第一章 概述
由于数量多、分布广泛，供电公司变电站具有分散、地理环境变化多端、覆盖面广、用户多的特点，容易受到用户容量增加和城市建设的影响。变电站的监控对配电自动化管理、线路损坏分析、负荷预测和电力需求管理具有重要意义。
传统的解决方案是安装安全系统、环境监测系统、变压器监测系统等，但这些系统存在以下问题：
1.各系统独立运行，形成监控孤岛现象，无法有效管理，无法达到安全管理的效果。
2.多系统共存不仅增加了投资成本，而且大大增加了后期的维护成本。多家厂家的设备同时运行，也会产生争吵，浪费供电公司的时间和精力。
根据配电室的实际情况，结合多年的变电站和配电室运行管理经验，采用电科恒钛Tip核心技术平台3000HT500系列智能监控终端实现了变压器运行监控、一次设备监控、配电监控、环境监控、安全监控、采暖通风、照明控制等功能，可扩展火灾报警、图像监控等功能。
以有线或无线通信为核心，开或无线通信为核心，完成站端变压器、配电、一次性设备、环境监测、门禁控制、防盗报警、采暖通风、照明控制等数据的采集和监控，并将上述信息传输到监控中心。
系统采用分层分区的分布式结构，分为站端控制主机和软件系统两部分。软件系统可分为省、市、集控站三级中心。
系统在监控系统主界面上集成显示和控制变压器、配电、环境、消防、防盗报警、门禁等所有监控量。系统监控提供两种监控模式：电子地图监控和图表监控。电子地图可以实现区域内的分层显示。
终端设备可脱机运行，站端设备在网络断线、服务器故障等情况下仍能实现正常运行、刷卡开门、联动报警、设备联动控制、记录存储等。
系统可以设置系统中各子系统之间的联动；也可以通过硬件和软件与变电站综合自动化系统联动，包括现场设备操作联动视频、综合自动化系统报警联动访问控制视频等。并可根据配电室的现场需要完成自动闭环控制和报警。
保留详细的日志，生成相应的报告，以确认系统的所有操作和报警。
第二章 系统功能需求
第三章 设计原则及规范
3.1设计原则
主要遵循以下原则：
（1）可靠性原则。从设计概念到系统架构，再到产品选择，本监控系统都坚持系统可靠性的原则。在系统故障或事故中断后，可以保证数据的准确性、完整性和一致性，并具有快速恢复的功能。
(2)安全原则。综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。采取完善的前端安全措施，确保前端设备的物理安全和应用安全，采取可靠措施防止非法访问、入侵或攻击前端设备。数据采用前端分布式存储和监控中心集中存储管理相结合的方式，严格控制数据访问的用户权限，做好异常快速的应急响应和日志记录。
（3）先进的原则。本监控系统采用先进的技术和设备，一方面反映了系统的先进水平，另一方面使系统具有较强的发展潜力。
（4）可扩展性原则。监控系统充分考虑了可扩展性，采用了标准化和模块化设计，确保了系统之间的透明度和连接，并充分考虑了与其他系统的连接，使系统具有更新、扩展和升级的功能。
（5）标准化原则。本监控系统严格遵循相关技术的国际、国家和行业标准。设计中使用的产品标准化，开放性好，遵循国际协议，有利于未来的使用和维护。
(6)维护原则方便。本监控系统操作简单，维护方便，可方便配置、升级、自检、恢复各种日常维护工作。
第四章 总体设计系统
4.1系统整体架构
根据《变电站管理制度》、《变电站操作规程》、《电力安全生产条例》等文件精神，系统分为站端设备和软件系统。
站端设备以HT502站端监控主机为核心，主机为2U架构(如果控制量较少，则1U结构也可满足)，可连接温湿度等环境传感器、对射/红外等安全设备、一路门禁、8-24路照明/空调、风机控制等功能。图像捕捉可以通过扩展实现SF6.泄漏报警、消防报警等功能。
HT502采用TCP/IP有线模式或GPRS/CDMA等待无线连接到中心。
4.2软件架构设计
根据《智能变电站技术导则》(Q/GDW_383-2009)、《110kV～220kV智能变电站设计规范(Q/GDW_393-2009)、《330kV～750kV智能变电站设计规范(Q/GDW_结合我公司实际应用案例，采用分布式、模块化结构等文件精神，将变电站智能辅助控制系统分为三级中心、六个功能模块和十个功能子系统。
