CN111478217A - 用于变电站开关柜的一键顺控支持系统及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于变电站开关柜的一键顺控支持系统及其应用方法，一键顺控支持系统包括测距单元、中央处理单元、信号输出单元和电机驱动单元，测距单元包括手车工作位测距传感器、手车试验位测距传感器和反射板，反射板安装在手车触臂上，手车工作位测距传感器、手车试验位测距传感器间隙安装布置在变电站开关柜的断路器室顶部且当手车触臂处于工作位时反射板与手车工作位测距传感器相对布置、当手车触臂处于试验位时反射板与手车试验位测距传感器相对布置。本发明可有效实现对智慧变电站、智能变电站与常规变电站高压开关柜内手车一键顺控的支持，为变电站一键顺控操作提供与电气辅助接点非同源的手车位置信息及手车遥控控制。

Description

用于变电站开关柜的一键顺控支持系统及其应用方法

技术领域

本发明涉及变电站开关柜的倒闸操作技术，具体涉及一种用于变电站开关柜的一键顺控支持系统及其应用方法。

背景技术

随着电网建设的不断推进，变电站数量日益增加，运维人员工作量急聚增加，特别是变电站倒闸操作安全风险高、操作工作量大。为了减轻电网运维人员压力，提高变电站倒闸操作安全性，研究人员开发出倒闸“一键顺控”系统，利用软硬件技术实现变电站倒闸操作的程序自动执行，运维人员仅进行辅助确认。“一键顺控”系统的程序顺利执行依赖于开关位置信号的准确识别及手车底盘的电动控制。根据电网相关规范要求，开关倒闸操作时需通过两个非同源的信号确认开关位置状态。一般开关本体会提供辅助位置节点用于判别开关位置，而另外一个非同源的开关位置信号则需通过其他技术手段获得。在10kV高压开关柜中，手车位置的电动控制与如何识别手车位置是决定“一键顺控”程序能否顺利执行的关键问题。目前，国内并未有相关专利涉及开关柜的一键顺控支持系统。仅有部分专利针对手车位置的识别，相关方法各有优缺点。

如申请号为CN109855534A的中国专利文献公开了一种基于视频图像识别的开关柜底盘手车位置判定方法，该方法对手车位置的判定步骤为：采集被检测开关柜底盘手车的当前位置图像；根据当前位置图像获取被检测开关柜底盘手车的当前参考位置坐标；将当前参考位置坐标和预设的分闸位置坐标信息、合闸位置坐标信息进行比较，从而确定被检测开关柜底盘手车的位置。这种手车位置视频识别方法对算法要求较高，且成本相对较高。

如申请号为CN109525042A的中国专利文献公开了一种隔离开关位置分析系统及方法，该发明包括处理装置、操作机构状态采集装置、连接操作机构状态采集装置的位置标记激发装置以及连接处理装置的光信息采集装置；操作机构状态采集装置在操作机构的工作状态发生变化时，向位置标记激发装置传输激发指令；位置标记激发装置基于激发指令，向隔离开关上的各预设定位标记点投射光信号；光信息采集装置采集光信号，并对采集到的光信号进行图像编码，将得到的图像码流传输给处理装置；处理装置解码图像码流，得到隔离开关分合闸的空间准确位置；并基于空间准确位置，确认隔离开关的分合闸状态。该方法规避了传统图像识别的缺点，提高了隔离开关位置的获取准确度。但该发明仅针对一般隔离开关的位置分析，并非针对高压开关柜手车位置分析研发，无法适用于手车位置信号的确认。

如申请号为CN201320823478.5的中国专利文献公开了一种开关柜隔离开关位置观测仪，该发明包括潜望镜本体、照明灯和照明开关，其中照明开关设置在潜望镜本体上，潜望镜本体包括观测端、连接管和目测端，照明灯设置在潜望镜本体的观测端。该发明主要用于人为观测开关柜内部手车位置，无法为“一键顺控”程序提供有效的开关柜手车位置信号。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种用于变电站开关柜的一键顺控支持系统及其应用方法，本发明能够提供一种高效、可靠且具有经济性的一键顺控支持解决方案，既能实现手车位置的辨识，也能实现手车位置的有效控制，本发明可有效实现对智慧变电站、智能变电站与常规变电站高压开关柜内手车一键顺控的支持，为变电站一键顺控操作提供与电气辅助接点非同源的手车位置信息及手车遥控控制。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于变电站开关柜的一键顺控支持系统，包括测距单元、中央处理单元、信号输出单元和电机驱动单元，所述测距单元包括手车工作位测距传感器、手车试验位测距传感器和反射板，所述反射板安装在变电站开关柜的断路器的手车触臂上，所述手车工作位测距传感器、手车试验位测距传感器间隙安装布置在变电站开关柜的断路器室顶部且当手车触臂处于工作位时反射板与手车工作位测距传感器相对布置、当手车触臂处于试验位时反射板与手车试验位测距传感器相对布置，手车工作位测距传感器、手车试验位测距传感器、电机驱动单元分别与中央处理单元相连。

