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摘要：随着科学技术的不断发展进步，智能电网采用了可靠性、集成性的设备设计，实现智能控制，受到越来越多的重视。文章提出变电站作为智能电网的主要组成部分，视频环境系统的应用至关重要，同时分析了视频环境系统在变电站的应用。
关键词：变电站；视频环境系统；监视系统
中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）28-0057-02
近几年来，随着能源及其环境问题日益凸显，促进了新能源技术及低碳经济的飞速发展。智能电网是新能源技术时代电网发展的主要方向，受到越来越多人的关注。从当前来看，我国积极开展智能电网建设项目，变电站作为智能电网建设的一部分，其视频监控环境系统逐渐成为研究的热点，对其加以研究在促进智能变电站发展上具有重要意义。
1 视频环境系统在变电站中的作用
变电站中应用视频环境系统，可实现以下几方面作用：（1）实现在线监控。通过应用视频环境系统，能够在线监控变电站内开关室、主变及高压配电设备的运行情况，一旦发现问题，则可及时给予解决。同时还能够统一室内系统、大门禁告警信号等，还可检测瓦斯泄露、温度、湿度情况，若发现变压器油升高，则可实现自动报警等。（2）现场进行操作指示。传统变电站的各项操作程序相对较繁琐，且利用“五防”来防止现场人员进行误操作。但应用视频环境系统后，值班的工作人员则可通过远程实现现场监视，对工作人员的操作给予及时指导，并纠正操作过程中出现的错误，提高工作效率，并可有效消除存在的安全因素。（3）记录事故发生过程。视频环境系统可录制事故发生过程，进而为后期追踪事故原因、寻找解决方法起到重要参考价值。尤其是变电站存在的安全风险因素较多，若仅仅凭借人工，无法观看事故发生的整个过程，而视频在线监测则可有效解决这一问题。（4）起到防范作用。变电站内涉及有电，一旦操作失误或某一设备缺乏维护，极易发生火灾。或者无人值班，发生盗窃行为等。通过视频环境系统则可实现监视效果，在该系统中应用到各种传感器，如红外微波探头、烟感传感器及其门禁传感器等，一旦发生火灾或盗窃行为等，可及时将信息反馈给调度中心，以便做出反应，进而有效降低安全事故的发
生率。
2 视频环境系统在变电站中的设计应用
尽管当前已实现无人值守变电站，并实现遥测、遥信及遥控、遥调等，但还应将防火、防盗及文明生产等内容纳入到无人值守中。因此，通过应用视频环境系统，可有效解决难监视、多界面及难维护等问题，缓解各项矛盾。下面对变电站中视频环境系统的应用做一详细介绍。
2.1 系统结构
视频环境系统呈现分层及分区的分布式结构，并按照省级、地区及站端三部分给予构建。整体系统结构如下图1所示。在通过专用网络可看出全省各个变电站的视频环境信息，可对各个主站的运行情况给予统计，实现统一管理。
图1 视频环境系统结构图
2.2 站端系统结构与功能
站端系统是整个视频环境系统的最基本单元，其主要功能为对各个分散的变电站给予监控。站端系统主要包括站端处理单元、视频监控设备、网络设备及存储设备、环境信息采集设备等。其中站端处理单元是站端系统的核心部分，主要功能为上传监测视频、处理环境信息、与其他系统实现通信交流等，在视频环境系统中具有无可替代的作用。
视频监控设备则主要是通过光纤传输接入网络交换机的光口，而剩下的摄像机则可通过网线接入到网络交换机的电口，该监控设备均采用统一的网络摄像机，可监控到变电站内每一个地方。能够按照地区主站的相关要求，将所需要的视频通过IP单薄或者组播的方式进行上传，可满足用户访问的需求，并在设备的间隔时间内巡检摄像机的内容，可任意设定被巡检的对象。其中主要对象为不同摄像机或同一摄像机的不同预定方向。此外，还能够实现移动检测及视频自动跟踪的作用。
