CC BY
27
Data PROCESSiNG FACiUTiES AND SYSTEMS
=J
Дмитриев А. А. Dmitriev А. А.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильный транспорт, строительные и дорожные машины», ФГБОУВО «Тюменский индустриальный университет», г. Тюмень, Российская Федерация
Герасимов В. Е. Gerasimov V Е.
ассистент кафедры «Электроэнергетика», ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный
университет», г. Тюмень, Российская Федерация
УДК 621.311.1
DOI: 10.17122/1999-5458-2019-15-3-70-76
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ И ПЕРСПЕКТИВ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ НА ОБЪЕКТАХ ЭЛЕКТРОСЕТЕВОГО КОМПЛЕКСА
В данной статье описаны инструменты, применяемые для перехода объектов электросетевого комплекса в цифровой формат, такие как система сбора, обработки, хранения и передачи данных, система предиктивной диагностики оборудования, отдельно выделена система технологического видеонаблюдения, указано ее отличие от традиционно применяемой системы охранного видеонаблюдения. Приводится описание процессов, для которых должна использоваться система технологического видеонаблюдения, таких как визуальный контроль за техническим состоянием основного силового электрооборудования, рабочим положением его частей, положением в момент коммутации и после нее, контроль за перемещениями оперативного персонала по объекту, выполняемыми им действиями, контроль за негативными погодными факторами, проникновением животных и птиц. В статье приведены планы расположения камер системы технологического видеонаблюдения на территории открытых и закрытых распределительных устройств, приведен типовой узел их установки. Даны требования к техническим параметрам видеокамер с учетом мест их размещения, важности получаемой с них первичной информации, особое внимание уделено важности соблюдения мер по кибернетической безопасности. Предложена требуемая категория по надежности электроснабжения рассматриваемой системы, указано на необходимость выполнения мер по молниезащите, защитному заземлению, защите от заноса высокого потенциала на оборудование. В данной статье приведены требования к событиям, на которые должен реагировать логический и аналитической модуль системы технологического видеонаблюдения (пожар, утечка вещества, сопровождающееся выделением белого пара, изменение нормального звукового режима работы оборудования, изменение штатного кадра нормальной работы оборудования и другие). Проведен анализ передовых зарубежных разработок в этом направлении, определено направление, в котором необходимо продолжать совершенствование аналитического модуля (анализ мимики обслуживающего персонала, наличие усталости, рассеивания внимания) для снижения человеческого фактора при обслуживании электроустановок.
Ключевые слова: электроснабжение, технологическое видеонаблюдение, видеокамера, безопасность, оперативные переключения, силовое электрооборудование.
ANALYSIS OF OPPORTUNITIES AND PROSPECTS FOR APPLICATION OF THE SYSTEM OF TECHNOLOGICAL
VIDEO SURVEILLANCE AT THE OBJECTS OF THE POWER GRID COMPLEX
This article describes the tools used for the transition of objects of the power grid complex in a digital format, such as the system of collection, processing, storage and transmission of data, the system of predictive diagnostics of equipment, a separate system of technological video surveillance, its difference from the traditionally used system of video surveillance. The article describes the processes for which the technological video surveillance system should be used, such as visual control over the technical condition of the main power electrical equipment, the working position of its parts, the position at the time of switching and after it, control over the movements of operational personnel on the object, their actions, control over negative weather factors, the penetration of animals and birds. The article presents the plans for the location of cameras of the technological video surveillance system on the territory of open and closed switchgear, a typical node of their installation. Requirements to technical parameters of video cameras taking into account places of their placement, importance of the primary information received from them are given, special attention is paid to importance of observance of measures on cybernetic safety. Proposed desired category of power supply reliability of the system, indicated the need for implementation of measures on lightning protection, protective grounding, protection from the introduction of high capacity equipment. This article provides requirements for events, which must respond in a logical and analytical module of the system of technological surveillance (fire, leakage of substances, accompanied by the release of white vapor, a change in the normal audio mode of operation of the equipment, the change of standard frame normal operation) and others. The analysis of advanced foreign developments in this direction is carried out, the direction in which it is necessary to continue improving the analytical module (analysis of facial expressions of the staff, the presence of fatigue, distraction) to reduce the human factor in the maintenance of electrical installations is determined.
