CN113280884A - 油浸式变压器瓦斯继电器气量监控系统、方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油浸式变压器瓦斯继电器气量监控系统、方法及存储介质，系统包括：图像采集装置，设置在所述瓦斯继电器的监视窗格上，用于实时采集包含整个所述监视窗格的图片；处理装置，用于对实时采集的图片进行处理分析得到所述瓦斯继电器内的实时的液位信息，并根据所述液位信息实时计算所述瓦斯继电器内的气量，本发明可以实时监控变压器瓦斯继电器气量，当发现异常变化时可立刻报警，在轻瓦斯报警前提前预知故障；而且由于轻瓦斯报警的动作机理是瓦斯继电器内液位的降低，当发生轻瓦斯报警时，可通过视频监控判断瓦斯继电器是否真的液位下降，以确认轻瓦斯报警的真实性。
Description
技术领域
本发明涉及油浸式变压器瓦斯继电器安全防护领域，尤其涉及一种油浸式变压器瓦斯继电器气量监控系统、方法及存储介质。
背景技术
在大型发电厂、大型化工厂、炼油厂等厂区中，油浸式变压器是不可或缺的，其起到升降电压和传输功率的功能，是电能传输的重要枢纽。
近年来，发生多起大型油浸式变压器因故障而引发火灾的事件，如2016年6月西安市南郊330kV变电站3号和4号主变压器起火后爆炸；2019年11月22日，济南特高压泉城站发生变压器爆燃，引起火灾并造成一死两伤的事故。因此，变压器的故障对人身安全和资产安全存在很大的威胁。
变压器故障一般是逐步发展的，预先是可以发出报警信号，如轻瓦斯报警，而从报警到发生爆燃等严重故障的时间很短，最短甚至在几分钟内发生。目前，大多数发电厂将轻瓦斯投报警而非跳闸，当发生轻瓦斯报警时，往往需要去核实报警的真实性，而此时变压器区域是非常危险的，报警的核实会引入非常大的人员伤亡风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种油浸式变压器瓦斯继电器气量监控系统、方法及存储介质。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一方面，构造一种油浸式变压器瓦斯继电器气量监控系统，包括：
图像采集装置，设置在所述瓦斯继电器的监视窗格上，用于实时采集包含整个所述监视窗格的图片；
处理装置，用于对实时采集的图片进行处理分析得到所述瓦斯继电器内的实时的液位信息，并根据所述液位信息实时计算所述瓦斯继电器内的气量。
优选地，所述系统还包括报警装置，所述处理装置还用于在实时计算的所述气量大于第一预设值或者实时计算的所述气量小于第二预设值或者所述气量的增长率大于第三预设值或者所述气量的降低率大于第四预设值时，控制所述报警装置则发出报警以通知人员进行干预。
优选地，所述处理装置具体包括：
图像扫描模块，用于对实时采集的图片的像素点进行逐行扫描确定液位线；
气量计算模块，用于根据液位线的物理高度、瓦斯继电器的总高度以及瓦斯继电器的气仓横截面积实时计算瓦斯继电器内气量。
优选地，所述图像扫描模块具体用于对实时采集的图片的像素点按照从上至下/从下至上的方向进行逐行扫描，如果自某一行开始所扫描的像素值相比其前一行激增/激减，且此后扫描的各行的像素值均与所述某一行相比趋于稳定，则判定所述某一行为液位线。
优选地，所述气量计算模块具体是基于计算式Q＝(H-L)*S计算瓦斯继电器内气量，其中：Q代表气量，H代表瓦斯继电器的总高度，L代表液位线的物理高度，S瓦斯继电器的气仓横截面积。
二方面，构造一种油浸式变压器瓦斯继电器气量监控方法，包括：
获取设置在所述瓦斯继电器的监视窗格上的图像采集装置实时采集的包含整个所述监视窗格的图片；
对实时采集的图片进行处理分析得到所述瓦斯继电器内的实时的液位信息，并根据所述液位信息实时计算所述瓦斯继电器内的气量。
优选地，所述方法还包括：在实时计算的所述气量大于第一预设值或者实时计算的所述气量小于第二预设值或者所述气量的增长率大于第三预设值或者所述气量的降低率大于第四预设值时发出报警以通知人员进行干预。
优选地，所述的对实时采集的图片进行处理分析得到所述瓦斯继电器内的实时的液位信息，并根据所述液位信息实时计算所述瓦斯继电器内的气量，包括：
对实时采集的图片的像素点进行逐行扫描确定液位线；
