近幾年來，隨著IEC61850標準的應用和光電互感器的研發和投入使用，數字化變電站概念已在工程實踐中得到應用，全國已建成一定數量的數字化變電站，數字化變電站試點工作也在開展。而我國智能電網的研究已經啟動，作為電網重要組成部分，數字化變電站領域的研究和試點工作也將為智能電網的發展打下基礎。

數字化變電站使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息轉換為數字信息，并建立與之相適應的通信網絡和系統。數字化變電站自動化系統的結構在物理上可分為兩類，即智能化的一次設備和網絡化的二次設備;在邏輯結構上可分為三個層次，根據IEC通信協議草案定義，這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。新型數字化變電站主要由為全數字和光纖的信號采集系統、數字化繼電保護和綜合自動化系統、數字化視頻及環境監測系統構成。

隨著變電站無人值守的推廣，傳統的變電站模擬視頻監控系統已經為電力安全生產服務了多年，主要實現了遠程巡視設備、遠程操作監護、安全防范等目的。數字化變電站的快速發展，對視頻監控的清晰度、智能化提出了更高的要求。本文將根據國內數字化變電站現有情況和高清智能視頻監控發展趨勢，介紹如何結合德國MOBOTIX公司高清網絡攝像機，經過二次開發構建數字化變電站高清智能視頻監控系統，實現對變電站的整體狀況和設備運行情況進行直觀的監視，輔助使用者更好地維護變電站生產運行。

總體需求概述

傳統的變電站視頻監控系統主要以模擬視頻監控方式為主，其清晰度較低、抗干擾性差，一般只能看清監視場景中設備基本狀態，需要通過攝像機鏡頭變倍聚焦操作，才能看清設備局部細節。數字化變電站高清智能視頻監控主要來源于以下幾個方面：

(1)在雷雨大風、霧雪等惡劣天氣環境時，省電力公司需要了解電網500kV變電站的現場環境情況，變電站全景實時視頻、設備區實時視頻對掌握實時情況提供了重要輔助手段，但以往模擬視頻系統往往無法很好實現。

(2)以往的變電站視頻監控系統其設計思路還是圍繞攝像機點位為中心，其操作過程復雜，不能直觀反映運行人員的操作目的。經過調研發現，系統可基于設備區域、設備一次接線圖設計，以設備智能管理為核心來實現變電站高清視頻監控，操作簡單、直觀、實用。

(3)網絡視頻監控應用是典型的實時流媒體應用，占用網絡帶寬較高，對于監控中心多個客戶訪問變電站實時視頻，需要有健壯、可靠的流媒體服務系統提供訪問服務。

系統架構

前端攝像機采用德國MOBOTIX高清網絡攝像機，分別監視變電站全景、500kV設備區、220kV設備區、主控室、大門、周界、變壓器及輔助設備區，采用百兆光纖收發器將編碼壓縮后的視頻數據通過以太網傳輸到站端監控中心，由數字視頻與環境監控主機解碼輸出到大屏幕液晶顯示器。數字視頻與環境監控主機完成高清視頻的存儲與流媒體分發服務，以及現場周界報警信號采集，實現報警聯動視頻。

應用案例

依據某省電力公司的規劃要求，我們在500kV變電站試點，設計開發了一套變電站智能高清視頻監控系統，實現了變電站全景展示，能夠遠程實時監控變電站內所有一次設備，如主變、斷路器、隔離刀閘等設備的運行狀態，傳輸實時圖像、報警信息至監控中心。極大地提高了變電站運行人員和調度人員通過實時圖像和遠動信息對變電站運行情況進行綜合監控、分析的能力。其重要應用情況如下：

(1)變電站全景監視

以往模擬攝像機往往無法拍攝變電站的全景圖像，無法直觀、全面的了解整個變電站的整體情況。采用MobotixQ24高清全景攝像機來實現對變電站全景圖像的拍攝，形成覆蓋整個變電站180度監視場景圖像，可以看到500kV設備區、220kV設備區、主變設備區的圖像，通過站端監控終端在大屏幕液晶顯示器上顯示。

(2)變電站出入口高清監視

變電站大門出入口作為進出變電站的通道，是變電站安全的第一道防線，對于每個進出變電站的人員、車輛都必須進行詳細的記錄，因此需要有專門的攝像機進行24小時不間斷監控。綜合大門監控的特別需求，攝像機需要滿足2個要求，1、高清，不同于其他區域的監控，大門攝像機主要負責記錄人員、車輛的進出情況，需要能夠清晰的分辨出人員主要特征，車輛的基本信息。2、24小時不間斷，變電站不僅白天，夜間也有人員、車輛的進出，為了保證記錄的完整，需要夜間同樣有清晰的監控效果。因此設計采用MobotixM12三百萬像素雙鏡頭高清攝像機，在夜晚低照度情況下，也能展現良好的圖像效果。

(3)變電站室內區域高清監視

與其他監控區域不同，變電站室內區域的監控有下面幾個特點：

●監控區域小，一般需要進行監控的場所有主控室、保護室、電纜層、交直流室、蓄電池室等，室內空間有限。

●監控對象多為固定設備，室內設備大多是各類機柜，出主控室外一般沒有人在內活動。

●一般只需要監控整體情況。綜上所述對變電站室內監控適合使用固定攝像機，鏡頭選用焦距小的廣角鏡頭。

對于室內區域分為3類：

●主控室、保護室等，這類房間空間較大，門、窗戶等出入口較多，室內設備多，人員出入也較多，需要能夠實現全方位監控。

●交直流室、蓄電池室等，這類房間空間較小，門窗少，一般無人活動，不需要監視到每個角落，只需監控室內總體狀況即可。

●電纜層，電纜層內的電纜一般靠近房間頂部布置，攝像機要能夠從下朝上看到電纜的狀態。

在變電站主控室大廳及保護室房間中間頂部各安裝一臺MobotixQ24全景高清網絡攝像機，實現360度室內全景監視。

由于電纜層電纜位于上方，因此選用便于安裝，能夠調整鏡頭角度的MobotixM22高清網絡攝像機。

關鍵技術與創新

本系統主要關鍵技術與創新點如下：

(1)面向設備區管理的變電站高清視頻監控

系統可定義變電站全景、500kV設備區、220kV設備區、主控室、大門、周界、變壓器及輔助設備區，選擇相應設備區，則關聯的攝像機圖像以多畫面形式顯示。