统背景
（一）WindowsNT系统的程序特点。Windows操作系统是世界计算机方面应用最广泛最广为人知也是操作最简易的操作系统之一，由于Windows操作系统具有用户界面图形化，相比较其他系统更加友好易懂，支持单窗口多后台任务完成以及多线程任务处理等特点、已经成为计算机首选的计算机用户使用操作系统平台。在笔者参考多款Windows操作系统后认为，WindowsNT是Windows操作系统中最符合监控系统使用要求和特性的一种，因为其具备以下几项特点：
1.WindowsNT系统支持单窗口多后台任务完成以及多线程任务处理，在处理事故及显示系统运行情况时可以分开处理互不影响。
2.安全性，Windows操作系统的登陆界面系统能保留各个用户数据，也能保留管理员的数据。
3.可靠性，Windows操作系统是基于注册表实现编写的用户操作系统，对于注册表的依赖是Windows系统崩溃的一大原因。WindowsNT系统对此项特点进行了优化，不会出现其他个人电脑用户使用Windows系统时出现的系统崩溃等问题。
（二）WindowsNT下的编程特点。由于WindowsNT是基于Windows系统的更加稳定版，同样使用了用户图形窗口界面，使得操作方式更加容易操作，也允许运行程序更加复杂。
四、利用VC来实现监控系统主程序
程序主界面见下图：
本程序界面由左右两部分组成，左侧为主视图界面，可以直观反应整个水电站的运行情况，四个机组的发电机在转动，代表四台机组正常运行。
左侧主视图中可以直观的显示出现场各种模拟量的变化、工作状态。
右侧为监视控制界面，用来控制四个机组的开停，右下角的信息栏可以直观的检测水电站机组的各项数据。在程序右侧有一组远动控制按键，来远程控制4个机组。
当第一次按下这四个按键中的一个，如点击“1#机组”按键，会弹出的对话框供工作员来选择，点“是（Y）”则1#机组停止运行。设置这样的对话框是为了防止鼠标误操作点中按键致使机组停止运行。
当机组按要求停止运行后，再次按下该按键，则出现如图4—5的对话框供工作员来选择，点“是（Y）”则1#机组重新启动。
在选择停止1#机组停止时，在左面的图像会停止转动，这样不仅使机组是否正常运行能一目了然，也使工作员能清楚的知道对哪个机组进行过停止操作。
监控程序事件信息栏是本系统内显示监控事件状态的区域，在这里可以同时监视四台机组的故障、越限、事故、动作等方面的信息，工作员可以通过这个区域知道机组在具体时间发生的具体事件，以便及时通知现场工作人员解决故障（事故）。
五、结论
系统的主程序选用WindowsXP做为设计平台，开发过程中用的软件为VisualC++6.0，运行平台为WindowsNT。程序在运行中实时监视水电站的各个重要监控量，负荷曲线可以更直观的体现当前的运行情况，事件信息栏可以使工作人员直接了解出现的问题的具体情况，及时采取应对措施。在中小型水电站的监控系统中，如何更好的实现少人职守或者无人职守，是监控系统未来发展的总体趋势，由现代的技术来看，监控系统将从智能化、人性化的方向发展已经成为可能。该监控系统同时也完全可以应用于电网建设中变电站的监控系统，同时具备本文以上所提的所有优势。（作者单位：电力经济技术研究所）
参考文献：
[1]陈造奎.水电站测试技术[M].北京：中国水利水电出版社
关键词：变电站全面监测分布式集中控制
0引言
无人值守变电站要求对现场进行全面的监控。目前，我国电力系统普遍采用的是SCADA系统实现“四遥”功能，但仅此还不能满足生产现场完全无人化和充分保证变电设备安全运行的目标，因为站内现场还存在设备绝缘、环境视频图像监控问题，解决例如防火、防盗、防止设备绝缘劣化、发热过度等实时监视，这些问题使得建立全面的变电站远程监控系统成为当务之急。?
经过调研发现，国内对变电站现场状况的监测，基本只针对某个独立单元系统，如电气指标监测，电视监控、绝缘在线监测、防火防盗监控等，并上传至局生产管理部门。这些仅仅依靠某一、二项监测结果去了解变电站的状况往往是片面的，不足以让后方的生产管理人员实时、全面地掌握变电站现场状况，更不能依靠某一项监测结果对现场进行及时处理，令已经投入的监测系统不能充分发挥应有的作用，导致事倍功半。即便安装了较多项目的监测系统，但各个系统互不兼容，操作繁琐，往往集成度不高，一样达不到理想的监测效果。?
