智能电网建设和发展中的安防系统解决方案与应用

前言

电力供应问题一直都是国家关切的重要战略问题，电力行业的建设和发展从很大程度上也左右着一个国家乃至世界经济的发展。国家“十二五”规划中把能源结构调整放到了很重要的位置，把活力、开放、效率定为能源改革的方向，把绿色、环保、低碳、创新定为发展的目标，所以电力行业的改革势在必行，而电网管理的智能化是重中之重。

电力行业的安防监控产品一直在伴随着电力行业本身在不断的发展，像目前比较成熟的综合自动化系统也是在多年的经验积累下推出且还在不断完善的系统，但其过于专注于电力系统专用设备的管理，对电力系统中存在的消防、防盗、动环数据采集等问题没有很好的解决，现有的视频监控、消防报警等设备和系统也远远落后于安防监控市场的主流，更新换代极为缓慢。借助“十二五”时期国家提出的电网改革东风，电力工业的发展将沿着“安全、经济、绿色、和谐”的路径行进，科学发展是不变的主题，转变发展方式正在成为主旋律。

智能电网作为电力系统建设的重要组成部分，它的安全高效运行关系到整个电力系统乃至民生的稳定和安全，本篇文章就目前我国电网中安防产品和系统的应用现状以及智能电网的建设和发展发表一些看法，诸多不成熟言辞还请读者指正。

现阶段电网系统的安防监控

在介绍电网的安防监控前，有必要先了解一下电网啊以及电网监控的现状，目前各个电厂和变电站都或多或少的有一些本地监控和调度系统，主要集中在核心设备和输变电线路等相对狭窄的区域，且多个系统单独工作，各自有各自的功能，集成化程度不高，比如综合自动化系统和动力环境监控系统，又比如早前提出的“ 五遥”系统和目前仍然占主流的普通视频监控等等，而对变电线路，电力传输线路等监控措施基本为零，发生事故时只有采用“电力抢险”的方式组织大量人员检查和修复电网问题，其效率可见一斑。

电网的工作区域跨度大分布广，行业应用需求多样。各个变电站以及输变电线路等多个现场需要实时搞笑的维护，而现场施工人员需要与总部进行实时的数据交流，使用的设备也要具备足够的稳定性;输变电线路错综复杂，设备管理及维护难度大，极难统一。

下面我们就现阶段电力监控行业的各个层面展开讨论

电力监控状况及存在的问题

随着互联网信息技术的成熟和普及，视频监控在电力行业的应用得到了很大的重视，几乎每座变电站和电厂都有视频监控，在一些公司相继采用矩阵方式或简单的网络视频方式实现了对单个站点的远程监控或本地监控，配合已电力行业的自有自动化系统完成日常的维护工作，设备的选择也无异于普通监控，而对设备及站点温度、故障报警、远程遥控开关等动力环境或报警量的采集则隔离在视频监控之外，采用动力环境量主机进行采集，另成为一套单独的监控系统，更有甚者，只在关键机房和设备间安装单独的温湿度采集和动力采集设备，安排专人定期抄表，没有任何联网系统。

然而，此前由人工定时通过本地监控或远程监控检查变电站设备运行情况并测量、统计相关数据的做法存在很大弊端。首先，变电站数量很多且分布范围较广，输电线路更是错综复杂横跨数百公里，其次，电网对各项参数要求严谨，一旦出错势必导致区域性的生产生活停顿，影响极其恶劣，所以这种每日人工巡查或者几乎没有预防措施的做法必然使电网工作人员劳动强度加重，且影响设电力数据的实时性以及准确性，所以基于网络视频的监控系统或普通动环主机在一段时期内只是相对提高了电网管理效率，其现阶段的表现很难满足电网发展的需求。简略阐述这个系统的缺点如下：

视频监控系统和动力环境量采集、报警型号采集等系统单独运行，管理效率低下，成本过高，性价比较低;

没有专门行业产品支持，多数应用的只是普通监控设备;

综合性差，不能满足变电站和输变电线路的多种数据的集中采集和处理;

抗干扰能力差，受天气影响较大，容易遭受雷击;

需要实时关注系统运行状况，没有对监控系统自身的维护措施

稳定性差，高低温或湿度变化会引起设备的损坏;

另外这种方式的电站远程监控系统又存在着实时性、可控性不高，数据传输效率低等问题，输变电线路的大区域分布也给实时监控带来难题，所以电力监控的网络化必将是将来的发展方向，设备方面当以稳定性和防暴为主，输变电线路的环境十分恶劣，产品性能的好坏关系着整个系统的运行。

电网监控需求剖析--智能电网建设

近几年高清产品、智能分析、大平台建设异军突起，在各个行业都得到了较好的应用，在专业的电网监控中应用高清、智能分析、大型联网的项目才刚刚起步。

电网监控需求剖析--智能电网建设

智能电网的概念目前还不是十分清晰，各家有各家的解释和实现方式，但万变不离其宗，以国家“十二五”规划为导向，具备强大的资源优化配置能力和良好的安全稳定运行是智能电网监控建设的根本，目的是有效缓解我国能源资源和生产力分布不平衡的矛盾，通过高科技手段显著提高供电可靠率，能够实现大规模集中与分散管理模式并存的电力开发和利用，促进资源节约与环境保护等等，同时能够实现高度智能化、信息化、精细化的电网调度和电网管理，实现电力用户与电网之间的便捷互动，为用户提供个性化智能用电管理服务，满足各种新型电力用户的电力服务要求，能够带动相关产业发展，提升民族装备业技术水平和国际竞争力。

