智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展中的安防系統(tǒng)解決方案與應(yīng)用

前言

電力供應(yīng)問題一直都是國家關(guān)切的重要戰(zhàn)略問題，電力行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展從很大程度上也左右著一個國家乃至世界經(jīng)濟的發(fā)展。國家“十二五”規(guī)劃中把能源結(jié)構(gòu)調(diào)整放到了很重要的位置，把活力、開放、效率定為能源改革的方向，把綠色、環(huán)保、低碳、創(chuàng)新定為發(fā)展的目標，所以電力行業(yè)的改革勢在必行，而電網(wǎng)管理的智能化是重中之重。

電力行業(yè)的安防監(jiān)控產(chǎn)品一直在伴隨著電力行業(yè)本身在不斷的發(fā)展，像目前比較成熟的綜合自動化系統(tǒng)也是在多年的經(jīng)驗積累下推出且還在不斷完善的系統(tǒng)，但其過于專注于電力系統(tǒng)專用設(shè)備的管理，對電力系統(tǒng)中存在的消防、防盜、動環(huán)數(shù)據(jù)采集等問題沒有很好的解決，現(xiàn)有的視頻監(jiān)控、消防報警等設(shè)備和系統(tǒng)也遠遠落后于安防監(jiān)控市場的主流，更新?lián)Q代極為緩慢。借助“十二五”時期國家提出的電網(wǎng)改革東風，電力工業(yè)的發(fā)展將沿著“安全、經(jīng)濟、綠色、和諧”的路徑行進，科學發(fā)展是不變的主題，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式正在成為主旋律。

智能電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分，它的安全高效運行關(guān)系到整個電力系統(tǒng)乃至民生的穩(wěn)定和安全，本篇文章就目前我國電網(wǎng)中安防產(chǎn)品和系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展發(fā)表一些看法，諸多不成熟言辭還請讀者指正。

現(xiàn)階段電網(wǎng)系統(tǒng)的安防監(jiān)控

在介紹電網(wǎng)的安防監(jiān)控前，有必要先了解一下電網(wǎng)啊以及電網(wǎng)監(jiān)控的現(xiàn)狀，目前各個電廠和變電站都或多或少的有一些本地監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng)，主要集中在核心設(shè)備和輸變電線路等相對狹窄的區(qū)域，且多個系統(tǒng)單獨工作，各自有各自的功能，集成化程度不高，比如綜合自動化系統(tǒng)和動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，又比如早前提出的“ 五遙”系統(tǒng)和目前仍然占主流的普通視頻監(jiān)控等等，而對變電線路，電力傳輸線路等監(jiān)控措施基本為零，發(fā)生事故時只有采用“電力搶險”的方式組織大量人員檢查和修復(fù)電網(wǎng)問題，其效率可見一斑。

電網(wǎng)的工作區(qū)域跨度大分布廣，行業(yè)應(yīng)用需求多樣。各個變電站以及輸變電線路等多個現(xiàn)場需要實時搞笑的維護，而現(xiàn)場施工人員需要與總部進行實時的數(shù)據(jù)交流，使用的設(shè)備也要具備足夠的穩(wěn)定性;輸變電線路錯綜復(fù)雜，設(shè)備管理及維護難度大，極難統(tǒng)一。

下面我們就現(xiàn)階段電力監(jiān)控行業(yè)的各個層面展開討論

電力監(jiān)控狀況及存在的問題

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的成熟和普及，視頻監(jiān)控在電力行業(yè)的應(yīng)用得到了很大的重視，幾乎每座變電站和電廠都有視頻監(jiān)控，在一些公司相繼采用矩陣方式或簡單的網(wǎng)絡(luò)視頻方式實現(xiàn)了對單個站點的遠程監(jiān)控或本地監(jiān)控，配合已電力行業(yè)的自有自動化系統(tǒng)完成日常的維護工作，設(shè)備的選擇也無異于普通監(jiān)控，而對設(shè)備及站點溫度、故障報警、遠程遙控開關(guān)等動力環(huán)境或報警量的采集則隔離在視頻監(jiān)控之外，采用動力環(huán)境量主機進行采集，另成為一套單獨的監(jiān)控系統(tǒng)，更有甚者，只在關(guān)鍵機房和設(shè)備間安裝單獨的溫濕度采集和動力采集設(shè)備，安排專人定期抄表，沒有任何聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

然而，此前由人工定時通過本地監(jiān)控或遠程監(jiān)控檢查變電站設(shè)備運行情況并測量、統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)的做法存在很大弊端。首先，變電站數(shù)量很多且分布范圍較廣，輸電線路更是錯綜復(fù)雜橫跨數(shù)百公里，其次，電網(wǎng)對各項參數(shù)要求嚴謹，一旦出錯勢必導致區(qū)域性的生產(chǎn)生活停頓，影響極其惡劣，所以這種每日人工巡查或者幾乎沒有預(yù)防措施的做法必然使電網(wǎng)工作人員勞動強度加重，且影響設(shè)電力數(shù)據(jù)的實時性以及準確性，所以基于網(wǎng)絡(luò)視頻的監(jiān)控系統(tǒng)或普通動環(huán)主機在一段時期內(nèi)只是相對提高了電網(wǎng)管理效率，其現(xiàn)階段的表現(xiàn)很難滿足電網(wǎng)發(fā)展的需求。簡略闡述這個系統(tǒng)的缺點如下：