经过研制开发的一套具备全面监测项目内容的变电站综合一体的现场监控系统，将变电站监测推向全面化，使得变电站无人值守成为可能。?
1主要研制目标?
系统结构模块化，由电视、火警和保安监控子系统、设备状态红外监控子系统、电缆防火、高电压绝缘在线监测等子系统组成，某些成熟的子系统可直接引进，然后，利用主控系统将各个系统利用软硬件接口集成在一体，统一协调管理，可大大缩短研制周期，并且保证某个系统的升级，不影响其他子系统和主机系统的运行。?
(1)系统采用分布式集中控制技术，把一个变电站分成几个报警区域，每个报警区域由一台分级控制器负责区域内的所有报警控制、设备控制。分级控制器再通过数据线与矩阵主机相连。矩阵主机与所有的分级控制器只须一对双绞线连接即可。系统采用分级控制技术，使系统施工、布线和维护简单方便，系统可行性提高，某一区域故障不影响其他区域。分级控制器采用标准422/485接口，可与变电站其他设备连联。?
(2)设备运行状态监控。现有的监控系统，只能监视设备的外部及周围环境，无法监测设备的运行状态，只能在被监视设备发生严重(如起火冒烟、外部变形等)情况下报警，无法将被监视设备发生故障消除在萌芽状态。因此，要做到真正意义上的无人值守变电站，必须采用红外热像仪，完成对变电站主要工作设备(主变压器、电容器、开关等)的运行状态监控，及时发现设备故障，及时报警。?
(3)电缆防火系统使用缆式定温探测器对电缆温升进行报警，大大优于传统的温度、烟雾探测器只能起到事后报警作用，无法早期发现故障隐患。?
2系统主要结构?
GD3000变电站监控系统由监控前端、现场主机工作站、通信网络和后台监控中心组成，基本结构如图1所示。?
图1GD3000变电站监控系统结构图
2.1监控前端和现场主机工作站?
监控前端由各类监测传感器、摄像机、红外热像仪、电缆感温探测器、防火报警设备组成，监控前端与现场主机工作站组成一套站内系统可单独工作。?
2.2远程通信网络?
(1)现场主机工作站与后台监控中心之间，通过VC2000DN编解码器，光端机采用光纤（E1口）连接，系统工作稳定。?
(2)VC2000DN解码器将2M信号解码后通过RS-232串口传输至监控中心服务器。?
(3)后台监控中心通过监控中心服务器采用以太网交换机，接入MIS网。?
2.3后台监控中心?
后台监控中心一般设在办公大楼，由系统中央服务器、VC2000DN解码器、监控客户终端组成。?
(1)硬件设备采用先进的进口设备，确保稳定、可靠与安全，具有强抗干扰能力。?
(2)每一个经过授权的客户终端通过IE浏览器即可对监控前端设备进行管理,如实时测量在线各类高压设备的介质损耗、泄漏电流等，遥控各类摄像机进行环境监控，遥控红外热像仪对设备发热情况跟踪，接收各类报警消息等。?
3系统主要特点?
该系统可以完成现场日夜电视监控、高电压设备绝缘在线监测、电气设备热故障红外热像实时监控及防火防盗监控，它利用网络媒介将现场监测系统与局生产调度部门连接在一起，使远方的生产管理人员对变电站现场状况了如指掌，为变电站的无人值守创造了良好的前提条件。?
(1)系统结构合理、安装扩展轻松简捷。
根据电力行业规程，采用开放式结构设计而成，系统配置灵活合理，既可自成体系，又可多级组合而形成监控网络，各子系统可自由配置组合并实现无代升级；系统自身有很强的可拓展性，与其他系统有较强兼容性。
(2)使用简单方便。只需登录上网（局域网）或拨号上网(INTERNET)，均可通过IE浏览器对前段变电站设备进行管理。?
