CN114167279A - 一种变电站断路器和隔离开关变位判别方法与设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变电站断路器和隔离开关变位判别方法与设备，该设备包括：采集系统、分析系统与驱动系统；该方法包括：采集系统获取设备的第一时间点图像与第二时间点图像；分析系统对比第一时间点图像与第二时间点图像是否存在差异，若是，则判断变位类型并根据设备实时温度、继保信号与操作信号判断设备异常的产生原因；若分析得到设备异常结论，则由图片信息倒推摄像头位置，从而得到变位设备位置，实现设备异常点定位；驱动系统调节图像采集测温系统的朝向与焦点均对准设备异常点进行持续故障监控。本申请提供的方法能进行对设备异常进行识别、定位，提高设备运行状态诊断的灵活性和可靠性。

Description

一种变电站断路器和隔离开关变位判别方法与设备

技术领域

本申请涉及监控系统技术领域，尤其涉及一种变电站断路器和隔离开关变位判别方法与设备。

背景技术

对变电站断路器和隔离开关状态自动监测是变电站智能化的重要功能；断路器和隔离开关的状态自动监测主要分为两类，一类为日常运行状态监测，一类为异常变位状态监测，其中技术难度较高、更具实用价值的是异常变位状态监测及分析。断路器和隔离开关发生异常变位时，需要及时发现设备变位情况并并识别异常变位设备的位置、编号，发送变位信息到监控后台并发出故障告警信号，以提高变电站运维效率、减少人力资源浪费。

而现有的方案中，对断路器和隔离开关异常变位状态识别及分析大多依赖电气信号，通过监测电流、电压等方法判断设备电路是否导通，运行状态是否正常。这种方案一二次设备之间用于传输信号的电力电缆使用量大，增加了数据传输错误的风险，且即使判断出设备故障，也难以及时直观地找到对应设备的具体故障部位及类型，仍需要耗费大量时间与人力到现场进行二次排查。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种变电站断路器和隔离开关变位判别方法与设备，用于解决现有的变电站监测方式难以直观找到对应设备的具体故障部位及类型的问题。

为达到上述技术目的，本申请第一方面提供一种变电站断路器和隔离开关变位判别方法，包括以下步骤：

S1、获取设备的第一时间点图像与第二时间点图像；

S2、对比所述第一时间点图像与第二时间点图像是否存在差异，若存在差异，则进入步骤S3；

S3、将所述第一时间点图像和第二时间点图像二者与预设图像库对比，判断设备于第一时间点与第二时间点的分合闸状态，若第一时间点至第二时间点为合闸至分闸变位，则进入步骤S41，若第一时间点至第二时间点为分闸至合闸变位，则进入步骤S51；

S41、判断是否接收到操作信号或继保信号，若否，则获取所述设备实时温度与环境温度；

S42、判断所述设备实时温度与环境温度的大小关系，以及判断是否接收到电流信号，若无电流信号且所述设备实时温度等于环境温度，则输出异常变位信号，若有电流信号且所述设备实时温度大于环境温度，则输出识别异常信号；

S51、判断是否接收到操作信号或继保信号，若否，则获取设备实时温度与环境温度；

S52、判断所述设备实时温度与环境温度的大小关系，以及判断是否接收到电流信号，若无电流信号且所述设备实时温度等于环境温度，则输出识别异常信号，若有电流信号且所述设备实时温度大于环境温度，则输出异常变位信号。

