CN117686823B - 一种变电站继电保护自动化验收系统 - Google Patents
一种变电站继电保护自动化验收系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种变电站继电保护自动化验收系统，包括设备验收模块、功能验收模块和存档记录模块；其中，设备验收模块用于获取继电保护设备的安装信息，并根据获取的安装信息完成设备安装分析，记录继电保护设备的设备安装验收结果；功能验收模块用于对继电保护设备进行通信测试和逻辑模拟测试，得到继电保护设备的功能验收结果；存档记录模块用于建立继电保护设备的设备验收档案，并记录继电保护设备的设备安装验收结果和功能验收结果。本发明能够降低变电站继电保护自动化设备验收工作的人力成本，提高设备验收工作的效率，适应大规模变电站继电保护设备验收的需求。
Description
技术领域
本发明涉及继电保护自动化技术领域，特别是一种变电站继电保护自动化验收系统。
背景技术
变电站继电保护是电网运行中的重要组成部分，拥有较强技术性特征，工作任务繁重，承担较大责任。而作为继电保护自动化的核心设备，继电保护设备在继电保护自动化技术中承担着信息采集、故障分析和自动化控制等任务，是实现变电站继电保护自动化技术的关键。
目前，针对在变电站建设的过程中，对于继电保护设备的验收，大多是需要通过专门的验收人员在配电保护设备安装前对设备进行质检，以及在设备安装后对设备的安装信息进行逐一核对和记录，这个过程中会产生大量的记录数据，而传统的人工记录的方式需要耗费大量的人力成本，对设备的验收效率产生极大的阻碍。因此，提出一种能够提高变电站继电保护自动化设备的验收效率的系统，来协助完成继电保护设备的验收工作，亟具需要。
发明内容
针对上述提出的传统的变电站继电保护自动化设备验收过程中需要耗费大量人力成本且效率不高的技术问题，本发明旨在提供一种变电站继电保护自动化验收系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明提出一种变电站继电保护自动化验收系统，包括设备验收模块、功能验收模块和存档记录模块；其中，
设备验收模块用于获取继电保护设备的安装信息，并根据获取的安装信息完成设备安装分析，记录继电保护设备的设备安装验收结果；
功能验收模块用于对继电保护设备进行通信测试和逻辑模拟测试，得到继电保护设备的功能验收结果；
存档记录模块用于建立继电保护设备的设备验收档案，并记录继电保护设备的设备安装验收结果和功能验收结果。
优选的，设备验收模块包括接线验收单元、位置验收单元和环境验收单元；其中，
接线验收单元用于记录继电保护设备的接线信息，并将获取的接线信息与接线图纸中记录的标准接线信息进行比对，得到接线验收结果；
位置验收单元用于获取继电保护设备的安装位置信息，并将获取到的安装位置信息与变电站现场安装图纸中的位置信息进行验证，并进一步根据继电保护设备的安装位置与其他周边设备的空间信息进行位置合理性进行验证，得到位置验收结果；
环境验收单元用于获取继电保护设备安装位置所在场景的环境信息，并将获取的环境信息与取继电保护设备的安装环境指标进行逐项比对，得到环境验收结果。
优选的，位置验收单元位置记录单元和位置分析单元；
位置记录单元用于记录继电保护设备在变电站现场的实际安装位置，获取继电保护设备的安装位置信息，以及继电保护设备与其他电气设备之间的安装距离信息；
位置分析单元用于根据获取的安装位置信息与该接线验收单元对应的安装图纸中的标准安装位置信息进行比对，得到安装位置偏差检测结果；并进一步根据继电保护设备的安装距离信息与预设的安装距离标准范围进行比对，得到安装距离检测结果。
优选的，环境验收单元具体包括：
记录继电保护设备安装现场的环境数据，并根据记录的各项环境数据的峰值和对应的安装环境指标进行比对分析，当出现记录得到的环境数据峰值超过安装环境范围指标时，得到异常的环境验收结果；其中，环境数据包括环境温度、湿度、设备位移、电磁强度等。