(3)系统控制面板和图形界面（GUI）友好。基于WINDOWS系列操作系统的用户友好界面程序，简单易学。
(4)高电压设备绝缘在线监测系统功能强大。高电压设备绝缘在线监测系统主要用于中型、大型变电站，对主变压器套管、耦合电容器、电流互感器、电压互感器、主变压器铁心、主变压器中心点套管、各种避雷器、断路器等高电压设备绝缘状况进行在线监测。主要监测项目有：介质损耗、泄露电流、等值电容、母线电压、频率、铁心电流、零序泄露电流、谐波分析等。可以自动或手动监测上述各量及变化率，进行数据统计和处理，打印其结果或变化曲线，进行绝缘情况的综合评判。?
(5)图像传输速度快、品质高。传输图像分辨率352×288～704×576可调,彩色32Bit,亮度256级，速率25桢/s（PAL制）-30桢/s（NTSC）制。①图像远程传输硬件压缩，图像效果明显好于软件压缩，云台移动时，图像仍保持清晰。②局域网接收采用软件解压缩，用户不限。③最新网络视频监视压缩芯，传送极高质量图像直接上10/100?M以太网，网络传输可达到30帧/s。④网络视频传输采用最新的IP呼叫方式，只有当视频服务器接收到网络连接请示时才响应请求发送图像，且占用带宽不超过50?kbps，网络能力强大。变电站的图像、监测信息、通过光纤2?M口传输图像，至供电局监控中心，有关部门在办公室使用电脑上网即可远程查看和控制前端设备。变电站的监视图像、监测信息也可直接上变电站已有的局域网。?
(6)红外热像故障监测测温准确。
采用红外热成像仪对整个变电站的关键部位实施监测与黑夜监视，能够掌握关键设备的运行状态。①焦平面红外热成像仪，有线连接，设定工作方式后自动工作。②远程网络控制，手动实现视场内热故障搜寻。③全屏任意点测温、伪彩色显示，设定温度报警，温度分辨率≤0.1?℃。④全数字化存储，确保图像数据同现场情况相同。⑤功能强大的分析软件，自动形成报告输出。?
(7)主动报警、减少损失。
对红外入侵、烟敏、电缆防火等报警点的设防：可进行任务设防、定时程序设防、人工手动设防，当所设防的点出现报警后，系统可就地进行报警处理，并在前端按权限切换至报警现场的图像，主动提醒生产管理人员，使各种异常得到及时处理，将损失降到最小，并建立图像、地点、时间等资料的数据库供查询和硬盘录像。?
(8)先进的抗干扰技术。
在变电站强电磁场干扰下，可以保证系统工作稳定，符合GB6833.1中规定的静电放电敏感度试验、电源瞬态敏感度试验、辐射敏感度试验、传导敏感度试验要求。?
4经济、社会效益分析?
GD3000型变电站远程监控系统在泰安供电公司桃园变电站已投入运行，在公司MIS网络覆盖的范围内，各级有关部门的计算机都可以随时监测变电站现场的情况，在生产管理、调度中发挥了巨大的作用，创造了明显的经济效益和社会效益。?
4.1经济效益分析?
(1)该系统可以在任何时间、任何地点通过MIS网络实时、准确地为领导和生产管理人员提供变电站的现场情况，可操纵前台摄像机进行变电站现场巡视，完全代替运行人员日常例行巡视。?
(2)该系统可进行远红外测温工作，远程操纵带云台的红外热像仪即可测出变电站关键设备的温度，从而掌握设备的运行状态，减少不必要的检修工作。?
(3)该系统的火警和保安监控装置可实现对变电站的防火、防盗保护。独具特色的电缆防火预警子系统可对变电站各种类型的电缆进行感温监测，一旦温度达到设定值即进行报警，将异常消除在萌芽状态中。?
综上所述，经过测算，投入该系统后每年节约不必要的现场检修、巡视、测温投入的人工、材料和台班等直接费用至少达20万元。?
4.2社会效益分析?
GD3000型变电站远程监控系统投入后也收到了良好的社会效益：①提高了供电的可靠性；②提高了电网运行的效率；③提高了配电设备技术水平；④提高了企业现代化管理水平，达到科学管理，合理运营的目的；⑤达到减员增效、提高劳动生产率的目的；⑥改进对无人值班变电站或少人职守变电站隐患的监控能力，提高服务质量，从而提高为用户服务水平，树立供电企业的良好形象。?
