淺談視頻分析技術在智能變電站程序化控制中應用

楊連營 劉輝 江玉榮 汪霄祥 吳文兵 姚暉

摘 ? 要：程序化控制遠程操作已提出多年，但是，由于設備操作到位的可靠性得不到保障，一直沒有進行實質性推廣。隨著傳感器和視頻感知識別技術的應用，為程序化控制解決了遠程操作第二源確認復核的問題。文章提出依靠人工智能圖像識別技術自動分合識別的方案，將其融合到程序化控制遠程操作的執行步驟中，實現高效、可靠的順序化遠程隔離刀閘分合操作，將傳統的人工刀閘作業向自動化、智能化轉變，助力于故障處理的快速隔離，提高了電網運行的可靠性。

關鍵詞：程序化控制;遠程操作;圖像識別

1 ? ? 智能變電站程序化控制相關簡介

智能變電站程序化控制是指應用自動控制技術、傳感和物聯網技術、狀態自動識別和智能判斷技術，將繁瑣、重復、易誤操作的傳統人工倒閘操作模式轉變為操作項目軟件預制、操作任務模塊式搭建、設備狀態自動判別、防誤聯鎖智能校核、操作步驟一鍵啟動、操作過程自動順序執行的自動模式。實際上，變電站遠程倒閘操作技術已出現多年[1-2]，但由于設備安全得不到保障，無法判斷刀閘合分是否準確到位，未能滿足《電力安全生產規程》中“無法看到實際位置時，應有兩個及以上的指示，且所有指示均已同時發生對應變化，才能確認該設備已操作到位”的要求，而未獲實質性推廣。

傳感器技術和圖像識別技術在設備分類和狀態判別方面的應用[3-4]，推動了程序化控制技術的應用。本文通過研究圖像視頻識別技術，研究基于圖像識別的一種分合識別判斷方法，為遠程程序化控制設備分合操作到位情況提供雙確認方法，滿足安全操作要求。

2 ? ?方案設計

2.1 ?系統功能架構

首先，接收視頻分析確認單元發來的操作票，匹配平臺存儲的操作票，實時狀態展示在監控平臺上，再根據傳上來的遙控選擇或遙控操作命令去切換視頻面面，同時，顯示遙控操作的視頻分析結果，如圖1所示。

功能分解：（1）通過軟件接口對接解析規約，將操作票信息通過通讀協議傳輸至視頻監控平臺。（2）將傳輸來的順控操作系統選擇或遙控操作傳輸至視頻監控平臺。（3）當傳來遙控操作命令時，讀取設備點號，配對設備對應攝像頭，通過攝像機抓取視頻圖像并調取視頻分析服務器，調用算法分析識別設備狀態，并將識別結果通過隔離裝置返回至順控操作單元后臺服務器。同時，將分析結果上傳至視頻監控平臺。（4）在站端視頻分析確認單元，通過視頻算法識別順控操作中的設備狀態，將分析結果返回給順控操作單元，為順控操作提供一種非同源確認信號，實現了順控操作雙確認功能。

2.2 ?雙確認流程

圖像識別結果作為刀閘分合輔助判據，不需要對運行設備進行停電處理，減少人員現場再次確認，可實現靜態、動態實時遠程監視，提高設備的遠程監管。順控操作單元與智能設備監控系統間的數據交互采用DISA協議實現，具體流程如圖2所示。

3 ? ?視頻技術應用與分析

斷路器翻字牌、開關刀閘等一次設備可通過視頻識別算法進行自動識別，并將識別結果通過隔離裝置發送給順控操作系統主機，實現數據交互，完成視頻確認功能。

3.1 ?斷路器視頻分析

斷路器視頻分析對象是翻字牌，通過攝像頭獲得操作機構翻字牌的圖像，抓拍圖片時確保能完整清晰地看到翻字牌文字信息。首先，定位到翻字牌的最小區域;其次，分析翻字牌圖像的顏色與內容;最后，根據翻字牌是綠底白面的“分”字還是紅底白面的“合”字進行分析。如為前者則判斷狀態為“分”，如為后者則判斷狀態為“合”，結果保存圖片和返回值到指令，具體如圖3所示。

3.2 ?隔離刀閘視頻分析

隔離刀閘視頻分析方法根據刀閘臂兩邊的絕緣子來框定分析區域，進而獲得刀閘臂的狀態，兩個絕緣子間的刀閘臂的長度如果組成一根直線則判斷刀閘現在的狀態為連通，即為“合”，如圖4所示待分析“合”狀態，如果絕緣子間沒有刀閘臂組成的直線則判斷刀閘狀態為斷開，即為“分”，分析過程如圖4所示。

4 ? ?結語

程序化控制是變電運行傳統操作方式的重要變革，它的實施可以提升操作效率和安全性，減少停電事件，提高了電網可靠性。高清視頻可作為現場設備狀態判別的手段維護性好，安裝、改造實施部署方便，且一般不會發生由于視頻攝像機自身損壞導致一次設備停電檢修，增加額外的運維成本和運維工作量的事件，推廣性強。下一步繼續完善各類程序化控制的一次設備判斷識別算法，同時，進一步提高分合識別準確性，進一步減少遠程復核工作量。

[參考文獻]

[1]樊陳，倪益民，竇仁暉，等.智能變電站順序控制功能模塊化設計[J].電力系統自動化，2012（17）：67-71.

[2]吳錦源，梁國坤.順序控制在變電站倒閘操作中的應用[J].南方電網技術，2009（3）：46-48.

[3]蔣樹強，閔巍慶，王樹徽.面向智能交互的圖像識別技術綜述與展望[J].計算機研究與發展，2016（1）：113-122.

[4]徐波，吳昊，劉朝欣.基于改進神經網絡技術圖像的變電站機器人應用[J].高電壓技術，2018（zk）：41-43.