专利名称：一种智能无人值守变电站的电网自动调度系统的制作方法
技术领域：
本发明属电力行业无人值守变电站及电网自动调度系统的技术范畴，尤其涉及遥视(内嵌视频分析)与警卫环境安全模块实行联动、与电网自动调度系统进行集成的一种智能无人值守变电站的电网自动调度系统。
背景技术：
我国的电力工业呈持续高速发展的态势。发电领域，装机容量从2002年的3. 53 亿千瓦连续跨越4亿、5亿、6亿、7亿、8亿千瓦五个台阶；2010年，发电装机容量达9. 6219 亿千瓦，全年用电量41923亿千瓦时。输电领域，2005年我国从国家层面对发展特高压输电技术进行了部署，目前IOOOkV特高压技术已取得重大突破、并得到成功应用。配电领域，无人值守变电站则是我国电力行业的投资重点，建设无人值守变电站既是行业自身发展的需要，更是用户需求的使然首先，现代工业、尤其是高新技术产业，对电能的电压值、频率、纹波系数、供电可靠性等指标日趋严格，电力企业必须满足这一要求；第二，它亦成为电力企业安全高效运行不可或缺的技术支撑；最后，无人值守变电站有助于电力企业的减员增效、 有助于缓解变电站建设用地的难题。无人值守变电站领域的代表性研究成果如下 无人值班变电站警示系统(申请号20091017^87. 6)，提出通过用定位摄影装置及追踪定位装置进行追踪，提醒误入变电站的人员尽快离开，并对进入的人数进行分析统计。 变电站远程数字监控系统(申请号200610053822. 1)，提出一种变电站远程数字监控系统，采用一体化摄像机和快球的视频线相连的矩阵，以太网发射和接收器、远端控制中心，实现对变电站的远方监护，增强变电站防火、防盗的水平。·无人值班变电站单人操作安全监视系统(ZL200710170442. 0)，提出一种无人值班变电站单人操作的安全监视系统，采用无线局域网技术进行声像信号的传输，实现对变电站设备进行安全操作的目的。· 一种无人值班变电站中安全可靠的调度操作装置(ZL200810080181. 8)，提出一种无人值班变电站中安全可靠的调度操作装置，由操作员以指纹信息登录，电网自动调度系统系统验证后向厂站的终端发送控制指令，避免了非法用户登录、恶意操作的可能性。上述有益探索和研究成果有一定的参考和借鉴价值。从智能电网的角度审视现有成果，无人值守变电站仍存在诸多亟待改进之处，有必要在现有研究成果基础上作进一步的深入研究与创新。我国的变电站基本已实现基于“四遥” 一遥测、遥信、遥控、遥调一的电网自动化调度系统(亦称电力监控系统电网自动调度系统)，遥视(俗称第“五遥”)和警卫环境安全系统也得到广泛应用；受限于当时的技术资金条件和认知理念水平，上述各系统大多分步、分批实施，独立运行；因此，目前变电站的内部存在多个信息孤岛一局部的自动化程度不断提高，全局的信息却不完善、且共享能力薄弱、联动机制缺位；从而导致变电站的各系统处于割裂的、局部的、无法构成统一整体的较低智能状态，降低了变电站的效能，增加了运维护开支。遵循系统工程设计理念，补上缺位的变电站控制系统及电网自动调度系统的顶层设计是十分必要的。传统的警卫环境安全模块通过烟雾/温度/明火探测器、SF6/红外/超声波/水浸传感器等得到报警信号，实施安保；其弊端是探测区域有限、缺乏固定证据的能力、也不具备可视直观的特性；遥视(视频监控)是传统警卫环境安全模块的补充，两者具有良好的互补性；因此，遥视与警卫环境安全模块的联动，必将提升变电站的安保和智能化水平。提供高品质电能是电力企业的首要目标，对特定用户(如医院、消防)的电力保障则是电力企业的关注重点。随着电网规模的不断扩大、电网拓扑结构愈加复杂，加之新设备的大量投运，要求调度员必须对电网结构、电力运行规程、电力设备非常了解，而且能够不受环境、情绪等各种因素的影响；因此，仅凭人力已难以胜任电网的高品质调度。必须指出， 提供高品质电能的前提是遥视、警卫环境安全模块与电网自动调度系统的集成；因为只有在集成系统支持下，调度员才有可能针对安全系统上传的突发事件作出正确的实时响应: 重组电网、进行应急和优化调度，确保电力系统的安全稳定运行，提升变电站的智能化水平和电网的服务水准。专业调查表明仅仅监视两台监视器，10分钟之后监控人员就将错过45%的行为，30分钟之后将错过95%的行为；换言之，人非理想的监视者。变电站遥视的现状是视频监视的多，视频识别的少；人工干预的事件多，自动智能处理的事件少；异常事件的后处理多，实时处理的少；事件简单传输的多，综合处理的少。