电力系统图像监控技术分析论文

摘要：根据智能电网建设要求及变电站运行特点，提出变电站自动化“四遥”以外新的“遥视”远程智能图像监控系统解决方案。关键词：变电站；图像监控；智能目前，随着电力系统信息化网络技术的发展，依靠图像监控系统的建设，大部分变电站都可以实现无人值守。下面是小编精心推荐的《电力系统图像监控技术分析论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

电力系统图像监控技术分析论文 篇1：

关于变电站图像监控系统技术探讨

[摘要]图像监控系统是现代变电站中的重要智能系统，是变电站常规系统无法比拟和替代的。本文首先介绍了变电站图像监控系统技术的发展现状，进而对变电站图像监控系统的配置进行了深入细致的分析，最后探讨了变电站图像监控系统的用途。

[关键词]变电站；图像监控系统；技术发展现状；配置；功能

对于无人值守变电站来讲，图像监控是整个变电站系统的重要组成部分，通过图像监控系统将变电站遥控、消防、防盗及报警联网系统有机结合起来，对实现变电站系统的安全、可靠性运行意义重大。随着现代科技水平的不断提高，图像监控系统技术得到了不断提升，如何有效地将图像监控系统技术有效应用到变电站系统中是当前我们研究的重要课题。

1、图像监控系统技术发展现状

1.1图像监控的发展历程

从图像监控技术的发展历程分析，截止到现在经历了三个阶段，具体为：

（1）模拟阶段。监控设备监控所得到的图像视频通过电缆传输至主机将图像视频进行模式。

（2）半数字阶段。监控设备监控所得到的图像视频监控得到的图像视频通过电缆传输至主机硬盘录像机或者是多媒体控制主机对数字进行处理并存贮。

（3）全数字阶段。监控设备的前段图像采集设计输出（数字信号）通过流媒体技术实现图像信号网络多路复用传输。通过网络虚拟矩阵控制主机实现整个图像监控系统的信息处理和控制。当前，全数字化已在图像监控系统中得到了广泛的应用，有效地改善了传统图像监控系统对信息采集、传输、处理及系统控制方式[1]。

1.2图像压缩标准选择

变电站系统中的图像监控系统，主要的功能作用是对前段变电站的周边环境、运行环境的图像进行自动监控、告警和存储。但由于变电站的图像监控系统是全天候不间断的监控，监控视频的原始数据量很大，需要经过压缩编码处理后才能通过通信网络传输并存储到主机硬盘内。此外，基于网络传输业务量会随着变电站站点数量的增加而增加，需要对变电站的图像压缩选择一个统一的标准，避免图像压缩标准不一，造成管理难度大，导致电力系统通信网络的安全性得不到保障。当前，世界多数国家普遍采用图像压缩标准为：MJPEG、H.263、MPEG-1、MPEG-2及MPEG-4等。其中，MPEG-4的编码基于对象，可以智能地分配带宽，根据用户的实际需求调整带宽，保证用户的图像质量[1]。

2、变电站图像监控系统主要配置

变电站图像监控系统主要配置由厂站端设备、传输通道设备及主站端设备等构成。

2.1厂站端设备

变电站的厂站端设备主要由前端设备和图像编码压缩服务器组成。前段设备可分为摄像机单元和图像矩阵等；图像编码压缩服务器可分为控制解码器、编解码器及报警控制装置等。通常，厂站端设备会将从现场采集到的图像、音频及数据通过编解码器处理后通过数字通信通道传输至主站设备。另外，厂站端设备还需将主站端所传输的控制命令进行解码，以便能够获得主站镜头或云台等可控制装置的控制信号[1-2]。

2.2传输通道设备

传输通道是变电站同监控中心的纽带和桥梁，是实现变电站图像控制系统信息数据有效的输入和输出的重要手段和途径。从某种程度上讲，传统通道功能性的稳定发挥对变电站图像监控系统的安全、可靠性运行和图像传输质量有着直接性影响。基于通信线路带宽不是无限大的，为了能够保证信息数据的有效传输，不受带宽的限制，这就需要通过对图像进行压缩的手段来实现，获得远程图像并对其进行实时监控。通常，图像监控系统的现场摄像机采集到的是模式信号，但模拟信号无法直接在线路上进行传输，需要对模拟信号进行数字化处理。就图像監控系统的图像及数据的传输方式为E1传输方式，所有的远端受控变电站监控图像都需要通过自身独立的线路进行分控中心和集控中心构成TCP/IP 网络。具体来讲，远端变电站图像压缩设备将监控图像编码压缩为数据包之后，经各自的E1传输线路将监控图像数据包传输至各字服务的电力公司以太网，电力公司分控中心和集控中心的图像处理设备根据电力公司实际需求选择图像数据包，并对其解码，分析处理后将其传输到监控中心再进行分析、处理 [2]。

