电力系统自动装置应用
班级：20094091学号2009409141姓名：武晨宇
摘 要:应用摄像技术和计算机构成的视觉信息自动化系统具有一系列的优点,它能对不宜接触、危险隐蔽等场合进行大范围、多自由度,可移动的临近报警。
关键词:CCD摄像机隔离开关断路器。
引言
电力系统自动化的信息采集主要包括两大部分,一是将电气量和非电气量转变为弱电的模拟量或数字量;二是将设备的状态变为“0”或“1”的开关量,这一传统的模式基本上解决了自动化的需要。但是,有些问题依靠上述信息量仍无法解决,需要另辟途径。笔者研究发现,利用工业电视提供的视觉信息,应用计算机图像识别技术,将有可能迅速地辨别图像或将多个相关图像进行综合判断,及时发出处理指令,进一步扩大电力系统自动化的功能,提高电力系统自动化的水平。本文将对此做一些探讨。
1 基本构思
在发电厂和大型变电站中,特别是112开关结线的枢纽厂(站)中,有大量的继电保护压板,有的数百甚至上千个,这些压板的联通或开断位置随变电站和电网运行方式的变化而改变。运行规程中规定,值班人员应掌握并保证压板位置的正确性。由于值班人员难以熟记而造成的错误甚至酿成继电保护误动作和事故的情况时有发生。建议采用电视摄像方法,直接摄录压板盘面,应用计算机图像识别技术,判别各个压板的位置是否符合规程要求,继而发出语音、图文警报。解决了被判别的器件难以引出电信息的困难，原因为：
a.摄像镜头可以选择在适当位置,采取旋转方式,水平或上下移动方式,必要时可设多个镜头,再加焦距的自动调整等,可获得较满意的效果。
具体到检查压板,可设计成小车推动的方式。
b.摄像镜头的防雨防尘问题,目前生产的工业电视系统已给解决。
c.被监视物可考虑适当的颜色,还应设参考点CK或条形码等,便于识别。
d.多媒体技术的发展,十分有利于此项工作的开展。
e.包括相同与不同作用的多个摄像头,可以进入已有的分布式监控网路,也可以形成独立的监控网路。必要时,可以实现自动控制功能。
f.每判别一次,可打印存档备查,保存图像记录。
从以上论述可以描述出一种电力系统自动化的视觉信息辨识监控方法。利用CCD摄像机、经视频放大,高速图像数字采集,计算机处理,输出监控信号,打印报警控制等构成视觉信息辨识监控系统(如图3)。其核心是:将系统各部分采集的实时监控视觉信息输入计算机,与事先存入计算机系统中各部分的正常或极限状态的基准视觉信息进行比较辨别,以及对各相关信息的逻辑推理判断。
近几年来,工业电视在电力生产过程中的应用已开始兴起,如锅炉火焰、水位,输煤系统、变电站以及施工现场的监视等等。无论哪一种,都只是将远距离的现场画面集中传送到值班室,便于人们监视,这是普通的工业电视,与以往不能及时看到现场情况相比,无疑是进了一大步,但很明显还存在问题,一是它依赖于人们频频的调视和长时间监视画面,实际上是难以做到的,二是不能快速地将各个相关画面信息进行综合判断。按本文前述的设计思想就解决了这些问题。因此它也可称为智能型工业电视。
2 视觉信息在电力系统中的应用
a.视觉信息能够识别断路器和隔离开关的开合状态,据此就可绘出实时的一次运行方 1
式结线图,通过屏幕显示器显示或打印,它无需依靠辅助接点,相对独立于现行的自动化系统。
b.利用视觉信息实现五防功能,防止误分误合断路器;防止带负荷拉合隔离开关;防止带电挂(合)接地线(地刀);防止带接地线(地刀)合断路器(隔离开关);防止误入带电间隔。前四种防误操作,主要是判别断路器和隔离开关、接地刀闸的开合状态,然后进行逻辑推理判断,进而达到防误操作目的。第五项是防止误入带电间隔,此项主要在检修工作期间防止检修人员和值班人员误入非检修的带电间隔进行工作和操作。这些功能是可以利用视觉信息来实理的,能够做到跟踪值班人员操作的全过程,识别人员进入操作的部位是否正确,操作的步骤是否正确。当人员走近某隔离开关时,即可判别是否该隔离开关有操作任务,还可以根据其时断路器的位置判别能否操作。并及时发出语音报警。它不同于现行的“五防”装置,不给值班人员增添更多的操作,如携带钥匙进行操作等,它不依赖于众多的辅助接点,且实现了更大范围的“五防”功能。当然,“五防”中不一定全部采用视觉信息,如接地刀闸与隔离开关紧邻,利用机械互锁既简单又可靠,应该保留。
c.电厂的输煤系统,利用视觉信息,实现重点部位监视,遇有故障,诸如发生堵煤,皮带跑偏等,立即自动报警。
d.煤场储煤量的自动辨识计算。任意形状的煤堆,可以应用计算机对图像信息加以处理计算。
e.对锅炉的水位,可进行自动识别报警。
f.对于变压器的油面、风扇运行状况,阻波器、结合电容器引线等均可以摄像自动监视。
g.根据需要,可对设备的某些部位以及人员不能进入的较隐蔽部分进行监视,异常或故障时自动识别报警。
h.重要场所的火灾、防盗等自动报警。
i.继电保护和系统自动装置中压板、重要的切换开关位置正确性的监视检查。
j1现场发生事故时,自动启停录像数据,实现事故图像自动记忆,捕捉到现场发生事故过程的全部录像,可获得分析事故所需的宝贵资料。
k.如果配合红外技术、语音识别技术,发挥多媒体的优势,还可实现更多新的功能。从以上可看出,利用视觉信息可以实现很多的自动化功能。当然,研究的过程中,肯定会遇到各种具体问题和困难,相信都是可以逐个解决的。例如:并不是每个监视对象都要设置一个CCD摄像头,选取合适的位置安装,扩大视角,或者研究某种方法经转换成为集中的被视信息,则一个摄像头可监视多个对象,就可以减少CCD的数量。某些情况下可以外加光源,特殊情况下可应用红外光源等等。
3 结论
应用摄像技术和计算机构成的视觉信息自动化系统具有一系列的优点,它能对不宜接触、危险隐蔽等场合进行大范围、多自由度,可移动的临近报警。
a.它无需在设备上直接连接传感器,也无需从传感器上连接大量的电缆。
b.对设备的一些重要监视信息,可以代替值班人员进行巡视,还可做到准确的定期巡视,自动记录文字和图像,在一些恶劣天气下不受影响。
c.及时捕捉到事故全过程的录像,这是迄今为止尚未解决的一个问题。
d.除了独立发挥作用外,某些方面这一系统可以作为现行自动化系统的补充和备用,显示出相得益彰的效果。用不同的信息源描绘出的实时运行方式结线图,比用同一信息源的双重化要好得多。
e.视觉信息可以跟踪人的某些行为,必要时给予提醒或告警,发挥重要的监护作用。 f.关于投资问题,应分成两部分看,一是工业电视系统,二是上升到图像识别的智能型系统。已经安装工业电视系统的,再增加视觉信息自动化部分,其投资是不大的。实际上, 2
即然要搞工业电视,就应该使其发挥更大的作用。
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