可选地，所述手车工作位测距传感器为红外测距仪、或者激光测距仪、或者超声波测距仪。

可选地，所述手车试验位测距传感器为红外测距仪、或者激光测距仪、或者超声波测距仪。

可选地，所述电机驱动单元与手车的电动底盘控制端相连，所述电机驱动单元用于实现手车的电动底盘控制为顺控操作人员提供手车位置控制，所述电机驱动单元的输入端与信号处理单元的输出相连。

可选地，所述中央处理单元还连接有检测启动信号处理单元，所述检测启动信号处理单元用于接收外部的一键顺控操作信号以通过中央处理单元启动手车工作位测距传感器、手车试验位测距传感器进行测距。

可选地，所述中央处理单元还分别连接有信号输出单元和视频信号采集单元，所述视频信号采集单元安装于变电站开关柜的断路器室，所述视频信号采集单元用于采集手车在开关柜内的运动视频数据并输出至中央处理单元以便为顺控操作人员提供手车位置的视频图像数据，所述视频信号采集单元的输出端与信号处理单元的输入端相连。

可选地，所述视频信号采集单元包括可见光摄像头。

可选地，所述视频信号采集单元还包括红外摄像头。

此外，本发明还提供一种前述用于变电站开关柜的一键顺控支持系统的应用方法，实施步骤包括：

1）检测启动信号处理单元是否有一键顺控操作信号输入，如果有一键顺控操作信号输入则触发视频信号采集单元反馈开关柜内的实时图像信息，并跳转执行步骤2）；

2）启动测距单元反馈手车位置信号；

3）校核手车位置信号与顺控操作逻辑是否矛盾，若不矛盾则跳转执行步骤4），若矛盾则结束执行本次操作并退出；

4）启动电机驱动单元控制手车摇入或摇出；

5）启动测距单元反馈手车位置信号；

6）根据手车位置信号判断顺控操作是否已经完成，若已经完成则结束本次操作并跳转执行步骤7）；否则跳转执行步骤4）；

7）控制视频信号采集单元结束采集工作。

可选地，所述启动测距单元反馈手车位置信号的详细步骤包括：

S1）启动手车工作位测距传感器、手车试验位测距传感器发射探测信号进行测距；

S2）基于手车工作位测距传感器、手车试验位测距传感器的输出信号分别计算出手车工作位测距传感器、手车试验位测距传感器所测量出的距离值；

S3）判断手车工作位测距传感器测量出的距离值等于设定值是否成立，如果成立则判定手车位置为工作位；判断手车试验位测距传感器测量出的距离值等于设定值是否成立，如果成立则判定手车位置为试验位；

S4）生成手车位置信号。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：

1、本发明测距单元包括手车工作位测距传感器、手车试验位测距传感器和反射板，反射板安装在手车触臂上，手车工作位测距传感器、手车试验位测距传感器间隙安装布置在变电站开关柜的断路器室顶部且当手车触臂处于工作位时反射板与手车工作位测距传感器相对布置、当手车触臂处于试验位时反射板与手车试验位测距传感器相对布置，本发明针对高压开关柜手车一键顺控问题，提出集成手车位置识别及电动底盘自动控制的一体化支持系统，利用光学/声学测距原理识别触臂的水平运动位置，并还可进一步辅以视频信号辅助，能够提供一种高效、可靠且具有经济性的一键顺控支持解决方案，既能实现手车位置的辨识，也能实现手车位置的有效控制，本发明可有效实现对智慧变电站、智能变电站与常规变电站高压开关柜内手车一键顺控的支持，为变电站一键顺控操作提供与电气辅助接点非同源的手车位置信息及手车遥控控制。