在国家大力支持智能电网建设，根据需求，目前视频和机房监控领域的诸多高端产品都能有施展的空间，比如大型监控平台、高清、智能分析、专业行业解决方案等。

智能电网监控解决方案和成功应用

综合前面若干问题和需求分析，结合电力行业特殊环境和现阶段的技术水平，我们可以设计一套目前具有成熟产品作为支撑的智能电网的电力行业监控建议方案，大致内容如下：

前端摄像机可以采取具有防暴外壳的半球型模拟摄像机或高清网络摄像机，此类摄像机一般可以应用在恶劣的环境中，对恒温恒湿的环境也有很强的适应力;

前端采集温度、湿度、电流、电压、仪表数据等模拟量的传感器的灵敏度要可调，针对不同的应用设置不同的区间，并能将采集到的数据及时上传，避免人工定期抄表的现象。

为了配合报警系统和防盗系统，前端也需安装一些报警信号采集设备，如输变电线路是否发生漏电和短路，重要设备是否被水浸，机房和仓库是否发生火灾或盗窃现象等等;

输变电监控问题是智能监控中难以解决的问题，无线传输网络无疑是目前最切合实际的解决方案，但其产品和工程的价格也是很高的，利用传统的双绞线或同轴电缆更不能适应输变电线路的要求，在无线传输和传统数据线传输中折中选择可以利用光线，首先光纤扛干扰性极强，一般情况不会受到到变电站内设备和电路的电磁干扰的影响，其次光纤的价格低廉，相比无线设备或3G设备性价比要高很多，更重要的是光纤信号比无线信号更稳定更实时，铺设也相对简单，所以智能电网建设可有选择的使用光纤传输数据;

电线老化导致的局部输变电线路短路和高温监测是传统监控中难以逾越的鸿沟，相同的问题还有变压器等设备的局部设备工作异常导致的温度异常等现象，针对这类问题，目前刚刚起步的解决办法是通过红外热成像设备对其进行实时的温度监测，这类技术应用还不广泛，但在可预见的未来必将有大规模发展;

后端编码处理设备必须是可以集传统视频监控和动力环境量监控于一体的设备，视频监控已经进入了生产生活的各个领域，在有技术做支持的前提下电网安防行业已经大规模使用了视频监控，可利用直观的视频数据去了解前端信息，动力环境量数据的重要性对电力行业来说是不言而喻的，而如果将诸多的模拟量数据、开关量数据、视频数据单独处理工作量巨大，而且数据之间的联动报警也不能实现，所以我们需要一种可以将这些数据统一管理的设备，实现视频数据、环境数据、动力数据、报警数据统一管理，相互联动，目前主流监控厂家都能生产类似设备了;

在有统一设备采集数据的前提下，需要使用一款统一的管理调度平台对设备进行管理，变电站监控涉及防盗系统、消防系统、报警系统、电力调度自动化系统、配电自动化系统、智能抄表系统、自动电闸监测系统等等，这么多的系统如果仅仅靠硬件做支撑进行管理肯定得不到最佳的效果，而一款兼容性较强的软件能大大提高对所有系统管理的效率，一般的中心设备厂家都会针对自己的设备开发相应的软件的，开发之前客户可以针对不同现场的需求对软件功能进行细化和调整，这样的平台软件在近期的高速发展中已经趋于成熟;

整个智能电网系统运行的前提是稳定可靠，在不断的环境变化和长时间运行中不能出现崩溃或宕机现象，保证数据存储和传输的安全，系统自身要有应急机制，对突发的设备异常要有报警提示，对应的软件最好是基于linux系统的，更好的办法就是设备可以脱离软件独自保存和处理数据，对报警和联动都能做出响应，因为对软件依赖过多不利于系统整体的稳定性，软件最大的功能应体现在管理和设置上;

以上方案中涉及的功能已经在多个实际的案例中得到体现，天地伟业公司在甘肃、河北、新疆等多个地区的电网建设中使用了上述方案，效果得到用户的一致认可，改变了之前电网系统维护以人力排查为主的局面，大大减少了问题处理的滞后时间，统一的数据管理和预警措施逐步是电网管理区域逐步扩大，人员和资源的调用更为合理和高效。一项数据显示，某地级市拥有大型变电站八座，在没有做安防系统改建之前，每天各个变电站需要工作人员定期巡视抄表、整理数据、汇总数据、统一分析、整合上传等等，由于数据复杂导致流程执行缓慢，每个变电站至少需要四到五名工作人员完成每天的工作，而在改建之后，完全可以由监控中心的一名工作人员在正常工作时间内完成以上全部工作，节约的人力可以投放到电网检修和电力事故处理中，效率提高得不是一星半点。