优选的，设备验收模块还包括外观检测单元；
外观检测单元用于获取继电保护设备的外观图像信息，并根据获取的外观图像信息进行外观完整性检测，得到继电保护设备的外观检测结果。
优选的，功能验收模块包括通信验收单元和逻辑验收单元；其中，
通信验收单元用于检测继电保护设备与电力设备、总控系统及继电保护开关之间的通信连接状态，得到通信验收结果；
逻辑验收单元用于向继电保护设备传输模拟测试信号，并记录继电保护设备根据模拟测试信号得到的判断行为和对应的逻辑行为，根据得到的判断行为和逻辑行为与预设的标准结果进行比对，得到逻辑验收结果。
优选的，通信验收单元包括连接检测单元和传输检测单元；
连接检测单元用于检测继电保护设备与电力设备、总控系统及继电保护开关之间是否建立正确的通信连接，得到连接检测结果
传输检测单元用于检测继电保护设备对从电力设备采集并传输到总控系统的电力设备运行监测数据是否完整，得到传输检测结果。
优选的，逻辑验收单元包括测试生成单元、脚本模拟单元和逻辑检测单元；
测试生成单元用于根据继电保护设备在变电站电力拓扑结构中的局部位置和连接信息，生成相应的故障测试脚本，其中故障测试脚本包括了对应不同故障场景下由继电保护设备检测到的故障信号序列和继电保护设备应该作出的标准行为序列；
脚本模拟单元用于根据故障测试脚本，将模拟的故障信号序列施加到继电保护设备中；
逻辑检测单元用于在施加故障信号序列后，检测继电保护设备根据故障信号序列产生的判断行为和对应执行的逻辑行为，并根据得到的判断行为和逻辑行为与标准行为序列进行比对，得到逻辑验收结果。
优选的，存档记录模块包括档案建立单元和存档单元；其中，
档案建立单元用于为变电站继电保护设备建立验收档案；
存档单元用于将继电保护设备的设备安装验收结果和功能验收结果记录到对应的验收档案中；以及当验收结果出现异常时，对异常的继电保护设备进行异常标记。
优选的，该存档记录模块还包括现场记录单元；
现场记录单元用于供现场运维人员对异常的继电保护设备进行现场维护处理时记录对应的异常维护信息，将异常维护信息记录到验收档案中。
本发明的有益效果为：本发明提出一种针对变电站继电保护自动化设备进行验收的系统，其中该系统中设置设备验收模块和功能验收模块来分别对设备的安装信息等物理性能和通信、逻辑等数据处理性能进行分析，得到相应的验收检测结果，有助于提高继电保护设备安装验收的全面性和效率。同时根据设置的存档记录模块来为继电保护设备建立设备验收档案，并将验收过程中产生的验收数据进行全面的记录，有助于提高继电保护设备验收的数据化管理水平。上述实施方式提出的系统，能够降低变电站继电保护自动化设备验收工作的人力成本，提高设备验收工作的效率，适应大规模变电站继电保护设备验收的需求。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所示一种变电站继电保护自动化验收系统的框架结构图；
图2为图1实施例所示一种变电站继电保护自动化验收系统的功能模块设置示意图。
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1实施例所示一种变电站继电保护自动化验收系统，包括设备验收模块、功能验收模块和存档记录模块；其中，
设备验收模块用于获取继电保护设备的安装信息，并根据获取的安装信息完成设备安装分析，记录继电保护设备的设备安装验收结果；
功能验收模块用于对继电保护设备进行通信测试和逻辑模拟测试，得到继电保护设备的功能验收结果；
存档记录模块用于建立继电保护设备的设备验收档案，并记录继电保护设备的设备安装验收结果和功能验收结果。
本发明上述实施方式，提出一种针对变电站继电保护自动化设备进行验收的系统，其中该系统中设置设备验收模块和功能验收模块来分别对设备的安装信息等物理性能和通信、逻辑等数据处理性能进行分析，得到相应的验收检测结果，有助于提高继电保护设备安装验收的全面性和效率。同时根据设置的存档记录模块来为继电保护设备建立设备验收档案，并将验收过程中产生的验收数据进行全面的记录，有助于提高继电保护设备验收的数据化管理水平。上述实施方式提出的系统，能够降低变电站继电保护自动化设备验收工作的人力成本，提高设备验收工作的效率，适应大规模变电站继电保护设备验收的需求。
