CN113300456B - 变电站的刀闸控制装置、刀闸设备及变电站 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种变电站的刀闸控制装置、刀闸设备及变电站，装置包括状态信息采集装置、无线通信装置、控制装置和电机，状态信息采集装置检测变电站的刀闸的接点分合状态并生成分合信号，将分合信号通过无线通信装置转发至控制装置，控制装置根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机控制信号至电机，电机控制信号用于调整电机的工作状态，从而驱动刀闸开合。分合信号采用无线传输的方式传递，不受布线的限制，减少了现场布线，控制装置根据来自状态信息采集装置的分合信号和预设控制策略调整电机的工作状态，可以实现刀闸状态的自动采集、自动判断，无需人工观测，节约了人力成本，降低了误判率，提升了装置的监测水平，使用可靠。

Description

变电站的刀闸控制装置、刀闸设备及变电站

技术领域

本申请涉及电力系统电气传动技术领域，特别是涉及一种变电站的刀闸控制装置、刀闸设备及变电站。

背景技术

变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接收电能及分配电能的场所。刀闸是变电站内的重要器件，又称隔离开关，起隔离电压的作用，对保障变电站正常安全工作具有重要的意义。

传统的刀闸控制回路是通过控制电机电源的通断来控制电机的转动，从而驱动刀闸机械机构实现刀闸的分、合的。具体地，加到电机上的为三相交流电，而控制加上电机上的三相相序即可以实现正转或反转，当断电时候电机停转，而控制加到电机上的电是由刀闸控制回路中的接触器去实现的。接触器的分合由与其相配的继电器实现，当继电器带电时候接触器闭合，继电器带电的条件就是有电流流过继电器，电流从正极或火线通过导线连接各种接点、电阻、线圈等等器件，当条件满足时候回路导通，电流流过继电器使得继电器吸合接触器，使电机转动。然而，这种方法连接关系复杂，需要从多个部位进行接线，且刀闸是否真的分合到位是要靠观测刀闸的拐臂是否伸直才能确定，只能派人在现场用人眼进行观测，不仅耗费人力，且误判率高，使用不可靠。

发明内容

基于此，有必要针对传统的刀闸控制回路使用不可靠的问题，提供一种变电站的刀闸控制装置、刀闸设备及变电站。

一种变电站的刀闸控制装置，包括状态信息采集装置、无线通信装置、控制装置和电机，所述状态信息信息采集装置设置于变电站的刀闸，并连接所述无线通信装置，所述无线通信装置连接所述控制装置，所述控制装置连接所述电机，所述电机用于连接刀闸；

所述状态信息采集装置用于检测变电站的刀闸的接点分合状态并生成分合信号，将所述分合信号通过所述无线通信装置转发至所述控制装置，所述控制装置用于根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机控制信号至所述电机，所述电机控制信号用于调整所述电机的工作状态，从而驱动刀闸开合。

一种刀闸设备，包括变电站的刀闸和如上述的变电站的刀闸控制装置。

一种变电站，包括如上述的刀闸设备。

上述变电站的刀闸控制装置、刀闸设备及变电站，包括状态信息采集装置、无线通信装置、控制装置和电机，状态信息信息采集装置设置于变电站的刀闸，并连接无线通信装置，无线通信装置连接控制装置，控制装置连接电机，电机用于连接刀闸，状态信息采集装置用于检测变电站的刀闸的接点分合状态并生成分合信号，将分合信号通过无线通信装置转发至控制装置，控制装置用于根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机控制信号至电机，电机控制信号用于调整电机的工作状态，从而驱动刀闸开合。分合信号采用无线传输的方式传递，不受布线的限制，减少了现场布线，控制装置根据来自状态信息采集装置的分合信号和预设控制策略调整电机的工作状态，可以实现刀闸状态的自动采集、自动判断，无需人工观测，节约了人力成本，降低了误判率，提升了装置的监测水平，使用可靠。

在其中一个实施例中，所述状态信息采集装置的数量为两个以上。

在其中一个实施例中，所述状态信息采集装置包括位置传感器。

在其中一个实施例中，所述位置传感器包括位移传感器、旋转角度传感器和接触位置传感器中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述状态信息采集装置包括图像采集装置。

在其中一个实施例中，所述图像采集装置包括智能摄像头和光源，所述智能摄像头连接所述控制装置，所述智能摄像头设置在所述光源的照亮区域。

在其中一个实施例中，所述状态信息采集装置用于在检测变电站的刀闸的接点分合状态得到状态信息后，对所述状态信息进行编码生成状态特征编码，将所述状态特征编码作为所述分合信号。

在其中一个实施例中，所述控制装置还用于在自检通过后，根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机控制信号至所述电机。