进一步地，步骤S42与S52中，输出所述异常变位信号时，还输出变位异常告警信号；

步骤S42与S52中，输出所述识别异常信号时，还输出识别异常告警信号。

本申请第二方面提供一种变电站断路器和隔离开关变位判别设备，用于实施上述任一项所述的变电站断路器和隔离开关变位判别方法；

该设备包括：采集系统与分析系统；

所述采集系统用于采集设备图像、设备温度与环境温度；

所述分析系统用于获取操作信号、继保信号与电流信号；

所述采集系统包括多个用于采集不同区域的摄像头组。

进一步地，所述摄像头组包括：鱼眼摄像头、定焦摄像头、变焦摄像头与光谱摄像头。

进一步地，所述异常变位信号与识别异常信号均包括有对应的发生异常位置的位置信息；

所述分析系统根据产生差异的所述第一时间点图像与第二时间点图像所在区域对应的摄像头组确定设备发生异常的位置。

进一步地，还包括：驱动系统；

所述驱动系统与所述分析系统通信连接，与所述采集系统传动连接；

所述驱动系统用于在确定设备发生异常的位置后，驱动所述采集系统移动，使得所述摄像头组的朝向与焦点均对应设备发生异常的位置。

从以上技术方案可以看出，本申请提供的变电站断路器和隔离开关变位判别方法与设备通过采集系统可以实时监控设备的运行状态，并通过分析系统及时判断出设备运行异常类型，从而能够进行统一高效地设备异常识别、类型判断以及后期监测管理，提高了设备运行状态诊断的快速性、灵活性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例一提供的变电站断路器和隔离开关变位判别方法流程图；

图2为本申请实施例二提供的变电站断路器和隔离开关变位判别方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所请求保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1，本申请实施例一公开了一种变电站断路器和隔离开关变位判别方法，该方法可以通过变电站断路器和隔离开关变位判别设备实施，该设备包括：采集系统与分析系统；采集系统用于采集设备图像、设备温度与环境温度；分析系统用于获取操作信号、继保信号与电流信号；

该方法包括以下步骤：

S1、获取设备的第一时间点图像与第二时间点图像；

其中，对第一时间点图像与第二时间点图像的获取可以通过采集系统获取，后将图像发送至分析系统处理。第一时间点图像与第二时间点图像可以包括设备图片与影像，并且，第一时间点图像与第二时间点图像是指不同时间点设备的图像，两个时间点的间隔可以根据实际需要设置，不做限制。其中，采集系统可以采集设备部上的开关刀闸与隔离开关等位置，区别在于，隔离开关可不设置继电保护器，也即无继保信号，在监控方法的步骤中，分析系统不获取继保信号即可。

S2、对比所述第一时间点图像与第二时间点图像是否存在差异，若存在差异，在进入步骤S3；

具体来说，步骤S2可以通过分析系统进行。通过对比第一时间点图像与第二时间点图像是否存在差异可以判断设备是否发生了动作，若不存在差异，则可以返回步骤S1，获取下一个时间点的图像。

S3、将第一时间点图像与第二时间点图像二者与预设的图像库进行比对，判断设备于第一时间点图像与第二时间点图像的分合闸状态，若第一时间点至第二时间点为合闸至分闸变位，则进入步骤S41，若第一时间点至第二时间点为分闸至合闸变位，则进入步骤S51；

具体来说，判断设备的分合闸状态也可以是对设备上的开关分合闸标志进行识别从而判断设备发生的动作类型。变位类型包括两种，为合闸至分闸变位与分闸至合闸变位。

在分析系统判断设备为合闸至分闸变位，则进行以下步骤

S41、判断是否接收到操作信号或继保信号，若否，则获取设备实时温度与环境温度。

其中，操作信号是指工作人员操作设备进行分合闸动作的信号，并且，在工作人员操作设备分合闸后，设备中配设的继保器会相应的响应，从而分析系统可以获取到继保信号。需要说明的时，若出现仅有操作信号而无继保信号，则可能为继保器故障，这类情况出现可能性较低，偶有发生工作人员可以通过排查得出结论，故不纳入监测范围内。在分析系统未接收到操作信号或继保信号，同时第一时间点图像与第二时间点图像又具备差异的情况下，则说明设备可能发生了异常变位，需通过步骤S42分析异常变位的情况；若分析系统接收到操作信号或继保信号，则表示为正常变位，可返回步骤S1。其中，若出现接收到操作信号或继保信号，但系统仍为异常变位的情况，由于这类情况出现概率较低，且存在操作信号表示工作人员进行了操作，位于设备附件的工作人员可以做出对应的判断和维护，因此接收到操作信号或继保信号则判定为正常变位。

并且，操作信号可以指系统中的预记录信号。具体来说，若第一时间点图像与第二时间点图像的差异由正常操作产生的，则系统中会有与操作相对应的预记录信号，也即工作人员进行操作的操作指令记录；若无相对应的预记录信号，则说明该变位类型可能为异常变位。