环境信息采集设备则包括湿度与温度传感器、红外对射、水浸等。湿度与温度传感器都是以5～20mA的方式进行直接输出，且采用直接接入视频处理单元的方式。而后两者则是以干接点的方式与视频处理单元相连接，或者是直接就地与视频监控设备相连接。其主要功能：实时采集、处理或上传变电站内的温度、湿度、风力等信息，并且可设定不同级别的环境信息警告值，可有效防范安全事故的发生。环境信息采集设备还包括门禁，主要是以太网的方式与网络交换机相连接，从而使视频处理单元利用网络访问、控制门禁，可读取门禁数据信息、控制开关及调整权限等功能。
站端系统的功能还包括控制功能、录像功能、远方配置及报警联动功能。其中控制功能是指可对摄像机进行控制，保证操作的唯一性。监控变电站内空间的状态、开启、关闭、降温或升温等。录像功能则是对站内所有监控点的环境信息、视频信息等可在设定的时间自动循环记录，并对记录到的信息加以存储，为后期工作提供参考依据。远方配置主要是指可接受地区级主站下发的指令，并完成参数、预置位及布放等设置。报警联动功能则是指对现场的各种探头给予设置，并监视现场的实际情况。一旦发生安全风险问题，则可实现自动报警，同时将摄像机切换到监视器及人机界面上，以便于做出相应的输出设备动作等。也可接受当地的监控系统报警信息，录制事故发生过程，便于日后对该事故的调查提供依据。录制完的影像，可通过告警信息作为索引，并加以回放等。
2.3 站端系统供电
对于站端系统的供电可采用专用的UPS交流电源，其内部系统均可通过该配电器给予供电。对于室内摄像机的电源，则由配电器转换后，辐射式供电，所有的室内摄像机电源都应在视频监控柜内配置适当的空气开关。对于室外的摄像机电源，则可根据现场的实际情况，选择摄像机需要的合适电源。
2.4 防雷设计
雷电是变电站的一大公害，因此，加强雷电过电压的防护是一项重要工作。首先，传输线路的防雷。视频环境系统的传输线路主要有信号线及电源线，应严格按照相关文件对传输线路进行防雷设计。应采用带有屏蔽层的线缆对传输线给予敷设，可确保钢管内的电气连通，同时还能够有效防护电磁感应、干扰等。在埋设传输线时其长度应超过15米，并在站端将电缆金属外皮与防雷接地装置相连。其次，电源防雷设计。根据实践经验可知：电子设备大多是由于感应到雷串到电源线路内，进而导致设备损坏。因此，可按照三级电源进行防雷设计。一级防护主要是采用低压配电屏出线母排上，设置最大电流为80kA，采用耐热防爆及老化预报功能的三相电源避雷器；二级防护采用电流为40kA的三相电源避雷器，可达到保护UPS设备的作用；三级防护则是在视频环境系统的重要设备插座处安置电流为20kA的单相相电源避雷器。最后，前端设备与终端设备的防雷。对于前端较为重要部位的摄像头则可置于接闪器的保护范围之内，在设备前的每条线路上适宜添加合适的避雷器，可防止雷电波侵入。终端设备的防雷在视频环境系统中也较为重要。所有监控室的各种金属管线都应与预感应雷的接地装置相连，且电缆线在入户端应添加避
雷器。
3 结语
随着信息技术的不断发展，视频环境系统在变电站中得到广泛应用，且具有重要意义。变电站作为智能电网的重要组成部分，实现在线监控可确保变电站内运行的安全性及可靠性，进而保证供电的安全。本文对变电站中视频环境系统的重要应用给予详细阐述，旨在为今后的变电站工作提供参考借鉴。
参考文献
[1] 张健.关于变电站视频及环境监控系统的应用研究——以广东电网揭阳供电局为例[J].信息系统工程，2011，（8）.
[2] 张建华.基于人工智能方法判断环境信息的变电站视频及环境监控系统升级方案设计[J].广东电力，2011，24（12）.
[3] 钱毅.基于云计算和视频智能分析的变电站视频及环境监控系统升级方案设计[J].电力学报，2011，26（2）.
[4] 陈皓，高雅.变电站视频监控系统建设与发展分析[J].科技致富向导，2012，（4）.