优选的，参见图2，设备验收模块包括接线验收单元、位置验收单元和环境验收单元；其中，
接线验收单元用于记录继电保护设备的接线信息，并将获取的接线信息与接线图纸中记录的标准接线信息进行比对，得到接线验收结果；
位置验收单元用于获取继电保护设备的安装位置信息，并将获取到的安装位置信息与变电站现场安装图纸中的位置信息进行验证，并进一步根据继电保护设备的安装位置与其他周边设备的空间信息进行位置合理性进行验证，得到位置验收结果；
环境验收单元用于获取继电保护设备安装位置所在场景的环境信息，并将获取的环境信息与取继电保护设备的安装环境指标进行逐项比对，得到环境验收结果。
针对设备的物理安装情况，则通过设备验收模块进一步记录继电保护设备的接线信息，对设备的接线正确性进行验证，同时获取继电保护设备在变电站现场安装的位置信息，对变电保护设备安装的位置是否合理和正确进行验证，完成对继电保护设备的设备安装验收。
优选的，接线验收单元包括：根据继电保护设备的接线图纸，检测继电保护设备各接口的接线是否正确，得到接线验收结果。
其中在针对设备的接线进行验证的时候，则根据设备上各个端口的接线准确性进行验证，确保继电保护设备的接线正确。
优选的，位置验收单元位置记录单元和位置分析单元；
位置记录单元用于记录继电保护设备在变电站现场的实际安装位置，获取继电保护设备的安装位置信息，以及继电保护设备与其他电气设备之间的安装距离信息；
位置分析单元用于根据获取的安装位置信息与该接线验收单元对应的安装图纸中的标准安装位置信息进行比对，得到安装位置偏差检测结果；并进一步根据继电保护设备的安装距离信息与预设的安装距离标准范围进行比对，得到安装距离检测结果。
通过尺寸测量或者基于图像信息的位置测量方式，对继电保护设备的安装位置信息进行采集，根据采集到的安装位置信息与安装设计图中设计的标准安装位置进行比对，判断继电保护设备是否安装在设计的位置上；同时考虑到继电保护设备安装环境的复杂性，为了设备不受周边其他电力设备的影响(如电磁干扰、信号干扰、危险波及等)，进一步获取安装后的继电保护设备与其周边的其他电力设备的距离是否符合规定，确保继电保护设备在变电站现场的安装位置正确和合理。而基于图像验证等方式智能化地对继电保护设备的位置情况进行验证，也提高了设备验收的智能化水平和效率。
优选的，环境验收单元具体包括：
记录继电保护设备安装现场的环境数据，并根据记录的各项环境数据的峰值和对应的安装环境指标进行比对分析，当出现记录得到的环境数据峰值超过安装环境范围指标时，得到异常的环境验收结果；其中，环境数据包括环境温度、湿度、设备位移、电磁强度等。
针对继电保护设备安装位置的环境是否符合规定进行验收，环境验收单元通过在继电保护设备现场设置相应的传感器(如温度传感器、湿度传感器、位移传感器、电磁感应传感器等)来采集相应的环境数据，根据一段时间周期内采集的环境数据进行分析，当出现其中某一项环境数据的峰值超过预设的标准值时，则判断继电保护设备的所在位置容易出现环境影响的风险，需要进一步针对超标的环境数据采取预防措施。有助于提高继电保护设备验收的可靠性和全面性。
一种场景中，由于继电保护设备安装在靠近室外的位置，在经过一段时间的环境数据采集和分析后发现，该继电保护设备所在位置出现湿度超标的情况，因此，即需要提醒运维人员在该继电保护设备周边进一步架设相应的防潮挡板，以避免设备因可能存在的潮湿环境影响下导致的设备失灵。
优选的，设备验收模块还包括外观检测单元；
外观检测单元用于获取继电保护设备的外观图像信息，并根据获取的外观图像信息进行外观完整性检测，得到继电保护设备的外观检测结果。
优选的，外观检测单元包括图像采集单元、图像增强单元和外观检测单元；