根据液位线的物理高度、瓦斯继电器的总高度以及瓦斯继电器的气仓横截面积实时计算瓦斯继电器内气量。
优选地，所述的对实时采集的图片的像素点进行逐行扫描确定液位线，包括：对实时采集的图片的像素点按照从上至下/从下至上的方向进行逐行扫描，如果自某一行开始所扫描的像素值相比其前一行激增/激减，且此后扫描的各行的像素值均与所述某一行相比趋于稳定，则判定所述某一行为液位线。
三方面，构造一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前任一项所述的方法的步骤。
本发明的油浸式变压器瓦斯继电器气量监控系统、方法及存储介质，具有以下有益效果：本发明可以实时监控变压器瓦斯继电器气量，当发现异常变化时可立刻报警，在轻瓦斯报警前提前预知故障；而且由于轻瓦斯报警的动作机理是瓦斯继电器内液位的降低，当发生轻瓦斯报警时，可通过视频监控判断瓦斯继电器是否真的液位下降，以确认轻瓦斯报警的真实性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1是本发明实施例一提供的油浸式变压器瓦斯继电器气量监控系统的结构示意图；
图2是瓦斯继电器液位线示意图；
图3是本发明实施例二提供的油浸式变压器瓦斯继电器气量监控方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。
本发明总的思路是：在每一个所述瓦斯继电器的监视窗格上设置图像采集装置，实时采集包含整个所述监视窗格的图片。然后对实时采集的图片进行处理分析得到所述瓦斯继电器内的实时的液位信息，并根据所述液位信息实时计算所述瓦斯继电器内的气量。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例一
本实施例公开了一种油浸式变压器瓦斯继电器气量监控系统，包括图像采集装置、处理装置，优选地，还包括报警装置。
其中，图像采集装置设置在所述瓦斯继电器的监视窗格上，用于实时采集包含整个所述监视窗格的图片。具体来说，图像采集装置可以是摄像头，其可以录制视频信息形成视频文件。
其中，处理装置与图像采集装置通信连接，图像采集装置采集的图像上传至处理装置存储，比如本实施例中是以视频文件的形式上传，监控视频文件定期循环存储，存储期限不少于30天。处理装置用于对图像采集装置实时采集的图片进行处理分析得到所述瓦斯继电器内的实时的液位信息，并根据所述液位信息实时计算所述瓦斯继电器内的气量。
其中，报警装置的报警方式可以采用但不限于蜂鸣报警、声光报警、短信报警等。
当需要监视的瓦斯继电器比较多时，可以将多个瓦斯继电器中的图像采集装置的视频文件发往同一个处理装置进行处理。参考图1，本实施例中，是将n个瓦斯继电器的摄像头的视频文件全部发往同一个视频监控控制柜内的处理装置进行统一处理分析。
参考图2，瓦斯继电器的前面包括上下两个窗格，上面的那个窗格即为本发明的监视窗格。因为每一个窗格的边缘是一个圆形件，该圆形件是通过四个螺栓锁紧的，所以安装摄像头时，可以先将圆形件取下来，将摄像头固定在一个条形板上后将条形板放入窗格位置使得摄像头正对窗格，再将圆形件卡入以将条形板卡主，然后利用螺栓将圆形件锁紧。
目前的很多摄像装置可以调整摄像的视角是圆形或者矩形等各种形状，因监视窗格一般是圆形的，为了便于后续图片分析和液位计算，可以先将摄像头的拍摄视角调整为圆形，并将焦距调整到合适值使得整个摄像头拍下的图片正好是整个窗格。当然，可以理解的是，也可以利用普通的摄像头进行拍摄，只要保证可以将真个窗格拍入图片中即可，因为瓦斯继电器的窗格外部还有一个盖板将窗格盖住，所以最后拍出来的图片中监视窗格的边界是非常明显的，所以边缘检测等图像处理算法可以非常简单的将监视窗格部分提取出来。
优选地，本发明的所述处理装置除了计算气量外，还用于根据历史数据分析气量的变化率，比如增长率或者降低率。所述处理装置在实时计算的所述气量大于第一预设值或者实时计算的所述气量小于第二预设值或者所述气量的增长率大于第三预设值或者所述气量的降低率大于第四预设值时，控制所述报警装置则发出报警以通知人员进行干预。优选地，还可以将每天定期测量的液位形成表格和趋势图谱，便于工作人员查看和分析。