作者简介：楼东雷（1961-），男，深圳供电局有限公司工程师，研究方向：电气工程及自动化。
关键词：变电站；视频环境系统；监视系统
中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）28-0057-02
近几年来，随着能源及其环境问题日益凸显，促进了新能源技术及低碳经济的飞速发展。智能电网是新能源技术时代电网发展的主要方向，受到越来越多人的关注。从当前来看，我国积极开展智能电网建设项目，变电站作为智能电网建设的一部分，其视频监控环境系统逐渐成为研究的热点，对其加以研究在促进智能变电站发展上具有重要意义。
1 视频环境系统在变电站中的作用
变电站中应用视频环境系统，可实现以下几方面作用：（1）实现在线监控。通过应用视频环境系统，能够在线监控变电站内开关室、主变及高压配电设备的运行情况，一旦发现问题，则可及时给予解决。同时还能够统一室内系统、大门禁告警信号等，还可检测瓦斯泄露、温度、湿度情况，若发现变压器油升高，则可实现自动报警等。（2）现场进行操作指示。传统变电站的各项操作程序相对较繁琐，且利用“五防”来防止现场人员进行误操作。但应用视频环境系统后，值班的工作人员则可通过远程实现现场监视，对工作人员的操作给予及时指导，并纠正操作过程中出现的错误，提高工作效率，并可有效消除存在的安全因素。（3）记录事故发生过程。视频环境系统可录制事故发生过程，进而为后期追踪事故原因、寻找解决方法起到重要参考价值。尤其是变电站存在的安全风险因素较多，若仅仅凭借人工，无法观看事故发生的整个过程，而视频在线监测则可有效解决这一问题。（4）起到防范作用。变电站内涉及有电，一旦操作失误或某一设备缺乏维护，极易发生火灾。或者无人值班，发生盗窃行为等。通过视频环境系统则可实现监视效果，在该系统中应用到各种传感器，如红外微波探头、烟感传感器及其门禁传感器等，一旦发生火灾或盗窃行为等，可及时将信息反馈给调度中心，以便做出反应，进而有效降低安全事故的发
生率。
2 视频环境系统在变电站中的设计应用
尽管当前已实现无人值守变电站，并实现遥测、遥信及遥控、遥调等，但还应将防火、防盗及文明生产等内容纳入到无人值守中。因此，通过应用视频环境系统，可有效解决难监视、多界面及难维护等问题，缓解各项矛盾。下面对变电站中视频环境系统的应用做一详细介绍。
2.1 系统结构
视频环境系统呈现分层及分区的分布式结构，并按照省级、地区及站端三部分给予构建。整体系统结构如下图1所示。在通过专用网络可看出全省各个变电站的视频环境信息，可对各个主站的运行情况给予统计，实现统一管理。
图1 视频环境系统结构图
2.2 站端系统结构与功能
站端系统是整个视频环境系统的最基本单元，其主要功能为对各个分散的变电站给予监控。站端系统主要包括站端处理单元、视频监控设备、网络设备及存储设备、环境信息采集设备等。其中站端处理单元是站端系统的核心部分，主要功能为上传监测视频、处理环境信息、与其他系统实现通信交流等，在视频环境系统中具有无可替代的作用。
视频监控设备则主要是通过光纤传输接入网络交换机的光口，而剩下的摄像机则可通过网线接入到网络交换机的电口，该监控设备均采用统一的网络摄像机，可监控到变电站内每一个地方。能够按照地区主站的相关要求，将所需要的视频通过IP单薄或者组播的方式进行上传，可满足用户访问的需求，并在设备的间隔时间内巡检摄像机的内容，可任意设定被巡检的对象。其中主要对象为不同摄像机或同一摄像机的不同预定方向。此外，还能够实现移动检测及视频自动跟踪的作用。