附图说明

图1为一个实施例中变电站的刀闸控制装置的结构框图；

图2为一个实施例中变电站的刀闸控制装置的结构示意图；

图3为一个实施例中变电站的刀闸控制装置的工作流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行更加全面的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，请参见图1，提供一种变电站的刀闸控制装置130，包括状态信息采集装置110、无线通信装置120、控制装置130和电机140，状态信息信息采集装置设置于变电站的刀闸，并连接无线通信装置120，无线通信装置 120连接控制装置130，控制装置130连接电机140，电机140用于连接刀闸。状态信息采集装置110用于检测变电站的刀闸的接点分合状态并生成分合信号，将分合信号通过无线通信装置120转发至控制装置130，控制装置130用于根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机140控制信号至电机140，电机140控制信号用于调整电机140的工作状态，从而驱动刀闸开合。分合信号采用无线传输的方式传递，不受布线的限制，减少了现场布线，控制装置130 根据来自状态信息采集装置110的分合信号和预设控制策略调整电机140的工作状态，可以实现刀闸状态的自动采集、自动判断，无需人工观测，节约了人力成本，降低了误判率，提升了装置的监测水平，使用可靠。

具体地，变电站包含众多器件，这些器件共同协作，对电压电流进行变换，接收电能及分配电能，刀闸也是变电站的重要组成部分之一。变电站通常包括不只一个刀闸，这些刀闸分别实现不同的功能。变电站的刀闸又称隔离开关，其主要功能是：保证高压电器及装置在检修工作时的安全，起隔离电压的作用，可用于不产生强大电弧的某些切换操作。刀闸的机械结构在刀闸拉开时候和在合上的时候所处的位置是不一样的，刀闸通过机械结构中的转子带动分合，转子转动带动辅助接点的分合，转子转动的位置可以用来表征刀闸是否已经转动到位。断路器一般为高压断路器，高压断路器可以切断和接通正常情况下高压电路中的空载电流和负荷电流，在系统发生故障时与保护装置及自动装置相配合，迅速切断故障电源，防止事故扩大，保证系统的安全运行。地刀通常为带电设施与电网的连接器件，将需要检修的电气设备及设施在其停电后，再用地刀和接地网连接，可以确保电气设施检修时的人身安全。

状态信息采集装置110设置于变电站的刀闸，可以为设置在变电站的一个刀闸上或多个刀闸上，可根据实际情况调整。因此状态信息采集装置110的数量并不是唯一的，可以为一个或多个，每一个刀闸均可对应设置一个状态信息采集装置110，实现信息的全面采集。状态信息采集装置110用于检测变电站的刀闸的接点分合状态并生成分合信号，是指状态信息采集装置110检测刀闸处于闭合状态或断开状态，并相应地生成闭合信号或断开信号作为分合信号传输至控制装置130。根据状态信息采集装置110的类型不同，状态信息采集装置 110设置位置也不一样，状态信息采集装置110可以设置在变电站的刀闸内部或外部、也能与刀闸不接触设置，具体可根据实际需求调整。状态信息采集装置 110检测刀闸的接点分合状态的方式并不是唯一的，对应的状态信息采集装置 110的类型也不一样。例如，当状态信息采集装置110为接触位置传感器时，接触位置传感器设置于刀闸的动触点上，当接触位置传感器接触到刀臂的感应面时，认为此时刀臂与动触点接通，接触位置传感器将闭合信号作为分合信号发送至控制装置130，由控制装置130进行后续处理。可以理解，在其他实施例中，状态信息采集装置110的数量、设置位置和类型等也可以为其他，在此不作限定，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

分合信号通过无线通信装置120转发至控制装置130，实现信号的无线传输，可以减少现场布线，使整个结构更为简单。无线通信装置120的类型并不是唯一的，可以为蓝牙通信装置、Wi-Fi通信装置或ZigBee通信装置等，可根据实际需求自行选择，只要可以实现数据传输的功能即可。无线通信装置120的设置位置并不是唯一的，只要可以实现相应的功能即可。

控制装置130接收到分合信号后，根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机140控制信号至电机140。预设控制策略作为对电机140进行控制的参考依据之一，是与刀闸的状态特征相对应的，通常包括预设闭合刀闸策略和预设断开刀闸策略，还可以包括其他类型的策略，例如用于电机140转速的策略等。预设控制策略包含的具体内容并不是唯一的，以预设控制策略包括预设闭合刀闸策略为例，预设闭合刀闸策略可以为本刀闸的位置信号处于分位，且与此220kV刀闸相连的所有地刀的在拉开位置，断路器在分闸位置，若根据分合信号判断符合预设闭合刀闸策略，则发送可用于控制刀闸闭合的控制信号至电机140，电机140通过旋转带动刀闸的机械结构活动，使刀臂与刀闸触点接触，闭合刀闸。电机140控制信号用于调整电机140的工作状态，具体可以控制电机140的转动方向，从而驱动刀闸开合。电机140控制信号还能对电机140 的转速进行控制，在刚启动时控制电机140以较低的转速运行，从而在不同时间段给刀闸的机械结构的转动提供适合的转速，有利于提高刀闸的工作性能。电机140控制信号的类型并不是唯一的，在本实施例中，电机140控制信号可以为变频电流，变频电流可以驱动电机140的正反转，还能改变电机140的转速等，使电机140驱动刀闸开合。