2.3主站设备

主站通常是由多个监控终端构成，通过分时形式完成不同类型的图像监控任务。监控终端则由视频监控终端、显示器、网络连接设备、远程监控、图像传输以及硬盘录像软件组成。对于功能性要求强、复杂的主站设备还有数字录像数据库服务器、报警数据库服务器、辅助监控终端等等。这类构造形式可方便地建立分级变电站图像监控体系，是当前变电站图像监控系统发展的主要方向。

3、变电站图像监控系统的功能性

3.1实时图像监视

（1）变电站视频监控主机能对接入视频信号进行全天候的本地录像，并将录像存储在硬盘，存储时间一般不少于一个月，以便变电站对整个变电站系统运行实际情况通过调出图像观看来了解。（2）变电站巡检监控，可根据设备的功能特点制定巡检表，监控管理人员只需根据所制定的巡检表内容，按照一定的操作要求输入巡检的具体内容就可进行巡检监控。（3）变电站图像监控系统还应具备监视前端站点物体移动侦测和静止图像变化分析的功能。在自动检测监控图像框内有物体明显移动并有超出其动作范围的限定值之后，应能够触发报警器报警[2-3]。

3.2操作管理功能

（1）变电站图像监控系统具有录像功能，但其录像资料管理目前还是人工管理模式，需要进一步对系统自动录像资料管理技术的研究。（2）为了能更好地发挥出图像监控系统服务于终端的功能，应实现对前端云台和摄像机控制，比如摄像机可全方位地转动，摄像头可通过遥控实现远、近焦距的变焦等。（3）应能通过安装客户端软件远方登录或利用WEB浏览器远方登录查看前端图像监视信号，但若要进行远方控制则必须要取得授权[3]。

参考文献

[1]袁荣湘，涂晓平.变电站远程图像监控系统的功能与组网探讨[J].电力系统及其自动化学报，2003，24（9）：55～58

[2]梅鲁海.基于SIP的新型变电站视频监控系统设计[J].电力系统自动化，2010，34（3）：66～69

[3]郝晓弘，苏渊.基于WEB的变电站远程监控系统[J].电网技术，2003，27（7）：32～35

作者：张贻俊　于子涵　王赫鸣　朱胜强

电力系统图像监控技术分析论文 篇2：

变电站图像智能监控系统的探讨

摘 要：根据智能电网建设要求及变电站运行特点，提出变电站自动化“四遥”以外新的“遥视”远程智能图像监控系统解决方案。

关键词：变电站；图像监控；智能

目前，随着电力系统信息化网络技术的发展，依靠图像监控系统的建设，大部分变电站都可以实现无人值守。但现有变电站图像监控系统还只是用于防火防盗、安全保卫、主控室内场景监控等，随着变电站在线检测系统的发展和智能变电站的建设，对图像监控系统提出了新的要求。随着调度监控一体化建设的推进，集中远控的时机已经成熟，但对于就地设备的状态（例如刀闸刀口位置情况）等重要信息还需要人工现场确认，大大制约了变电站智能控制的发展，因此有必要对变电站运行设备图像智能监控进行研究，实现一、二次设备远程可视化操作控制，形成一体化的智能调度监控体系。

加强变电站图像智能监控的设置和可视化智能监控技术的研究可增强对就地设备状态（例如刀闸刀口位置情况）的监视，满足大电网实时运行控制的要求，实现对电网运行信息的形象、直观和集成展示；进一步加强基础数据管理，实现多维度一体化的调度信息和实时数据的分布式共享；实现一、二次设备远程控制和监视，形成一体化的智能调度监控体系，达到减员增效、缩短故障排除时间、提高供电可靠性、加速智能电网建设的目的。