S42、判断所述设备实时温度与环境温度的大小关系，以及判断是否接收到电流信号，若无电流信号且所述设备实时温度等于环境温度，则输出异常变位信号，若有电流信号且所述设备实时温度大于环境温度，则输出识别异常信号。

其中，电流信号可以指采集系统检测对象，如开关刀闸和隔离开关是否具备电流的信号；具体来说，在正常变为情况下，在设备从合闸往分闸变位时，由于开关断开，设备将不具备电流且设备的温度与环境温度相当；对应地，在本监控方法中，判断设备实时温度与环境温度的大小关系可以是设置一个温度范围值，当设备实时温度与环境温度的差值于温度范围值内，则判断二者相当。

在分析系统未获取到操作信号或继保信号的情况下，设备也无电流信号且设备实时温度等于环境温度，则表示设备出现了异常变位，对应地可以向工作人员控制的终端处理器发送异常变位信号。以采集对象是开关刀闸为例，则存在以下几种可能：1、二次回路故障使得设备开关自分合；2、开关刀闸分合闸未到位自跳动；3、误触碰端子或分闸继电器。

在分析系统未获取到操作信号或继保信号的情况下，设备有电流信号且设备实时温度大于环境温度，则表示设备处于合闸状态未进行分闸，故可能出现的情况为：1、采集系统图像识别信息有误；2、开关分合闸标志机器故障。通过向工作人员发送识别异常信号，使得工作人员可以快速判断设备故障的培训与对应的位置。

在分析系统判断设备为分闸至合闸变位，则进行以下步骤：

S51、判断是否接收到操作信号或继保信号，若否，则获取设备实时温度与环境温度；

S52、判断所述设备实时温度与环境温度的大小关系，以及判断是否接收到电流信号，若无电流信号且所述设备实时温度等于环境温度，则输出识别异常信号，若有电流信号且所述设备实时温度大于环境温度，则输出异常变位信号。

具体来说，在正常变为情况下，在设备从分闸往合闸变位时，由于开关合上，设备将具备电流且设备的温度大于环境温度；对应地，在本监控方法中，判断设备实时温度与环境温度的大小关系可以是设置一个温度范围值，当设备实时温度与环境温度的差值超出温度范围值，则判断设备实时温度大于环境温度。

在分析系统未获取到操作信号或继保信号的情况下，设备也无电流信号且设备实时温度等于环境温度，则表示设备处于分闸状态，采集系统出现了识别异常，对应地可以向工作人员控制的终端处理器发送识别异常信号，以采集对象是开关刀闸为例，可能出现的情况为：1、采集系统图像识别信息有误；2、开关分合闸标志机器故障。

在分析系统未获取到操作信号或继保信号的情况下，设备有电流信号且设备实时温度大于环境温度，则表示设备处于合闸状态，故可能出现的情况为：1、二次回路故障使得设备开关自分合；2、开关刀闸分合闸未到位自跳动；3、误触碰端子或分闸继电器。

通过本实施提供的变电站断路器和隔离开关变位判别方法，可以对开关刀闸与隔离开关等装置进行自动监测，并在分析系统判断到发生动作时，可以根据采集系统监测的图像与温度对变位的结果类型进行判断，从而判断变位是否正常以及确定故障可能导致的原因，使得工作人员可以快速作出反应，提高了设备运行状态诊断的快速性、灵活性和可靠性

以上为本申请提供的实施例一，以下为本申请提供的实施例二：

请参阅图2，一种变电站断路器和隔离开关变位判别方法，可以应用于变电站断路器和隔离开关变位判别设备，该设备包括：采集系统、分析系统与驱动系统；采集系统用于采集设备图像、设备温度与环境温度；分析系统用于获取操作信号、继保信号与电流信号；

