計算機視覺技術及其在電力系統(tǒng)自動化中的應用

(江西科技學院 江西 南昌 330098)

一、引言

在電力系統(tǒng)發(fā)展當中，自動化是其主要發(fā)展趨勢，在計算機計算不斷發(fā)展的過程中，計算機技術也在其中得到了較多的應用。通過電力系統(tǒng)同計算機視覺技術的配合應用，則能夠在完成檢測工作任務的同時大幅度降低人員工作壓力，具有較好的應用前景。

二、電力系統(tǒng)自動化概述

電力系統(tǒng)自動化是現(xiàn)階段電力系統(tǒng)發(fā)展當中的重要反響，包括有電力調(diào)度自動化、配電自動化以及發(fā)電控制自動化等。對于電力系統(tǒng)來說，其是一個分布范圍較廣的系統(tǒng)，包括有變電站、用戶、發(fā)電廠以及輸配電網(wǎng)絡等。在自動化方面，其包括有生產(chǎn)過程檢測、控制調(diào)節(jié)、網(wǎng)絡信息自動傳輸、企業(yè)自動化經(jīng)濟管理以及系統(tǒng)元件安全保護等。其主要工作目標即時對供電過程當中的電能質(zhì)量進行保證，在保證系統(tǒng)具有可靠、安全運行特征的基礎上對管理效能以及經(jīng)濟效益進行提升。

三、計算機視覺技術在電力系統(tǒng)當中的應用

(一)計算機視覺技術

計算機視覺技術，即通過計算機設備的使用對宏觀視覺功能以及生物外顯進行模擬的技術，該技術又稱為圖像分析、理解以及機器視覺技術。有研究人員將該技術定義為“以獲取圖像對景物信息進行理解的處理過程”，在該過程當中，正是人的眼睛配合大腦以及神經(jīng)系統(tǒng)完成的，其中，視覺技術的作用即通過計算機提供的方法與手段對該處理過程進行實現(xiàn)。目前，計算機視覺技術在很多領域當中得到了應用，如文件處理、工業(yè)檢測、醫(yī)學圖像、多媒體數(shù)據(jù)庫以及遙控圖像技術等?？梢哉f，只要需要人類視覺的場合，都需要對計算機視覺技術進行應用。對于人類視覺無法感知的場合如危險場景感知、不可見物體感知以及精確定量感知等，計算機視覺技術則更加顯示出了其自身的優(yōu)越性。同時，同計算機視覺有關的技術如數(shù)字圖像處理、虛擬顯示技術、圖像數(shù)據(jù)壓縮、模式識別以及視頻技術等已經(jīng)目前較為廣泛的應用在電力系統(tǒng)當中，并具有著較高的應用發(fā)展前景。

(二)具體應用

1.在線監(jiān)測

在電力系統(tǒng)當中，計算機視覺技術通過設備紅外圖像識別的方式即能夠達到監(jiān)測目標。這是因對于紅外圖像來說，其成像情況同物體表面溫度間的關系十分密切，在溫度變化當中，則可以通過紅外熱像儀的使用對不同溫度下電力設備的紅外圖像進行拍攝，在進行圖譜分析處理之后對電力設備的運行狀態(tài)進行隨時的掌握，在對故障發(fā)生精確位置進行確定的基礎上為電站的檢修工作開展提供重要保障與條件。在電力系統(tǒng)當中，傳統(tǒng)的檢修方式為計劃檢修以及定期檢修，在實際操作方面具有著耗時長以及繁瑣的情況。如對于斷路器觸頭接觸不良、線路絕緣條件惡化以及變壓器少等造成的局部過熱問題，如果以傳統(tǒng)方式進行檢測，則很難及時把握問題情況，只有在斷電之后才能夠發(fā)現(xiàn)問題。且在故障發(fā)生位置方面也存在不明確的情況，往往先對故障問題進行估測，在經(jīng)過對問題的進一步檢查確定之后才能夠排除無問題。而通過紅外圖像技術的應用，則能夠將電力設備正常運行情況同實時的紅外圖像間進行比較，如果發(fā)生闕值變化，則可以認定其已經(jīng)發(fā)生故障，并根據(jù)圖像情況對故障位置進行定位，以此實現(xiàn)故障問題的及時排除，在對不必要環(huán)節(jié)進行減少的基礎上實現(xiàn)工作效率的提升。

2.開關刀閘位置監(jiān)測

在電力系統(tǒng)以及變電站當中，開關刀閘是其中的基本設備。通過視覺技術的應用，即可以對開關刀閘的異常以及目前開合狀態(tài)進行自動識別，并在發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)之后發(fā)出報警信號。具體來說，可以將開關刀閘分為三類狀態(tài)；斷開、異常以及閉合。且通過監(jiān)測圖位置技術的應用也能夠將其利用到繼電保護壓板的位置監(jiān)測當中，并根據(jù)電網(wǎng)、變電站實際運行方式的變化而變化。在具體運行規(guī)程當中，明確規(guī)定了值班人員需要對壓板位置進行掌握。而在實際工作當中，值班人員也經(jīng)常因記憶方面錯誤而導致發(fā)生繼電保護誤動作事故。對于壓板來說，因其無法對電信息進行引出，對此，普通檢測方式則很難對該問題進行解決。通過計算機視覺技術的應用，則可以通過CCD相機的應用對壓板盤面圖像進行獲取，通過攝錄圖像的自動是被方式對不同壓板位置進行判別，在判定其是否能夠滿足規(guī)程要求之后對語音以及圖文警報進行發(fā)出。

3.電力線路監(jiān)測

在近年來城市電力需求水平不斷提升的情況下，電力線路在實際架設當中經(jīng)常需要穿越很多較為復雜的地理環(huán)境，在此種情況下，如果以人工方式進行巡檢，則將存在著較大的困難。通常來說，主要以人工目測法進行監(jiān)測，不僅具有較大的勞動強度、精度較低，且存在著巡檢盲區(qū)。而如果以直升飛機進行監(jiān)測，在成本上也十分昂貴。而通過變壓器熱成像圖的應用，則可以對上述問題進行較好的解決，實現(xiàn)對溫度的分布判斷與識別。如果變壓器存在過負荷運行以及引線接觸不良情況，導電回路在局部位置則將發(fā)生過熱情況，通過軟件分析方式的應用即可以對電力線路的巡檢結果進行準確的獲得。在該監(jiān)測裝置當中，其由檢測裝置、無線圖像傳輸設備、控制裝置以及傳感器這幾部分組成。其中，位置傳感器處于機器人不同關節(jié)電機的末端位置，檢測障礙視覺傳感器以及測距傳感器在機器人的手部前方設置，檢測裝置方面，則包括有熱成像儀以及高速球攝像機，能夠在輸電線路上平穩(wěn)行走，以此代替人工對輸電線路進行巡線處理，在對巡線工作量進行減輕的基礎上對檢測精度以及工作效率進行提升。

四、結束語

在電力系統(tǒng)當中，通過計算機視覺技術的應用，不僅能夠對電力系統(tǒng)自動化工作過程的一定問題進行了有效解決，同時也具有著較好的發(fā)展前景。在未來電力系統(tǒng)運行當中，需要能夠同計算機視覺技術進行充分的結合應用，在對電力系統(tǒng)運行問題良好解決的基礎上進一步提升電力工作水平。

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