4.3安全方面?
杜绝了设备的无依据检修，从而大大减少了带电现场的工作量，是减少电力事故发生、实现安全生产“可控、在控”的行之有效的措施。
?
【关键词】变电站视频监控设计
伴随着现代电力工业技术的不断发展，智能视频监控系统已经开始广泛的应用于电力系统。数字视频监控系统的技术突破使得电力自动化系统的摇视功能得以实现。本文结合计算机、多媒体、图像处理和模式识别等多项技术设计了一套适用的变电站智能视频监控系统。
一、监控系统总体结构的设计
图1是变电站智能视频监控系统的总体结构，从图中我们可以看出，整个监控系统主要由三部分组成：前端设备、通信设备和后端设备。
二、监控系统的基本原理
变电站智能视频监控系统的主要工作的原理是：首先利用CCD和图像采集卡来获取现场的视频图像资料，然后利用现场的计算机来读取图像采集卡当中的视频信息，接着利用模式识别和图像处理等技术对读取的现场视频信息进行综合分析，由此来完成对视频现场运动目标的智能化摇头跟踪。
三、视频信息处理模块的实现
3.1运动目标的检测
图像的处理和分析主要包括图像的简单处理和分析、图像增强、图像的分割和滤波等三部分的内容。
3.2特征的选择
特征形成的过程当中所得到的原始的特征维数非常高，数量也相当的大。所以对原始特征值进行压缩是非常必要的。目前常用的特征压缩的方法主要有特征选择和特征压缩两种。
四、自动跟踪模块的实现
如果要实现运动目标的自动跟踪功能，先要获取懂啊背景图像A，并同时计算出图像A的中心坐标（x，y），然后获取另外的图像B，判断（A―B）是不是大于（是给定的阈值）。如果小于的话就继续获取背景图像A和图像B，直到获得的（A―B）大于，接着计算差影图像的中心坐标（x’，y’），并判断{（x―x’）+（y―y’）}的值是不是等于0，如果等于0的话就继续获取背景图像A和图像B；不等于0时就计算水平和垂直方向的坐标偏移量，云台就根据偏移量来对运动目标进行跟踪。
五、监控系统在晚上工作的实现
在视频监控领域，夜间的视频监控防护技术一直都是大家所关注的焦点。当前，国内外普遍使用的是低照度摄像机加红外照明技术。我们所开发的变电站智能视频监控系统中的夜视CCD相机不同于一般的低照度CCD相机和红外CCD相机。这种夜视CCD相机能够在微光（0.000625lx）、强光等不同条件下摄制相同的视频图像。夜视CCD相机采用特殊的真空制冷及其他技术，消除了其他干扰，所获得的原始图像信号再经过软件的处理之后，进一步使得低照度下的图像更加的清晰。这就使夜视摄像技术应用于变电站智能视频监控系统成为可能。
六、结束语
变电站智能视频监控系统所实现的智能识别和自动跟踪的新方法，能够实现无人值班场合的智能化和自动化。这种智能视频监控系统改变了传统视频监控中过多的依赖于人的状况，而且提高了视频监控的准确性、高效性和便利性，成功的实现了变电站区域内远程的智能化视频监控，而且能更加直观、及时、全面、真实的了解那些远处无人值守的实际动态情况，逐步的实现了电力系统便利的监控力度，为了电力系统的安全运行提供了很大的技术支持。
参考文献
[1]鲁宏伟.视频会议系统与远程监控[J].测控技术，2000（8）
[2]王利敏，关延伟，刘新宇.基于图像处理的变电站无人值守目标自动跟踪系[J].华北水利水电学院学报，2010，31（1）
【关键词】变电站自动化监控系统设计
在经济社会快速发展过程中，社会各行各业对电力需求量逐渐增大，对供电安全可靠性也提出了更高的要求。变电站是电力系统中的关键环节，加强对其有效的监控，能够提升电力系统运行安全。基于此，加强对变电站自动化监控系统设计的研究具有十分现实的意义。
1变电站自动化监控系统概述
在国家电力建设改革过程中，对电力系统改造提出了两点要求，第一，尽可能减少投资，提升建设效益，保证电力系统整体的运行水平；第二，确保电力系统运行的安全可靠性。变电站作为电力系统中关键的环节，与电力经济效益、安全运行息息相关。计算机技术、电子技术、通信技术等不断的发展，为变电站实现自动化监控提供了技术基础。变电站自动化监控系统就是运用这些技术，通过有效的设计，在硬件设备以及软件程序的共同支撑下，对变电站运行情况进行实时监控，保证变电站运行的安全性，对电网综合自动化发展做出巨大的贡献。