其中，采集系统包括多个摄像头组；每个摄像头组可以配置有不同的编号。

摄像头组包括：鱼眼摄像头、定焦摄像头、变焦摄像头与光谱摄像头。

其中，鱼眼摄像头可以安装在变电站设备的表计及位置标识等设备状态判断关键点的正前方，作用为拍摄表计、位置标识的高清照片。

定焦摄像头可以安装在变电站设备安置场所的墙壁及变电站设备上方的特定位置，作用为全角度覆盖安置场所内设备拍摄监督视频。

变焦摄像头可以安装在设备的周围支架上，作用为拍摄有限空间范围内的设备运行情况，通过灵活调整焦距重点监测关键部位

光谱摄像头可以是双光谱云台终端等设备，可以安装在设备周围的支架上，作用为通过红外拍摄设备发热情况，辅助监测设备运行状态，并且采集系统可以通过光谱摄像头得出监测对象的温度并发送至分析系统。

并且，鱼眼摄像头可以固定频率p拍摄关键表计及位置标识等部位的高清照片，参数p可根据设备重要程度、表计变位时间等进行调整，照片储存数量可根据需求设置上限，超过则循环覆盖；定焦摄像头作为室内全范围不间断监测，视频文件保留时限为T₁，超出时限循环覆盖，以节约数据储存空间，参数T₁可根据视频监控需求调整；变焦摄像头作为室内重要设备所在位置的不间断监测，视频文件保留时限为T₂，超出时限循环覆盖，以节约数据储存空间，参数T₂可根据视频监控需求调整；光谱摄像头不间断拍摄设备运行视频，视频文件保留时限为T₃，超出时限循环覆盖，以节约数据储存空间。

驱动系统与采集系统传动连接，用于驱动多组所述摄像头组移动，且与所述分析系统通信连接；

本实施例提供的变电站断路器和隔离开关变位判别方法包括以下步骤：

S1、获取设备的第一时间点图像与第二时间点图像；

S2、对比所述第一时间点图像与第二时间点图像是否存在差异，若存在差异，则进入步骤S3；

S3、将所述第一时间点图像和第二时间点图像二者与预设图像库对比，判断设备于第一时间点与第二时间点的分合闸状态，若第一时间点至第二时间点为合闸至分闸变位，则进入步骤S41，若第一时间点至第二时间点为分闸至合闸变位，则进入步骤S51；

S41、判断是否接收到操作信号或继保信号，若否，则获取设备实时温度与环境温度；

S42、判断所述设备实时温度与环境温度的大小关系，以及判断是否接收到电流信号，若无电流信号且所述设备实时温度等于环境温度，则输出异常变位信号与变位异常告警信号，并进入步骤S6，若有电流信号且所述设备实时温度大于环境温度，则输出识别异常信号与识别异常告警信号，并进入步骤S6；

S51、判断是否接收到操作信号或继保信号，若否，则获取设备实时温度与环境温度；

S52、判断所述设备实时温度与环境温度的大小关系，以及判断是否接收到电流信号，若无电流信号且所述设备实时温度等于环境温度，则输出识别异常信号与识别异常告警信号，并进入步骤S6，若有电流信号且所述设备实时温度大于环境温度，则输出异常变位信号与变位异常告警信号，并进入步骤S6；

其中，异常变位信号与识别异常信号均包括有对应的发生异常位置的位置信息；分析系统可以根据产生差异的第一时间点图像与第二时间点图像所对应的摄像头组确定设备发生异常的位置。

S6、根据产生差异的所述第一时间点图像与第二时间点图像所在区域确定设备发生异常的位置，后控制驱动系统驱动采集系统移动，使得摄像头组的朝向与焦点均对应设备发生异常的位置。

其中，驱动系统可以由分析系统控制。两种告警信号可以是声光信号，也可以是直接发送至工作人员终端的电信号，并且电信号的两种告警信号中可以包含设备产生异常变位的位置信息。

在确定故障发生位置后，分析系统根据产生差异的第一时间点图像与第二时间点图像所对应的摄像头组确定设备发生异常的位置，并通过异常变位信号与识别异常信号包含的位置信息，通过驱动系统控制离故障位置最近的摄像头组聚焦到故障位置，并调整该最近的摄像头组的储存路径至故障记录库，且设置为不自动覆盖模式，使得该摄像头组拍摄的图像不被覆盖，直至工作人员手动停止监测。通过驱动系统，可以调整采集系统的朝向与焦距拍摄异常设备铭牌、位置标识的照片，实现对设备发生异常变位位置的定位与追踪。