在一个实施例中，状态信息采集装置110的数量为两个以上。

具体地，一个刀闸的接点分合状态可由一个状态信息采集装置110采集，也可由两个或以上的状态信息装置采集，其中，两个或以上的状态信息采集装置110可以为同类型的装置或不同类型的装置。当由两个同类型的状态信息采集装置110采集一个刀闸的接点分合状态时，可以提高检测结果的准确性，且其中一个出现故障时也能正常获取到分合信号。当由两个不同类型的状态信息采集装置110采集一个刀闸的接点分合状态时，可以得到不同类型的分合信号，使检测结果更加全面、准确。可扩展地，一个状态信息采集装置110也可以采集两个或以上的刀闸的接点分合状态，以节约硬件成本。对应的状态信息采集装置110的类型并不唯一，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

可扩展地，变电站的刀闸的数量为两个以上，各个刀闸分别实现不同的功能，相互协作保障变电站的正常运行。变电站的刀闸的类型通常包括刀闸、地刀或断路器，不同类型的刀闸与不同的器件连接实现对应功能。当变电站的刀闸的数量为两个以上，状态信息采集装置110的数量为两个以上时，每一个变电站的刀闸处可以分别设置至少一个信息采集装置，可以获取到每个刀闸的开合状态并发送至控制装置130。每个刀闸对应分合信号作为一组检测信号，控制装置130接收到这组检测信号后与预设控制策略进行对比，当这组检测信号符合预设控制策略中的预设闭合刀闸策略时，发送电机140控制信号控制电机140 往对应刀闸闭合的方向旋转，驱动刀闸闭合。

此外，当变电站的刀闸的数量为两个以上，状态信息采集装置110的数量为两个以上时，可以对各状态信息采集装置110和各刀闸进行编号，状态信息采集装置110采集的信号可以通过无线通信装置120上传数据至控制装置130。为了避免数据遭到恶意上传干扰，还可以对每个无线通信装置120编制校验码，并且采用烧录校验码数据至芯片的方法，并设置为通信透传模式。

在一个实施例中，状态信息采集装置110包括位置传感器。位置传感器可以检测刀闸的分合位置，具体为要控制的刀闸的分合位置和其他刀闸的分合位置，包括刀闸所处的分合位置、机械传动机构的位置状况、和其它相关联设备的位置状态等，检测得到的信号通过无线通信装置120发送至控制装置130，减少现场布线。进一步地，位置传感器还可以在在检测变电站的刀闸的接点分合状态得到状态信息后，对状态信息进行编码生成状态特征编码，将状态特征编码作为分合信号。位置传感器预先进行编码，使每个传感器传出的数据都加有传感器的编码信息以及传感器的动作特征编码，信息上传信号至控制装置130 进行计算，并在数据前加上时标。

具体地，位置编码器进行编码的方法并不是唯一的，在本实施例中，刀闸的各部分元件的状态编码规则为(设备名或部件代码)&(检查项目分类)(执行情况)。举例说明如下：条件1为检查2011刀闸的位置继电器检测出刀闸处于分位则可以用001&DZ2011&00，其中001为条件1，使用编号001的传感器进行检测，DZ2011为设备或部件代码，&为分隔符号，第一个0为检测的类型为位置传感器，第二个0为在传感器监测出处于分位，当为合时候为1。并根据刀闸分合所需的全部条件特征码的编码规则转化为特征编码组。可以理解，也可以按照其他规则进行编码，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，位置传感器包括位移传感器、旋转角度传感器和接触位置传感器中的至少一种。

具体地，位置传感器的类型并不是唯一的，在本实施例中，位置传感器包括位移传感器、旋转角度传感器和接触位置传感器中的至少一种。位移传感器可以检测并输出刀闸的行程距离，旋转角度传感器可以检测并输出刀闸的机械机构转动的角度，接触位置传感器由机械构件带动，当接触位置传感器接触到感应面时候发出接触信号，此信号可以作为机械构件到位的信号，将以上的信号转换为相关的数字编码加上服务器的时标后录入信号处理中心的数据库，作为状态特征编码，并组成状态特征编码组。