具体的，所述处理装置具体包括图像扫描模块和气量计算模块。
图像扫描模块，用于对实时采集的图片的像素点进行逐行扫描确定液位线。例如，一般没有液体部分的像素值较低，有液体部分的像素值较高，图像扫描模块可以定时从视频帧中提取图像，解码获取图像，对提取的图像进行图像形态学处理，对图像像素点按照从上至下/从下至上的方向进行逐行扫描，如果自某一行开始所扫描的像素值相比其前一行激增/激减(可以取每一行的像素均值进行比较)，且此后扫描的各行的像素值均与所述某一行相比趋于稳定，则判定所述某一行为液位线。
气量计算模块，用于根据液位线的物理高度、瓦斯继电器的总高度以及瓦斯继电器的气仓横截面积实时计算瓦斯继电器内气量，具体是基于计算式Q＝(H-L)*S计算瓦斯继电器内气量，其中：Q代表气量，H代表瓦斯继电器的总高度，L代表液位线的物理高度，S瓦斯继电器的气仓横截面积。例如，假如整个图中监视窗格所占据的像素的行数是N，则可以根据监视窗格的实际物理高度B确定每一行像素对应的物理高度b，所以在确定了液位线后，可以根据液位线所在的像素行数，计算得到液位线的物理高度，比如从上往下数，如果液位线所在的行数是第m行，则液位线的物理高度是监视窗格的底部的物理高度加上B*b*(N-m)/N。
如此，基于本实施例可以实时监控变压器瓦斯继电器气量，轻瓦斯报警的动作机理是瓦斯继电器内液位的降低，当发生轻瓦斯报警时，可通过视频监控判断瓦斯继电器是否真的液位下降，以确认轻瓦斯报警的真实性。另外，在未发生轻瓦斯报警时，可以通过视频监控，实时掌握瓦斯继电器液位情况。
上述描述涉及各种模块。这些模块通常包括硬件和/或硬件与软件的组合(例如固化软件)。这些模块还可以包括包含指令(例如，软件指令)的计算机可读介质(例如，永久性介质)，当处理器执行这些指令时，就可以执行本发明的各种功能性特点。相应地，除非明确要求，本发明的范围不受实施例中明确提到的模块中的特定硬件和/或软件特性的限制。作为非限制性例子，本发明在实施例中可以由一种或多种处理器(例如微处理器、数字信号处理器、基带处理器、微控制器)执行软件指令(例如存储在非永久性存储器和/或永久性存储器)。需要指出的是，上文对各种模块的描述中，分割成这些模块，是为了说明清楚。然而，在实际实施中，各种模块的界限可以是模糊的。例如，本文中的任意或所有功能性模块可以共享各种硬件和/或软件元件。又例如，本文中的任何和/或所有功能模块可以由共有的处理器执行软件指令来全部或部分实施。另外，由一个或多个处理器执行的各种软件子模块可以在各种软件模块间共享。相应地，除非明确要求，本发明的范围不受各种硬件和/或软件元件间强制性界限的限制。
实施例二
参考图2，本实施例公开了一种油浸式变压器瓦斯继电器气量监控方法，包括：
S101：获取设置在所述瓦斯继电器的监视窗格上的图像采集装置实时采集的包含整个所述监视窗格的图片。具体来说，图像采集装置可以是摄像头，其可以录制视频信息形成视频文件。
S102：对实时采集的图片进行处理分析得到所述瓦斯继电器内的实时的液位信息，并根据所述液位信息实时计算所述瓦斯继电器内的气量。
优选地，方法还包括S103：在实时计算的所述气量大于第一预设值或者实时计算的所述气量小于第二预设值或者所述气量的增长率大于第三预设值或者所述气量的降低率大于第四预设值时发出报警以通知人员进行干预。其中，报警方式可以采用但不限于蜂鸣报警、声光报警、短信报警等。
其中，步骤S102具体包括：
S1021：对实时采集的图片的像素点进行逐行扫描确定液位线，具体包括：对实时采集的图片的像素点按照从上至下/从下至上的方向进行逐行扫描，如果自某一行开始所扫描的像素值相比其前一行激增/激减，且此后扫描的各行的像素值均与所述某一行相比趋于稳定，则判定所述某一行为液位线。
S1022：根据液位线的物理高度、瓦斯继电器的总高度以及瓦斯继电器的气仓横截面积实时计算瓦斯继电器内气量，具体是基于计算式Q＝(H-L)*S计算瓦斯继电器内气量，其中：Q代表气量，H代表瓦斯继电器的总高度，L代表液位线的物理高度，S瓦斯继电器的气仓横截面积。
其他更多细节可以参考实施例一部分，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
