CN111754496A - 一种继电保护回路保护压板状态监测系统及监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种继电保护回路保护压板状态监测系统及方法，通过获取待训练压板状态图片，对压板状态图片进行预处理，然后构建用于压板状态识别的深度残差网络模型，利用预处理后的压板状态图片对深度残差网络模型进行训练，得到训练后的深度残差网络模型，利用训练后的深度残差网络模型进行压板状态识别，通过图像对比的方式；这样就可以起到监视压板状态是否正常运行，当比对压板状态不一致时，通过无源开关量输出异常信号到综自后台，并可以将告警信息上传到管理后台，让管理人员实时了解压板的投退状态，实现了实时采集压板状态数据，工作人员可以实时监测了解某站的压板工作状态，减轻了人工去现场比对压板的工作，提升了工作效率。

Description

一种继电保护回路保护压板状态监测系统及监测方法
技术领域
本发明属于电力系统变电站压板状态监测，具体涉及一种继电保护回路保护压板状态监测系统及监测方法。
背景技术
电力设备中，通常在继电保护的回路上设计有保护压板，又称连接片，包括功能压板和出口压板，功能压板作用于继电保护功能的投退，出口压板作用于断路器跳闸或其他保护功能的启动。在运行方式改变时，往往涉及到保护压板的投退，如有漏投退或误投退，会直接影响保护功能的实现，严重时会引起保护拒动或误动，导致大范围停电事故。目前主要靠管理制度和人工管理来实现，较先进的电力管理系统也只能做到在进行压板投退时对照压板卡进行操作并记录，压板的投退状态靠人工检查，投退时定位也依赖人工确认。电网保护设备类型种类繁多，压板名称、作用不统一，投退压板状态逻辑关联复杂、数量多、人工检测压板状态容易产生视觉疲劳，记忆错觉造成压板操作错误。
发明内容
本发明的目的在于提供一种继电保护回路保护压板状态监测系统及监测方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种继电保护回路保护压板状态监测方法，包括以下步骤：
步骤1)、获取待训练压板状态图片，对压板状态图片进行预处理；除外界光照因素影响，精度高，适应性高。
步骤2)、构建用于压板状态识别的深度残差网络模型，利用预处理后的压板状态图片对深度残差网络模型进行训练，得到训练后的深度残差网络模型，利用训练后的深度残差网络模型进行压板状态识别。
进一步的，利用深度残差网络模型对预处理后的压板状态图片进行特征提取，然后对提取的特征进行降维处理，对降维处理后的进行残差处理得到不同尺度的图形特征，将不同尺度的图形特征进行卷积与压缩处理得到学习图形特征，将学习图形特征进行下采样处理，将下采样处理后的学习图形特征进行分类处理。
进一步的，将压板状态图片中提取出包含压板的直线特征区域作为对比区域，将每个对比区域图像作为整个压板的对比基础单元，当每个对比区域图像的差异都在允许范围内时，则判断压板是投入状态，反之则是退出状态。
一种继电保护回路保护压板状态监测系统，包括图像采集模块、数据处理模块、数据传输模块和报警模块；
图像采集模块、数据传输模块和报警模块均连接于数据处理模块；
图像采集模块用于实时获取多面屏柜压板状态图像，并将获取的压板状态图像传输至数据处理模块；
数据处理模块用于对获取的压板状态图像与设定图像特征对比，从而得到压板状态图像中目前压板状态信息，并将压板状态信息通过数据传输模块传输至管理人员系统平台，若压板状态信息超出设定状态阈值，则通过报警模块报警，若压板状态信息在设定状态阈值范围内，则正常显示目前压板状态信息不报警。
进一步的，数据处理模块采用64位微处理器六核SOCRK3399主处理器。
进一步的，数据处理模块上设置有独立的TypeC供电接口以及USB-C显示接口。
