一、行业背景及现状

　　随着电力系统自动化技术的不断进步，电力体制的深化改革，无人值守模式已在供电部门得到大力推广。无人值守模式初期，由于缺乏对现场环境的有效管控手段，针对变电站的盗窃案件时有发生，由站内带电设备引发的火灾也屡见不鲜，因此变电站投运前都会部署防火、防盗系统。变电站内部署防火、防盗系统后，安保工作依然不容乐观，错误报警、事件追溯还给相关人员带来了极大的困扰。直至引入了第五遥-"遥视"，以上情况才有所改观。作为"四遥"的有效补充和完善，视频监控系统能够把变电站内的运行环境状况、设备外观状态实时上传至监控中心，以便中心及时、直观地了解现场情况，对现场报警信号进行视频核实，为事故追溯提供回放录像。随着智能变电站建设的推进，为了满足变电站现场运行和管理的需求，智能变电站陆续部署了环境监测、SF6泄漏报警、门禁、空调通风、给排水等系统。

　　随着智能电网技术的发展，对变电站安全管理水平要求越来越高，在"三集五大"体系建设中，如何最大限度的挖掘现有辅助系统的潜力、最大程度的节约成本、提高效率系统，已成为变电站管理中急待解决的问题。

　　视频监控系统目前是综合辅助系统的重要组成，引入初期仅实现视频复核功能，应用于防火、防盗，有效控制了火灾、盗窃事件的发生率，随后又应用于站内一、二次设备的远程视频巡检，为变电站安全生产提供了技术保障。

　　在实现视频联网监控后，电力公司也在综合监控方面作了尝试，通过开关量联动视频预置位实现报警视频复核，站内辅助系统间通过开关量信号进行联动，实现远程开灯、开门，部分变电站还通过CDT规约实现了SCADA的视频联动。

　　在数字化变电站改造过程中，部分站点也部署了视频监控、环境监控、安全警卫、消防报警、门禁等子系统，只不过采用系统独立、分散监控的管理模式。智能变电站试点初期，就对综合辅助系统作了明确定义，接入并整合辅助子系统，并实现系统内及系统外的部分智能预案，初步实现了部分智能化功能。

　　二、方案设计

　　本方案围绕着电力"调度、运检、安监"三大关键环节，以电力公司实际需求为出发点，提出"环境、设备、行为"三个管理的理念，切实将新技术引入电力生产领域，保障电力安全生产，提高管理水平。

　　变电站"三个管理"示意图

　　安全生产环境监控。生产环境是电力安全生产的先决条件，系统利用多重防护、传感、监测技术手段，实现站域安全防范、环境监测与调节及可视化管理。

　　设备状态监控。设备运行状态监控是电力设备运检的重要组成，系统利用视频感知及智能分析技术，解决电力设备运行工况、动作状态、操作过程的可视化远程监控，辅助运维、检修管理。

　　安全作业行为监控。安全作业是电力安全生产的核心要求，安监部门为保障作业安全，投入了大量的人力为检修作业提供安全监护保障。系统基于神经网络、深度学习等视频分析理论，创新性开发了安全帽识别、红马甲识别、区域越界分析、安全标示识别、攀高分析、人数统计等行为分析算法模型，通过智能分析，解决作业行为监护与违章管理的难题。

　　三、功能设计

　　（一）安全生产环境监控

　　全景视频多目标跟踪。目前变电站出入口多采用固定摄像机监控，部分采用了单球跟踪，这种方式虽然成本较低，但在实际应用中，存在无法兼顾全景和特写问题，漏跟现象非常频繁，遇到障碍物干扰后也容易停止跟踪；本系统从管理需求角度出发，针对变电站出入口及主通道，推出了"枪球联动"及"全景跟踪"。

　　周界多维立体防护。传统的变电站周界防范采用最多的是主动红外对射报警探测器或电子围栏等单一入侵探测技术。本方案利用脉冲围栏阻挡报警，结合高清电子哨兵的多角度高清视频监控、越界智能分析、辅助照明、声光警戒等功能，实现实体防护、高压阻挡、智能分析、声光报警、可视化跟踪的多维度全方位立体防护。

　　可视对讲门禁系统。在变电站大门或者主控楼门口通过部署可视对讲实现远程视频认证与电动门控制，辅助无人值守变电站出入管理。带卡进出变电站时，可在门口机刷卡，权限认证成功后，门口机释放开门指令给输出模块，此时保安可在规定时间内（时间参数可设），操作门口机的前三个按键，分别控制伸缩门开、关、停动作，从而进出变电站；未带卡进出变电站时，可在门口机按第四个按键呼叫监控中心，监控中心通过视频及语音对话核实身份，身份验证通过后，远程释放开门指令给输出模块，此时保安可在规定时间内（时间参数可设），操作门口机的前三个按键，分别控制伸缩门开、关、停动作，从而进出变电站。