附图说明

图1为本发明实施例开关柜一键顺控支持系统结构示意图。

图2为本发明实施例测距单元的结构及安装示意图。

图3为本发明实施例开关柜一键顺控支持系统的工作流程图。

图4为本发明实施例开关柜一键顺控支持系统的手车位置辨识应用方法流程图。

图例说明：1、测距单元；11、手车工作位测距传感器；12、手车试验位测距传感器；13、反射板；2、处理单元；3、电机驱动单元；4、检测启动信号处理单元；5、信号输出单元；6、视频信号采集单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

应当理解，以下实施例仅仅用于解释本发明，但不用来限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本实施例的用于变电站开关柜的一键顺控支持系统，包括测距单元1、中央处理单元2和电机驱动单元3，测距单元1包括手车工作位测距传感器11、手车试验位测距传感器12和反射板13，反射板13安装在变电站开关柜的断路器的手车触臂上，手车工作位测距传感器11、手车试验位测距传感器12间隙安装布置在变电站开关柜的断路器室顶部且当手车触臂处于工作位时反射板13与手车工作位测距传感器11相对布置、当手车触臂处于试验位时反射板13与手车试验位测距传感器12相对布置，手车工作位测距传感器11、手车试验位测距传感器12、电机驱动单元3分别与中央处理单元2相连。当手车触臂处于工作位时反射板13与手车工作位测距传感器11相对布置可实现对工作位的检测、与手车试验位测距传感器12错开使其发出的探测信号由断路器室底部反射；当手车触臂处于试验位时反射板13与手车试验位测距传感器12相对布置可实现对工作位的检测、与手车工作位测距传感器11错开使其发出的探测信号由断路器室底部反射，因此可通过实时检测出的距离结果判断出反射板是否位于检测通道正前方，若测距传感器能稳定识别出反射板位于传感器检测通道的正前方，则可判定手车处于工作位或试验位，从而能够实现对开关柜隔离手车“工作位”与“试验位”的准确辨识及控制，为变电站“一键顺控”提供基础。

测距单元1用于测量传感器与其检测方向障碍物的距离，其输出的实时测距信号通过输出端传送至中央处理单元2的第一输入口。

手车工作位测距传感器11、手车试验位测距传感器12分别用于测量手车处于工作位和试验位所对应的反射板13与传感器距离。如图2中(b)图所示手车工作位测距传感器11、手车试验位测距传感器12两个测距传感器分别固定于高压开关柜断路器室顶部特定位置，测距传感器输出的信号传送至中央处理单元2。

手车工作位测距传感器11可采用红外测距仪、或者激光测距仪、或者超声波测距仪；手车试验位测距传感器12可采用红外测距仪、或者激光测距仪、或者超声波测距仪。在实际实施中，手车工作位测距传感器11、手车试验位测距传感器12采用的测距传感器可以采用各类物理原理实现，包括但不限于红外、激光、超声波等手段。

反射板13用于反射测距传感器发出的探测信号，固定于手车触臂（图2中标记为A）并随手车触臂一起运动。通过反射板运动的位置可判断隔离手车的位置，若反射板运动至手车工作位测距传感器11的测量通道正前方，则可认为手车处于工作位；若反射板运动至手车试验位测距传感器12的测量通道正前方，则可认为手车处于试验位。

中央处理单元2具有用于和测距单元、检测启动信号处理单元相连的信息采集端口，用于根据接收的测距单元1输出信息分析开关柜手车处于工作位或试验位，根据接收的检测启动信号处理单元4（见下文）输出信息判断是否启动系统进行手车位置检测，中央处理单元2输出端口连接至信号输出单元5（见下文）。

电机驱动单元3用于实现手车的电动底盘控制，为顺控操作人员提供手车位置控制，其输入端与信号处理单元2的输出相连。本实施例中，电机驱动单元3与手车的电动底盘控制端相连，电机驱动单元3用于实现手车的电动底盘控制为顺控操作人员提供手车位置控制，电机驱动单元3的输入端与信号处理单元2的输出相连。

为了实现和外部控制设备的交互以及动作的触发，如图1所示，中央处理单元2还连接有检测启动信号处理单元4，检测启动信号处理单元4用于接收外部的一键顺控操作信号以通过中央处理单元2启动手车工作位测距传感器11、手车试验位测距传感器12进行测距。检测启动信号处理单元4用于将外部触发信号转化为中央处理单元2可接收的信号以启动手车位置检测，其输入端用于接收外部触发信号，输出端与中央处理单元2的第二输入端相连。