实施例三
本实施例公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例二所述的方法的步骤，具体实现过程可参阅上述方法实施例的描述，此处不再赘述。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种油浸式变压器瓦斯继电器气量监控系统，其特征在于，包括：
图像采集装置，设置在所述瓦斯继电器的监视窗格上，用于实时采集包含整个所述监视窗格的图片；
处理装置，用于对实时采集的图片进行处理分析得到所述瓦斯继电器内的实时的液位信息，并根据所述液位信息实时计算所述瓦斯继电器内的气量。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括报警装置，所述处理装置还用于在实时计算的所述气量大于第一预设值或者实时计算的所述气量小于第二预设值或者所述气量的增长率大于第三预设值或者所述气量的降低率大于第四预设值时，控制所述报警装置则发出报警以通知人员进行干预。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理装置具体包括：
图像扫描模块，用于对实时采集的图片的像素点进行逐行扫描确定液位线；
气量计算模块，用于根据液位线的物理高度、瓦斯继电器的总高度以及瓦斯继电器的气仓横截面积实时计算瓦斯继电器内气量。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图像扫描模块具体用于对实时采集的图片的像素点按照从上至下/从下至上的方向进行逐行扫描，如果自某一行开始所扫描的像素值相比其前一行激增/激减，且此后扫描的各行的像素值均与所述某一行相比趋于稳定，则判定所述某一行为液位线。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述气量计算模块具体是基于计算式Q＝(H-L)*S计算瓦斯继电器内气量，其中：Q代表气量，H代表瓦斯继电器的总高度，L代表液位线的物理高度，S瓦斯继电器的气仓横截面积。
6.一种油浸式变压器瓦斯继电器气量监控方法，其特征在于，包括：
获取设置在所述瓦斯继电器的监视窗格上的图像采集装置实时采集的包含整个所述监视窗格的图片；
对实时采集的图片进行处理分析得到所述瓦斯继电器内的实时的液位信息，并根据所述液位信息实时计算所述瓦斯继电器内的气量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在实时计算的所述气量大于第一预设值或者实时计算的所述气量小于第二预设值或者所述气量的增长率大于第三预设值或者所述气量的降低率大于第四预设值时发出报警以通知人员进行干预。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的对实时采集的图片进行处理分析得到所述瓦斯继电器内的实时的液位信息，并根据所述液位信息实时计算所述瓦斯继电器内的气量，包括：
对实时采集的图片的像素点进行逐行扫描确定液位线；
根据液位线的物理高度、瓦斯继电器的总高度以及瓦斯继电器的气仓横截面积实时计算瓦斯继电器内气量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的对实时采集的图片的像素点进行逐行扫描确定液位线，包括：对实时采集的图片的像素点按照从上至下/从下至上的方向进行逐行扫描，如果自某一行开始所扫描的像素值相比其前一行激增/激减，且此后扫描的各行的像素值均与所述某一行相比趋于稳定，则判定所述某一行为液位线。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6-9任一项所述的方法的步骤。
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- 2020-02-20 CN CN202010106675.XA patent/CN113280884A/zh active Pending
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