徐俊兵

“統(tǒng)一監(jiān)控”助力堅強智能電網(wǎng)安全

徐俊兵

電力行業(yè)作為經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎設施和重要的公用事業(yè)之一，一直保持著較快的發(fā)展，也越來越與國計民生休戚相關。隨著智能電網(wǎng)建設的推廣，市場對視頻監(jiān)控的要求越來越高。

智能電網(wǎng)的發(fā)展

首先，讓我們一起來重新了解一下世界各地的停電事故，從這些事故中，相信大家都會認識到，智能電網(wǎng)建設跟我們每一個人的生活、工作都息息相關。

事例一：2003年美國東部時間8月14日16時11分(北京時間15日4時11分)，美國東北部和加拿大東部發(fā)生大規(guī)模停電。在事故發(fā)生的最初3分鐘內(nèi)，就有21個電廠停運。本次事故累計損失負荷6180萬kW，263座電廠531臺發(fā)電機停運（包括10座核電站19臺核電機組），幾十條高壓輸電線停運。受影響最嚴重的地區(qū)包括美國密執(zhí)根州、俄亥俄州、紐約市、新澤西北部、馬薩諸塞州、康涅狄格州和加拿大安大略省、魁北克省在內(nèi)的10多個地區(qū)?！?.14”大停電造成美國東北部和加拿大東部機場癱瘓、公共交通癱瘓、航班延遲、成千上萬人被困地鐵、電梯、火車和高速公路上，超過5000萬人失去電力供應，停電29小時后才完全恢復電力。

事例二：2009年11月10日當?shù)貢r間晚22時15分（北京時間11日8時15分），一場突如其來的大規(guī)模停電使近半個巴西和鄰國巴拉圭幾乎全國陷入一片黑暗，巴西的兩座最大城市圣保羅和里約熱內(nèi)盧交通一度嚴重癱瘓。這次停電事故波及到巴西的18個州，其中圣保羅州、里約熱內(nèi)盧州、巴拉那州和圣埃斯皮利圖州受損程度最大，電力供應幾乎完全中斷，其它14個州受到不同程度的影響。此次停電范圍約占巴西國土面積的一半，全國至少6000多萬人的生活受到影響，斷電大約4小時后，即至11日凌晨才開始慢慢恢復。巴西的鄰國巴拉圭當晚也陷入了黑暗，不過停電時間持續(xù)了不到半個小時。

事例三：2012年4月10日晚20時30分左右，位于深圳龍崗區(qū)橫崗街道的500千伏深圳變電站站內(nèi)開關故障，導致深圳羅湖、福田、布吉片區(qū)出現(xiàn)大面積停電。這次事故導致廣深和諧號暫停運行1小時，多處高樓有人員被困電梯，多路段出現(xiàn)交通信號燈故障，并引發(fā)局部交通擁堵。城市的光鮮之下，堅強還是脆弱？如何保證在突發(fā)情況下，城市經(jīng)濟、民生和社會秩序的有效運轉？

電力行業(yè)作為經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎設施和重要的公用事業(yè)之一，一直保持著較快的發(fā)展，也越來越與國計民生休戚相關。因此，保證供電系統(tǒng)的安全運行已經(jīng)成為電力管理部門的首要任務。

2001年，美國電力科學研究院（EPRI）提出“IntelliGrid”（智能電網(wǎng)）的概念，并于2003年提出《智能電網(wǎng)研究框架》展開研究。隨即，美國能源部（DOE）發(fā)布Grid2030計劃。該計劃的主要內(nèi)容是，通過采用先進的材料技術、超導技術、電力電子技術，重點研究控制技術、廣域測量技術、實時仿真技術、儲能技術、可再生能源發(fā)電技術、微型燃氣輪機發(fā)電技術等，以構建全美骨干電網(wǎng)、區(qū)域性電網(wǎng)、地方電網(wǎng)和微型電網(wǎng)（分布式電力系統(tǒng)）等多層次的電力網(wǎng)絡，爭取到2030年建成完全自動化、高效能、低投資、安全可靠、靈活應變的輸配電系統(tǒng)，以保障大電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性，提高供電的可靠性及電能質(zhì)量。