視頻監(jiān)控系統(tǒng)和動力環(huán)境量采集、報警型號采集等系統(tǒng)單獨運行，管理效率低下，成本過高，性價比較低;

沒有專門行業(yè)產(chǎn)品支持，多數(shù)應(yīng)用的只是普通監(jiān)控設(shè)備;

綜合性差，不能滿足變電站和輸變電線路的多種數(shù)據(jù)的集中采集和處理;

抗干擾能力差，受天氣影響較大，容易遭受雷擊;

需要實時關(guān)注系統(tǒng)運行狀況，沒有對監(jiān)控系統(tǒng)自身的維護措施

穩(wěn)定性差，高低溫或濕度變化會引起設(shè)備的損壞;

另外這種方式的電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)又存在著實時性、可控性不高，數(shù)據(jù)傳輸效率低等問題，輸變電線路的大區(qū)域分布也給實時監(jiān)控帶來難題，所以電力監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)化必將是將來的發(fā)展方向，設(shè)備方面當以穩(wěn)定性和防暴為主，輸變電線路的環(huán)境十分惡劣，產(chǎn)品性能的好壞關(guān)系著整個系統(tǒng)的運行。

電網(wǎng)監(jiān)控需求剖析--智能電網(wǎng)建設(shè)

近幾年高清產(chǎn)品、智能分析、大平臺建設(shè)異軍突起，在各個行業(yè)都得到了較好的應(yīng)用，在專業(yè)的電網(wǎng)監(jiān)控中應(yīng)用高清、智能分析、大型聯(lián)網(wǎng)的項目才剛剛起步。

電網(wǎng)監(jiān)控需求剖析--智能電網(wǎng)建設(shè)

智能電網(wǎng)的概念目前還不是十分清晰，各家有各家的解釋和實現(xiàn)方式，但萬變不離其宗，以國家“十二五”規(guī)劃為導向，具備強大的資源優(yōu)化配置能力和良好的安全穩(wěn)定運行是智能電網(wǎng)監(jiān)控建設(shè)的根本，目的是有效緩解我國能源資源和生產(chǎn)力分布不平衡的矛盾，通過高科技手段顯著提高供電可靠率，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模集中與分散管理模式并存的電力開發(fā)和利用，促進資源節(jié)約與環(huán)境保護等等，同時能夠?qū)崿F(xiàn)高度智能化、信息化、精細化的電網(wǎng)調(diào)度和電網(wǎng)管理，實現(xiàn)電力用戶與電網(wǎng)之間的便捷互動，為用戶提供個性化智能用電管理服務(wù)，滿足各種新型電力用戶的電力服務(wù)要求，能夠帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升民族裝備業(yè)技術(shù)水平和國際競爭力。

在國家大力支持智能電網(wǎng)建設(shè)，根據(jù)需求，目前視頻和機房監(jiān)控領(lǐng)域的諸多高端產(chǎn)品都能有施展的空間，比如大型監(jiān)控平臺、高清、智能分析、專業(yè)行業(yè)解決方案等。

智能電網(wǎng)監(jiān)控解決方案和成功應(yīng)用

綜合前面若干問題和需求分析，結(jié)合電力行業(yè)特殊環(huán)境和現(xiàn)階段的技術(shù)水平，我們可以設(shè)計一套目前具有成熟產(chǎn)品作為支撐的智能電網(wǎng)的電力行業(yè)監(jiān)控建議方案，大致內(nèi)容如下：

前端攝像機可以采取具有防暴外殼的半球型模擬攝像機或高清網(wǎng)絡(luò)攝像機，此類攝像機一般可以應(yīng)用在惡劣的環(huán)境中，對恒溫恒濕的環(huán)境也有很強的適應(yīng)力;

前端采集溫度、濕度、電流、電壓、儀表數(shù)據(jù)等模擬量的傳感器的靈敏度要可調(diào)，針對不同的應(yīng)用設(shè)置不同的區(qū)間，并能將采集到的數(shù)據(jù)及時上傳，避免人工定期抄表的現(xiàn)象。

為了配合報警系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)，前端也需安裝一些報警信號采集設(shè)備，如輸變電線路是否發(fā)生漏電和短路，重要設(shè)備是否被水浸，機房和倉庫是否發(fā)生火災(zāi)或盜竊現(xiàn)象等等;