为了实现为顺控操作人员提供手车位置的视频图像数据，如图1所示，中央处理单元2还分别连接有信号输出单元5和视频信号采集单元6，视频信号采集单元6安装于变电站开关柜的断路器室，视频信号采集单元6用于采集手车在开关柜内的运动视频数据并输出至中央处理单元2以便为顺控操作人员提供手车位置的视频图像数据，视频信号采集单元6的输出端与信号处理单元2的输入端相连。信号输出单元5用于接收中央处理单元2输出的手车位置信息并将该信息转换为外部系统可识别的信号，对外输出系统判别的手车位置信号，该信号保持一段时间后可自动复归，信号输出单元5的输入端与中央处理单元2的输出端相连；视频信号采集单元6安装于断路器室顶部，用于采集手车在开关柜内的运动视频数据并输出至中央处理单元，为顺控操作人员提供手车位置的视频图像数据，其输出端与信号处理单元2的输入端相连。本实施例不仅可通过测距的方式辨别固定于手车触臂上的反射板13的位置，从而实现对手车位置的辨识，辅以信号输出单元5和视频信号采集单元6采集视频图像数据为运维人员操作提供直观把控，可进一步辅助操作人员获取手车运动实时数据，提高操作安全性，同时利用本系统可实现电动底盘的自动摇入、摇出控制，为变电站倒闸操作“一键顺控”提供位置双确认信号与自动控制。

本实施例中，视频信号采集单元6包括可见光摄像头。为了实现在光线不足的情况下实现成像，本实施例中的视频信号采集单元6还进一步包括红外摄像头。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，本实施例还提供一种前述用于变电站开关柜的一键顺控支持系统的应用方法，实施步骤包括：

1）检测启动信号处理单元4是否有一键顺控操作信号（或其他外部触发信号）输入，如果有一键顺控操作信号输入则触发视频信号采集单元6反馈开关柜内的实时图像信息，并跳转执行步骤2）；其中，一键顺控操作信号（或其他外部触发信号）可以是来自测控装置的硬接点开出量；

2）启动测距单元1反馈手车位置信号；

3）校核手车位置信号与顺控操作逻辑是否矛盾，若不矛盾则跳转执行步骤4），若矛盾则结束执行本次操作并退出；

4）启动电机驱动单元3控制手车摇入或摇出；

5）启动测距单元1反馈手车位置信号；

6）根据手车位置信号判断顺控操作是否已经完成，若已经完成则结束本次操作并跳转执行步骤7）；否则跳转执行步骤4）；

7）控制视频信号采集单元6结束采集工作。

如图4所示，本实施例中启动测距单元1反馈手车位置信号的详细步骤包括：

S1）启动手车工作位测距传感器11、手车试验位测距传感器12发射探测信号进行测距；

S2）基于手车工作位测距传感器11、手车试验位测距传感器12的输出信号分别计算出手车工作位测距传感器11、手车试验位测距传感器12所测量出的距离值；

S3）判断手车工作位测距传感器11测量出的距离值等于设定值是否成立，如果成立则判定手车位置为工作位；判断手车试验位测距传感器12测量出的距离值等于设定值是否成立，如果成立则判定手车位置为试验位；