同時，歐洲等其他國家也在對電網(wǎng)的發(fā)展模式進行思考和探索，以期提高電網(wǎng)運行水平。而且不約而同地，各國均將電網(wǎng)的安全作為建設的重中之重。

多年來，我國電網(wǎng)建設也逐步加強，城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設與改造取得了重大成效，保障了國民經(jīng)濟發(fā)展和社會進步對用電的強勁需求。

未來幾十年將是我國全面建設小康社會，向工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化和現(xiàn)代化深入推進的重要發(fā)展時期，也是我國加強節(jié)能減排、建設“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會，實現(xiàn)能源與經(jīng)濟社會和諧發(fā)展的關鍵時期，這對作為重要基礎產(chǎn)業(yè)的電力工業(yè)發(fā)展，尤其是電網(wǎng)發(fā)展提出了更多、更高的要求。

2009年5月，中國國家電網(wǎng)公司正式發(fā)布了舉世矚目的“建設堅強智能電網(wǎng)”的研究報告，首次向社會公布了“智能電網(wǎng)”的發(fā)展計劃。

2010年3月，“加強智能電網(wǎng)建設”首次列入《政府工作報告》，我國智能電網(wǎng)建設步伐迅速加快。2010年5月1日，我國第一個智能電網(wǎng)示范工程在上海世博園率先投運。6月29日，國家電網(wǎng)公司又制定并發(fā)布了《堅強智能電網(wǎng)技術標準體系規(guī)劃》，成為全球首個用于引導智能電網(wǎng)技術發(fā)展的綱領性標準。這一標準的發(fā)布，標志著在政府、行業(yè)、企業(yè)的合力推動下，我國智能電網(wǎng)建設全面提速，成為世界智能電網(wǎng)建設的先行者和引導者。

2011年以來，我國堅強智能電網(wǎng)進入全面建設階段，在示范工程、電動汽車充換電設施、新能源接納、居民智能用電等方面大力推進。2011年9月19日，中國首個智能電網(wǎng)綜合示范工程在中新天津生態(tài)城成功投運。

根據(jù)國家電網(wǎng)公司“智能電網(wǎng)”的發(fā)展計劃，2011年至2015年為智能電網(wǎng)全面建設階段，這一階段將進一步加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設，初步形成智能電網(wǎng)運行控制和互動服務體系，關鍵技術和裝備實現(xiàn)重大突破和廣泛應用。2016年至2020年為引領提升階段，這一階段全面建成統(tǒng)一的“堅強智能電網(wǎng)”，技術和裝備也將全面達到國際先進水平。

作為中國安防百強之一，中興力維一直致力于中國的安防建設，同時也一直在思考著如果更好的將安防技術應用于電力行業(yè)，為電力行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展貢獻自己的一份力量。

高清視頻監(jiān)控在電網(wǎng)建設中的實際應用

隨著國家建設“堅強智能電網(wǎng)”目標的提出，及智能變電站的廣泛建設，視頻上僅僅“看得見”已經(jīng)無法滿足電力行業(yè)的監(jiān)控需求，電力用戶對“看得清”、“看得全”、“看得細”、“看得明白”的呼聲越來越大。

同時，隨著智能電網(wǎng)建設的全面開展，互聯(lián)網(wǎng)、光纖等技術的也逐步提高，數(shù)據(jù)量與網(wǎng)絡帶寬之間的矛盾逐步得到緩解，這一切都為電力行業(yè)百萬像素網(wǎng)絡高清攝像機的布設掃清了障礙。