Key words: power supply, technological video surveillance, video camera, security, operational switching, power electrical equipment.
В рамках развития и модернизации энергосистемы, электросетевых комплексов, что является одной из приоритетных национальных задач, важным направлением является ее цифровизация, т.е. внедрение «умных» технологий, позволяющих управлять процессом производства и распределения электроэнергии, адаптироваться под меняющиеся графики нагрузок, обеспечивать при этом нормируемое качество электроэнергии, безопасность процесса и его режимную управляемость, надежность и экономичность. Есть большое количество решений, предлагаемых для достижения этих целей, таких как внедрение комплексной системы сбора, обработки, хранения и передачи данных (E-SCADA), внедрение систем пре-диктивной диагностики основного энергетического оборудования, позволяющее проводить его ремонт не по регламенту, а по текущему состоянию, предугадывая его внезапный выход из строя и развитие аварийной
ситуации. Внедрение современных систем релейной защиты и автоматики, обменивающихся параметрическими и диагностическими сигналами между собой на горизонтальном уровне, оптических датчиков тока и напряжения, обвязка полевого оборудования оптическими линиями связи, применение систем постоянной диагностики состава масла в силовых трансформаторах высокого класса напряжения — все это позволяет добиваться существенных результатов в части повышения управляемости, долговечности и надежности энергосистемы.
Среди этих инструментов отдельно хотелось бы выделить организацию технологического видеонаблюдения на электросетевых объектах как средство, позволяющее минимизировать влияние человеческой ошибки на риск возникновения и развития аварии, исключить человеческие жертвы из числа оперативного персонала при возникновении внезапной внештатной ситуации.
Data PROCESSiNG FACILITIES AND SYSTEMS
На особенно ответственных объектах уже существует система охранного видеонаблюдения, предназначенная для контроля за проникновением за периметр подстанции, осуществляющая контроль за входами, въездами на территорию, направленная на недопущение несанкционированного проникновения на электросетевой объект посторонних лиц.
Система технологического видеонаблюдения является отдельной системой и предназначена для выполнения следующих функций:
— визуальный контроль за положением коммутационных аппаратов и их текущим внешним состоянием;
— контроль за работой вентиляторов системы охлаждения мощных силовых трансформаторов;
— проверка успешности выполнения технологических операций (отключение выключателя, соединение контактов заземляющих ножей, переключение устройства РПН);
— проверка наличия снега, гололеда, птиц, животных в зоне установки силового электрооборудования;
— контроль за срабатыванием системы автоматического пожаротушения;
— осуществление функции удаленного допуска к проведению работ;
— общий осмотр оборудования на месте непосредственно перед началом переключений (напрямую установлено СТО 59012820.29.020.005-2011 [1]);
— контроль за ходом выполнения оперативных переключений и ремонтных работ, более быстрая помощь в случае необходимости принятия решений;
— удаленный контроль за соблюдением правил безопасности и правил по охране труда при эксплуатации электроустановок [2].
Технически реализация данных мероприятий представляет собой оснащение камерами видеонаблюдения открытых и закрытых распределительных устройств, камер с силовыми трансформаторами, дугогасящими реакторами и другим силовым оборудованием, установку на каждом объекте сервера видеорегистрации, сетевого оборудования для подключения видеокамер, выделение
логической подсети, настройку и наладку всего оборудования.
Пример расположения камер на территории открытого распределительного устройства (ОРУ) ПС 220/10 кВ приведен на рисунке 1, на рисунке 2 — типовой узел размещения камеры системы технологического видеонаблюдения.
Для устойчивой, корректной и долговременной работы с выполнением всех необходимых функций видеокамеры должны обладать следующими характеристиками:
— объектив 4,5-135 мм, F1.6-F4.4, 30-кратный оптический трансфокатор;
— матрица с прогрессивной разверткой 1/2,8";
— основной поток со скоростью передачи до 50/60 кадров в секунду;
— второй и третий потоки со скоростью передачи до 25/30 кадров в секунду;
— электронная стабилизация изображения (EIS);
— широкий динамический диапазон (WDR) 120 дБ;
— прочный корпус со степенью защиты от вандализма IK10, допускающий установку камеры на улице;
— водонепроницаемый корпус с классом защиты IP67;
— встроенные возможности для обеспечения кибербезопасности (цифровая подпись);
— web-интерфейс для удаленного конфигурирования, просмотра видеоизображения и управления;
— рабочая температура: от минус 10 °C до 60 °C (холодный старт);
— режимы фокусировки: ручной / автоматический / автофокусировка при использовании функции PTZ / автофокусировка при управлении трансфокатором;
— диапазон панорамирования: 360° (непрерывно);
— диапазон наклона: 0°... 90°, автоматический переворот изображения на 180°;
— автовключение после отключения электропитания;
— отслеживание движущегося объекта, автоматическое сопровождение;
— обнаружение звуков.