图像采集单元用于通过图像传感器采集继电保护设备的现场图片；
图像增强单元用于根据获取的现场图片进行增强处理，提取继电保护设备区域图片；
外观检测单元用于根据获取的继电保护设备区域图片与该继电保护设备的标准外观模板进行模板匹配比对分析，得到继电保护设备外观检测结果。
通过外观检测单元采集继电保护设备的外观图像信息，并基于得到的外观图像信息对继电保护设备的外观完整性进行智能化的验证，能够基于图像处理技术来检测继电保护设备是否受到外部损坏、缺失、污垢覆盖等情况，进一步提高继电保护设备验收的全面性和智能化水平。
其中，外观检测单元基于卷积神经网络CNN的模板匹配模型，来根据获取的继电保护设备区域图片和相应的标准外观模板图像进行匹配比对，分析二者的相似匹配程度并提取继电保护设备区域图片中的异常部分，基于得到的异常部分进一步进行异常特征提取，基于提取得到的异常特征向量进行异常识别(分类)得到继电保护设备的外观检测结果。
卷积神经网络CNN分别基于依次连接的卷积层和池化层获取的继电保护设备区域图片(包括经过切割的特征区域子图)进行特征提取，得到继电保护设备的特征向量；基于得到的特征向量与根据标准外观模板得到的特征向量进行相似度匹配，得到二者的相似度匹配结果；并进一步基于相似度低于标准的特征区域子图对应的特征向量进行异常识别，得到相应的继电保护设备异常外观检测结果。
通过构建训练集对基于卷积神经网络CNN的模板匹配模型进行训练，合理设置卷积神经网络中卷积层和池化层的卷积核尺寸和结构，能够有助于通过提取的特征进行相似度匹配，提高相似度匹配的准确性，同时基于各种外观异常情况构建训练集对异常特征识别的部分进行训练，确保通过异常特征识别异常外观的可靠性。
其中，考虑到继电保护设备的安装位置不固定且容易受到环境因素的影响，从而导致获取的继电保护设备的现场图片容易出现阴影、光照等情况，导致图片中的继电保护设备外观上出现光斑、阴影等情况，导致后续基于图片进行模板匹配比对分析的时候容易将环境影响因素(如阴影导致的异常边缘特征、反光导致的特征缺失等情况)误判为设备损坏等误判情况。因此，在基于获取的现场图片进行外观检测之前，首先对现场图片进行增强处理，消除图片中的环境影响因素，有助于提高图像的清晰度，从而提高后续进一步进行模板匹配比对分析的精确度。提高继电保护设备自动验收的准确性。
优选的，图像增强单元用于根据获取的现场图片进行增强处理，具体包括：
根据得到的现场图片，基于现场图片像素点的灰度值，采用边缘检测算子来检测并标记现场图片中的边缘像素点pby，其中采用的边缘检测算子包括Canny算子、Laplacian算子、sobel算子等；
将现场图片从RGB三原色空间转换到HVI色调饱和度亮度空间；提取各像素点的亮度分量值I(x,y)；
根据标记的边缘像素点，分别根据边缘像素点附近像素点的亮度分量值来计算边缘像素点的阴影特征因子，其中采用的阴影特征因子为：
式中，CHtyy(x,y)表示像素点(x,y)的阴影特征因子，其中(x,y)∈Pby，I(x+m,y+n)表示像素点(x+m,y+n)的亮度分量值，m,n为变量，其中m,n＝-1,0,1， 表示满足变量m,n＝-1,0,1的所有情况下，亮度分量值最大的3个像素点的平均亮度分量值，/>表示满足变量m,n＝-1,0,1的所有情况下，亮度分量值最小的3个像素点的平均亮度分量值；IPP表示设定的阴影特征参量，其中IPP∈[0.2,0.4]；
根据得到的阴影特征因子，将阴影特征因子CHtyy(x,y)>0的像素点标记为阴影特征边缘像素点；根据图片中阴影特征边缘像素点围成的闭合区域标记为阴影区域Zyy；
针对阴影区域内的像素点进行亮度调节，其中采用的亮度调节函数为：
Iy(x,y)＝I(a,b)
式中，Iy(x,y)表示亮度调节后像素点(x,y)的亮度分量值，其中(x,y)∈Zyy，I(a,b)表示像素点(a,b)的亮度分量值，其中(a,b)满足：(a,b)为非阴影区域的像素点，|(a,b)-(x,y)|d表示像素点(a,b)与像素点(x,y)的像素距离，(a,b)表示距离像素点(x,y)最近的非阴影区域像素点；