從近兩年安防監(jiān)控市場的發(fā)展中也可以看出，網(wǎng)絡高清監(jiān)控毫無疑問是安防市場的“主角”。國內(nèi)各大主流安防廠家紛紛推出了自己的高清產(chǎn)品，無論是品類越來越齊全的前端網(wǎng)絡高清攝像機，還是到高清存儲設備、高清管理平臺、高清編解碼都全面推出了市場，高清監(jiān)控真正意義上進入了應用實施階段。而且，從市場上的反響來看，網(wǎng)絡高清也得到了廣大工程商、用戶的熱情追捧，在眾多的大型項目都得到廣泛應用，取得了十分樂觀的應用前景。網(wǎng)絡高清監(jiān)控的實際應用使視頻圖像分辨率大幅提升，加上其又具有高度的易擴展性和集中管理等優(yōu)勢，網(wǎng)絡高清監(jiān)控廣受稱贊是情理之中的事。

網(wǎng)絡高清視頻監(jiān)控雖然解決了眾多問題，在電力行業(yè)監(jiān)控上也逐步得到廣泛的應用，但是有心人不難發(fā)現(xiàn)，監(jiān)控在電力行業(yè)仍然難以得到重視。對此，部分電力運維人員也表示很無奈。一方面，電力行業(yè)的高可靠性要求，使得其一、二次設備本身都配置了完備的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控手段，電力運維人員無需借助其他監(jiān)控系統(tǒng)就可以清楚設備的運行情況；另一方面，當輸電線路、電力設備出現(xiàn)故障時，監(jiān)控系統(tǒng)卻無法很好的協(xié)助電力運維人員完成其遠程運維工作?！捌綍r用不上，想用時卻不好用”是電力運維人員對當前監(jiān)控系統(tǒng)的“中肯評價”。

圖1：主控樓外示意圖

圖2：主控樓內(nèi)示意圖

圖3：智能路由策略示意圖

統(tǒng)一監(jiān)控的優(yōu)勢

為了解決監(jiān)控在電力行業(yè)中的“雞肋”問題，中興力維憑借多年監(jiān)控行業(yè)摸索的經(jīng)驗，結合電力行業(yè)的應用需求，首次在電力行業(yè)提出了統(tǒng)一監(jiān)控的概念。

就電力行業(yè)而言，統(tǒng)一監(jiān)控可分三個部分。

第一部分，“五遙”的融合。從上個世紀90年代中期開始，變電站監(jiān)控系統(tǒng)就引入了視頻監(jiān)控——“遙視”，將“四遙”變?yōu)椤拔暹b”，一直沿用至今。遙視雖然加入很早，卻遲遲未能真正與遙信、遙測、遙控、遙調(diào)融合起來，也就是視頻監(jiān)控系統(tǒng)未能與綜自系統(tǒng)相融合。一般是運維人員通過綜自系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常，然后調(diào)動視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠程查看現(xiàn)場視頻。如果運維人員不熟悉視頻監(jiān)控系統(tǒng)，僅僅要找到相應的攝像機，并操作攝像機轉動到合適的位置都需要花很多時間。電力系統(tǒng)作為國計民生的重要保障，維護都需要爭分奪秒，運維人員如何有時間花在尋找上？

如果視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合了綜自系統(tǒng)，那么一切都變得簡單。

首先，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在建設的時候，需要通過串口等硬件接口或者軟件平臺與綜自系統(tǒng)對接，并且根據(jù)綜自系統(tǒng)的協(xié)議格式預先開發(fā)好通訊協(xié)議。同時，攝像機要預設好幾個預置位，分別對準其需要監(jiān)控的設備或設備部位。當綜自系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常后，在通知運維人員的同時也將信息發(fā)給監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)在收到信息后，可以自動對于預設的攝像機及其預置位信息，使對應的攝像機自動轉到預置位處，并且在監(jiān)控中心客戶端上自動彈出其視頻畫面。這樣，在運維人員收到異常信息后，就可以直接在監(jiān)控客戶端上看到對應的遠程畫面，對現(xiàn)場情況做出準確判斷。當然，鑒于電力綜自系統(tǒng)的安全要求，可以設置監(jiān)控系統(tǒng)僅僅接收綜自系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，而不會對綜自系統(tǒng)發(fā)數(shù)據(jù)，保證綜自系統(tǒng)本身的安全性。（如果視頻監(jiān)控系統(tǒng)與綜自系統(tǒng)通過RS232串口對接，由于RS232串口的發(fā)送、接收是不同的數(shù)據(jù)線，我們就可以只接視頻監(jiān)控系統(tǒng)接收線，即綜自系統(tǒng)的發(fā)送線，而另一根線不接，這樣就直接在硬件接線上保證了綜自系統(tǒng)的安全性。）

