一种高寒地区变电站重要参数双模识别校验预警系统

本发明专利提供一种高寒地区变电站重要参数双模识别校验预警系统。

背景技术：

高寒地区气候寒冷，冬季部分地区甚至可跌破-50℃。在极端低温情况下，会导致sf6气体出现液化现象，使得sf6断路器的开断性能和绝缘能力下降。变压器低温运行或其他泄露故障会造成油位过低，高压套管中油位的降低，将导致套管内绝缘失效，引起变压器故障或事故。同时，高寒环境下诸如断路器、隔离开关、接地开关等开关设备中的操动组件容易结冰导致操动失败，线路挂冰易造成断线事故。传统报警模式为通过内置传感器发送电信号至监控终端，但高寒地区低温导致传感设备、信号传输时有异常无法保证设备状态的实时监控，本专利设计一种集传感器信号采集和视频实物识别信号采集的高寒地区变电站重要参数预警系统，将相关设备的气体密度、液位情况、覆冰情况、温度情况等信号同步传输至监控终端实现信号对比，准确掌握设备的重要参数的状态。该技术可对高寒地区变电站设备的重要参数进行可靠监测，及时发现运行设备的缺陷故障，对高寒地区电力设备管理维护具有重要意义。

技术实现要素：

本发明专利想要设计一种更方便获取高寒地区变电站重要参数的预警系统，采用传感器信号采集和视频图片信息识别两种方式，将相关设备的气体密度、液位情况、覆冰情况、温度情况等参数同步传输至监控终端实现信号对比，准确掌握设备的重要参数的状态。系统包含硬件部分和软件部分，硬件部分主要包含传感器设备模块、视频图片采集模块和循迹遥控移动平台模块，传感器设备模块含覆冰监测单元、红外温度监测单元、sf6气体密度监测单元、变压器油位监测单元；软件部分主要包含覆冰识别程序，温度识别程序，密度识别程序，油位识别程序和无线传输程序、采集信息比对及报警程序等。

红外温度监测单元通过有线传输数据，热像仪监视的图像数据以标准pal制式传输到循迹遥控移动平台，并接收显示温度数据。监控终端电脑通过获得其采集的数据可用于处理分析原始图像数据，存储在系统中。工作人员可以对循迹遥控移动平台设置预先选好的观察位置，方便系统自动或人工进行后续的电力设备工作状态监视。工作人员对每个预置位可以设置多个测温目标，采用如区域最高温度，区域平均温度，区域最低温度，点温度等多种方式获得电力设备的工作状态。系统允许设置多种报警状态，如超温报警，温差报警的方式，可以对每个预置位的每个测温目标设置合适的报警参数。

sf6气体密度监测单元采用断路器气体密度在线监测装置，该装置在密度过低时自动发出报警信号，从而可对断路器气体的密度状态进行实时、长期和稳定地监测，并且采用压力传感器还可有效提高测量精度。

变压器油位监测单元进行油位测量信号采集，将信号反馈至控制模块，根据测量结果与存储单元内的数据库进行比较，事先烧入程序中，通过程序设计将反馈信号输出，将信号有线传输至综合保护装置(变压器)。

覆冰监测单元是根据现场在线监测装置拍摄传回的实时覆冰照片，通过包括图像灰度化、二维图像分割、滤波、区域标记等方法的图像预处理，获取输电线覆冰边界，进而计算、分析输电线覆冰的基本形态特征参数。当输电导线覆冰厚度超出规定的安全范围时，通过有线方式发出警报信号。

监控终端对上述两路数据信息进行对别校验，电信号或者视频图片识别信号超出正常范围或两者信息不一致都将通过监控终端向变电站工作人员发出警报信息。

附图说明

图一：本发明专利硬件结构示意图

图二：本发明专利信号传输示意图

图三：本发明专利信号对比识别流程图。

技术特征：

1.一种高寒地区变电站重要参数双模识别校验预警系统，其特征在于，采用传感器采集和视频图片识别两种方式，将相关设备的气体密度、液位情况、覆冰情况、温度情况等参数同步传输至监控终端实现信号对比，准确掌握设备的重要参数的状态。系统包含硬件部分和软件部分，硬件部分主要包含传感器设备模块、视频图片采集模块和循迹遥控移动平台模块，传感器设备模块含覆冰监测单元、红外温度监测单元、sf6气体密度监测单元、变压器油位监测单元；软件部分主要包含覆冰识别程序，温度识别程序，密度识别程序，油位识别程序和无线传输程序、采集信息比对及报警程序等。