2变电站自动化监控软件开发
现阶段，程序设计方法多种多样，但以模块化程序设计与面向对象的程序设计为主，将两者有效地结合起来，形成一套完整的变电站自动化监控系统开发模式。变电站自动化监控系统一般使用后台软件，结合模块化和面向对象的程序设计方式，基本上确定了后台软件应有的功能，由这些基本功能构成系统的主要特征。采用模块化程序设计的方式，将后台软件分为若干个子系统，包括数据库管理系统、报表系统、通讯系统、主控程序等等，每一个子系统由简单的数据关系构成，容易建立模型。因此，在具体的软件开发设计中，一般采用分层分析设计以及线程技术方法。
2.1分层分析设计方法
根据变电站业务处理、控制流图以及数据流图等，明确后台监控软件的主要层次，即数据处理层、通信层、应用层、数据存储层等，利用分层分析设计方法，逐层进行分析与设计，对层与层之间的接口进行明确规定，降低开发的难度，提高数据接口的兼容性以及移植性。
2.2线程技术方法
以线程技术为主的变电站监控主站，能够利用不同的线程完成不同的任务，合理区分线程的优先级别，就能够完成实时性不同的任务，提高了变电站监控系统中数据处理效率，保证各项紧急任务发生后系统的响应速度。
3变电站自动化监控软件的构成
变电站自动化监控软件的构成分为三个部分，即底层数据服务器、中间层数据库以及高层应用程序。
3.1底层数据服务器
该层具有数据处理以及通讯两种功能，能够接收到RTU采集的实时数据信息，包括变电站运行的状态量、模拟量以及时间顺序等等，同时还能够向高层程序层的RTU发送控制命令，并显示源码数据。对原始的数据进行有效的处理，形成实时数据，并及时传输到中间层数据库中，提供给应用软件使用，确保信息的实时性。
3.2中间层数据库
中间层数据库主要是面向应用程序，具有系统功能分析，是整个数据信息结构的核心，能够为高层应用功能模块提供各种有用的数据信息。根据系统性能的不同，将数据库分为实时数据库、参数数据库、历史数据库以及辅助数据库几类。
3.3高层应用程序
高层应用程序具有多个功能，包括监视功能、遥控遥调功能、数据采样计算处理功能、打印功能、接线图编辑显示功能、报表功能、参数管理功能、人机接口功能以及系统安全维护功能。该层的应用程序，能够将变电站运行的实时数据信息进行处理，并对数据库信息进行监测，发现异常情况就会发出警报，并做好备份工作。对相关的数据信息、报表等还能够进行打印，为系统设置、维护等提供配套的参数管理，根据用户操作内容的不同，设置有效的权限管理。
4变电站自动化监控系统软件结构设计
在变电站自动化监控系统后台软件设计过程中，考虑到数据功能的组合与分散，系统通讯以及数据处理功能都是为高层应用程序提供有效的数据，如果将两者分开，必会影响数据处理的时间，也会增多数据传递时间，将处理过程复杂化。所以，一般需要将通讯与数据处理功能进行组合，形成一个独立的功能模块，我们称之为数据服务器，两者的组合能够节约数据处理时间，提高系统整体的效率。同时，数据库管理、报表功能、数据存储功能、远动功能等功能之间数据联系较少，独立性较强，可以实行分散，尽可能使其与应用数据发生联系，形成以数据为中心的功能结构，便于系统操作和维护。
值得注意的是，在变电站巡检操作人员操作设备过程中，在主控室操作后，又必须到现场查看并验证一次设备的实际位置，如果操作项目多的话，过程反复又浪费时间，自动化的程度还有待提高。假如操作人员在主控室或调度室就能查看一次设备的运行工况，则会大大减少操作人员的劳动量和时间。所以，未来的趋向将是在一次设备附近装设视频和声控系统，通过远动和通信系统进行数据采样和传输，运行操作人员在远方就能对设备的运行工况及状态变化情况了如指掌，同时又减少与高压设备危险接触的不定因素。但就目前而言，大部分人员计算机技术能力有待提高，只能进行简单分合闸操作以及线路改命名等简单的数据库编译工作等，遇到复杂问题仍需向厂家求助，这一问题需要后续解决。
5总结