當然，視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅用于電力設備異常時，如果視頻監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度系統(tǒng)對接，那么在調(diào)度員發(fā)調(diào)度指令時，攝像機可以將倒閘的整個過程畫面送到調(diào)度員面前，調(diào)度員可以直觀的看到指令的執(zhí)行過程。

第二部分，監(jiān)控系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的融合，這樣可以進一步發(fā)揮視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用。當門禁發(fā)生非法闖入時、當消防系統(tǒng)出現(xiàn)報警時，都可以指揮相應的攝像機轉到相應的預置位，為監(jiān)控中心提供最直接的畫面。而當監(jiān)控系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)相關聯(lián)后，通過現(xiàn)場地圖，可以準確確定事件發(fā)生的地點。比如變電站消防系統(tǒng)發(fā)生火災報警，在監(jiān)控系統(tǒng)彈出畫面的同時，監(jiān)控中心可以通過視頻畫面確定火災大小，通過變電站地理信息系統(tǒng)確定火災發(fā)生的地點，距離一次設備多遠，是否會對一次設備造成影響等等。

下面兩張圖是中興力維在江西贛州做的一個變電站的實例，圖上建筑形狀、位置及比例，都是按照現(xiàn)場實測所得，畫面上的各種攝像機、傳感器的位置也是完全按照實際部署顯示。（見圖1與圖2）

第三部分，監(jiān)控系統(tǒng)要與最新的網(wǎng)絡、信息安全、視頻智能分析等技術相融合。

高清視頻的發(fā)展，各系統(tǒng)的融合，必然造成數(shù)據(jù)量的龐大，特別是視頻數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡帶寬的沖擊非常大。

中興力維通過多年的經(jīng)驗總結，根據(jù)不同的系統(tǒng)規(guī)模和網(wǎng)絡架構，給出了不同的設備配置及組網(wǎng)方式，以期達到最優(yōu)的性價比。（見圖3）

同時，中興力維還根據(jù)電力行業(yè)網(wǎng)絡特點，形成獨特的視頻編解碼算法，并制定了實時優(yōu)先、視頻優(yōu)先、數(shù)據(jù)優(yōu)先等網(wǎng)絡傳輸規(guī)則，供用戶根據(jù)自己的需求選擇。

監(jiān)控與視頻智能分析技術的融合，則可以使監(jiān)控在電力行業(yè)得到更加廣泛的應用：視頻警戒線、警戒區(qū)域，可以代替原有的紅外對射、電子圍欄等設備，通過視頻智能分析對電力設備周邊實施警戒。視頻畫面色彩分析，則可以通過畫面顏色，判斷一次設備是否出現(xiàn)過熱情況，電力設備周邊區(qū)域是否發(fā)生火災等等。視頻智能分析的好處是通過視頻分析，由系統(tǒng)實施警戒、自動告警、自動錄像，不需要人員一直盯著畫面，避免了由于人員疏忽而產(chǎn)生的失誤。

結束語

我們有理由相信，通過“統(tǒng)一監(jiān)控”的逐步推廣，將使監(jiān)控技術更加貼近電力行業(yè)的應用需求，使監(jiān)控在電力行業(yè)中發(fā)揮出越來越廣泛的作用，并為電網(wǎng)的安全運行提供切實有力的保障。

作者單位：深圳中興力維技術有限公司