輸變電監(jiān)控問題是智能監(jiān)控中難以解決的問題，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)無疑是目前最切合實際的解決方案，但其產(chǎn)品和工程的價格也是很高的，利用傳統(tǒng)的雙絞線或同軸電纜更不能適應(yīng)輸變電線路的要求，在無線傳輸和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)線傳輸中折中選擇可以利用光線，首先光纖扛干擾性極強，一般情況不會受到到變電站內(nèi)設(shè)備和電路的電磁干擾的影響，其次光纖的價格低廉，相比無線設(shè)備或3G設(shè)備性價比要高很多，更重要的是光纖信號比無線信號更穩(wěn)定更實時，鋪設(shè)也相對簡單，所以智能電網(wǎng)建設(shè)可有選擇的使用光纖傳輸數(shù)據(jù);

電線老化導致的局部輸變電線路短路和高溫監(jiān)測是傳統(tǒng)監(jiān)控中難以逾越的鴻溝，相同的問題還有變壓器等設(shè)備的局部設(shè)備工作異常導致的溫度異常等現(xiàn)象，針對這類問題，目前剛剛起步的解決辦法是通過紅外熱成像設(shè)備對其進行實時的溫度監(jiān)測，這類技術(shù)應(yīng)用還不廣泛，但在可預(yù)見的未來必將有大規(guī)模發(fā)展;

后端編碼處理設(shè)備必須是可以集傳統(tǒng)視頻監(jiān)控和動力環(huán)境量監(jiān)控于一體的設(shè)備，視頻監(jiān)控已經(jīng)進入了生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，在有技術(shù)做支持的前提下電網(wǎng)安防行業(yè)已經(jīng)大規(guī)模使用了視頻監(jiān)控，可利用直觀的視頻數(shù)據(jù)去了解前端信息，動力環(huán)境量數(shù)據(jù)的重要性對電力行業(yè)來說是不言而喻的，而如果將諸多的模擬量數(shù)據(jù)、開關(guān)量數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)單獨處理工作量巨大，而且數(shù)據(jù)之間的聯(lián)動報警也不能實現(xiàn)，所以我們需要一種可以將這些數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的設(shè)備，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、動力數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，相互聯(lián)動，目前主流監(jiān)控廠家都能生產(chǎn)類似設(shè)備了;

在有統(tǒng)一設(shè)備采集數(shù)據(jù)的前提下，需要使用一款統(tǒng)一的管理調(diào)度平臺對設(shè)備進行管理，變電站監(jiān)控涉及防盜系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、電力調(diào)度自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、智能抄表系統(tǒng)、自動電閘監(jiān)測系統(tǒng)等等，這么多的系統(tǒng)如果僅僅靠硬件做支撐進行管理肯定得不到最佳的效果，而一款兼容性較強的軟件能大大提高對所有系統(tǒng)管理的效率，一般的中心設(shè)備廠家都會針對自己的設(shè)備開發(fā)相應(yīng)的軟件的，開發(fā)之前客戶可以針對不同現(xiàn)場的需求對軟件功能進行細化和調(diào)整，這樣的平臺軟件在近期的高速發(fā)展中已經(jīng)趨于成熟;

整個智能電網(wǎng)系統(tǒng)運行的前提是穩(wěn)定可靠，在不斷的環(huán)境變化和長時間運行中不能出現(xiàn)崩潰或宕機現(xiàn)象，保證數(shù)據(jù)存儲和傳輸?shù)陌踩?，系統(tǒng)自身要有應(yīng)急機制，對突發(fā)的設(shè)備異常要有報警提示，對應(yīng)的軟件最好是基于linux系統(tǒng)的，更好的辦法就是設(shè)備可以脫離軟件獨自保存和處理數(shù)據(jù)，對報警和聯(lián)動都能做出響應(yīng)，因為對軟件依賴過多不利于系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性，軟件最大的功能應(yīng)體現(xiàn)在管理和設(shè)置上;

以上方案中涉及的功能已經(jīng)在多個實際的案例中得到體現(xiàn)，天地偉業(yè)公司在甘肅、河北、新疆等多個地區(qū)的電網(wǎng)建設(shè)中使用了上述方案，效果得到用戶的一致認可，改變了之前電網(wǎng)系統(tǒng)維護以人力排查為主的局面，大大減少了問題處理的滯后時間，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和預(yù)警措施逐步是電網(wǎng)管理區(qū)域逐步擴大，人員和資源的調(diào)用更為合理和高效。一項數(shù)據(jù)顯示，某地級市擁有大型變電站八座，在沒有做安防系統(tǒng)改建之前，每天各個變電站需要工作人員定期巡視抄表、整理數(shù)據(jù)、匯總數(shù)據(jù)、統(tǒng)一分析、整合上傳等等，由于數(shù)據(jù)復(fù)雜導致流程執(zhí)行緩慢，每個變電站至少需要四到五名工作人員完成每天的工作，而在改建之后，完全可以由監(jiān)控中心的一名工作人員在正常工作時間內(nèi)完成以上全部工作，節(jié)約的人力可以投放到電網(wǎng)檢修和電力事故處理中，效率提高得不是一星半點。