举例说明如下，传感器预先进行编码，每个传感器传出的数据都加有传感器的编码信息以及其表征的状态编码。例如：对201117地刀分位机械结构进行改造，在其结构内设置接触位置传感器，当接触位置传感器两个感应面监测到接近时候，传感器动作，输出传感器编码+监控的部位编码+状态编码，如 001&DD201117&00。位移传感器可以为拉杆位移传感器，拉杆位移传感器输出行程距离，如006&DD201117&21，旋转角度传感器输出的是机械机构转动的角度007&DD201117&26等，以此类推，并通过无线方法传输至服务器。可以理解，在其他实施例中，位移传感器也可以为其他类型，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，状态信息采集装置110包括图像采集装置。图像采集装置可以采集刀闸的图像，通过采集到的图像可以得到刀闸处于断开或闭合状态，通过图像采集装置可以直观获取刀闸的接点分合状态。具体地，图像采集装置对刀闸的分合闸外观进行监测，当刀闸处于合到位状态时候，拐臂是一条直线，呈现“一”字形状。当刀闸未合到位时，拐臂有凸出，采集到的图像中呈现“︿”凸起形状，对图像中的形状进行分析便可判断刀闸是否合到位，从而实现刀闸断开或闭合的检测。

图像采集装置的结构并不是唯一的，在一个实施例中，图像采集装置包括智能摄像头和光源，智能摄像头连接控制装置130。智能摄像头对要检测的刀闸的图像进行采集，并对采集到的图像进行分析，完成对刀闸接点分合状态的检测。其中，智能摄像头的类型也不是唯一的，在本实施例中，智能摄像头采用内置视频识别的功能的可编程摄像头，智能摄像头采用Python语言进行编程，内置了视频识别功能的芯片用以进行视觉识别，摄像头通过内置的程序进行物体特征识别学习，对于刀闸而言，当完全合到位其拐臂呈现“一”字，而未能完全合上则呈现“︿”凸起，此类的特征由内置视觉识别功能的摄像头进行视频识别。

此外，图像采集装置还包括光源，刀闸可设置在光源的照亮区域，智能摄像头也可设置在光源的照亮区域。在现场光线不佳时，光源可以起到照明作用，使智能摄像头采集到更加清晰明亮的图像，从而提高了检测结果的准确性。

进一步地，变电站的刀闸控制装置130还可以包括供电装置，供电装置可为状态信息采集装置110提供电能，还可以为控制装置130或其他器件提供电能，以供这些相连的器件正常工作。供电装置可以为蓄电池，还可以为可充电的蓄电池，如太阳能蓄电池等，在有插座的区域时，也可以采用插座的电源进行供电。

在一个实施例中，状态信息采集装置110用于在检测变电站的刀闸的接点分合状态得到状态信息后，对状态信息进行编码生成状态特征编码，将状态特征编码作为分合信号。

具体地，状态信息采集装置110在检测变电站的刀闸的接点分合状态得到状态信息后，对状态信息进行编码生成状态特征编码，将状态特征编码作为分合信号。状态信息采集装置110预先进行编码，使每个状态信息采集装置110 传出的数据都加有状态信息采集装置110的编码信息以及状态信息采集装置110 的动作特征编码，信息上传信号至控制装置130进行计算，并在数据前加上时标。

梳理刀闸可以进行分合的逻辑条件并进行分类，状态信息采集装置110可以采集到多种信息，第一类位置信息是检查相关刀闸处于分位或者合位，第二类位置信息是检查刀闸机械结构的行程数值，第三类是视觉识别出刀闸在外观上的分合状态是否满足要求，如拐臂是否伸直，是否合到位等。刀闸的各部分元件的状态编码规则为(设备名或部件代码)&(检查项目分类)(执行情况)，举例：条件1为检查2011刀闸的位置继电器检测出刀闸处于分位则可以用 001&DZ2011&00，其中001为条件1，使用编号001的传感器进行检测，DZ2011 为设备或部件代码，&为分隔符号，第一个0为检测的类型为位置传感器，第二个0为在传感器监测出处于分位，当为合时候为1，并根据刀闸分合所需的全部条件特征码的编码规则转化为特征编码组。

对各状态信息采集装置110传输数据进行设定，首先需要对每一个状态信息采集装置110所接的无线通信装置120进行编码，状态信息采集装置110输出监测到的状态特征后就按要求将信号通过无线通信装置120传回编码数字。例如某个摄像头接到编号为001的无线通信装置120，摄像头监测的是20111的刀闸的外观检查分合情况，视觉特征是对刀闸的分合闸外观进行监测，当刀闸处于合到位状态时候，拐臂是一条直线，未合到位是有凸出，假如编号为006 号的摄像头采集20111刀闸拐臂的外观特征，监测到直线“一”信号，代表20111 处于合闸状态，则发回信息006&DZ20111&31。

在一个实施例中，控制装置130还用于在自检通过后，根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机140控制信号至电机140。控制装置130在对电机140进行控制前，首先进行自检，在自检通过后再根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机140控制信号至电机140，可以避免控制出错或控制失效，提高工作性能。

具体地，进行自检的项目并不是唯一的，在本实施例中，控制装置130的自检项目包括检测控制装置130是否正常接入电源，控制装置130功能是否正常，是否可以正常向电机140输出电机140控制信号。若以上这些条件均自检通过，认为此时控制装置130通过自检，可进行后续对电机140进行控制的步骤。可以理解，在其他实施例中，自检还可以包括其他项目，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

