基于激光传感和机器视觉的变电站通道监控研究.pdf
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1、控制理论与应用Control Theory and Applications自动化技术与应用2024 年第 43 卷第 2 期Techniques ofAutomation&Applications基于激光传感和机器视觉的变电站通道监控研究*任宇路1,刘毅敏2,节连彬2,荆玉智2(1.国网朔州供电公司,山西 朔州 036000;2.国网阳泉供电公司,山西 阳泉 045000)摘要:变电站内隐患区域与异常状况在属性上分属不同传感特征,无法通过单一监控形式完整表达。针对当前变电站通道监控以单一监控形式为主,存在安全隐患与异常状况检测精度低的问题,导致监控效果不佳,提出运用激光传感技术和机器视觉技术
2、双监控的模式,对变电站通道完成监控,形成监控互补。通过在变电站通道布置激光传感器,采集变电站通道安全隐患数据,构建分布密度函数判断变电站通道的安全隐患,利用机器视觉技术采集变电站通道监控图像特征,实现了变电站通道内异常情况监控。实验结果表明,该方法能够准确监控变电站通道安全隐患区域和通道内的异常情况,提升变电站安全监控效果。关键词:激光传感;机器视觉;变电站通道;监控;互补监控;监控效率中图分类号:TP277;TP212.14文献标识码:A文章编号:1003-7241(2024)02-0064-04Research on Substation Channel MonitoringBased o
3、n Laser Sensing and Machine VisionREN Yu-lu1,LIU Yi-min2,JIE Lian-bin2,JING Yu-zhi2(1.State Grid Shuozhou Power Supply Company,Shuozhou 036000 China;2.State Grid Yangquan Power Supply Company,Yangquan 045000 China)Abstract:The hidden danger area and abnormal condition in the substation belong to dif
4、ferent sensing characteristics in attribute,which can-not be fully expressed through a single monitoring form.In response to the current single monitoring form of substation channelmonitoring,which has low detection accuracy for safety hazards and abnormal conditions,resulting in poor monitoring res
5、ults,adual monitoring mode using laser sensing technology and machine vision technology is proposed to complete monitoring of sub-station channels and form complementary monitoring.By arranging laser sensors in the substation channel,collecting data onsafety hazards in the substation channel,constru
6、cting a distribution density function to determine the safety hazards in the substa-tion channel,and using machine vision technology to collect monitoring image features of the substation channel,abnormal condi-tions in the substation channel are monitored.The experimental results show that this met
7、hod can accurately monitor the safetyhazard areas and abnormal situations in the substation channel,and improve the safety monitoring effect of the substation.Keywords:laser sensing;machine vision;substation access;monitor;complementary monitoring;monitoring efficiency*基金项目:国网朔州供电公司(5205C018005D)收稿日
8、期:2022-01-05DOI:10.20033/j.1003-7241.(2024)02-0064-04.1引言变电站内的空间结构相对比较复杂,对智能化监控的要求高,这就对变电站通道的监控技术提出了更高的要求1。当前变电站通道的监控技术具有点多面广的特点,在一些落后区域的变电站通道监控技术,通常是以人工现场作业为主,随着当前智能电网的发展,以人工为主的技术已经无法适应现实的要求,需要尽快研究新一代监控技术,对变电站通道的监控技术进行创新与升级2。越来越多的工程师开始考虑将远程智能监控应用到变电站通道监控中。针对变电站通道存在监控模式落后、监控效率低的问题,国内外学者展开了大量研究,文献3设计
9、了基于GSP的变电站监控系统远程监控技术,将信息与通信技术应用到了变电站运维与监控技术设计中,在变电站的主站与子站之间建立了信息交互框架,对管控系统架构进行设计,实现变电站的监控;但是由于未设置传感器对异常信号进行采集,因此该方法对安全隐患区域检测的精度较低,影响运维效果。文献4提出了基于物联网架构的变电站通道监控研究,介绍了现有在线监测系统的结构,给出了变电站设备在线监控系统向物联网改造的两种途径。介绍了变电站设备连接物联网在线监控系统的应用场景,实现变电站通道监控研究。但该方法没有解决变电站通道的图像监控特征与实际运行特征之间的像素差异,因此检测精度较低,运维效果不佳。64自动化技术与应用
10、2024 年第 43 卷第 2 期控制理论与应用Control Theory and ApplicationsTechniques ofAutomation&Applications以上问题产生的原因多是因为当前方法多采用单一监控模式,很难对复杂的变电站区域的多种异常属性完成准确检测。本文提出了基于激光传感和机器视觉的变电站通道监控研究。在判断出变电站通道安全隐患节点后,将误差较大的传感器节点去除。通过构建子波集得到变电站通道传感器异常信号帧。消除不同通道之间的频差得到变电站发射信号的时间,完成变电站通道传感器异常信号捕获。利用机器视觉技术确定监控周期函数,构建变电站通道视觉监控的优化目标函数
11、,实现变电站通道监控优化模型的构建。2基于激光传感节点的变电站通道异常区域监控2.1激光传感监控节点的布置与大误差节点的去除变电站的通道区域是异常多发区域,本文利用激光传感器布置在通道区域合理的传感节点布局,是能够成功完成监控的关键。变电站通道激光传感节点布置中的置信概率1-,粗大误差的范围k,其中在变电站通道中激光传感节点的危险率为,当超出k的变电站通道测值为小概率时,那么就需要将该部分传感节点去除。将满足正态分布的变电站通道激光传感器节点x的分布密度函数定义为:(1)式中,和表示控制节点密度的约束参数,那么节点布置在粗大误差范围内的分布位置函数可以表示为:(2)约束参数的计算公式,即:(3
12、)式中,xi表示变电站通道安全隐患节点i的测量值,和作为约束参数,是排除无用节点的关键指标,通过合理设置该值,可以取出无用节点。采用平均值x代替变电站通道节点的真实值,可计算约束参数:(4)根据公式(3)和(4)的计算结果,设定合理的排除值,可以判断变电站通道无用节点,将粗大误差比较大的传感器节点去除。2.2变电站通道传感器异常信号捕获激光传感器主要负责变电站内危险区域的监控,其主要通过异常信号完成判断。过程如下:假设在变电站通道中一共存在Nt个区域,那么就能收到对应数量的子载波,构建子波集,得到变电站通道传感器信号帧5。采用离散冲击响应形式,描述变电站当前通道激光传感器采集信号的时域,即:(
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