通过上述分析可知，随着社会经济快速发展，电力事业改革工作正如火如荼地进行中，各行各业对电能的需求量不断提升，给电力系统运行的质量提出了更高的要求。变电站是电力系统中关键的组成部分，是输电系统中关键环节，在信息技术、通信技术、计算机技术等的发展过程中，我们要通过合理的设计，建立变电站自动化监控系统，对其运行进行有效的监控，保证变电站运行的安全与稳定。
参考文献
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【关键词】变电站；图像；远程监控；计算机
引言
电力远程图像监控系统在不断更新，技术进步而产生的新功能的能力。实时图像监控防火，防盗功能(包括烟感，温度、红外线、门禁等)对特别重要的变电站可使用红外热成像摄像机进行高压设备的运行温度监控(选项)移动摄像功能(可选项)远程视频传输(能适用电力系统常用的多种通信通道)远程控制监控设备(包括矩阵，云台、镜头和灯光等)本系统能进行现场照明控制本系统保证能和综合自动化系统，消防自动化系统、门禁系统等有效联动本系统可使用网上办公电脑作为分控工作站(配适当软件)报警时有警视联动功能和自动启动录像功能站端具有数字硬盘录像及其回放功能实行操作权限管理自动生成系统运行日志全中文图形化界面数据记录查询及打印报表输出画面分割和视频自动循环功能。系统时钟同步历史图像储存与查询系统自诊断和管理实现与MIS、SCADA等系统的接口，单方向接收SCADA控制信息，实现调度遥控、操作维护的可视化联动。提供系统完整通信规约及相关协议并对业主开放，以构成统一管理的集成平台。
1、远程图像监控系统的组成
变电站远程图像监控系统主要由3个互相衔接的部分组成：变电站现场设备(简称子站)、通信通道、监控中心(简称主站)。
1.1子站。子站设备指位于变电站的所有设备，由摄像机套件、报警控制器、解码器、红外线光束对射探头、灯光控制器、云台、监控主机等组成，并与变电站综合自动化系统或远动设备互联。
子站主要是将现场图像、声音、报警信息编码，利用通信通道将视频信息上传至主站，同时接受上级主站发下来的监控命令，对图像进行控制，包括云台动作、光圈大小、聚焦远近和变倍、预置位和巡视等操作。并根据解码器、报警控制器(由温感探头、烟感探头及红外线光束对射探头等设备组成)采集到的各种状态信息和报警信息实现警视联动功能，自动启动报警照明灯、警铃，同时切换到指定的摄像头画面，并自动录像，以字幕、声光提示报警。
1.2通信通道。通信通道起到连接变电站和主站的桥梁作用，也是系统最关键的组成部分，传输系统的性能直接决定着系统监控中心图像数据的质量。目前，在电力系统中采用的传输方式主要是E1(2．048M的链路)线路传输方式，如图l所示。
1.3主站。主站由一个监控主机组成，实时接收子站的图像、声音、报警信息并解码显示，实现对变电站的视频监控任务，同时也可以完成一些管理和远程控制功能，并与SCADA(调度监控)系统及电力MIS网互通，实现电网调度和维护的可视化。
2、远程图像监控系统的主流视频编码方式
目前远程监控系统的主流视频编码有2种，分别为基于ITU―T的H.26x及基于IOS／IEC的MPEG编码方式。
2.1H.26x编码方式。H.26x编码是一种帧间预测减少时域冗余、变换编码减少空域的混合编码方法，具有压缩比高、算法复杂度低等优点，主要应用于视频会议、可视电话，并被许多多媒体通信终端标准所采用。在变电站远程监控系统中，H.26x解码采用硬件解码方式。
在变电站，远端主处理器将图像、声音、报警信息编码后通过线路接口送入通信链路并传至监控中心，在监控中心通过El传输资源与变电站相连，接收变电站上传信号，将其中的图像数据通过H.26x解码后生成全电视信号输出。
2.2MPEG编码方式。MPEG(MotionPicturesExpertsGroup)始于1988年，专门负责建立视频和音频数据压缩标准。随着宽带网络的建设和无线通讯的发展，MPEG--4已成为基于Internet的视音频流的主流编码方式。该标准对压缩算法进行了改进，具有视频质量与分辨率高，且数据率相对较低的特点。采用MPEG-4编码方式，系统网络通信采用IP网络技术组网，且能支持IP组播功能。