1 图像智能监控系统配置原则

变电站图像智能监控系统在满足原安防、保卫、图像监控功能的同时，为适应未来智能调度监控系统发展的需要，其应满足以下要求：

①统一性。依据国际、国内规范化标准，统一规范建设、管理，确保整个系统的各种软件、硬件达到服务的规范化和管理的高效性。

②开放性。图像监控系统与其他系统之间的通信接口，应符合开放系统互联标准和协议，支持多种网络协议，实现各系统间的数据共享。

③可扩展性。软、硬件平台应具有良好的可扩展能力，能够方便地进行系统升级和更新，以适应各种不同业务的不断发展。

④可靠性。具有较强的容错、抗干扰能力和良好的恢复能力，主要设备应采用双机或镜像备份工作方式，保证系统稳定运行。

2 图像智能监控系统配置情况及相关模块功能

图像智能监控系统在变电站安装的硬件主要包括：摄像机（网络高清摄像机、模拟摄像机、轨道摄像机等）、多功能控制主机、视频处理单元（网络硬盘录像机DVR）、视频处理单元（网络视频录像机NVR）、多维可视监控综合主机、磁盘阵列、图像智能分析服务器。系统硬件结构图如图1所示。

①摄像机。满足对变电站场所环境及主要设备（主变、开关、刀闸等）进行监控的要求，能在夜晚或光线极差的情况下清晰显示监控目标的图像。

②多功能控制主机。通过规约分析和直接采集变电站现场信号，监控的信号包括遥测类、遥信类、遥控类。

③视频处理单元（网络硬盘录像机DVR）。负责采集变电站所有模拟摄像机的音视频信号。

④视频处理单元（网络视频录像机NVR）。负责采集变电站所有网络摄像机的信号，进行编解码运算后，把音频信号存储到磁盘阵列。

⑤多维可视监控综合主机。是系统的核心设备，负责变电站站端与地区中心主站的通讯，获取主站的控制指令，管理变电站站端各设备，把视频数据、状态数据等上传到中心主站。

⑥磁盘阵列。负责存储变电站摄像机的音视频信息。

⑦图像智能分析服务器。负责对变电站内主要设备、仪表等进行智能分析，并提供实时的智能分析结果。

3 图像智能监控系统网络配置情况及要求

变电站站端网络系统采用10～100 Mb/s（10/100BASE）光/电接口接入监控专网，不允许采用共享带宽组网方式；变电站与中心主站至少保证10M以上的网络带宽（标清模式监控）或30 M以上的网络带宽（高清模式监控）。

图像智能监控系统的软件按照大型分布式联网监控系统的结构进行规划，采用分层的模块化结构，模块之间的通信应按规定接口进行，运行平台采用Windows XP以上操作系统。系统软件主要包括以下14个模块：巡视操作模块、巡视路线设置模块、录像查询模块、日志查询模块、权限控制模块、报警管理模块、辅助控制模块、SCADA接口模块、网络带宽自适应模块、图像智能分析模块、变电站主要设备关联性显示模块、变电站主要设备图像巡视及人工报表模块、变电站鸟巢自动巡视模块、变电站主变压器漏油监测模块。

系统软件还应满足以下要求：能根据应用需求支持集中处理模式和分布式处理；具有良好的开放性，以便于与其他应用系统的连接；具有很好的可移植性，支持多种操作系统，并能移植到不同厂家的硬件平台上运行；能适应多种大型数据库系统；具备完善的、分级的操作/访问权限控制机制，运行安全可靠；具有数据备份及灾难恢复功能。

4 图像智能监控系统实现的功能

①信息实时上传功能。主要包括：摄像头预置位配置信息、现场实时图像、图像智能分析结果、与消防系统、安防系统、SCADA系统的联动等相关信息上传。

②变电站内动力环境数据采集、处理及实时上传功能。通过报警采集模块采集消防、安防报警信息，实现现场报警，同时把报警信息传输到地区中心主站；通过温湿度采集模块采集变电站内温湿度测量值并上传到地区中心主站。

③图像智能分析功能。主要包括：对仪表的智能分析；刀闸开、闭状态识别；开关（刀闸）翻牌器开、闭状态识别；控制柜指示状态识别；对开关、刀闸的整体智能分析及自动报警功能；对主变压器的整体智能分析及自动报警功能。

④作业监控和管理功能。通过智能分析技术系统可以自动判断进入某个区域的作业人数、进入时间、离开时间、滞留时间等，并进行自动录像和事件保存，同时根据中心主站的调用指令将智能分析结果上传。