2.根据权利要求1所述的一种高寒地区变电站重要参数双模识别校验预警系统，其特征在于：传感器设备模块采集的电信号和视频图片采集模块采集的实物信息识别信号最终通过有线、无线两种方式分别汇于变电站监控终端，监控终端对上述两路数据信息进行对别校验，电信号或者视频图片识别信号超出正常范围或两者信息不一致都将通过监控终端向变电站工作人员发出警报信息。

3.根据权利要求1所述的一种高寒地区变电站重要参数双模识别校验预警系统，其特征在于：视频图片采集模块通过高清摄像头和相应图片识别程序分别实现断路器sf6气体密度表实物图片的密度指针读数、变压器油枕液位实物图片的高度数据读数、断路器与隔离开关操动机构拐臂及重要线路覆冰实物图片的覆冰程度识别。

4.根据权利要求1所述的一种高寒地区变电站重要参数双模识别校验预警系统，其特征还在于：红外温度检测单元主要以dm-60红外热成像设备，热像仪监视的图像数据以标准pal制式传输到可移动检测平台信号接收器。所述的数据传输设备通过有线传输模式发送到红外热像仪，并接收显示温度数据。

5.根据权利要求1所述的一种高寒地区变电站重要参数双模识别校验预警系统，其特征在于：sf6气体密度监测单元采用气体密度在线监测装置，包括有微控制单元、压力传感器、a/d转换器、有线通信模块及数字信号输出。

6.根据权利要求1所述的一种高寒地区变电站重要参数双模识别校验预警系统，其特征在于：覆冰监测单元是在线监测装置拍摄传回的实时覆冰照片，通过包括图像灰度化、二维图像分割、滤波、区域标记等方法的图像预处理，获取输电线覆冰边界，进而计算、分析输电线覆冰的基本形态特征参数，最后以有线数据传输的方式输出数据。

7.根据权利要求1所述的一种高寒地区变电站重要参数双模识别校验预警系统，其特征在于：变压器油位监测单元主要以超声定位法为原理的油变液位测量装置为核心，包括控制模块、超声波测量模块，所述超声波测量模块与控制模块连接，用以进行油位测量信号采集，并将数据以有线传输的方式反馈至控制模块。

8.根据权利要求1所述的一种高寒地区变电站重要参数双模识别校验预警系统，其特征在于：循迹遥控移动平台模块搭载多组视频图像高清摄像头及相关软硬件单元，可实现上述设备气体密度、液位、覆冰、红外等信息的循迹或遥控视频、图片信息采集及数据识别，并通过无线方式传输至变电站监控终端。

技术总结
本发明涉及一种高寒地区变电站重要参数双模识别校验预警系统，采用传感器信号采集和视频图片信息识别两种方式，将相关设备的气体密度、液位情况、覆冰情况、温度情况等参数同步传输至监控终端实现信号对比，准确掌握设备的重要参数的状态。系统包含硬件部分和软件部分，硬件部分主要包含传感器设备模块、视频图片采集模块和循迹遥控移动平台模块，传感器设备模块含覆冰监测单元、红外温度监测单元、SF6气体密度监测单元、变压器油位监测单元；软件部分主要包含覆冰识别程序，温度识别程序，密度识别程序，油位识别程序和无线传输程序、采集信息比对及报警程序等。本发明专利采用传感器电信号和视频图片识别信号两种方式实时采集变电站设备重要运行状态参数，避免了由于传输线路、信号干扰等原因导致的状态信息数据漏报、偏差等问题，双重保证高寒地区变电站重要参数超出预先设定的预警值时发出警报信号，确保电力设备运行状态数据准确性和设备运行可靠性。

技术研发人员：刘玉成;程显;罗永利;葛国伟;王鹏浩;雷晓阳;班晓萌
受保护的技术使用者：国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司;郑州大学;国家电网有限公司
技术研发日：2021.05.13
技术公布日：2021.08.27