Рисунок 1. Размещение камер на территории ОРУ ПС 220/10 кВ
Рисунок 2. Типовой узел размещения камеры [3]
Вопрос кибербезопасности является также крайне важным на объекте с высоким уровнем цифровизации, поэтому камеры технологического видеонаблюдения, сети передачи, обработки и хранения данных должны иметь несколько уровней доступа пользователей с усиленной политикой паролей, IP-фильтрацию, IEEE 802.1x, дайджест-аутентификацию доступа, перенаправление на HTTPS только с защищенным протоколом TLS1.2 и алгоритм AES-256 с высокой степенью защиты, отключение связи SSH/Telnet и FTP для уменьшения площади атаки, соответствие требованиям PCI-DSS, встроенный набор микросхем для обеспечения кибербезопасности.
Для обеспечения совместной работы с другим оборудованием, возможности развития системы должна быть обеспечена универсальность компонентов системы технологического видеонаблюдения, обеспечиваемая в том числе широким спектром поддерживаемых рабочих протоколов: IPv4/v6, TCP/IP, UDP, RTP, RTSP, HTTP, HTTPS, SSL, ICMP, FTP, SMTP, DHCP, PPPoE, UPnP, IGMP, SNMP, Bonjour, DNS, DDNS, IEEE 802.1x, QoS, NTP, IP Filter, ONVIF и др.
Электропитание системы технического видеонаблюдения должно осуществляться по I категории надежности согласно ПУЭ. Для реализации бестоковой паузы в качестве второго независимого источника питания должен выступать ИБП. Для видеокамер и магистральных линий, расположенных на открытом воздухе, необходимо предусматривать устройства защиты от прямых ударов молнии, а также от заноса высоких потенциалов по цепям питания и цепям передачи данных путем установки УЗИП. Система видеонаблюдения должна быть связана с системами охранной и пожарной сигнализации.
Камеры технологического видеонаблюдения, устанавливаемые в закрытых распределительных устройствах (ЗРУ), допускается использовать с более низкими техническими характеристиками, достаточность которых должна определяться при комплексной проработке и компоновке ЗРУ При размещении необходимо ориентироваться на возможности камер по оптической трансфокации, диапазону панорамирования и наклона, геометрию помещения и схему расположения ячеек, выполняя требование по визуальному охвату всех ячеек. Пример расположения камер приведен на рисунке 3.
ЗРУ должно компоноваться камерами видеонаблюдения исходя из принципа достаточной разумности визуального контроля за состоянием коммутационных аппаратов и состоянием ячейки. Текущее состояние всех коммутационных аппаратов ячейки должно отображаться на лицевой панели ячейки для обеспечения возможности их считывания с помощью видеокамеры.
Основная часть разработки системы технологического видеонаблюдения — выполнение программного логического модуля, обрабатывающего поступающую информацию и выдающего информирующие или управляющие сигналы дежурному оперативному персоналу, либо конечному силовому электрооборудованию.
Должно выполняться распознавание аналитической системой следующих событий:
— для всего основного вращающегося оборудования, испытывающего динамиче-
0 0 0 ^ Рисунок 3. Пример расположения камер в ЗРУ
ские нагрузки (пожар, утечка вещества, сопровождающееся выделением белого пара, изменение нормального звукового режима работы оборудования, изменение штатного кадра нормальной работы оборудования (нарушение изоляции и т.п.));
— для статичного оборудования (пожар, утечка вещества, сопровождающееся выделением белого пара, изменение нормального звукового режима работы оборудования, изменение штатного кадра нормальной работы оборудования (нарушение изоляции и т.п.));
— для подходов к технологическому оборудованию и проходам между отдельными модулями (наличие человека в зоне технологической установки (PTZ), пожар, утечка вещества, сопровождающееся выделением белого пара).