⑤对主要设备或区域设置禁区。可以对变电站的主要设备或区域设置禁区，当有人进入禁区时，系统自动报警并将报警信息上传中心主站。

⑥网络带宽自适应功能。当变电站的图像信息被一个或多个用户调用时，系统根据实时可被利用的带宽、用户的级别、调用图像重要程度等判断上传图像的格式。

5 结 语

该系统整合、完善了计算机监控、在线监测、智能辅助控制等系统，实现对电网的全局在线远程跟踪、自动智能告警、分析决策、综合预警、远程运行维护，为实现变电站一、二次设备远程可视化操作控制，形成一体化的智能调度监控体系提供了必要条件，更好地确保了电网运行的安全可靠、灵活协调、优质高效、经济环保。

参考文献：

[1] 刘鹏杰.变电站视频监控系统的设计和应用[J].电力系统自动化，2011，（8）.

[2] 杨谦，张晓.变电站图像监控系统技术的应用研究[J].电气工程与自动化，2011，（24）.

[3] 刘涛.远程监控系统在无人值守变电站中的应用[J].系统设计与应用，2011，（6）.

[4] 张新尧，彭波涛.变电站图像监视系统的应用[J].信息科技，2011，（11）.

[5] 练笔战，杨扬.电力图像监控系统集成平台的研究与设计[J].电力系统保护与控制，2011（6）.

[6] 李汉杰.变电站图像监控系统技术的应用[J].青海电力，2007，（4）.

作者：黄德乐

电力系统图像监控技术分析论文 篇3：

变电站图像监控技术的开发和应用

摘要： 图像监控技术在电力系统中的应用正在逐步展开，对这一技术在宁安变电站的应用特点作分析，介绍图像监控系统中的摄像机、视频监视器、编解码器、画面分割器、视频监视器等主要部件，对信息处理、传输及外围系统的接入等有关方式作选择比较，根据实践中的经验，指出在工程设计施工中应注意的问题。

关键词： 图像监控；开发；应用

1 概述

图像监控系统在工业、邮电、银行等部门应用较多，在电力系统的应用尚处于初期和推广阶段。该系统将现场摄像机摄得的图像通过一定的通讯通道传到监视中心，即可以清晰地看到现场的实际情况。图像监控在变电站中有以下功能和特点：

1）监视变电站的设备运行和操作状况，解决防火、防盗问题，并逐渐与操作人员现场操作的远方监视相结合。2）变电站设备的图像监视以静态物体为主，动态物体为辅（如操作、防盗等），监视平时需登高或带电位置的设备情况。3）要有撤防和布防功能。当变电站有人工作时，要撤防，以免误报警。当变电站工作人员撤离时，要布防。4）控制功能的主要对象是云台和镜头，包括云台的左右旋转、上下俯仰、镜头聚焦、光圈调整和变焦变倍功能。对于多个云台和镜头的控制。5）适用于无人值守变电站或少人值守变电站。

2 变电站图像监控的组成

变电站的图像监控主要由摄像机、云台、编码器、解码器、画面分割器、视频监视器等部分组成。另外，还需与照明系统和防火、防盗系统相结合，成为一个完整的监控系统。

2.1 摄像机（包括云台）。摄像机可分为：黑白、彩色、广角、调焦、一体化等多种，适用于不同情况，技术参数也各不相同。宁安变电站采用球型一体化摄像机，分散安装在设备区、配电室、继电小室、门厅、楼梯等场所。球型一体化摄像机是将摄像机、光学镜头、全方位云台、解码驱动器以及附属的底座和防护罩，集成在一个单元中，可以嵌入天花板、吸顶安装或支架安装，适用于室外和主控室墙壁距监控屏较远的地区。室外摄像机还内置自动温感排风和自动防霜装置，可进行64点全方位预置，随时对监控设备以及围墙外场景进行监视。

2.2 视频监视器。监视器可分多种：工业监视器、电脑屏幕、电视机、数十台监视器组成的电视墙等，可以根据实际需求进行选择。

2.3 画面分割器。使用画面分割器能同时显现前端多个摄像机输出的画面。它分为固定式的四画面分割器和4个以上的多画面分割器。

2.4 编解码设备及相应的图像数据压缩技术。远程的图像传输涉及到图像的压缩和解压缩，一般编码器放置在变电站的控制室内，将现场的图像数据压缩为数字信号，传送到监控中心，解码器放置在监控中心，解开压缩的数据。编码器和解码器是互相对应的。有一对一的配置方式，也有一对多的配置方式。宁安变电站的图像暂时不远传。