进一步的，本系统可设置运行参数，配置监测时间范围、监测间隔和监测时长。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种继电保护回路保护压板状态监测方法，通过获取待训练压板状态图片，对压板状态图片进行预处理，然后构建用于压板状态识别的深度残差网络模型，利用预处理后的压板状态图片对深度残差网络模型进行训练，得到训练后的深度残差网络模型，利用训练后的深度残差网络模型进行压板状态识别，通过图像对比的方式；这样就可以起到监视压板状态是否正常运行，当比对压板状态不一致时，通过无源开关量输出异常信号到综自后台，并可以将告警信息上传到管理后台，让管理人员实时了解压板的投退状态，实现了实时采集压板状态数据，工作人员可以实时监测了解某站的压板工作状态，减轻了人工去现场比对压板的工作，提升了工作效率同时提高了监测准确率。
本发明一种继电保护回路保护压板状态监测系统，通过图像采集模块实时获取多面屏柜压板状态图像，并将获取的压板状态图像传输至数据处理模块，数据传输模块进行实施采集数据以及监测状态数据传输，实时采集压板状态数据，并将压板监测的结果，发送到远端上位机，工作人员可以实时监测了解某站的压板工作状态，减轻了人工去现场比对压板的工作，提升了工作效率，且准确率高。
附图说明
图1为本发明实施例中系统结构示意图。
图2为本发明实施例中压板状态图形示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，一种继电保护回路保护压板状态监测系统，包括图像采集模块、数据处理模块、数据传输模块和报警模块；
图像采集模块、数据传输模块和报警模块均连接于数据处理模块；
图像采集模块用于实时获取多面屏柜压板状态图像，并将获取的压板状态图像传输至数据处理模块；图像采集模块采用高清成像设备。
数据处理模块用于对获取的压板状态图像与设定图像特征对比，从而得到压板状态图像中目前压板状态信息，并将压板状态信息通过数据传输模块传输至管理人员系统平台，若压板状态信息超出设定状态阈值，则通过报警模块报警，若压板状态信息在设定状态阈值范围内，则正常显示目前压板状态信息不报警。
数据处理模块同时可对压板状态图像进行特征提取，并对提取的特征进行特征分类，根据不同分类特征得到压板状态图像中不同压板的压板状态信息。
具体的，对压板状态图像进行特征提取包括边缘监测、直线提取和矩形识别。
本申请数据处理模块采用64位微处理器六核SOCRK3399作为主处理器，并配置2GDDR3内存和16G闪存，板载2X2MIMO双天线WINF模组，尺寸只有69.6x50mm，数据处理模块上设置有独立的TypeC供电接口，以及USB-C显示接口，本装置具有丰富的外设和扩展接口，4通道NVMe高速固态硬盘，读写速度高达1GB/s；它具有可以外扩使用双MIPI宽动态摄像头，具有eDP显示接口，MIPI显示接口，1路USB3.0，2路USB2.0，以及I2C,I2S,SPI,PWM,GPIO和串口。
一种继电保护回路保护压板状态监测方法，包括以下步骤：
步骤1)、获取待训练压板状态图片，对压板状态图片进行预处理；除外界光照因素影响，精度高，适应性高。
步骤2)、构建用于压板状态识别的深度残差网络模型，利用预处理后的压板状态图片对深度残差网络模型进行训练，得到训练后的深度残差网络模型，利用训练后的深度残差网络模型进行压板状态识别。
具体的，利用深度残差网络模型对预处理后的压板状态图片进行特征提取，然后对提取的特征进行降维处理，对降维处理后的进行残差处理得到不同尺度的图形特征，将不同尺度的图形特征进行卷积与压缩处理得到学习图形特征，将学习图形特征进行下采样处理，将下采样处理后的学习图形特征进行分类处理。
本申请基于深度残差网络模型，通过深度残差网络模型对压板状态图像进行训练学习，得到训练好的压板状态深度残差网络模型模型，如图2所示，利用压板状态深度残差网络模型模型进行特征提取和分类以及候选框的确定，直到端对端的模型使用一个网络完成所有任务，从而做到了对物体状态识别，以最快的速度，最低资源消耗，最终达到了实时的物体检测从保护压板的视频图像中提取出包含压板的直线特征区域作为对比区域，将每个对比区域图像作为整个压板的对比基础单元，当每个对比区域图像的差异都在允许范围内时，则判断压板是投入状态，反之则是退出状态。