Локально должна быть предусмотрена возможность интеграции с системами пожарной сигнализации и противоаварийной защиты для обеспечения автоматической активации камер из зоны обнаружения нештатной ситуации.
В качестве перспективной функции необходимо обеспечить распознавание лиц с помощью камер технологического наблюдения. Так, можно будет не только осуществлять допуск к проведению работ ограниченного, заранее утвержденного круга лиц, но и отследить эмоциональное, психологическое
состояние человека, усталость, отсутствие внимания и концентрации при выполнении работ, что поможет исключить человеческий фактор и снизить риск возникновения аварийной ситуации. Есть пример реализованных решений подобного рода в Китае, на предприятиях социального сектора [4].
Вывод
Приведены планы расположения камер системы технологического видеонаблюдения на территории открытых и закрытых распределительных устройств, приведен типовой узел их установки. Даны требования к техническим параметрам видеокамер с учетом мест их размещения, важности получаемой с них первичной информации, особое внимание уделено важности соблюдения мер по кибернетической безопасности. Предложена требуемая категория по надежности электроснабжения рассматриваемой системы, указано на необходимость выполнения мер по молниезащите, защитному заземлению, защите от заноса высокого потенциала на оборудование. Приведены требования к событиям, на которые должен реагировать логический и аналитической модуль системы технологического видеонаблюдения (пожар, утечка вещества, сопровождающееся выделением белого пара, изменение нормального звукового режима работы оборудования, изменение штатного кадра нормальной работы оборудования и другие).
Список литературы
1. СТО 59012820.29.020.005-2011. Стандарт организации. Правила переключений в электроустановках. М.: ОАО «СО ЕЭС», 2011. 111 с.
2. Требование к видеонаблюдению на ПС 750 кВ Ленинградская // Energy Solutions. URL: http://belenergetics.ru/ps-110-220/ trebovanie-k-videonablyudeniyu-na-ps-750-kv-leningradskaya/ (дата обращения: 07.09.2019).
3. Системы видеонаблюдения электрических подстанций (СВН ПС). Решения ООО «Хартэп» // Хартэп. URL: http://khartep.com/ images/users/SVN(2).pdf (дата обращения: 07.09.2019).
4. Григорьева Т. Следи за мимикой: система распознавания лиц не позволит школьникам в Китае мечтать на уроках // Nation News. 19.05.2018. URL: https://nation-news.ru/367409-sledi-za-mimikoi-sistema-raspoznavaniya-lic-ne-pozvolit-shkolnikam-v-kitae-mechtat-na-urokakh (дата обращения: 07.09.2019).
References
1. STO 59012820.29.020.005-2011. Standart organizatsii. Pravila pereklyuchenii v elektroustanovkakh [STO 59012820.29.020.005-
2011. Standard of Organization. The Rules of Switching in Electrical Installations]. Moscow, OAO «SO EES» Publ., 2011. 111 p. [in Russian].
2. Trebovanie k videonablyudeniyu na PS 750 kV Leningradskaya [Requirement for Video Surveillance at 750 kV Leningradskaya Substation]. Energy Solutions. Available at: http://belenergetics.ru/ps-110-220/trebovanie-k-videonablyudeniyu-na-ps-750-kv-leningrad-skaya (accessed 07.09.2019). [in Russian].
3. Sistemy videonablyudeniya elektri-cheskikh podstantsii (SVN PS). Resheniya OOO «Khartep» [Video Surveillance Systems of Electrical Substations (SVN PS). Solutions of Khartep LLC]. Khartep. Available at: http:// khartep.com/images/users/SVN(2).pdf (accessed 07.09.2019). [in Russian].
4. Grigoreva T. Sledi za mimikoi: sistema raspoznavaniya lits ne pozvolit shkol'nikam v Kitae mechtat' na urokakh [Watch Your Facial Expressions: Facial Recognition System will not Allow Students in China to Dream in the Classroom]. Nation News. 19.05.2018. Available at: https://nation-news.ru/367409-sledi-za-mimikoi-sistema-raspoznavaniya-lic-ne-pozvolit-shkolnikam-v-kitae-mechtat-na-urokakh (accessed 07.09.2019). [in Russian].