需要说明的是，变电站视觉自动监控设备可以包括数据传输储存系统，采集系统与分析系统之间通过数据传输储存系统传播数据，且采集系统获取的图像可以通过数据传输储存系统暂时储存。其中，数据传输储存系统可以由接入交换机、输出交换机、汇聚交换机、核心交换机等部件组成。

传统的变电站运行状态判别大多依赖电气信号，通过监测电流、电压等方法判断设备电路运行状态是否正常，使用的电力电缆较多，增加了数据传输错误的风险。也有方案通过电气信号发现故障，再控制对应位置的摄像头进行故障现象拍摄，这种方案中，视频监测处于被动状态，只能在已收到故障信号的情况下才对现场做补充性拍摄，缺乏故障识别判断的自主性和快速性，若状态监测后台出现监测失误则无法快速识别故障设备位置。

本实施例提供的基于智能视觉的变电站断路器和隔离开关变位判别方法可以综合红外测温、二次监控信号判断设备运行异常并快速进行故障位置定位，可以有效的提高了设备运行状态诊断的快速性、灵活性和可靠性。适应了智能变电站的未来需求。

以上为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种变电站断路器和隔离开关变位判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取设备的第一时间点图像与第二时间点图像；

S2、对比所述第一时间点图像与第二时间点图像是否存在差异，若存在差异，则进入步骤S3；

S3、将所述第一时间点图像和第二时间点图像二者与预设图像库对比，判断设备于第一时间点与第二时间点的分合闸状态，若第一时间点至第二时间点为合闸至分闸变位，则进入步骤S41，若第一时间点至第二时间点为分闸至合闸变位，则进入步骤S51；

S41、判断是否接收到操作信号或继保信号，若否，则获取所述设备实时温度与环境温度；

S42、判断所述设备实时温度与环境温度的大小关系，以及判断是否接收到电流信号，若无电流信号且所述设备实时温度等于环境温度，则输出异常变位信号，若有电流信号且所述设备实时温度大于环境温度，则输出识别异常信号；

S51、判断是否接收到操作信号或继保信号，若否，则获取设备实时温度与环境温度；

S52、判断所述设备实时温度与环境温度的大小关系，以及判断是否接收到电流信号，若无电流信号且所述设备实时温度等于环境温度，则输出识别异常信号，若有电流信号且所述设备实时温度大于环境温度，则输出异常变位信号。

2.根据权利要求1所述的变电站断路器和隔离开关变位判别方法，其特征在于，步骤S42与S52中，输出所述异常变位信号时，还输出变位异常告警信号；

步骤S42与S52中，输出所述识别异常信号时，还输出识别异常告警信号。

3.一种变电站断路器和隔离开关变位判别设备，其特征在于，该设备用于实施权利要求1-2任一项所述的变电站断路器和隔离开关变位判别方法；

该设备包括：采集系统与分析系统；

所述采集系统用于采集设备图像、设备温度与环境温度；

所述分析系统用于获取操作信号、继保信号与电流信号；

所述采集系统包括多个用于采集不同区域的摄像头组。

4.根据权利要求3所述的变电站断路器和隔离开关变位判别设备，其特征在于，所述摄像头组包括：鱼眼摄像头、定焦摄像头、变焦摄像头与光谱摄像头。

5.根据权利要求3所述的变电站断路器和隔离开关变位判别设备，其特征在于，异常变位信号与识别异常信号均包括对应发生异常位置的位置信息；

所述分析系统还用于根据产生差异的第一时间点图像与第二时间点图像所在区域对应的摄像头组确定设备发生异常的位置。

6.根据权利要求5所述的变电站断路器和隔离开关变位判别设备，其特征在于，还包括：驱动系统；

所述驱动系统与所述分析系统通信连接，与所述采集系统传动连接；

所述驱动系统用于在确定设备发生异常的位置后，驱动所述采集系统移动，使得所述摄像头组的朝向与焦点均对应设备发生异常的位置。

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