变电站综合管理平台解决方案

　　电力供应是整个社会生产、人民生活的基本保证之一。持续不断地提供电力供应服务和运营成本的提高是一对相互矛盾的问题。变电站综合管控系统方案能帮助电力部门进一步解决变电站高效维护、统一管理、远程监控的问题。随着科技的进步，智能电网将会是未来物联网的典型应用。 中国智能电网总体的目标已非常明确：“中国国家电网公司正在全面建设以特高压电网为骨干网架、协调发展的各级电网为基础，建设以信息化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。”

　　电力企业为保证供电系统的正常运作和集中管理，已对远程的变电站建立了“四遥”系统，即遥测、遥信、遥控、遥调。变电站综合系统通过电力通讯网络把变电站的现场情况，包括场景、温度、湿度等信息集中到电力监控中心，并在监控中心与变电站间建立语音连接，便于管理、指挥和排除故障。当发生突发事件时，系统可迅速升级为一个分布的指挥中心，帮助企业多级领导全局指挥。

　　变电站视频监控系统是一个开放的系统，能够实现复杂环境的无人值守监测，实现对远程设备的分布式监控和集中式管理，可与多种应用系统集成，把变电站的管理控制从“四遥”变成“五遥”，进一步提高电力供应安全。该系统可帮助电力部门实现变电站的无人值守或者少人值守，从而为推动电网的管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展提供有力的信息技术保障。

　　一、本地监视系统

　　各无人职守变电站的主要监控点为：室外刀闸、变压器、大门、室内仪表柜、开关柜等。系统由现场监视设备、视频编码设备、报警设备、环境采集设备、网络设备等部分组成。主要包括硬盘录像机、视频编码器、固定摄像机、可控式球机、红外对射探测器、油温传感器、电力参数变送器、湿度探测器等采集设备。

　　现场监视设备采集的视频信号除输入至变电站的硬盘录像机进行本地记录外，同时还接入视频编码器(嵌入式网络视频服务器)，视频编码器进行数字化编码压缩后，通过以太网接口接入局域网交换机上，从而组建变电站本地视频监视系统，并通过出口的E1交换机与电力专网相连，使数据可以上传至光纤专网，供集控中心远程调用和控制。

　　二、系统组成架构

　　应急指挥集中监控中心设在省电力系统管理中心，由系统管理服务器、视频监视工作站、电视墙服务器、网络设备、不间断电源等设备组成。监控中心能够监视整个系统所属范围内各变电站上传的视频和环境及设备的运行信息，能够对全省范围内各变电站的视频和运行数据进行存储和管理，在必要时应能够对各现场监视设备进行远程控制。系统采用省中心、各地市监控中心分层管理的结构，参见图一。

　　这种管理架构的优点是有利于权限的统一分配、设备的统一管理，有利于系统的安全性和可维护性。

　　图1：系统架构图

　　三、系统管理服务器功能

　　系统管理中心的管理服务器具有如下主要功能：

　　1、硬件设备配置信息管理

　　由服务器对报警处理设备和音视频处理设备等各项硬件进行注册和分类管理。报警处理设备的注册信息如：报警解码器的类型、端口地址、报警通道数等信息；报警设备报警信息的日志建档及管理。音视频终端(DVR和DVS)注册信息如：IP 通信地址、网卡MAC地址、音视频终端板卡的类型、通道数等信息。可对各项硬件设备的状态值进行编辑并进记录。音视频终端设备的重启，不影响服务器端硬件配置信息的设置，硬件设备重启后即恢复到启动前硬件功能设置的状态。

　　2、系统用户管理

　　监控系统的所有用户由服务器统一注册并进行管理，注册包括用户名和密码的分配；用户管理包括用户的登陆系统验证，用户权限分配，用户注销。系统根据用户权限的不同等级设立优先权。系统为每个用户建立日志，记录每个登陆用户的各项行为，以时间、触发信息类别建档。对于用户访问权限的管理，可定向于指定的设备如：某一台电脑，以确保信息的安全，防止泄密事件。

　　对于监控点众多的大中型远程监控系统，其结构较复杂，而且摄像机多、用户数多、报警信号多，系统管理给整个系统的管理与维护带来了很大的不便。数字化和网络化监控不仅改变了视音频和状态信息的形态，并使得系统能通过 TCP/IP 网络形成了一个数字化的整体结构，可使用数据库技术对整个系统进行配置与管理，对系统中的数据流进行有效的控制，从而使得监控系统的管理与维护变得更加容易。

　　四、中心电视墙显示系统

　　中心大屏幕电视墙使用液晶监视器或CRT模拟监视器。每台监视器可以是单画面或多画面分割显示，并可以实现编组定时轮巡功能。

　　五、集控站监控子系统

　　集控站设在各区/县级电力系统管理中心，由流媒体服务器、超级客户端工作站、电视墙服务器、下载服务器、网络设备、不间断电源等组成。每个集控站监控管理所辖区域的变电站，负责这些变电站音视频和状态数据的转发处理、定时下载备份、大屏幕实时监控等。集控站系统组成架构示意参见下图二。

　　图2：集控站拓扑图。

　　六、流媒体转发服务

　　当多个客户端需要同时查看某个监控点的画面时，势必会造成在一条通讯网络线路上数据的拥堵，且严重浪费网络资源。

　　流媒体服务器支持视音频流的转发，当有多个局域网客户端需要同时访问同一远程画面时，可以通过流媒体服务器进行转发，在转发服务器与前端视频设备之间只占用一个通道带宽的网络资源，再由转发服务器将数据分发给多个客户端。