为了更好地理解上述实施例，以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。在一个实施例中，请参见图1-2，变电站的刀闸控制装置130包括状态信息采集装置110、控制装置130和电机140，状态信息采集装置110包括位置传感器和图像采集装置，位置传感器包括位移传感器、旋转角度传感器和接触位置传感器，图像采集装置包括智能摄像头和光源。将接点的分合信号通过位置传感器及智能摄像头转换为数字代码用来代表其状态，再通过无线通信方式直接上传至控制装置130，由控制装置130直接输出变频电流到电机140以控制电机140转动的方向和速度，再驱动机械结构实现刀闸的分合。根据传感器及智能摄像头采集相关各设备、各部件的位置信号，如刀闸的分合位置、相邻断路器及刀闸的分合位置、机械传动机构的行程、转动角度、视频识别出刀闸外观特征等等，作为输入刀闸控制回路的控制装置130的输入信号，由控制装置130 对信号进行计算后输出相应的变频电流以驱动电机140的正反转、转速等等。

以220kV典型的刀闸由拉开位置操作合上为例，具体流程大致如下：其许可进行合上刀闸的状态条件为：(1)控制装置130电源正常，功能正常，可以正常向电机140输出变频电流；(2)与此220kV刀闸相连的所有地刀的在拉开位置，断路器在分闸位置；(3)本刀闸的位置信号处于分位；(4)本刀闸的机械传动机构行程未到合到位的挡位；(5)刀闸外观检查正常，未在合到位状态。

以上的状态条件信息均已预置为相应的状态条件编码并存储在控制装置 130，如(001&DD201117&00、..、002&DD201127&00、..)一个状态数码编组，每一个状态数码编组对应相应的控制策略，并存于控制装置130中。因为刀闸的分合控制是由电机140转动再带动其机械传动机构去实现的，而电机140的转动又是由控制装置130输出相应的变频电流去控制电机140的转动，控制装置130需要采集各种信息作为判据，需要我们将传感器安置在需要监测的部件上，通过传感器、智能摄像头采集位置信息、行程信息、刀闸外观特征等等，传感器、智能摄像头接到无线通信装置120，无线通信装置120也按照设定的规范上传识别的信息编码，如采用接触传感器的001号传感器识别出201117地刀在分闸，上传001&DD201117&00至控制装置130，由控制装置130收齐了相关的信号进行状态条件判断，即可以按照预置的输出策略输出相应的变频电流至电机140上用于控制电机140的转动。

具体地，请参见图3，变电站的刀闸控制装置130的工作流程包括：首先将刀闸分合的控制逻辑转换为相关的数字编码后录入控制装置130，作为刀闸操作的策略编码组。控制刀闸分合所需要的刀闸所处的分合位置、机械传动机构的位置状况、外观状态、其它相关联设备的位置状态，此类信息不在是将回路接点采集后接入回路，而是采用位置传感器进行采集，对于刀闸的拐臂是否合到位等需要人员进行现场观测的外观特征采用智能摄像头进行采集并由程序分析判断其分合的正确。

摄像头内置了视频识别功能的芯片用以进行视觉识别，摄像头通过内置的程序进行物体特征识别学习，对于刀闸而言，当完全合到位其拐臂呈现“一”字，而未能完全合上则呈现“︿”凸起，此类的特征由内置视觉识别功能的摄像头进行视频识别。而其他位置信号由各类位置传感器进行采集，由传感器采集后，再通过无线通信装置120进行数字编码，由无线通信装置120将编码无线传输至控制装置130。在工作现场布置无线热点，每台无线通信装置120都有专门的编号。

进一步地，智能摄像头采用内置了视频识别的功能的可编程摄像头。智能摄像头采用Python语言进行编程，位置传感器按照采集的位置信号的不同可采用拉杆式电阻线性位移传感器或者旋转角度传感器、接触位置传感器等等。智能摄像头通过无线传输的无线通信装置120连接到网络。智能摄像头加装有可远控的照明灯，满足光线不足时候的视觉识别要求。位置传感器预先进行编码，每个传感器传出的数据都加有传感器的编码信息以及传感器的动作特征编码，信息上传信号至控制装置130进行计算，并在数据前加上时标。分布式传感器采用蓄电池(含太阳能蓄电池)作为能源，有插座的地方也可以采用插座的电源。