省、市、集控站三级中心，或市调、集控站、变电站三级中心，根据实际情况进行配置管理。
4.2.1三级中心
开关综合环境监测系统（以下简称系统）为分层分区的分布式结构，按变电站综合监测区域主站系统、区域主站、集中控制站、端系统三级建设，如下图所示。
注：目前实际使用一般采用市中心和集控站两级监控模式。
4.2.26个功能模块：
管理服务器
认证管理服务器(集群/分发管理)
流媒体服务器(包括网关服务器)
通信服务器(前端设备通信)
视频服务器(视频、磁盘管理)
客户端(含解码)
4.3组网说明
目前配电室监控系统通常有以下传输方式:
1、 有以太网配电室：每个配电室主机需要一个RJ45网口和一个IP地址即可。
2、 仅有2M光纤接口：配置2台M--以太网桥通过光电转换提供。
3、 配电室无以太网和光纤：可选择以下两种方式：
1) 就近租用电信运营商的以太网或光纤：适用于社区运营商网络连接更方便的地方。
2) 租赁电信运营商的无线网络：使用GPRS或者CDMA该方法可以使用公共网络或组成APN专网。本方案需向运营商支付网络使用费。
3) 布置专用微波通信网络：微波装置分别布置在配电室和区域中心，如附近的变电站，通过转换后的以太网传输。该方案在城市传输距离和可靠性方面存在较大问题，主要用于无高层建筑的开放区域。
简而言之，配备以太网作为优化和最低成本的传输方式。
第五章 功能子系统
5.变压器运行监控子系统
(1) 通过关口表采集变压器的三相电压、三相电流、三相功率（负载）、三相无功率、三相不平衡电流、功率因数、谐波和功率参数，对故障信息进行预警和分析。关口表是指变压器总表，主要是智能电表，一般遵循国家电网智能电表的技术规范。
(2) 通过温度控制器收集和监测变压器芯的温度，并连接风扇。当温度高于设定值（该设定值与变压器有关，需要参考变压器说明书中的温升数据）时，自动启动风扇，温度下降后自动停止风扇，不仅能有效预警变压器温度，还能提高风扇的使用寿命。
变压器铁芯温度的测量主要采用预埋测温元件进行测量。如果变压器没有密封，如干式变压器。温度探头可以放置在铁芯表面，以测量铁芯表面的温度。无预埋探头和密封变压器 (如常用S11系列油浸式变压器)暂时没有好办法。即使使用红外仪器，壳体表面的温度也只能测量。
(3) 风机运行状态监控功能：PT/CT传感器可以监控风扇的运行状态，防止风扇长时间运行、堵塞等异常情况。此外，还可以判断风扇是否能正常工作。例如，当风扇启动时，但风扇没有运行。可识别风扇损坏，需要到现场观看。风扇状态必须能够保证变压器的使用寿命。
(4) 通过数学建模分析收集的参数来监测变压器的健康状况。并上传到主配电站，为主站建立变压器运行状态监测、变压器故障早期判断和变压器故障模型提供强有力的数据基础。
(5) 主动将故障和报警信息上传到主站。
5.2.设备在线监控子系统
(1) 在线实时监测电缆头、刀闸等危险点的温度，采用温度传感器；(可采用zigbee无线温度传感器通信)
(2) 电缆头温度在线监测采用间接温度测量方案，根据试验测定的环境温度修正值，测量电缆头外绝缘层温度，得到铜芯导体加热温度的近似值；
(3) 在线监控开关分合闸次数。通过连接开关分合闸的辅助接点，开关每次分合闸动作，终端设备自动统计开关动作次数，并上传到主配电站；
(4) 一次设备监控终端应尽量与一次设备直接连接，避免引入新的故障点和安全隐患。
5.智能无功补偿监控子系统
(1) 无功补偿系统的数据通过智能接口在线监控(如需监控智能无功补偿，必须配备无功补偿装置)；
(2) 采用PT/CT采集低压母线电路的电流和电压；
(3) 实时显示电网功率因数、电压、电流 / 无功率、电压总谐波畸变率、电容器切割状态和故障警告；
(4) 监控切割装置的动作状态，记录切割开关的动作次数；
(5) 超限及故障预警功能；
(6) 当电网出现故障或参数超限时，报警指示灯闪烁，提示相应的故障信息。
5.4开关柜智能防凝控制子系统
通过实时精确监测被测环境的温湿度，通过加热器和风扇的智能控制，使环境温湿度指标满足工作要求，有效防止冷凝。主要用于开关柜、室外端子箱、配电箱等场所。主要实现方案如下：