进一步根据标记的边缘像素点将图片划分为多个闭合区域；
根据闭合区域内的像素点的亮度分量值分别计算各像素点的反光特征因子，其中采用的反光特征因子为：
CHtfg(x,y)＝max(c,d)(I(x,y)-I(c,d))-IPP
s.t.Z(c,d)＝Z(x,y)
式中，CHtfg(x,y)表示像素点(x,y)的反光特征因子，其中表示像素点(x,y)的亮度分量值，I(c,d)表示像素点(c,d)的亮度分量值，其中(c,d)满足：像素点(c,d)和像素点属于同一闭合区域；max(c,d)(I(x,y)-I(c,d))表示I(x,y)-I(c,d)的最大值，IPP表示设定的反光特征参量，其中IPP∈[0.2,0.4]；
根据得到的反光特征因子，将反光特征因子CHtfg(x,y)>0的像素点标记为反光像素点Pfg；
根据得到的反光像素点，对反光像素点进行亮度调节处理，其中采用的亮度调节函数为：
式中，Ic(x,y)表示亮度调节后像素点(x,y)的亮度分量值，其中(x,y)∈Pfg，(i,j)为变量，其中(i,j)满足：(i,j)∈Z(x,y)表示像素点与像素点(x,y)属于同一闭合区间，(i,j)∈Pby表示像素点(i,j)为边缘像素点，Nk表示满足要求的像素点(i,j)的总数；
根据亮度调节后的各像素点的亮度分量值，将现场图片从HVI色调饱和度亮度空间重新转换到RGB三原色空间，得到增强处理后的现场图片；
根据增强处理后的现场图片进行边缘检测和前景区域提取，得到继电保护设备区域图片。
其中，前景区域提取采用基于YoloV8的前景识别模型实现。
本发明上述实施方式，针对获取的继电保护设备现场图片中容易出现的阴影和反光的情况，容易导致继电保护设备现场图片中的关键特征的清晰度被影响，导致后续外观检测准确性受到影响的情况。特别提出了一种针对获取的现场图片进行增强处理的技术方案，其中，考虑到获取的继电保护设备现场图片中通常包含大量的边缘特征信息，因此提出一种基于图片中的边缘特征信息来对图像的阴影和反光情况进行自适应检测和调节的技术方案。基于获取的现场图片，采用边缘检测算子来获取图像中的边缘像素点，并进一步将现场图片从RGB三原色空间转换到HVI色调饱和度亮度空间，并基于像素点的亮度分量值作为调节基础。其中首先基于阴影区域的亮度突变特性，考虑到图像的阴影区域能够被常规的灰度边缘检测所检测，因此提出了一种阴影特征因子获取函数来基于边缘像素点附近区域的像素点的亮度特征来检测阴影区域，根据检测到的阴影区域中的像素点，则基于阴影区域的边缘像素点来对作为参考点来进行亮度调节，提高阴影区域的亮度水平；然后考虑到反光影响通常不存在突变边界(通常反光区域是模糊边界)，因此不容易被常规的灰度边缘检测所检测，因此基于图像中的闭合区域，来对同一区域内的亮度变化特性进行检测，从而检测闭合区域内发生的反光像素点，同时以整个闭合区域中包含的所有边缘像素点作为参考点，来对像素点的亮度分量进行调节，有助于根据闭合区域的整体亮度水平来对受到反光影响的像素点进行自适应调节，降低反光像素点的亮度影响，提高反光位置的清晰度。通过上述方式来对获取的现场图片进行自适应的增强处理，能够自适应对图像中的阴影区域和反光区域进行检测和自适应的亮度调节处理，提高图像中受影响区域的特征展示水平，从而提高后续根据现场图片进行继电保护设备区域图片的提取和进一步的继电保护设备外观检测的可靠性和准确性。
优选的，功能验收模块包括通信验收单元和逻辑验收单元；其中，
通信验收单元用于检测继电保护设备与电力设备、总控系统及继电保护开关之间的通信连接状态，得到通信验收结果；
逻辑验收单元用于向继电保护设备传输模拟测试信号，并记录继电保护设备根据模拟测试信号得到的判断行为和对应的逻辑行为，根据得到的判断行为和逻辑行为与预设的标准结果进行比对，得到逻辑验收结果。