还可以基于上述的变电站的刀闸控制装置130提供一种刀闸控制方法，包括以下步骤：

步骤1，梳理刀闸可以进行分合的逻辑条件并进行分类，第一类位置信息是检查相关刀闸处于分位或者合位，第二类位置信息是检查刀闸机械结构的行程数值，第三类是视觉识别出刀闸在外观上的分合状态是否满足要求，如拐臂是否伸直，是否合到位。刀闸的各部分元件的状态编码规则为(设备名或部件代码)&(检查项目分类)(执行情况)，举例：条件1为检查2011刀闸的位置继电器检测出刀闸处于分位则可以用001&DZ2011&00，其中001为条件1，使用编号001的传感器进行检测，DZ2011为设备或部件代码，&为分隔符号，第一个0为检测的类型为位置传感器，第二个0为在传感器监测出处于分位，当为合时候为1。并根据刀闸分合所需的全部条件特征码的编码规则转化为特征编码组。

以220kV刀闸的合上操作为例，具体流程大致如下：刀闸可以合上操作的条件为：(1)满足闭锁要求，例如相关的地刀在分位，断路器在分位。(2)刀闸本身的位置在分位。(3)刀闸的机械结构的限位装置在许可操作位置，未卡住。(4)电机140带有电源。(5)相关设备的外观特征满足要求，如拐臂外观未达到“一”字。(6)机械结构的行程未达到“合到位”的位置。以上的工作条件转化为状态编码，如(001&DZ2011&00、..、DDR201117&00、..)一个数码编组。

步骤2、由各传感器收集相关的状态，例如由机械构件带动接触位置传感器，当接触传感器接触到感应面时候发出接触信号，此信号可以作为机械构件到位的信号，将以上的信号转换为相关的数字编码加上服务器的时标后录入信号处理中心的数据库，作为状态特征编码，并组成状态特征编码组。

步骤3、传感器预先进行编码，每个传感器传出的数据都加有传感器的编码信息以及其表征的状态编码，例如：对着201117地刀分位机械结构进行改造，在其结构内设置位置接触传感器，当传感器两个感应面监测到接近时候，传感器动作，输出传感器编码+监控的部位编码+状态编码，如001&DD201117&00，拉杆作行程距离，如006&DD201117&21，角度传感器输出的是机械机构转动的角度 007&DD201117&26等，以此类推，并通过无线方法传输至服务器。

步骤4、控制装置130通过比对相关刀闸操作策略编码组和现场传感器及摄像头传回的状态信息特征编码组，现场的传感器传回的状态特征编码组代表的状态条件符合某个策略条件时候，控制装置130输出相应的变频电流，驱动电动机转动，否则不满足要求，电动机不转动，刀闸无法操作。

变电站的刀闸控制装置130将机器视觉识别技术及数字技术应用于变电站设备的操作控制回路，开发利用视频视觉识别技术的无线摄像头以及位置传感器(包括接触传感器、角度传感器、拉绳位移传感器等)获取相关设备或部件的状态，并通过无线物联网芯片发送至控制装置130，控制装置130对比预存的控制策略，并按照状态条件对应的输出策略，输出相应的变频电流驱动电机140，带动机械传动装置对刀闸进行分合操作，并利用机器视觉识别技术对操作的状态进行判断，既减少了现场的布线，又可提升了装置的监测水平，使得刀闸操作过程更加平顺。

将数字技术应用于变电站刀闸的操作控制，利用无线技术将位置、位移、角度、行程、视觉等等状态信息转化为表示状态特征的特定编码数据，刀闸操作的策略条件也转化为依据特定规则编写的编码数据，通过控制装置130的比对，当满足策略条件时候，输出相应的变频电流驱动电机140的转动，从而带动机械结构实现刀闸的分合操作。利用人工智能识别的功能，利用智能视频摄像头对刀闸的分合状态的外观特征进行识别，可以依据刀闸外观监控的需要，安装在对应的观测的地点，按照不同的角度进行刀闸分合状态的监控。将电机140转动所需要的状态条件转化为特定的数据编码，控制装置130内的单片机依据预先设定的控制策略，用于比对传感器及摄像头发回来的状态信息，使用芯片的计算能力，能快速的分析出刀闸所处的状态特征并按照策略输出对应的变频电流至电机140，驱动电机140转动及变速，再带动机械结构分合刀闸。应用灵活，可以针对不同的要求设置不同的状态条件，传感器也具备编程学习的能力，不受布线的限制、具有良好的推广情景。

变电站的刀闸控制装置130及其实现方法的技术方案包括：刀闸分合由电机140带动机械机构来实现，而控制电机140转动方向及转速是流经电机140 的变频电流，这个变频电流是由控制装置130提供给电机140的，其控制的策略预先存在控制装置130的芯片中。对各传感器及摄像头进行编号，传感器及摄像头采集的信号可以通过无线通信装置120上传数据至控制装置130。为了避免数据遭到恶意上传干扰，还对每个无线通信装置120编制了校验码，并且烧录校验码数据至芯片的方法，并设置为通信透传模式。