本发明采用深度残差网络模型，完善图像预处理和干扰过滤；待训练压板状态图片具有丰富的图形模型库，可适应不同的大小压板运行状态指示标志。可对压板颜色进行统一化的方式，此种措施将有效的提升压板动作的识别度。
配置保护压板状态监测装置的系统运行参数，添加检测机柜设备信息，初始化压板行、列数量，压板命名等配置，并检测图像采集是否正常。
初始状态与位置确认
打开设备，开启检测识别功能，调整好摄像头位置并固定，待所有压板状态均识别正确时，点击确认初始状态按钮，完成初始状态的录入与确认，点击确认图像位置按钮，完成初始压板位置的录入与确认。
设置运行参数，配置监测时间范围、监测间隔和监测时长，系统自动开启检测模式，并将检测后同初始状态对比变动的状态上报服务器，并显示记录变动日志。
用户可手动选择需要查看的采集装置，在系统未自动运行时，可启动或停止图像采集，并可开启状态识别功能，显示画面自动框选图像中识别的压板状态，并转化为对应压板的开合状态及变动情况。
本系统通过数据传输模块进行实施采集数据以及监测状态数据传输，实时采集压板状态数据，并将压板监测的结果，发送到远端上位机，工作人员可以实时监测了解某站的压板工作状态，减轻了人工去现场比对压板的工作，提升了工作效率。
基于深度残差网络模型实现图像的特征提取分割分类与识别实现保护压板状态监测研究，应用于变电站压板状态确认中，通过图像对比的方式；这样就可以起到监视压板状态是否正常运行，当比对压板状态不一致时，通过无源开关量输出异常信号到综自后台，并可以将告警信息上传到管理后台，让管理人员实时了解压板的投退状态，实现了压板状态的实时监测，经测试效果良好。达到了预期的目标。

Claims (7)

1.一种继电保护回路保护压板状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)、获取待训练压板状态图片，对压板状态图片进行预处理；
步骤2)、构建用于压板状态识别的深度残差网络模型，利用预处理后的压板状态图片对深度残差网络模型进行训练，得到训练后的深度残差网络模型，利用训练后的深度残差网络模型进行压板状态识别。
2.根据权利要求1所述的一种继电保护回路保护压板状态监测方法，其特征在于，利用深度残差网络模型对预处理后的压板状态图片进行特征提取，然后对提取的特征进行降维处理，对降维处理后的进行残差处理得到不同尺度的图形特征，将不同尺度的图形特征进行卷积与压缩处理得到学习图形特征，将学习图形特征进行下采样处理，将下采样处理后的学习图形特征进行分类处理。
3.根据权利要求1所述的一种继电保护回路保护压板状态监测方法，其特征在于，将压板状态图片中提取出包含压板的直线特征区域作为对比区域，将每个对比区域图像作为整个压板的对比基础单元，当每个对比区域图像的差异都在允许范围内时，则判断压板是投入状态，反之则是退出状态。
4.一种继电保护回路保护压板状态监测系统，其特征在于，包括图像采集模块、数据处理模块、数据传输模块和报警模块；
图像采集模块、数据传输模块和报警模块均连接于数据处理模块；
图像采集模块用于实时获取多面屏柜压板状态图像，并将获取的压板状态图像传输至数据处理模块；
数据处理模块用于对获取的压板状态图像与设定图像特征对比，从而得到压板状态图像中目前压板状态信息，并将压板状态信息通过数据传输模块传输至管理人员系统平台，若压板状态信息超出设定状态阈值，则通过报警模块报警，若压板状态信息在设定状态阈值范围内，则正常显示目前压板状态信息不报警。
5.根据权利要求4所述的一种继电保护回路保护压板状态监测系统，其特征在于，数据处理模块采用64位微处理器六核SOCRK3399主处理器。
6.根据权利要求4所述的一种继电保护回路保护压板状态监测系统，其特征在于，数据处理模块上设置有独立的TypeC供电接口以及USB-C显示接口。
7.根据权利要求4所述的一种继电保护回路保护压板状态监测系统，其特征在于，本系统可设置运行参数，配置监测时间范围、监测间隔和监测时长。
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