针对继电保护设备数据采集和传输的功能，通过通信验收单元来对设备的连接状态和数据传输的完整性进行检测，确保继电保护设备能够实现完整的针对电力设备的数据采集和数据传输功能，确保继电保护自动化控制的功能实现。同时针对继电保护设备对电力故障的应对情况，则通过逻辑验收单元来对继电保护设备施加故障模拟信号，并记录继电保护设备的应对行为，得到相应的逻辑验收结果。
优选的，通信验收单元包括连接检测单元和传输检测单元；
连接检测单元用于检测继电保护设备与电力设备、总控系统及继电保护开关之间是否建立正确的通信连接，得到连接检测结果；
传输检测单元用于检测继电保护设备对从电力设备采集并传输到总控系统的电力设备运行监测数据是否完整，得到传输检测结果。
通过测试数据包的采集和传输，并根据由总控系统获取的测试数据包的完整性进行判断，得到继电保护设备的传输检测结果。
优选的，逻辑验收单元包括测试生成单元、脚本模拟单元和逻辑检测单元；
测试生成单元用于根据继电保护设备在变电站电力拓扑结构中的局部位置和连接信息，生成相应的故障测试脚本，其中故障测试脚本包括了对应不同故障场景下由继电保护设备检测到的故障信号序列和继电保护设备应该作出的标准行为序列；
脚本模拟单元用于根据故障测试脚本，将模拟的故障信号序列施加到继电保护设备中；
逻辑检测单元用于在施加故障信号序列后，检测继电保护设备根据故障信号序列产生的判断行为和对应执行的逻辑行为，并根据得到的判断行为和逻辑行为与标准行为序列进行比对，得到逻辑验收结果。
针对变电站场景下会发生的电力故障情况(如短路、短路、设备通信故障等)，通过脚本模拟单元生成相应的故障测试脚本，由逻辑检测单元根据故障测试脚本将故障信号序列施加到目标继电保护设备中，并通过逻辑检测单元采集记录目标继电保护设备做出的故障判断结果(电力设备发生短路故障等)和相应的逻辑行为(断开继电保护开关、上报故障信息等)，并根据得到的判断行为和逻辑行为与标准行为序列进行比对，得到逻辑验收结果。能够实现智能化的对即便保护设备的关键功能实现进行验证，提高设备验收的全面性。
优选的，存档记录模块包括档案建立单元和存档单元；其中，
档案建立单元用于为变电站继电保护设备建立验收档案；
存档单元用于将继电保护设备的设备安装验收结果和功能验收结果记录到对应的验收档案中；以及当验收结果出现异常时，对异常的继电保护设备进行异常标记。
针对变电站场景下的各继电保护设备，建立相应的验收档案，通过验收档案记录该设备在验收过程中产生的数据和验收结果，能够有助于运维管理人员根据设备档案对设备进行进一步的维护或者管理。其中针对出现异常验收结果的情况，则系统自动对该验收异常的继电保护设备进行标记，提醒管理者对异常的设备进行进一步的现场验收或者异常情况处理，有助于提高继电保护设备验收的管理水平。
优选的，该存档记录模块还包括现场记录单元；
现场记录单元用于供现场运维人员对异常的继电保护设备进行现场维护处理，并记录与现场维护处理对应的异常维护信息，将异常维护信息记录到验收档案中。
针对异常的继电保护设备，管理人员在进行现场的二次验收活情况处理时，能够通过现场记录单元记录继电保护设备的处理情况，有助于对处理情况进行存档管理。
一种场景中，管理人员根据被标记为安装位置与设计图纸不对应的情况进行核实和修整时，发现该设备的安装位置是为了避免现场的长期太阳光照而修改的位置，而修改后的位置不存在异常和不合理的情况，因此消除该设备的异常验收标记。此时管理人员通过现场记录单元录制相应的记录视频，并在记录视频中说明消除异常验收标记的情况说明，有助于后续针对该设备的验收信息进行数据化存档和记录，提高数据管理水平。
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种变电站继电保护自动化验收系统，其特征在于，包括设备验收模块、功能验收模块和存档记录模块；其中，
设备验收模块用于获取继电保护设备的安装信息，并根据获取的安装信息完成设备安装分析，记录继电保护设备的设备安装验收结果；
功能验收模块用于对继电保护设备进行通信测试和逻辑模拟测试，得到继电保护设备的功能验收结果；