现场的设备及部件的状态信息由位置传感器、位移传感器进行采集，对于不好布置电源线的地方，采用电池(含太阳能蓄电池)作为电源，摄像头内置了视频识别功能的芯片以满足视频识别，摄像头通过内置的程序进行视频识别学习，可判断出对应刀闸的外观是否操作到位。刀闸的状态量采集的信息包括：相关联的刀闸、地刀、断路器的位置信息、刀闸本身机械机构的位置信息、操作机构行程信息、摄像头采集的外观信息，相应的状态信息由各传感器采集，视频信息由内置视觉识别功能的摄像头进行视频识别。在工作现场布置有无线热点，传感器及智能识别摄像头通过所接的无线通信装置120以无线传输的形式将采集的信息上传至控制装置130，控制装置130收到上传的状态编码组后再检索与存在芯片中的哪一组状态编码组相对应，当比对出符合某一个预置的编码组，再按照其对应的控制策略，输出相对应的变频电流驱动电机140的转动。分布式摄像头采用内置了视频识别的可编程摄像头，采用Python语言进行编程。

以某220kV刀闸操作合闸为例：

1)例如，电压等级220kV，编号2011刀闸要操作合上，需要满足以下要求， 2011断路器在分闸位置、201117地刀在拉开位置、201127地刀在拉开位置、20111 刀闸的机械结构在分开位置并且行程在未合到位的位置，外观上刀闸的拐臂未合到位。则以上的要求转为状态编码，001&DLQ2011&00、002&DD201117&00、 003&DD201127&00、004&DZ20111&00、005&DZ20111XC&020(当传感器测量出行程开始变动时候，按照前进的位移挡位输出DZ2011XC&01、DZ2011XC&02、 DZ2011XC&03等)、006&DZ20111&30。

2)智能摄像头预先进行编码，摄像头传出的数据都加有摄像头的编码信息以及扫描出的视频特征编码，信息上传数据库，并在存入数据库前加上数据库所在计算机的时标，例如：对着20111刀闸拐臂的形状进行判断，当判断出拐臂形状为“一”时表示合闸到位，并与位置传感器传出的位置信号一起判断否则为合到位，输出摄像机编码+监控的设备编码+状态编码，如006&DZ20111&30，并通过无线方法传输至控制装置130；

3)在分布式摄像头采用但不限于预设各图形、颜色等等信号的特征数据库，并由编程进行视频识别学习，以满足特定的特性识别；

4)分布式摄像头加装有可远控的照明灯，满足光线不足时候的视频识别要求；

5)传感器的摄像头采用蓄电池(含太阳能蓄电池)作为能源，有插座的地方也可以采用插座的电源；

6)控制装置130通过比对相关刀闸操作的状态编码组和现场传感器、摄像头传回的信息，当其表征的操作条件与预设的条件相符合时，按照对应的策略输出对应的变频电流驱动电机140转动。

一种刀闸状态特征编码方法，包括以下步骤：步骤1，对刀闸的状态信息的测量方式进行分类，第一类位置信息是刀闸开关量，即要么是分位、要么是合位，第二类位置信息是检查本刀闸机械结构的行程的挡位，为数值量，第三类是视觉识别信息，可以按照要求识别刀闸在外观上是分还是合，或者其他的视频识别信息，如区域内是否有人等，状态编码规则为(设备名或区域代码)&(状态测量分类)(状态识别情况)，举例：条件1检查20111刀闸处于拉开位置则可以用001&DZ20111&00，其中001为条件1，由001号传感器进行采集，DZ20111为设备代码及20111刀闸的意思，&为分隔符号，第一个0的意思为位置信息是开关量，第二个0为传感器输出的监测数据为分位，当为合上时候为1。20111 刀闸的机械行程处于2挡位，则可以表示为002&DZ20111XC&22，20111刀闸外观检查已合上，可以表示为003&DZ20111&31，并根据状态特征的编码规则将所需要考虑的状态特征转化为单片机可以识别处理的代码；

步骤2，对各传感器及视觉识别摄像头传输数据进行设定，首先需要对每一个传感器及摄像头所接的无线通信装置120进行编码，传感器和摄像头输出监测到的状态特征后就按要求将信号通过无线通信装置120传回编码数字。例如某个摄像头接到编号为001的无线通信装置120，摄像头监测的是20111的刀闸的外观检查分合情况，视觉特征是对刀闸的分合闸外观进行监测，当刀闸处于合到位状态时候，拐臂是一条直线，未合到位是有凸出，假如编号为006号的摄像头采集20111刀闸拐臂的外观特征，监测到直线“一”信号，代表20111 处于合闸状态，则发回信息006&DZ20111&31。

上述变电站的刀闸控制装置130，包括状态信息采集装置110、无线通信装置120、控制装置130和电机140，状态信息信息采集装置设置于变电站的刀闸，并连接无线通信装置120，无线通信装置120连接控制装置130，控制装置130 连接电机140，电机140用于连接刀闸，状态信息采集装置110用于检测变电站的刀闸的接点分合状态并生成分合信号，将分合信号通过无线通信装置120转发至控制装置130，控制装置130用于根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机140控制信号至电机140，电机140控制信号用于调整电机140的工作状态，从而驱动刀闸开合。分合信号采用无线传输的方式传递，不受布线的限制，减少了现场布线，控制装置130根据来自状态信息采集装置110的分合信号和预设控制策略调整电机140的工作状态，可以实现刀闸状态的自动采集、自动判断，无需人工观测，节约了人力成本，降低了误判率，提升了装置的监测水平，使用可靠。