环境信息采集设备则包括湿度与温度传感器、红外对射、水浸等。湿度与温度传感器都是以5～20mA的方式进行直接输出，且采用直接接入视频处理单元的方式。而后两者则是以干接点的方式与视频处理单元相连接，或者是直接就地与视频监控设备相连接。其主要功能：实时采集、处理或上传变电站内的温度、湿度、风力等信息，并且可设定不同级别的环境信息警告值，可有效防范安全事故的发生。环境信息采集设备还包括门禁，主要是以太网的方式与网络交换机相连接，从而使视频处理单元利用网络访问、控制门禁，可读取门禁数据信息、控制开关及调整权限等功能。
站端系统的功能还包括控制功能、录像功能、远方配置及报警联动功能。其中控制功能是指可对摄像机进行控制，保证操作的唯一性。监控变电站内空间的状态、开启、关闭、降温或升温等。录像功能则是对站内所有监控点的环境信息、视频信息等可在设定的时间自动循环记录，并对记录到的信息加以存储，为后期工作提供参考依据。远方配置主要是指可接受地区级主站下发的指令，并完成参数、预置位及布放等设置。报警联动功能则是指对现场的各种探头给予设置，并监视现场的实际情况。一旦发生安全风险问题，则可实现自动报警，同时将摄像机切换到监视器及人机界面上，以便于做出相应的输出设备动作等。也可接受当地的监控系统报警信息，录制事故发生过程，便于日后对该事故的调查提供依据。录制完的影像，可通过告警信息作为索引，并加以回放等。
2.3 站端系统供电
对于站端系统的供电可采用专用的UPS交流电源，其内部系统均可通过该配电器给予供电。对于室内摄像机的电源，则由配电器转换后，辐射式供电，所有的室内摄像机电源都应在视频监控柜内配置适当的空气开关。对于室外的摄像机电源，则可根据现场的实际情况，选择摄像机需要的合适电源。
2.4 防雷设计
雷电是变电站的一大公害，因此，加强雷电过电压的防护是一项重要工作。首先，传输线路的防雷。视频环境系统的传输线路主要有信号线及电源线，应严格按照相关文件对传输线路进行防雷设计。应采用带有屏蔽层的线缆对传输线给予敷设，可确保钢管内的电气连通，同时还能够有效防护电磁感应、干扰等。在埋设传输线时其长度应超过15米，并在站端将电缆金属外皮与防雷接地装置相连。其次，电源防雷设计。根据实践经验可知：电子设备大多是由于感应到雷串到电源线路内，进而导致设备损坏。因此，可按照三级电源进行防雷设计。一级防护主要是采用低压配电屏出线母排上，设置最大电流为80kA，采用耐热防爆及老化预报功能的三相电源避雷器；二级防护采用电流为40kA的三相电源避雷器，可达到保护UPS设备的作用；三级防护则是在视频环境系统的重要设备插座处安置电流为20kA的单相相电源避雷器。最后，前端设备与终端设备的防雷。对于前端较为重要部位的摄像头则可置于接闪器的保护范围之内，在设备前的每条线路上适宜添加合适的避雷器，可防止雷电波侵入。终端设备的防雷在视频环境系统中也较为重要。所有监控室的各种金属管线都应与预感应雷的接地装置相连，且电缆线在入户端应添加避
雷器。
3 结语
随着信息技术的不断发展，视频环境系统在变电站中得到广泛应用，且具有重要意义。变电站作为智能电网的重要组成部分，实现在线监控可确保变电站内运行的安全性及可靠性，进而保证供电的安全。本文对变电站中视频环境系统的重要应用给予详细阐述，旨在为今后的变电站工作提供参考借鉴。
参考文献
[1] 张健.关于变电站视频及环境监控系统的应用研究——以广东电网揭阳供电局为例[J].信息系统工程，2011，（8）.
[2] 张建华.基于人工智能方法判断环境信息的变电站视频及环境监控系统升级方案设计[J].广东电力，2011，24（12）.
[3] 钱毅.基于云计算和视频智能分析的变电站视频及环境监控系统升级方案设计[J].电力学报，2011，26（2）.
[4] 陈皓，高雅.变电站视频监控系统建设与发展分析[J].科技致富向导，2012，（4）.
作者简介：楼东雷（1961-），男，深圳供电局有限公司工程师，研究方向：电气工程及自动化。