存档记录模块用于建立继电保护设备的设备验收档案，并记录继电保护设备的设备安装验收结果和功能验收结果；
设备验收模块包括接线验收单元、位置验收单元和环境验收单元；其中，
接线验收单元用于记录继电保护设备的接线信息，并将获取的接线信息与接线图纸中记录的标准接线信息进行比对，得到接线验收结果；
位置验收单元用于获取继电保护设备的安装位置信息，并将获取到的安装位置信息与变电站现场安装图纸中的位置信息进行验证，并进一步根据继电保护设备的安装位置与其他周边设备的空间信息进行位置合理性进行验证，得到位置验收结果；
环境验收单元用于获取继电保护设备安装位置所在场景的环境信息，并将获取的环境信息与取继电保护设备的安装环境指标进行逐项比对，得到环境验收结果；
设备验收模块还包括外观检测单元；
外观检测单元用于获取继电保护设备的外观图像信息，并根据获取的外观图像信息进行外观完整性检测，得到继电保护设备的外观检测结果；
其中，外观检测单元包括图像采集单元、图像增强单元和外观检测单元；
图像采集单元用于通过图像传感器采集继电保护设备的现场图片；
图像增强单元用于根据获取的现场图片进行增强处理，提取继电保护设备区域图片；
外观检测单元用于根据获取的继电保护设备区域图片与该继电保护设备的标准外观模板进行模板匹配比对分析，得到继电保护设备外观检测结果；
图像增强单元用于根据获取的现场图片进行增强处理，具体包括：
根据得到的现场图片，基于现场图片像素点的灰度值，采用边缘检测算子来检测并标记现场图片中的边缘像素点Pby，其中采用的边缘检测算子包括Canny算子、Laplacian算子、sobel算子；
将现场图片从RGB三原色空间转换到HVI色调饱和度亮度空间；提取各像素点的亮度分量值I(x,y)；
根据标记的边缘像素点，分别根据边缘像素点附近像素点的亮度分量值来计算边缘像素点的阴影特征因子，其中采用的阴影特征因子为：
式中，CHtyy(x,y)表示像素点(x,y)的阴影特征因子，其中(x,y)∈Pby，I(x+m,y+n)表示像素点(x+m,y+n)的亮度分量值，m,n为变量，其中m,n＝-1,0,1， 表示满足变量m,n＝-1,0,1的所有情况下，亮度分量值最大的3个像素点的平均亮度分量值，/>表示满足变量m,n＝-1,0,1的所有情况下，亮度分量值最小的3个像素点的平均亮度分量值；IPP表示设定的阴影特征参量，其中IPP∈[0.2,0.4]；
根据得到的阴影特征因子，将阴影特征因子CHtyy(x,y)>0的像素点标记为阴影特征边缘像素点；根据图片中阴影特征边缘像素点围成的闭合区域标记为阴影区域Zyy；
针对阴影区域内的像素点进行亮度调节，其中采用的亮度调节函数为：
Iy(x,y)＝I(a,b)
式中，Iy(x,y)表示亮度调节后像素点(x,y)的亮度分量值，其中(x,y)∈Zyy，I(a,b)表示像素点(a,b)的亮度分量值，其中(a,b)满足：(a,b)为非阴影区域的像素点，|(a,b)-(x,y)|d表示像素点(a,b)与像素点(x,y)的像素距离，(a,b)表示距离像素点(x,y)最近的非阴影区域像素点；
进一步根据标记的边缘像素点将图片划分为多个闭合区域；
根据闭合区域内的像素点的亮度分量值分别计算各像素点的反光特征因子，其中采用的反光特征因子为：
CHtfg(x,y)＝max(c,d)(I(x,y)-I(c,d))-IPP
s.t.Z(c,d)＝Z(x,y)
式中，CHtfg(x,y)表示像素点(x,y)的反光特征因子，其中I(x,y)表示像素点(x,y)的亮度分量值，I(c,d)表示像素点(c,d)的亮度分量值，其中(c,d)满足：像素点(c,d)和像素点属于同一闭合区域；max(c,d)(I(x,y)-I(c,d))表示I(x,y)-I(c,d)的最大值，IPP表示设定的反光特征参量，其中IPP∈[0.2,0.4]；
根据得到的反光特征因子，将反光特征因子CHtfg(x,y)>0的像素点标记为反光像素点Pfg；