实时监测被测环境温度和湿度的变化。当湿度达到一定程度或温度变化急剧增加时，控制器驱动加热器和风扇工作，破坏冷凝条件。当冷凝条件消失时，加热器自动断开，控制器恢复监测状态。
实现方案有两种：一种是采用独立的防凝控制器，系统无网络监控；第二种方案采用辅助主机的智能接口、温湿度监测、加热器和风扇控制，可进行网络监控。
5.5.环境监测子系统
通过采集和传输技术的应用，环境监测子系统可以对某些重要场所和设备（如温度、湿度、漏水、水位、烟雾、明火等）的工作环境进行实时监控；当工作环境异常时，可以及时显示和报警，数据可以通过网络上传到市、省调度中心。
主要功能：
1、 环境数据采集处理功能：环境温度、环境湿度、电缆沟进水、水位深度、风速、烟雾信号、明火信号等；
2、 环境参数超标的自动报警和自动障碍物排放功能：在监控中心对环境参数超过预设值时发出视听报警，在平台图形显示界面或电子地图界面上闪烁，通过语音和短信自动通知值班维护人员，并自动打印/存档障碍物排放数据。
3、 报警控制功能：发生报警时，可手动或自动控制报警扬声器、声光集成警示灯、通道门体、风扇、水泵运行，保护和减少危害；
4、 故障定位和管理功能：根据设置，可在电子地图上定位和管理故障点。
5、 通过心跳监测设置，系统可以实时监控下位机设备和通信线路，自动诊断设备和链路故障，并在界面上实时显示。
6、 历史信息查询环境监测数据、状态监测数据和远程控制数据。
7、 查询员工操作日志；
5.6设备控制子系统
系统提供空调、风扇、照明、水泵等设备的控制功能。
一、 空调节能控制功能
手动控制功能：空调启动、关闭、加热、冷却等可通过计算机远程控制，空调温度值可直接调整。智能空调控制器可自动适应600多种空调型号，避免市场上学习空调控制器逐一学习和调试代码的麻烦（如温度控制范围为18-28度，至少学习28-18*2=20次，如果一次学习失败，就要重新开始。而且学习后至少需要重新调试20次，很麻烦，容易出错)。
直接远程控制风机的开关，也可设置风机的定期开关，每台风机每天最多可设置五个自动时间段。
自动控制功能：通过设置温湿度上下限和室内外温差，自动控制空调的关闭、打开和风扇的关闭和打开。
二、 照明控制系统
1、 手动控制：在监控中心，计算机可远程控制灯的关闭和打开。
2、 报警自动控制：自动打开红外探测器、周围报警和电子围栏产生的报警信号。
3、 灵活控制照明信号的布撤离时间组（统一映射周边、电子围栏等触摸警察联动照明可设置联动时间段，控制白天触摸警察不联动，减少资源消耗，发挥节能效果）。
三、 排水控制自动或远程控制是通过监测关键位置的水位和传感控制来实现的。
四、 其它控制功能
1、 加热器控制
2、 声光报警器控制启动和关闭远程控制，避免扰民。
3、 控制其它设备
5.7门禁控制子系统
一、系统概述
门禁系统是指基于现代电子和信息技术，在配电站出入口安装自动识别系统，通过释放、拒绝、记录人（或物）进出的智能管理系统。它使用非接触式智能卡或指纹取代传统的手动检查文件放行，钥匙开门落后，系统自动识别智能卡上的身份信息和访问控制权限信息，持卡人只在规定的时间和有权限的访问控制点刷卡，访问控制点可以自动开门，否则非法入侵拒绝开门，输出报警信号。
由于门禁权限可以随时更改，无论人员如何变更和流动，门禁权限都可以及时更新，钥匙开门时没有盗窃风险。同时，及时保存门禁记录，为安全事件调查提供直接依据。
HT502站端监控主机包括一路门禁，门禁功能可直接连接读卡器、电锁和按钮。
二、系统详细功能
1) 支持多人授权、多门授权和复合授权三种模式
2) 支持26个可编程日期，每个时间组包括5个时间段，任意定义每个时间段的起始值。
3) 该系统支持实时监控和脱机运行。
4) 系统支持人员记录进出时间。
5) 系统提供设备或网络故障报警、非法闯入报警、门打开加班报警、非法刷卡报警、胁迫报警等。所有报警将在总控制计算机上实时显示红色闪存记录，驱动计算机扬声器提醒管理者注意，并与监控系统联动。
6) 系统支持卡、密码、卡+密码等多种开门方式。
7) 该系统通过中心软件提供强制关门和紧急开门功能。
8) 系统支持为所有门或单门设开时间。
9) 系统支持多卡认证开门。