2.3两种编码方式的比较。两种编码方式均具有网路带宽占用低、视频质量好与分辨率高的优点。但MPEG-4编码方式对压缩解码的计算机性能要求较高，而H.26x编码存在图像压缩痕迹明显，运动物体边缘有水纹波的现象。
基于两种编码方式的遥视系统，均具有图像质量好、通道带宽占用低、系统扩展方便的特点。H.26x编码的遥视系统，采用硬件编解码，稳定性高，输出为全电视信号，可通过视频上网器与MIS网连接，但同时只能浏览同一个变电站，同时系统基于硬件架构，投资费用高；MPEG-4编码的遥视系统，采用软件编解码，稳定性较差，输出为计算机显示的MPG--4图像信号，可按多级方式组网，支持IP组播功能，网络功能强，同时系统基于软件，方便升级，投资较低。两种系统性能比较见表1。
3、组建基于W／MPEG一4编解码方式的遥视系统应注意的问题
随着网络技术的发展，基于IP／MPEG-4编解码方式的遥视系统逐渐成为变电站远程图像监控系统的主流方式。特别是系统网络采用IP网络技术组网，IP组播功能的实现，使IP网上任何一台计算机，可通过权限控制的方式实现无级监控，同时主站和MIS网图像用户中的多台终端可以同时监控任一变电站，使巡检中心、监控中心等相关部门通过现有的电力通信网对所属的多个变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况报警接收处理，提高变电站运行和维护的安全性和可靠性。
①系统规模可根据电网区域范围大小和变电站数量组合定义，至少可接入30个变电站的遥视监控。按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。主站需配置支持IP组播的3层千兆视频交换机。②在建设电力光纤线路中需预留2～4芯光纤作为专用的遥视通道。③系统架构必须采用标准化、网络化、免维护式的系统结构，才具有高度的可靠性和安全性．同时符合ISO／OSI开放系统互联标准。④系统应具备软硬件的扩充能力，支持系统结构的扩展和功能升级；系统应为其他系统提供标准图像接口；系统所提供的支撑软件能支持用户进一步开放应用软件；系统的软硬件接口应采用国际标准或工业标准，支持与其他标准硬件、其他网络及不同生产商的设备互联。⑤远程图像监控系统的开放性和兼容性是建立在统一的系统网络音视频格式及统一的主站与站端监控系统间的通信协议基础上的，因国家并未对变电站远程图像监控系统提出统一的技术标准，特别是主站与站端监控系统之间的通信协议，故不同生产商提供的站端设备很难顺利发入主站。电力部门与设备供应方在签订技术协议时应特别明确设备供应方需开放所有接口，保证监控系统的开放性和兼容性，并为其他生产商的设备接入提供相应的协助。否则将严重限制设备选型范围，由于没有统一的远程图像监控系统通信规约，不同厂家只能采用系统对接，存在施工工期长、系统接入质量差、系统稳定性低等现象。最后只能由主站设备供货方提供采用系统接入设备及软件，才能保证各个子站按时接入主站。所以电力远程图像监控系统的推广急需一套成熟统一的技术标准。⑥应满足系统的安全要求，即保证所有设备在超高压电磁环境中、在丁频过电压、雷电波、脉冲干扰、静电放电、辐射放电、辐射电磁场、开关设备操作、系统故障以及快速瞬变等干扰情况下必须正常稳定运行。系统的应用软件开发，应有必要的网络安全保护，保证系统数据和信息不被窃取和破坏，特别是对网络病毒的防护。
4、电力变电站远程图像监控系统的管理
电力变电站远程图像监控系统基于R／LAN视频服务器硬件设备。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。
4.1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．
4.2语音功能。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;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。
4.3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，以减轻系统录像功脂包括实时录像，定时录像、运动检测预触发录像及报警预触发录像。