根据得到的反光像素点，对反光像素点进行亮度调节处理，其中采用的亮度调节函数为：
式中，Ic(x,y)表示亮度调节后像素点(x,y)的亮度分量值，其中(x,y)∈Pfg，(i,j)为变量，其中(i,j)满足：(i,j)∈Z(x,y)表示像素点与像素点(x,y)属于同一闭合区间，(i,j)∈Pby表示像素点(i,j)为边缘像素点，Nk表示满足要求的像素点(i,j)的总数；
根据亮度调节后的各像素点的亮度分量值，将现场图片从HVI色调饱和度亮度空间重新转换到RGB三原色空间，得到增强处理后的现场图片；
根据增强处理后的现场图片进行边缘检测和前景区域提取，得到继电保护设备区域图片。
2.根据权利要求1所述的一种变电站继电保护自动化验收系统，其特征在于，位置验收单元位置记录单元和位置分析单元；
位置记录单元用于记录继电保护设备在变电站现场的实际安装位置，获取继电保护设备的安装位置信息，以及继电保护设备与其他电气设备之间的安装距离信息；
位置分析单元用于根据获取的安装位置信息与该接线验收单元对应的安装图纸中的标准安装位置信息进行比对，得到安装位置偏差检测结果；并进一步根据继电保护设备的安装距离信息与预设的安装距离标准范围进行比对，得到安装距离检测结果。
3.根据权利要求1所述的一种变电站继电保护自动化验收系统，其特征在于，环境验收单元具体包括：
记录继电保护设备安装现场的环境数据，并根据记录的各项环境数据的峰值和对应的安装环境指标进行比对分析，当出现记录得到的环境数据峰值超过安装环境范围指标时，得到异常的环境验收结果；其中，环境数据包括环境温度、湿度、设备位移、电磁强度。
4.根据权利要求1所述的一种变电站继电保护自动化验收系统，其特征在于，功能验收模块包括通信验收单元和逻辑验收单元；其中，
通信验收单元用于检测继电保护设备与电力设备、总控系统及继电保护开关之间的通信连接状态，得到通信验收结果；
逻辑验收单元用于向继电保护设备传输模拟测试信号，并记录继电保护设备根据模拟测试信号得到的判断行为和对应的逻辑行为，根据得到的判断行为和逻辑行为与预设的标准结果进行比对，得到逻辑验收结果。
5.根据权利要求4所述的一种变电站继电保护自动化验收系统，其特征在于，通信验收单元包括连接检测单元和传输检测单元；
连接检测单元用于检测继电保护设备与电力设备、总控系统及继电保护开关之间是否建立正确的通信连接，得到连接检测结果
传输检测单元用于检测继电保护设备对从电力设备采集并传输到总控系统的电力设备运行监测数据是否完整，得到传输检测结果。
6.根据权利要求4所述的一种变电站继电保护自动化验收系统，其特征在于，逻辑验收单元包括测试生成单元、脚本模拟单元和逻辑检测单元；
测试生成单元用于根据继电保护设备在变电站电力拓扑结构中的局部位置和连接信息，生成相应的故障测试脚本，其中故障测试脚本包括了对应不同故障场景下由继电保护设备检测到的故障信号序列和继电保护设备应该作出的标准行为序列；
脚本模拟单元用于根据故障测试脚本，将模拟的故障信号序列施加到继电保护设备中；
逻辑检测单元用于在施加故障信号序列后，检测继电保护设备根据故障信号序列产生的判断行为和对应执行的逻辑行为，并根据得到的判断行为和逻辑行为与标准行为序列进行比对，得到逻辑验收结果。
7.根据权利要求1所述的一种变电站继电保护自动化验收系统，其特征在于，存档记录模块包括档案建立单元和存档单元；其中，
档案建立单元用于为变电站继电保护设备建立验收档案；
存档单元用于将继电保护设备的设备安装验收结果和功能验收结果记录到对应的验收档案中；以及当验收结果出现异常时，对异常的继电保护设备进行异常标记。
8.根据权利要求7所述的一种变电站继电保护自动化验收系统，其特征在于，该存档记录模块还包括现场记录单元；
现场记录单元用于供现场运维人员对异常的继电保护设备进行现场维护处理时记录对应的异常维护信息，将异常维护信息记录到验收档案中。
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