淺談視頻分析技術(shù)在智能變電站程序化控制中應(yīng)用

楊連營(yíng) 劉輝 江玉榮 汪霄祥 吳文兵 姚暉

摘 ? 要：程序化控制遠(yuǎn)程操作已提出多年，但是，由于設(shè)備操作到位的可靠性得不到保障，一直沒有進(jìn)行實(shí)質(zhì)性推廣。隨著傳感器和視頻感知識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，為程序化控制解決了遠(yuǎn)程操作第二源確認(rèn)復(fù)核的問題。文章提出依靠人工智能圖像識(shí)別技術(shù)自動(dòng)分合識(shí)別的方案，將其融合到程序化控制遠(yuǎn)程操作的執(zhí)行步驟中，實(shí)現(xiàn)高效、可靠的順序化遠(yuǎn)程隔離刀閘分合操作，將傳統(tǒng)的人工刀閘作業(yè)向自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)變，助力于故障處理的快速隔離，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

關(guān)鍵詞：程序化控制;遠(yuǎn)程操作;圖像識(shí)別

1 ? ? 智能變電站程序化控制相關(guān)簡(jiǎn)介

智能變電站程序化控制是指應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、傳感和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、狀態(tài)自動(dòng)識(shí)別和智能判斷技術(shù)，將繁瑣、重復(fù)、易誤操作的傳統(tǒng)人工倒閘操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)椴僮黜?xiàng)目軟件預(yù)制、操作任務(wù)模塊式搭建、設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)判別、防誤聯(lián)鎖智能校核、操作步驟一鍵啟動(dòng)、操作過程自動(dòng)順序執(zhí)行的自動(dòng)模式。實(shí)際上，變電站遠(yuǎn)程倒閘操作技術(shù)已出現(xiàn)多年[1-2]，但由于設(shè)備安全得不到保障，無(wú)法判斷刀閘合分是否準(zhǔn)確到位，未能滿足《電力安全生產(chǎn)規(guī)程》中“無(wú)法看到實(shí)際位置時(shí)，應(yīng)有兩個(gè)及以上的指示，且所有指示均已同時(shí)發(fā)生對(duì)應(yīng)變化，才能確認(rèn)該設(shè)備已操作到位”的要求，而未獲實(shí)質(zhì)性推廣。

傳感器技術(shù)和圖像識(shí)別技術(shù)在設(shè)備分類和狀態(tài)判別方面的應(yīng)用[3-4]，推動(dòng)了程序化控制技術(shù)的應(yīng)用。本文通過研究圖像視頻識(shí)別技術(shù)，研究基于圖像識(shí)別的一種分合識(shí)別判斷方法，為遠(yuǎn)程程序化控制設(shè)備分合操作到位情況提供雙確認(rèn)方法，滿足安全操作要求。

2 ? ?方案設(shè)計(jì)

2.1 ?系統(tǒng)功能架構(gòu)

首先，接收視頻分析確認(rèn)單元發(fā)來(lái)的操作票，匹配平臺(tái)存儲(chǔ)的操作票，實(shí)時(shí)狀態(tài)展示在監(jiān)控平臺(tái)上，再根據(jù)傳上來(lái)的遙控選擇或遙控操作命令去切換視頻面面，同時(shí)，顯示遙控操作的視頻分析結(jié)果，如圖1所示。

功能分解：（1）通過軟件接口對(duì)接解析規(guī)約，將操作票信息通過通讀協(xié)議傳輸至視頻監(jiān)控平臺(tái)。（2）將傳輸來(lái)的順控操作系統(tǒng)選擇或遙控操作傳輸至視頻監(jiān)控平臺(tái)。（3）當(dāng)傳來(lái)遙控操作命令時(shí)，讀取設(shè)備點(diǎn)號(hào)，配對(duì)設(shè)備對(duì)應(yīng)攝像頭，通過攝像機(jī)抓取視頻圖像并調(diào)取視頻分析服務(wù)器，調(diào)用算法分析識(shí)別設(shè)備狀態(tài)，并將識(shí)別結(jié)果通過隔離裝置返回至順控操作單元后臺(tái)服務(wù)器。同時(shí)，將分析結(jié)果上傳至視頻監(jiān)控平臺(tái)。（4）在站端視頻分析確認(rèn)單元，通過視頻算法識(shí)別順控操作中的設(shè)備狀態(tài)，將分析結(jié)果返回給順控操作單元，為順控操作提供一種非同源確認(rèn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了順控操作雙確認(rèn)功能。

2.2 ?雙確認(rèn)流程

圖像識(shí)別結(jié)果作為刀閘分合輔助判據(jù)，不需要對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行停電處理，減少人員現(xiàn)場(chǎng)再次確認(rèn)，可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)視，提高設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)管。順控操作單元與智能設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互采用DISA協(xié)議實(shí)現(xiàn)，具體流程如圖2所示。

3 ? ?視頻技術(shù)應(yīng)用與分析

斷路器翻字牌、開關(guān)刀閘等一次設(shè)備可通過視頻識(shí)別算法進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，并將識(shí)別結(jié)果通過隔離裝置發(fā)送給順控操作系統(tǒng)主機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，完成視頻確認(rèn)功能。

3.1 ?斷路器視頻分析

斷路器視頻分析對(duì)象是翻字牌，通過攝像頭獲得操作機(jī)構(gòu)翻字牌的圖像，抓拍圖片時(shí)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(qū)域;其次，分析翻字牌圖像的顏色與內(nèi)容;最后，根據(jù)翻字牌是綠底白面的“分”字還是紅底白面的“合”字進(jìn)行分析。如為前者則判斷狀態(tài)為“分”，如為后者則判斷狀態(tài)為“合”，結(jié)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(jù)刀閘臂兩邊的絕緣子來(lái)框定分析區(qū)域，進(jìn)而獲得刀閘臂的狀態(tài)，兩個(gè)絕緣子間的刀閘臂的長(zhǎng)度如果組成一根直線則判斷刀閘現(xiàn)在的狀態(tài)為連通，即為“合”，如圖4所示待分析“合”狀態(tài)，如果絕緣子間沒有刀閘臂組成的直線則判斷刀閘狀態(tài)為斷開，即為“分”，分析過程如圖4所示。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

程序化控制是變電運(yùn)行傳統(tǒng)操作方式的重要變革，它的實(shí)施可以提升操作效率和安全性，減少停電事件，提高了電網(wǎng)可靠性。高清視頻可作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)判別的手段維護(hù)性好，安裝、改造實(shí)施部署方便，且一般不會(huì)發(fā)生由于視頻攝像機(jī)自身?yè)p壞導(dǎo)致一次設(shè)備停電檢修，增加額外的運(yùn)維成本和運(yùn)維工作量的事件，推廣性強(qiáng)。下一步繼續(xù)完善各類程序化控制的一次設(shè)備判斷識(shí)別算法，同時(shí)，進(jìn)一步提高分合識(shí)別準(zhǔn)確性，進(jìn)一步減少遠(yuǎn)程復(fù)核工作量。

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