3 图像监控系统方案的比较

3.1 监控与通讯

1）由监控中心统一监视、控制，适用于变电站数量不多，分布较集中的供电单位。2）由若干监控中心分别监控变电站，再将图像上传到局大楼的方式，三级结构，适用于变电站数量较多，分布较广的地区。3）监控中心与MIS网终端应有一定的优先级，一般来说，监控中心优先控制和操作，MIS终端只能监视和切换画面，两者不能有冲突。

图像视频信号的传输途径有多种：一点多址小微波、音频电缆扩频通讯传输、光纤2M数据口传输、电话电缆传输等方式。从实际应用效果来看，光纤传输效果最好。用电话线传输图像容易产生断续现象，不利于观察防火、防盗现象，但观察静态事物，尚可应用。

图像监控系统的分布与通讯通道的布置有关，有以下几种方式：变电站与监控中心有直接的通讯连接；变电站与局大楼有直接的光纤连接，监控中心再与局大楼有通讯连接，两种情况考虑的方案应有所不同。

3.2 信息压缩形式

1）硬件压缩、软件解压的方式。用一个软件就能解决所有的解压缩问题，且升级换代容易，降低了成本，MIS网上的计算机只要安装相应的软件并授权，就可以成为一台功能齐全的监控主机，但稳定性较硬件为差。

2）硬件压缩、硬件解压的方式。稳定性好，若采用一对多解码器，成本较低，但兼容性差；若采用一对一编解码器，只要总体设计原理相同，不受产品限制，但主站的控制软件也不具备兼容性，且监控中心的解码设备数量繁多。

3.3 控制界面操作

主站软件在控制云台方面的操作有两种方式：1）界面提供专业控制面板，用鼠标点击相应的方向进行控制。2）直接在图形界面上引导云台的转动方向，鼠标指针向哪个方向滑动云台就朝相应方向转动。

后种方式对于监控人员来说，非常方便，易于操作。地图可完全模拟相应变电站环境，方便操作人员寻找摄像机和快速切换。

4 其他辅助系统的接入

4.1 防火、防盗装置。在没有考虑变电站图像监控时，防火、防盗功能也是作为变电站的必要条件提出的，它结合综自系统输出两个综合信号，存在的缺陷是经常出现误报，由于综合信号无法得知什么区域发生火警和盗警，对于无人值守变电站来说，工作人员赶到现场，可能为时已晚。

如果能将防火、防盗结合图像监控系统，就可以解决上述问题。采用警情联动功能，当发生报警时，立即启动摄像机，可以得知是哪个区域发生报警，是否误报，重要情况还可启动自动录像装置，为事故分析提供条件。

与防火、防盗设备相连，探测报警信号源有以下几种：烟感探测器、热感红外线控测器、微波物体移动感知器、开关、玻璃破碎感知器等等。为减少单一探测原理装置易产生的误报，可以将红外、微波、超声等探测方法组合成双鉴式，即基于两种原理的复合式报警器。

4.2 变电站照明系统。图像监控装置启动变电站照明有两种方案：1）摄像机上安装射灯，可以随着摄像机转动，远方控制，灵活性高，但亮度范围有所限制。2）启动变电站的照明电源，当有警情或远方控制时，可以开启变电站相应位置的灯光，亮度范围广、效果好。目前宁安变电站采用该种方式。

5 变电站图像监控系统在施工中应注意的问题

在商定系统方案时应召集各有关单位的人员进行讨论，特别是运行人员对摄像头的布置，通讯人员对通讯的接入和设备调试，网信人员对于MIS网的接入和设置，结合防火、防盗等都要有一个综合的考虑，新建的变电站应在投产之前进行布线和设备安装等需要停电的工作，改造的变电站要结合检修一起施工。在施工中应注意：变电站内具有强电场，磁场容易对图像数据等信号产生影响，因此对视频线应采用铝带屏蔽，对控制信号线包括RS485的传输采用良好的接地和隔离保护措施，以起到抗干扰和过电压保护作用，对变电站主机、摄像机、云台、控制器等外壳做好接地保护。

6 结束语

当前变电站的图像监控有较多的模式，通过宁安变电站的远方图像监控工程的一些实践，比较倾向于采用全数化设计，使用光纤网络传输为主干带，建立监控中心，采用完全分布式格局，接入MIS网，逐步实现变电站的远方图像监控。

作者：俞大升