基于计算机视觉的视频分析，通过对图像序列的自动分析来检测场景中的运动目标，进而进行跟踪与识别，并在此基础上分析和判断目标的行为。目前，视频分析技术取得長足进步的同时还存在这样或那样的不足，尚未成熟到可以完全取代监控员的程度，但只要深入分析无人值守变电站的特点，应用有针对的视频分析技术，就能基本消除视频分析技术的不足；因此遥视中嵌入视频分析软件，辅助监控员执行监视或控制任务，不仅可能而且必要；嵌入视频分析的遥视减轻了监控员的工作压力，降低了误报漏报率，进一步提高了变电站的安保和智能化水平。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种智能无人值守变电站的电网自动调度系统。智能无人值守变电站的电网自动调度系统包括电网自动调度系统调度中心和多个无人值守变电站，电网自动调度系统调度中心与多个无人值守变电站之间铺设遵循 IEC61850传输规约的SDH自愈式光纤环网，由电网自动调度系统调度中心统一调度；无人值守变电站采用分布式架构、上下位机协同工作模式，各无人值守变电站向电网自动调度系统调度中心上传电网参数、电站设备状态、遥视及安全系统的信息，电网自动调度系统调度中心依据各无人值守变电站上传信息、借助专家系统进行调度；无人值守变电站包括变电站上位机、警卫环境安全模块、模拟量采样下位机、开关量下位机、数字量下位机、操作控制下位机、保护控制下位机、视频监控模块、门禁单元、照明单元、语音广播单元、红外探测单元、遥视单元，遥视单元包括网络IP摄像机、云台、交换机；变电站上位机分别与警卫环境安全模块、模拟量采样下位机、开关量下位机、数字量下位机、操作控制下位机、保护控制下位机、视频监控模块相连并通过以太网进行信息交互；警卫环境安全模块与门禁单元、照明单元、语音广播单元、红外探测单元相连；视频监控模块与遥视单元相连；警卫环境安全模块控制门禁单元、照明单元、语音广播单元、红外探测单元，模拟量采样下位机对变送器的模拟量进行采样，开关量下位机读取开关设备输入的开关信号，数字量下位机读取数字设备输入的数字量，操作控制下位机对数字设备进行数字量控制、对变送器进行模拟量控制、对开关设备进行开关量控制，视频监控模块对遥视单元采集的数据进行视频分析，一旦发现非法入侵视频监控模块与警卫环境安全模块进行联动，并上传报警信息至电网自动调度系统调度中心；电网自动调度系统调度中心根据专家系统按非法入侵电网应急重组方法进行重组。所述的非法入侵电网应急重组方法为1)视频监控模块采用双背景差分法进行非法入侵检测，并与警卫环境安全模块按规则实行联动，向电网自动调度系统调度中心上传报警信息；2)电网自动调度系统调度中心的专家系统根据各无人值守变电站系统上传的电网参数、电站设备状态、遥视及安全系统的信息建立电网模型；3)专家系统根据电网的拓扑及量测情况，对各无人值守变电站系统的上传信息进行过滤评估，得到真正代表电网运行的合理数据；4)专家系统计算出电网的的基本潮流，并模拟开关分合后电网重构后的潮流情况，根据推理规则电网状态空间Α = |ειη，a12，···, alk ；an, a12,…，alk操作条件集B= Ib1, b2,…，bm操作事件集C= ICnC2,…，Cn在某状态Ap下，满足条件B,，则操作事件集C中一些特定事件C；发生ApAA分别是 A、B、C 的子集；l，k，m，n = 1,2,3......搜索可行解，实现电网应急重构，确保调度安全。所述的视频监控模块采用双背景差分法为采用高低更新率的混合高斯模型对同一背景分别生成高更新率的背景和低更新率的背景，并根据如下公式生成相应的两张前景二值图
权利要求