　　本系统中流媒体服务器设置在集控站，实现与前端变电站的硬盘录像机(DVR)或视频服务器(DVS)之间通过TCP/IP协议进行单播的通信连接，上传至地/县级监控中心以后则采用组播的通讯方式，可将上传过来的数据包通过路由器复制给电力专网(光纤环网)中的多个有请求的客户端。

　　七、基于物联网的用电信息采集互动服务

　　实时采集电表运行指标的抄表平台，能实现对电表的实时计费管理，真正实现对最终用户用电量的调度管理。

　　(1)终端接入管理：基于运营商的独特性，平台得以经由WMMP在终端接入时就实现终端接入管理，确保终端在线的安全性及可靠性。

　　(2)终端信息管理：平台对于终端的基本信息、实时状态及历史记录进行实时管理，并且提供在线信息维护功能。

　　(3)终端故障管理：终端出现故障时，平台针对终端状态进行确认以利故障排除；并且平台能提供程序空中下载更新，大幅提升终端维护的效率。

　　(4)信息识别：平台于信息通道主动识别终端所发出的信息，并且予以处理，不会影响业务数据正常传输。

　　(5)信息自适应：实现多通道(HTTP、UDP、短信、WMMP…)信息自适应；平台依据信息性质确保各种信息以适切的形式(文件、短信、语音…)准确地被发送。

　　(6)流量管理：平台得以依据数据、信息的优先级做流量控制，并且提供非正常事件特殊数据应急响应机制。

　　图3：物联网在智能电网各个环节的应用

　　八、集成功能

　　各个技术子系统完成不同范围内的任务，例如闭路电视监控系统完成视频的传输、显示与存储等。各子系统将这些功能集成到一个高层应用平台上来，由高层的集成平台针对同一件报警事件处理时，让各个不同的子系统同时协同工作。指挥中心将建立起一个集成各职能子系统功能于一身的统一的操控平台，这是一个管理中心应用的平台。指挥中心的建设经历了单项子系统建设、各子系统统一由中心操控但各子系统相互独立、指挥中心系统集成三个阶段。目前已经发展到系统集成阶段，各个信息管理或技术子系统有可能采用不同的技术来建设，但应共同遵守接口规范，这样系统建设完成后指挥中心可以在一个统一的操作界面下对不同子系统进行协调联动。

　　集成功能就是建立起一种技术路线，在指挥调度集成系统中可以与电力系统管理数据中心、技术子系统建立起互通互联的机制，实现从这些系统中采集信息的职能，从而收集各子系统产生的信息。已经建成的业务子系统如安防监控、门禁、智能分析、无人值守系统是电力管理的四大业务系统，这些业务系统在日常运行过程中不断产生着业务数据，经过抽取及加工变成了变电管理部门的业务信息，这些业务信息将分别存储在不同的业务系统中，通过不同的查询系统为其它业务部门提供信息服务。而通过电子地图集成平台的集成功能即可实时反映到调度中心的操控平台中来，电子地图集成平台建成后将把这些系统所产生的信息统一纳入到系统中，由系统对外提供对用户及应用的信息服务。

　　各子系统的信息经过集成的链路，采集到系统中后，由系统完成电力部门对各变电站的安全监视功能。监视所辖范围内的电力安全态势，当发现异常时能及时向管理中心报警与提示。因此集成功能就是让电力管理部门可以看到电力安全管理相关的各种信息。

　　九、调度功能

　　当发生报警事件时，管理中心在指挥中心利用操控平台能够通过相关部门调度相关的人员、设施、消防救援。同时系统对调度的整个过程进行记录，事后可以进行回放并由专家对其进行评价，合理的指挥调度可以作为预案存储，当以后再有类似事件发生时可以参考。指挥调度功能就是在集成功能基础上，管理中心的控制指令可以下达到各技术子系统及相关的人员。

　　十、电子预案功能

　　建立起电子预案系统当有报警事件发生时管理中心可以参考预案进行正确的指挥调度。通过对数据中心电力管理的数据进行处理，为电力安全管理提供辅助决策功能。将传统基于文本的纸质预案经过数字化抽象，结合事故后果模拟分析、GIS地图、电力应急保障等系统，解决传统纸质预案的存储、管理、升级和使用不便等问题。系统可以根据文字应急预案提取信息要素，包括预案四阶段的任务(预防、准备、响应、恢复)以及每项任务配备的资源，然后组成应急指挥基本信息单元，系统可以快速制定多种应急救援方案，动态加载数据生成指挥体系和任务列表，为实现快速响应提供支持。

　　十一、地理信息图形化管理

　　电力远程综合视频监控系统是一个涉及微观结构和宏观系统的多分支系统。大量与宏观有关的事件具有空间分布特点。然而，在实际工作中要利用这些空间信息来为应急指挥决策服务很不方便，要么是在纸质地图上进行标注，要么很难找到合适的地图，工作效率低，而且难以更新和维护，数据量很大时更是难以进行。此外，图形数据和属性数据不便于相互作用和相关分析。

　　在电力站监控中，地理因素是需要考虑的一个重要方面，众多的应急事件都具有空间属性，如变电站点设置、消防设施的分布都与地理位置有关。GIS是一项广泛使用的技术，可以将公共应急所涉及的信息(如危机态势、应急指挥相关资源分布、应急方案等)在基础的空间地理图形上形象地表现出来，便于指挥和决策人员直观地进行形式判断、形成决策或进行资源调度。GIS可以通过空间关系(坐标系统)将不同的数据库连接起来进行交互显示和分析，能够更加充分地考查地理相关因素。