變電站無人值守是變電站智能改造過程中的重要環(huán)節(jié),而關(guān)鍵電氣柜開關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)識別對于變電站的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。當(dāng)前變電站采用人工巡視的方式來監(jiān)測電氣柜開關(guān)的運行狀態(tài),人工方式需要工作人員花費大量的人力、物力去對電氣控制柜進(jìn)行周期性巡視,對保護壓板開關(guān)進(jìn)行核對。隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,變電站中的電氣控制柜越來越多,工作人員的工作量大幅增加,極容易出現(xiàn)個別設(shè)備出現(xiàn)故障或者開關(guān)工作狀態(tài)錯誤而沒有及時發(fā)現(xiàn),造成重大電力事故。針對變電站電氣控制柜開關(guān)狀態(tài)自動識別問題,本文研究基于機器視覺技術(shù)進(jìn)行變電站電氣控制柜開關(guān)狀態(tài)識別的方法。主要的研究內(nèi)容如下:（1）設(shè)計基于機器視覺技術(shù)的電氣控制柜開關(guān)狀態(tài)識別系統(tǒng),該系統(tǒng)包含開關(guān)面板圖像采集與開關(guān)控制信息獲取系統(tǒng)、開關(guān)位置檢測與狀態(tài)識別算法、后期識別結(jié)果處理與警報系統(tǒng)。系統(tǒng)使用工業(yè)相機或者智能手機采集開關(guān)面板圖像和保存開關(guān)控制信息的二維碼,然后輸送至開關(guān)檢測與識別系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)識別,最后上傳到變電站后臺管理系統(tǒng)進(jìn)行比對,如果工作狀態(tài)有誤就及時預(yù)警。（2）針對開關(guān)面板上開關(guān)位置檢測問題,研究并提出了兩種算法。第一種算法使用SVM（Support Vect... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

開關(guān)圖像

12事先準(zhǔn)備好開關(guān)閉合與斷開狀態(tài)的模板，將檢測到的目標(biāo)開關(guān)與模板進(jìn)行匹配來判別當(dāng)下開關(guān)的運行狀態(tài)。而基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的開關(guān)運行狀態(tài)識別算法則利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取目標(biāo)開關(guān)圖像的特征圖，然后基于該特征圖來進(jìn)行分類，將開關(guān)的狀態(tài)識別任務(wù)轉(zhuǎn)換成二分類任務(wù)。本課題基于機器學(xué)習(xí)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及深度學(xué)習(xí)技術(shù)，分別設(shè)計了目標(biāo)開關(guān)的運行狀態(tài)識別算法，實現(xiàn)對目標(biāo)開關(guān)運行狀態(tài)的精準(zhǔn)識別。開關(guān)檢測與識別效果如圖2-3所示。圖2-3開關(guān)位置檢測與狀態(tài)識別2.4后期結(jié)果處理與警報系統(tǒng)本課題研究的變電站電氣控制柜壓板開關(guān)狀態(tài)識別的最終目的是促進(jìn)變電站的無人值守化，將目前在一線值守的工作人員解放出來。所以整個開關(guān)狀態(tài)識別系統(tǒng)最后需要對目標(biāo)開關(guān)的運行狀態(tài)進(jìn)行處理，上傳至變電站數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，與設(shè)定的運行狀態(tài)進(jìn)行比對并及時預(yù)警。當(dāng)使用行列數(shù)先驗知識以及開關(guān)邊緣信息進(jìn)行開關(guān)位置的劃分時，不會出現(xiàn)重復(fù)檢測問題。但是使用滑動窗口與分類器或者使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行開關(guān)位置的檢測時，難以避免的會出現(xiàn)重復(fù)檢測的問題。在使用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行目標(biāo)開關(guān)的位置檢測時，通常使用非極大值抑制來進(jìn)行初步的篩選，剔除部分重復(fù)檢測結(jié)果。由于實際變電站使用系統(tǒng)時，安全責(zé)任重大，檢測結(jié)果需要保證絕對匹配。因而后期對開關(guān)狀態(tài)識別結(jié)果的處理首先是要進(jìn)行去重，然后進(jìn)行排序操作，將識別結(jié)果與電控制柜上的開關(guān)一一對應(yīng)。識別結(jié)果去重操作主要計算各個檢測結(jié)果之間的歐氏距離，通過設(shè)定經(jīng)驗閾值，判定兩個檢測結(jié)果是否有重復(fù)，保留目標(biāo)預(yù)測概率較大的檢測結(jié)果。同時還需要根據(jù)行列數(shù)先驗知識，判定檢測是否漏檢，當(dāng)漏檢比例超過設(shè)定的閾值時，

13當(dāng)前檢測無效，重新進(jìn)行下一次檢測。如若漏檢比例在可控誤差范圍內(nèi)，則進(jìn)行開關(guān)排序操作。排序操作將開關(guān)運行狀態(tài)識別結(jié)果按照電氣控制柜壓板上從上到下，從左到右的順序進(jìn)行排列。并利用行列數(shù)先驗知識，判定漏檢的開關(guān)位置，設(shè)定漏檢位置開關(guān)的狀態(tài)為默認(rèn)閉合狀態(tài)。將排序結(jié)果與開關(guān)控制信息進(jìn)行融合，然后上傳到變電站后臺數(shù)據(jù)系統(tǒng)。整個數(shù)據(jù)采集與處理過程如圖2-4所示。圖2-4開關(guān)識別處理與警報對于開關(guān)狀態(tài)識別系統(tǒng)識別的開關(guān)運行結(jié)果，需要與變電站后臺管理系統(tǒng)設(shè)定的運行狀態(tài)一致，才能確保變電站的穩(wěn)定運行。本次電氣控制柜壓板開關(guān)狀態(tài)識別系統(tǒng)設(shè)計了警報系統(tǒng)，警報系統(tǒng)得到識別結(jié)果后，向變電站后臺管理系統(tǒng)發(fā)起請求，獲取到電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)定的開關(guān)目標(biāo)運行狀態(tài)，然后與當(dāng)前識別結(jié)果一一比對。當(dāng)比對期間發(fā)現(xiàn)不一致的運行狀態(tài)時，立馬發(fā)出警報通知變電站的工作人員，及時進(jìn)行調(diào)整，避免發(fā)生電網(wǎng)運行安全事故，給國家?guī)頁p失。2.5本章小結(jié)本章針對變電站電氣控制柜壓板開關(guān)狀態(tài)識別問題，設(shè)計了基于機器視覺的電氣控制柜壓板開關(guān)狀態(tài)識別系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計了導(dǎo)軌機器人攜帶工業(yè)相機和智能手機兩種方案來采集電氣柜控制面板上的開關(guān)圖片。利用滑動框和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)對開關(guān)進(jìn)行檢測，并利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行識別。通過對開關(guān)狀態(tài)識別結(jié)果的去重和排序處理，上傳到變電站后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)運行錯誤的開關(guān)控制器，進(jìn)行報警。整個系統(tǒng)的設(shè)計能夠有效的提高變電站壓板開關(guān)狀態(tài)巡檢的效率，促進(jìn)變電站的整體升級，朝向無人值守化進(jìn)一步發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3106090