在一个实施例中，提供一种刀闸设备，包括变电站的刀闸和如上述的变电站的刀闸控制装置130。

上述刀闸设备，包括状态信息采集装置110、无线通信装置120、控制装置 130和电机140，状态信息信息采集装置设置于变电站的刀闸，并连接无线通信装置120，无线通信装置120连接控制装置130，控制装置130连接电机140，电机140用于连接刀闸，状态信息采集装置110用于检测变电站的刀闸的接点分合状态并生成分合信号，将分合信号通过无线通信装置120转发至控制装置 130，控制装置130用于根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机 140控制信号至电机140，电机140控制信号用于调整电机140的工作状态，从而驱动刀闸开合。分合信号采用无线传输的方式传递，不受布线的限制，减少了现场布线，控制装置130根据来自状态信息采集装置110的分合信号和预设控制策略调整电机140的工作状态，可以实现刀闸状态的自动采集、自动判断，无需人工观测，节约了人力成本，降低了误判率，提升了装置的监测水平，使用可靠。

在一个实施例中，提供一种变电站，包括如上述的刀闸设备。

上述变电站的刀闸控制装置130、刀闸设备及变电站，包括状态信息采集装置110、无线通信装置120、控制装置130和电机140，状态信息信息采集装置设置于变电站的刀闸，并连接无线通信装置120，无线通信装置120连接控制装置130，控制装置130连接电机140，电机140用于连接刀闸，状态信息采集装置110用于检测变电站的刀闸的接点分合状态并生成分合信号，将分合信号通过无线通信装置120转发至控制装置130，控制装置130用于根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机140控制信号至电机140，电机140控制信号用于调整电机140的工作状态，从而驱动刀闸开合。分合信号采用无线传输的方式传递，不受布线的限制，减少了现场布线，控制装置130根据来自状态信息采集装置110的分合信号和预设控制策略调整电机140的工作状态，可以实现刀闸状态的自动采集、自动判断，无需人工观测，节约了人力成本，降低了误判率，提升了装置的监测水平，使用可靠。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种变电站的刀闸控制装置，其特征在于，包括状态信息采集装置、无线通信装置、控制装置和电机，所述状态信息采集装置设置于变电站的刀闸，并连接所述无线通信装置，所述无线通信装置连接所述控制装置，所述控制装置连接所述电机，所述电机用于连接刀闸；

所述状态信息采集装置用于检测变电站的刀闸的接点分合状态并生成分合信号，将所述分合信号通过所述无线通信装置转发至所述控制装置，所述控制装置用于根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机控制信号至所述电机，所述电机控制信号用于调整所述电机的转动方向和速度，从而驱动刀闸开合；所述预设控制策略包括预设闭合刀闸策略，所述预设闭合刀闸策略为所述刀闸处于分位，且与所述刀闸相连的所有地刀在拉开位置、断路器在分闸位置；

其中，所述刀闸的接点分合状态包括刀闸所处的分合位置、刀闸的机械传动机构的位置以及刀闸的分合状态；所述状态信息采集装置包括位置传感器和图像采集装置；所述位置传感器用于检测刀闸所处的分合位置和刀闸的机械传动机构的位置；所述图像采集装置用于采集刀闸的图像，并通过采集到的刀闸的图像确定刀闸的分合状态。

2.根据权利要求1所述的变电站的刀闸控制装置，其特征在于，所述状态信息采集装置的数量为两个以上。

3.根据权利要求1所述的变电站的刀闸控制装置，其特征在于，所述位置传感器包括位移传感器、旋转角度传感器和接触位置传感器中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的变电站的刀闸控制装置，其特征在于，所述图像采集装置包括智能摄像头和光源，所述智能摄像头连接所述控制装置，所述智能摄像头设置在所述光源的照亮区域。

5.根据权利要求1所述的变电站的刀闸控制装置，其特征在于，所述状态信息采集装置用于在检测变电站的刀闸的接点分合状态得到状态信息后，对所述状态信息进行编码生成状态特征编码，将所述状态特征编码作为所述分合信号。

6.根据权利要求1所述的变电站的刀闸控制装置，其特征在于，所述控制装置还用于在自检通过后，根据接收到的分合信号和预设控制策略输出相应的电机控制信号至所述电机。

7.一种刀闸设备，其特征在于，包括变电站的刀闸和如权利要求1-6任意一项所述的变电站的刀闸控制装置。

8.一种变电站，其特征在于，包括如权利要求7所述的刀闸设备。

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