10) 系统支持锁定超时报警功能
11) 实时监控电子地图
12) 系统有考勤，密码开门，IC卡开门、出门按钮开门、锁开超时报警、开门超时报警、断线报警、非法开门报警、胁迫报警等记录。
5.8防盗报警系统
防盗报警系统通过灵活报警系统实时反映探测器的布、设防、报警和各种状态，并及时提示报警信息。在设定的布防时间内进行入侵监控。报警系统还可以连接该区域的照明系统、闭路电视监控和门禁系统 。
手动布撤防和自动布撤防(每个防区可设5个时间段)
报警主机各子系统(用户)的布撤防可通过硬件控制。
系统可接入振动、红外检测、设备位移（变压器、空调外机等设备）等各种报警探测器，及时传送管理中心/值班维护人员，实时掌握变电站状况。
照明系统可以联动并捕捉图像。如有入侵，驱动报警报警，及时打开探照灯威慑。如果安装了视频系统，可以启动图像捕捉。
电子地图后，电子地图显示
分区图、防区图、子防区图可根据需要设置
报警后可根据需要弹出相关地图
地图上还可以设置联动摄像头、门禁等，并直接控制地图
报警后语音提示可自定义
事后查询完善的事件记录
5.9视频监控子系统
视频监控子系统分为两种方案。首先，在没有以太网的配电室，可以使用串口摄像头，通常没有视频。当发生报警时，可以联动捕获，捕获的图片可以传输到中央平台。第二种方案是有以太网的配电网，可以使用数字监控系统来实现专业的监控功能。
一、报警抓拍监控:
(1) 安装安全摄像头可监控开关/配电室的即时情况；
(2) 通过软件操作界面设置参数，或根据预设方案自动调整支持帧率、码流和分辨率；
(3) 报警联动照片功能：支持开关/配电室事故报警、消防报警、防盗报警、消防报警、电力设备水浸报警、门禁报警、非法闯入、图片变更报警等报警类别的联动照片上传功能；报警时，可联动相关设备，如启动报警笛。相关设备启动后，在设定时间内自动关闭；报警后，向客户端和监控中心发送报警信息，同时启动拍照功能；
(4) 可设置非法闯入应用程序：设置监控范围，当可疑人物闯入时，联动报警；
二、专业级监控：
基于数字硬盘录像机硬件设备的专业视频监控系统，以网络视频集中监控系统管理软件为核心，实现强大的系统功能。
(一)视频监控
1) 实时监控、分布监控、刷卡人员姓名、环境数据字符叠加等功能。
2) 以按照地区->区域监控中心->监控区域->摄像头（可分为多个摄像头，根据监控目标分为主辅助）树形选择所需的监控视频，可实时监控区域所有视频信息，同一区域（1、4、9、16）实时视频，同时监控设备多角度视频；
3) 不同的区域检查中心只能监控其所辖视频；
4) 可以点击电子地图携带的平面布置图或设备连接示意图，同时监控多个摄像机的多角度实时视频（以下简称多角度视频）；
5) 相关视频可根据布防、撤防、报警状态直接查看；
6) 多个监控工作站及 Web用户可以同时监控任何视频；
7) 具有视频自动复位功能，可为摄像头设置默认监控位置，正常情况下保持默认位置；在控制完成后设定的时间内恢复默认监控位置；
8) 具有视频自动检查功能，对系统监控点进行视频检查，可任意设置参与轮巡的对象，包括不同视频、相同摄像头、相同摄像头的不同预置位置等，可设置轮巡间隔，完成轮巡任务的摄像头可自动复位；
9) 任何视频都可以手动录像，任何帧都可以实时录像 JPEG、JPG或 BMP捕捉和存储图片。
(二)视频管理
1) 远程设置前端系统的录像规则，实现前端系统的手动录像、定时录像、报警触发录像、图像异常检测录像等；
2) 具有集中存储功能，将严重报警时的视频和事故视频集中存储到区级主站 IP SAN以秒为单位的视频流存储策略；
3) 同时，显示、存储和检索所选摄像机的多个视频；
4) 本地和历史视频和图片可以通过人机界面进行统一管理，可以根据报警事件、时间段、相机、存储位置等组合条件进行检索；任何历史视频统上传任何历史视频，删除本地和历史视频；
5) 远程回放任何摄像机的历史视频(时间可选)、报警视频和本地视频；回放有逐帧、慢放、常速、快速、进度条拖放等。
6) 具有回放视频单帧捕捉和连续捕捉的能力，可以标记图片，便于搜索。
(三)数据转发
1) 转发视频流、站端视频、控制信息、报警信息、语音对讲流等数据；