1.一种智能无人值守变电站的电网自动调度系统，其特征在于包括电网自动调度系统调度中心和多个无人值守变电站，电网自动调度系统调度中心与多个无人值守变电站之间铺设遵循IEC61850传输规约的SDH自愈式光纤环网，由电网自动调度系统调度中心统一调度；无人值守变电站采用分布式架构、上下位机协同工作模式，各无人值守变电站向电网自动调度系统调度中心上传电网参数、电站设备状态、遥视及安全系统的信息，电网自动调度系统调度中心依据各无人值守变电站上传信息、借助专家系统进行调度；无人值守变电站包括变电站上位机、警卫环境安全模块、模拟量采样下位机、开关量下位机、数字量下位机、 操作控制下位机、保护控制下位机、视频监控模块、门禁单元、照明单元、语音广播单元、红外探测单元、遥视单元，遥视单元包括网络IP摄像机、云台、交换机；变电站上位机分别与警卫环境安全模块、模拟量采样下位机、开关量下位机、数字量下位机、操作控制下位机、保护控制下位机、视频监控模块相连并通过以太网进行信息交互；警卫环境安全模块与门禁单元、照明单元、语音广播单元、红外探测单元相连；视频监控模块与遥视单元相连；警卫环境安全模块控制门禁单元、照明单元、语音广播单元、红外探测单元，模拟量采样下位机对变送器的模拟量进行采样，开关量下位机读取开关设备输入的开关信号，数字量下位机读取数字设备输入的数字量，操作控制下位机对数字设备进行数字量控制、对变送器进行模拟量控制、对开关设备进行开关量控制，视频监控模块对遥视单元采集的数据进行视频分析，一旦发现非法入侵视频监控模块与警卫环境安全模块进行联动，并上传报警信息至电网自动调度系统调度中心；电网自动调度系统调度中心根据专家系统按非法入侵电网应急重组方法进行重组。
2.根据权利要求1所述的一种智能无人值守变电站的电网自动调度系统，其特征在于所述的非法入侵电网应急重组方法为1)视频监控模块采用双背景差分法进行非法入侵检测，并与警卫环境安全模块按规则实行联动，向电网自动调度系统调度中心上传报警信息；2)电网自动调度系统调度中心的专家系统根据各无人值守变电站系统上传的电网参数、电站设备状态、遥视及安全系统的信息建立电网模型；3)专家系统根据电网的拓扑及量测情况，对各无人值守变电站系统的上传信息进行过滤评估，得到真正代表电网运行的合理数据；4)专家系统计算出电网的的基本潮流，并模拟开关分合后电网重构后的潮流情况，根据推理规则电网状态空间A = Ia1, ει2，···, alk ；an, a12,…，alk操作条件集B= Ib1, b2，…，bm操作事件集C= CijC2,…，Cn在某状态Ap下，满足条件B,，则操作事件集C中一些特定事件C；发生ApAA分别是八、8、(的子集；1，1^，111，11= 1,2,3......搜索可行解，实现电网应急重构，确保调度安全。
3.根据权利要求2所述的一种智能无人值守变电站的电网自动调度系统，其特征在于所述的视频监控模块采用双背景差分法为采用高低更新率的混合高斯模型对同一背景分别生成高更新率的背景和低更新率的背景，并根据如下公式生成相应的两张前景二值图
4.根据权利要求2所述的一种智能无人值守变电站的电网自动调度系统，其特征在于所述的视频监控模块与警卫环境安全模块的联动规则为1)红外探测单元测到非法入侵时，警卫环境安全模块将报警信息上传至变电站上位机；2)遥视单元检测到非法入侵时，视频监控模块将报警信息上传至变电站上位机；3)变电站上位机辨识非法入侵信息并由Python脚本向警卫环境安全模块、视频监控模块发出信号量状态，启动声、光报警和非法入侵区域视频监控；4)警卫环境安全模块根据信号量状态，控制门禁单元关闭报警地点周边所有通道门、 照明单元开启相关通道照明、语音广播单元通知相关安保人员到达报警地点处理报警事件；5)视频监控模块根据信号量状态，通过遥视单元控制报警地点云台转动实现网络IP 摄像机对报警地点的启动临时录像、重要图片上传非法入侵应急操作，并通过交换机现场报警信息发送给变电站相关领导或负责人。
全文摘要
本发明公开了一种智能无人值守变电站的电网自动调度系统。它包括电网自动调度系统调度中心和多个无人值守变电站，电网自动调度系统调度中心与各无人值守变电站系统之间铺设SDH自愈式光纤环网，由电网自动调度系统调度中心统一调度；各无人值守变电站系统采用上下位机协同工作模式，变电站的视频监控模块与警卫环境安全模块实行联动，弥补了传统安全系统探测区域有限等固有缺陷，同时辅助电网自动调度系统监控员执行监视和控制，提升了变电站的安保和智能化水平；视频监控模块、警卫环境安全模块与变电站系统集成使调度系统面对非法入侵亊件时，有能力作出实时响应，重组电网、提供应急和优化调度，提升了变电站的整体智能化水平和服务质量。
文档编号H02J13/00GK102545386SQ20121000936
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者吴明光, 曹晓萍, 温新叶, 章云耸, 金建新 申请人:浙江大学