S4）生成手车位置信号。

步骤S4）之后，中央处理单元2还进一步将判断结果转换为外部系统可识别的信号，输出隔离手车位置信号并保持该信号一定时间后复归。

本实施例中，前述步骤1）～7）及步骤S1）～S4）的执行主体为中央处理单元2，即中央处理单元2被编程或配置以执行前述步骤1）～7）及步骤S1）～S4）。

综上所述，本实施例提供了一种用于变电站开关柜的一键顺控支持系统及其应用方法，本实施例针对高压开关柜封闭断路器室内手车位置自动辨识及遥控操作的问题，提出利用物理测距的方式将间接实现对手车位置的判断，从而实现对隔离手车位置信号的双确认，为变电站一键顺控的顺利执行奠定基础。本实施例提供的技术方案能够实现对变电站内各类型高压开关柜手车位置的识别，可有效提高变电站高效、安全运行能力。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于变电站开关柜的一键顺控支持系统，其特征在于，包括测距单元（1）、中央处理单元（2）和电机驱动单元（3），所述测距单元（1）包括手车工作位测距传感器（11）、手车试验位测距传感器（12）和反射板（13），所述反射板（13）安装在变电站开关柜的断路器的手车触臂上，所述手车工作位测距传感器（11）、手车试验位测距传感器（12）间隙安装布置在变电站开关柜的断路器室顶部且当手车触臂处于工作位时反射板（13）与手车工作位测距传感器（11）相对布置、当手车触臂处于试验位时反射板（13）与手车试验位测距传感器（12）相对布置，手车工作位测距传感器（11）、手车试验位测距传感器（12）、电机驱动单元（3）分别与中央处理单元（2）相连。

2.根据权利要求1所述的用于变电站开关柜的一键顺控支持系统，其特征在于，所述手车工作位测距传感器（11）为红外测距仪、或者激光测距仪、或者超声波测距仪。

3.根据权利要求2所述的用于变电站开关柜的一键顺控支持系统，其特征在于，所述手车试验位测距传感器（12）为红外测距仪、或者激光测距仪、或者超声波测距仪。

4.根据权利要求3所述的用于变电站开关柜的一键顺控支持系统，其特征在于，所述电机驱动单元（3）与手车的电动底盘控制端相连，所述电机驱动单元（3）用于实现手车的电动底盘控制为顺控操作人员提供手车位置控制，所述电机驱动单元（3）的输入端与信号处理单元（2）的输出相连。

5.根据权利要求4所述的用于变电站开关柜的一键顺控支持系统，其特征在于，所述中央处理单元（2）还连接有检测启动信号处理单元（4），所述检测启动信号处理单元（4）用于接收外部的一键顺控操作信号以通过中央处理单元（2）启动手车工作位测距传感器（11）、手车试验位测距传感器（12）进行测距。

6.根据权利要求5所述的用于变电站开关柜的一键顺控支持系统，其特征在于，所述中央处理单元（2）还分别连接有信号输出单元（5）和视频信号采集单元（6），所述视频信号采集单元（6）安装于变电站开关柜的断路器室，所述视频信号采集单元（6）用于采集手车在开关柜内的运动视频数据并输出至中央处理单元（2）以便为顺控操作人员提供手车位置的视频图像数据，所述视频信号采集单元（6）的输出端与信号处理单元（2）的输入端相连。

7.根据权利要求6所述的用于变电站开关柜的一键顺控支持系统，其特征在于，所述视频信号采集单元（6）包括可见光摄像头。

8.根据权利要求7所述的用于变电站开关柜的一键顺控支持系统，其特征在于，所述视频信号采集单元（6）还包括红外摄像头。

9.一种权利要求8所述的用于变电站开关柜的一键顺控支持系统的应用方法，其特征在于实施步骤包括：

1）检测启动信号处理单元（4）是否有一键顺控操作信号输入，如果有一键顺控操作信号输入则触发视频信号采集单元（6）反馈开关柜内的实时图像信息，并跳转执行步骤2）；

2）启动测距单元（1）反馈手车位置信号；

3）校核手车位置信号与顺控操作逻辑是否矛盾，若不矛盾则跳转执行步骤4），若矛盾则结束执行本次操作并退出；

4）启动电机驱动单元（3）控制手车摇入或摇出；

5）启动测距单元（1）反馈手车位置信号；

6）根据手车位置信号判断顺控操作是否已经完成，若已经完成则结束本次操作并跳转执行步骤7）；否则跳转执行步骤4）；

7）控制视频信号采集单元（6）结束采集工作。

10.根据权利要求9所述的用于变电站开关柜的一键顺控支持系统的应用方法，其特征在于，所述启动测距单元（1）反馈手车位置信号的详细步骤包括：

S1）启动手车工作位测距传感器（11）、手车试验位测距传感器（12）发射探测信号进行测距；

S2）基于手车工作位测距传感器（11）、手车试验位测距传感器（12）的输出信号分别计算出手车工作位测距传感器（11）、手车试验位测距传感器（12）所测量出的距离值；

S3）判断手车工作位测距传感器（11）测量出的距离值等于设定值是否成立，如果成立则判定手车位置为工作位；判断手车试验位测距传感器（12）测量出的距离值等于设定值是否成立，如果成立则判定手车位置为试验位；

S4）生成手车位置信号。

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