2) 支持 IP单播、转发组播等多种通信方式。
(4)语音对讲功能
1) 录音播放、保存、回放前端场景的语音；
2) 实现中心与前端的实时双向语音对讲和语音广播；
3) 实现报警广播功能；
(五)远程控制
1) 视频监控设备远程控制前端系统；
2) 调整和控制摄像机的视角、方向、焦距、光圈和景深；
3) 可直接预置和操作预置摄像头；
4) 控制操作完成后，立即释放控制权限；
5) 设置和查询相机的预置位置；
6) 具有前端任何门的开、关、解报警等控制功能。
7) 前端布防/撤防控制可以进行，布防/撤防可以按照预先制定的策略由系统自动进行，也可以通过平面布置图进行布防或撤防控制；
8) 根据用户优先级的控制，优先级高的用户可以无条件获得低优先级用户的控制权，同级用户可以根据时间优先级的原则获得控制权；
(六)报警管理
1) 视频屏蔽：当有人或物体移动到摄像头附近并导致屏蔽时，系统将自动处理，触发联动报警输出、声音报警、报警上传中心.。
2) 视频覆盖：在监控过程中，为了保护他人的合法隐私权益，可以将视频监控范围内不需要或禁止观看的区域设置为隐私区域，用屏蔽块覆盖。
3) 视频丢失或异常：在监控过程中，视频丢失或异常是不可避免的。当出现上述情况时，触发报警输出、声音报警、报警上传中心。
4) 前端设备异常报警：当前端设备硬盘满，硬盘错误，网线断裂，IP当地址冲突、非法访问、视频输入输出视频格式不匹配时，系统将自动处理，联动声音报警、报警上传中心、联动报警输出。
5) 所有报警信息实时显示在报警窗口，包括日期、时间、区域、工厂名称、相关设备或监控设备、报警内容等信息；可设置不同级别的报警信息；可根据分层分类显示，并通过卡片进行分类提示和选择；
6) 实现报警联动，可根据报警信号位置切换指定摄像头视频，操作指定设备(照明等)，并自动录像(可设置录像时间)；
7) 自动手机短信报警功能实现严重报警；
8) 对不同区域、用户和工作站提供灵活的过滤和分类方法；
9) 具有报警信息的管理员和监控人员确认功能；根据权限和区域确认，不同区域的事件和报警确认和处理相对独立；
10) 所有报警信息和确认信息（包括确认时间、确认节点、确认用户等）应自动保存，并可打印输出；
11) 应具有警铃警笛联动报警功能；
12) 历史报警信息根据时间、地点和报警类型进行综合查询。
(7)视频识别和移动检测
实现视频识别、边界报警（包括视频丢失、警戒线、警戒区、入侵检测等），实现相应的报警联动。
(8)视频分析和交互功能
1) 智能视频分析:穿越警戒面、进入区域、离开区域、入侵区域、取放物品、徘徊、人员聚集、非法停车、快速移动。(视频分析需要配置DVR);
2) 联动规则在线修改；
3) 根据联动信息，启动视频并具有预录像功能，可设置预录时间；
注：本子系统支持海康、大华等主流硬盘录像机和数字清晰摄像机系列产品。因此，产品将不再单独介绍。
5.10联动配置子系统
1、 消防联动：中心站和子站的消防联动系统，控制器连接到消防系统信号。一旦发生警报，系统可以联动图像监控系统，并向中心管理系统发送报警信号。同时，可根据需要自动打开相应的门锁。
2、 报警短信语音联动配置：支持短信提示、语音时的短信提示、语音广播、声光警示和现场广播威慑。
3、 联动捕获视频和查询功能：捕获视频可根据捕获类型、记录类型、联动类型、触摸报警条件、捕获区域和时间查询。捕获视频实时存储在中央服务器上，以避免前端损坏造成的视频丢失。
5.11检查管理子系统
所有门禁读卡器均可作为巡视读卡点使用，门禁控制器可记录刷卡信息，连接PC数据下载到计算机上保存。根据这些读卡数据，计算机上的巡视软件可以根据部门、个人报。任何读卡门禁点都可点，即方便实用，经济省钱。在使用门禁系统的基础上，无需增加硬件成本，只需增加一套检查软件即可实现检查计算机管理功能，避免了类似时钟等检查设施的大量人工处理，节约了劳动力资源，提高了电站管理效率。
利用现有的门禁系统设备和网络，对无人值守的变电站进行检查、管理和监督。
结合施工单位工作票管理制度，实现定期、定点、定位、定位、远程授权操作管理，可有效防止非授权人员进入非工作站、非授权操作区，避免复制开门钥匙、随意收到钥匙的安全风险。