　　危险点监测预警。对于变电站室外区域，传统的接触式火灾探测技术具有极大局限性，难以应用，而利用"火焰识别"的视频分析算法，实现危险点预警，具有非接触式探测特点，不受空间条件的限制，利用室外环境监控摄像机，采集现场的视频图像，通过视频专用电缆传输到监控中心，由监控中心后台软件对现场视频图像进行分析、识别，如果图像中某一区域的灰度变化、闪烁频率、颜色和运动模式等参数符合火焰或烟雾的特有特征，则管理软件做出火警判别，并发出火警报警信号。

　　环境数据采集。SF6泄漏报警系统，在变电站GIS室部署SF6泄漏报警系统，实时检测SF6气体浓度，防止SF6气体泄漏造成恶性事故，已成为加强电力生产现场管理、保证人身安全的一项重要措施。SF6泄漏报警系统主要由总控单元、检测单元、处理单元、报警显示单元四部分组成。

　　站域微环境监测。温湿度传感器。一般情况下电气设备对环境的温湿度都有相应的要求，特别对于一些昂贵精密的设备更是如此。电力行业中由于温度过高过低引起的元器件失效或环境湿度过高引起的漏电事故时有发生，所以需对温湿度进行实时采集和控制。

　　风速传感器。在变电站主控楼的楼顶安装凤速传感器，通过接口连接至环境数据处理单元，能把现场风速实时上传监控中心，监控中心能随时查阅变电站的风速信息，并做出相应的处理。

　　水浸传感器。在变电站电缆沟安装税金传感器，通过开关量输出报警信号给环境数据处理单元，环境数据处理单元根据预置规则启动抽水泵排水，同时把现场积水情况及时上传监控中心。

　　智能控制。结合环境数据采集，联动风机、除湿机、空调等智能控制器，学习并存储空调遥控器发出的红外码，多种自动控制方式适应不同场所需求，使环境控制轻松实现自动化。

　　（三）设备状态监控

　　设备操作状态复核。SCADA可视化操作，现场图像信息（即设备就近的多个摄像机视频及有关环境信息），以及该设备所在区域的动力环境信息，调度人员可以对该设备的操作过程及实时状态进行全面分析和判断，保证遥控操作的可靠性，实现可视化调度。

　　刀闸分合识别。在220kV变电站，针对AIS开关设备区，每个间隔部署2套白光网络云台摄像机，在夜晚无光线条件下也能获取设备的彩色清晰图像，用于监视每个隔离开关的分合状态，并能通过监控中心后台软件智能分析出刀闸的分、合状态。在监控中心，可以通过设置设备巡检，后台软件自动分析出隔离开关的运行状态并生成巡检报表，支持自动巡检和手动巡检两种方式。

　　智能读表。在变电站开关设备区以及主变区通过部署白光一体化网络高清摄像机，采集开关SF6气体压力表、避雷器泄漏电流表、主变油温表等图像信息，传输到监控中心，通过后台软件智识别仪表读数并自动记录，实现变电站指针仪表的自动读数。当仪表指针超过后台设定报警值时，触发报警。

　　设备运行工况监测。轨道巡检机器人，在变电站开关室部署轨道巡检机器人，完成日常开关柜外观状况以及各开关设备运行状态的巡检工作，代替人工巡检方式，提高工作效率。轨道巡检机器人采用后台控制的方法，让摄像机可以在水平、垂直轨道或沿环形轨道上任意位置移动，通过监控中心下发的指令，精准的执行用户所设定的全方位监控要求；轨道机器人控制系统和搭载视频监控系统可以分别独立运行，执行各自的命令，有利于巡检机器人的灵活配置。

　　红外热成像。在变电站主变等重点设备区域部署红外热成像装置，通过视频红外感知探测目标物体的红外辐射，将目标物体的温度分布图像转换成高分辨率的温度成像，可以实时监控主要设备的温度，同时辅助无线测温技术，实现开关柜、电缆接头等重点设备温度实时监测，形成整体温度场监控，解决设备过热无法被及时发现的问题。

　　无线测温。在变电站内，隔离开关、高压开关柜触头以及电缆搭接头都是常见的故障点，在设备长期运行过程中，因触点温升加剧引发的事故数不胜数。尤其是开关柜全封闭运行，内部空间狭小且并具有裸露高压，无法进行人工巡查测温。因此加强对运行设备温升的监视，及时发现问题并处理是关键。在高压设备上，由于有线方式无法解决高压绝缘问题，无线测温方式一经推出就获得了电力系统的认可。

　　（三）安全作业行为管理

　　出入口安规符合性检测。在变电站主要设备区出入口可通过设置智能分析摄像机，结合平台视频分析服务器的人脸识别、安全帽识别、人数检测等分析算法，辅助，实现入场作业安规符合性检测。

　　作业区行为监控。电气作业的工作票制度和工作监护制度是电力《安规》的核心，发挥着重要的现场安全管控作用。实际工作中，安全事故及威胁，原因多在于没有认真执行工作票制度、未有效实施作业安全监护。变电站作业区行为监控是通过采用视频分析手段，辅助安全监护，实现实时预警，辅助安全监护。通过作业区域安装的监控视频及移动式作业布控球，利用区域检测、安全帽检测、物体移走检测、安全标志物检测等智能分析算法，分析作业区域内人员作业行为，并实时预警。