电力系统自动化中计算机视觉技术分析

电力系统自动化中计算机视觉技术分析

车兴舟1张晓龙2

(1.国网陕西省电力公司西咸新区供电公司陕西西咸新区712000；2.国网陕西省电力公司检修公司陕西西安710000)

摘要：目前社会，电力系统中应用最广泛的技术就是多媒体技术，多媒体技术在信息的输入和输出和传送等方面有着其他技术不可替代的优势。电力系统正在改变原始的自动化模式，其中最为广泛的应用是各种与图像有关的技术。保证电力系统安全的前提下，在图像识别的计算机视觉技术被运用到图像信息分析和理解基础上，电力系统图像信息的处理也越来越近于全智能化。本文介绍几种电力行业上的计算机视觉技术,并对其在电力系统中的应用展开初步探讨。

关键词：计算机；视觉；电力系统；应用

1电力系统自动化与计算机视觉技术概述

电力系统自动化是电力系统一直以来力求的发展方向，它包括：发电控制的自动化（AGC已经实现，尚需发展），电力调度的自动化（具有在线潮流监视，故障模拟的综合程序以及SCADA系统实现了配电网的自动化，现今最热门的变电站综合自动化即建设综自站，实现更好的无人值班，DTS即调度员培训仿真系统为调度员学习提供了方便），配电自动化(DAS已经实现，尚待发展)。对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护，网络信息的自动传输，系统生产的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量（频率和电压），保证系统运行的安全可靠，提高经济效益和管理效能。

计算机视觉技术是专门研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的技术。现代科学家将视觉定义为"根据获得的图像理解景物信息的处理过程"。计算机视觉也可以成为机器视觉、图像分析。视觉是依靠人眼与大脑神经系统完成的，但是计算机视觉确实利用计算机提供的方法完成对信息的处理。目前，计算机视觉技术的应用广泛，在各个方面都得到了推广，医学中遥控图像、工业检测、文件处理、多媒体数据库等。简单地说，在人类需要视觉的所有情况下，都需要计算机视觉。在人无法感知和精确测量的情况下，计算机视觉的优越性就越发能体现出来。

2电力系统自动化中计算机视觉技术的应用

计算机视觉技术是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的技术。在电力系统自动化发展中起到很大作用，供电系统自动化包括地区调度实时监控、变电站自动化和负荷控制三个方面。地区调度的实时监控系统通常由小型或微型计算机组成，功能与中心调度的监控系统相仿，但稍简单。变电站自动化发展方向是无人值班，其远动装置采用微型机可编程序的方式。供电系统的负荷控制常采用工频或声频控制方式。目前在实际应用中还不可能完全没有人的视觉系统的参与,在许多应用中,计算机视觉可能仍处于一种辅助的地位。下面从几个典型的方面探讨计算机视觉技术在电力系统自动化中的应用。

2.1在线监测中的应用。

计算机视觉技术在电力系统实现在线监测的目的，是通过电力设备的红外图像来识别的。这是因为物体的红外图像与物体的表面温度有着密切的关系，因此,在温度变化过程中，应用红外热像仪拍摄电力设备不同温度下的红外图像，然后进行图谱分析,可以随时随的的掌握电力设备运行状态，确定出现故障的精确位置，对整个发电厂或变电站进行及时检修提供了有力的条件和保障。而电力系统传统的检修方法是定期的、计划检修，操作起来比较繁琐、时间长、精确多不高。例如，断路器触头接触不良造成局部过热、输电线路绝缘条件的恶化造成的局部过热、变压器少油造成的局部过热等,传统状态下，对这些问题不能及时掌握，只有断电之后才能发现，而且对出现故障得位置也不明确，只有先通过估测的方法找故障位置，再进一步检查确定后，才能进行排除，可谓费工费力，劳民伤财。而通过红外图像进行识别，将电力设备实时的红外图像与其正常运行时的红外图像进行比较,一旦发生超过阈值的变化,就可认定它已发生故障,并可根据其红外图像来定位故障位置。及时进行故障排除。减少了一些不必要的环节，提高了效率。打破了传统的计划检修，进入状态检修阶段。进行电力设备运行状态监测和故障诊断乃至对整个发电厂或变电站进行温度管理的最佳手段，充分证明电力设备的红外图像故障检测是进行在线监测较为成功的方法,也是电力系统的一大进步。

2.2利用计算机视觉技术完成开关刀闸的位置监测。

开关刀闸是变电站以及电力系统的基本设备。计算机能通过视觉技术自动识别出开关刀闸的开合状态以及异常状态,就可以对其异常状态(即刀闸不到位状态)进行报警。开关刀闸的状态分为三类:闭合状态、断开状态、异常状态。刀闸开关状态监测图位置监测技术还可以利用到继电保护压板的位置(联通或开断)监测中。继电保护压板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。但是,压板上难以引出电信息,一般的检测方法将难以解决这个问题.采用计算机视觉技术,由CCD相机获取压板盘面图像,然后利用计算机对摄录的图像进行自动识别,判别出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。

2.3利用计算机视觉技术完成电力线路监测。

近年来，随着电力需求的不断增加，电力线路往往需要穿越各种复杂的地理环境,在这种情况下靠人工巡检困难极大。往往通过地面人工目测法，巡检精度低,劳动强度大,且存在巡检盲区；而直升飞机航测法则存在飞行安全隐患且巡线费用昂贵。然而利用变压器热成像图可以轻松解决以上问题。通过图像处理技术完成温度的识别和分布判断。当变压器引线接触不良,过负荷运行等情况时都会引起导电回路局部过热,通过软件的分析可以得到准却的电力线路巡检结果，电力线路监测装置由机器人本体,控制装置,传感器,检测装置和无线图像传输设备组成(计算机视觉系统.控制装置和无线图像传输)设备安装在机器人本体中间的控制箱内,位置传感器安装在机器人的各个关节电机的末端,测距传感器和检测障碍用的视觉传感器CCD安装在每只手的前方,检测装置包括高速球摄像机和热成像仪通过云台能够在输电线路上平稳行走,自主地跨越输电线上与机器人本体相连.的各种障碍,代替人进行输电线路的巡线工作,减轻输电线路巡线的工)作量,提高工作效率和检测的精度。

3结束语

伴随着科学技术的不断进步，电力系统自动化也离不开信息科技。计算机视觉技术也会跟着科学的进步在电力系统自动化的应用中不断深入。目前，多媒体技术是电力系统中应用最广泛的计算机视觉技术，因为在很多信息处理方面多媒体技术有着不可替代的优势和地位。电力系统的工作模式已经从原始落后的自动化模式转变为现代化的自动化模式。与图像有关的很多技术都可以运用到电力系统自动化中来。相信在不久的将来，科学技术的发展将会上升一个更高的高度，不仅能解决目前计算机视觉技术在电力系统自动化中的应用还存在的难题，更能使其应用更为全面和广泛。

参考文献

[1]邹庆华,张月雷.计算机视觉技术应用[J].信息通信.2015(12).

[2]姚树春.计算机视觉技术的推广与应用[J].中国新通信.2016(17).

作者简介

车兴舟（1989.8-），男，陕西西安人，安康学院，助理工程师，单位：国网陕西省电力公司西咸新区供电公司，研究方向：计算机技术在电力系统及其自动化中的应用，邮编：712000。

张晓龙（1988.4-），男，陕西西安人，广西工学院鹿山学院，助理工程师，单位：国网陕西省电力公司检修公司，研究方向：计算机技术在电力系统及其自动化中的应用，邮编：710000。