一种基于遥视图像补偿的一键顺控方法与流程

本发明属于电力远程倒闸操作“一键顺控”确认处理系统，具体涉及一种基于遥视图像补偿的一键顺控方法。

背景技术：

1、在电网运行中，由于潮流分配、停电检修、事故处理都需要进行倒闸操作，对电力系统运行方式进行调整。“一键顺控”是将大量、繁琐的人工倒闸操作步骤固化到后台控制程序中，只要在后台操作界面点击所需的“操作任务”，程序就自动地完成一系列的设备遥控操作，同时还能够自动校验是否操作到位，确保操作正确。

2、以一条110千伏线路停(送)电为例，传统人工倒闸操作大约需要30分钟，过程中操作人员与监护人员需按规定重复发令、复诵、操作、现场检查等步骤。如使用“一键顺控”方法进行倒闸操作仅需要5分钟，操作人员与监护人员在监控后台上点选“操作任务”，控制系统就可以按既定顺序远程完成所有设备的遥控操作，全过程不再需要操作人员与监护人员参与。“一键顺控”的应用不仅大幅提高了工作效率，还大幅降低了停送电时间，为供电可靠性做出了重要贡献。

3、“一键顺控”实现了变电站倒闸操作由“人工逐项操作”向“计算机远程自动操作”的转变，有利于全面提升操作效率，降低操作风险，提高应急处置能力。与传统的人工倒闸操作相比，采用一键顺控有以下优点：

4、(1)一键顺控不需要运行人员现场编写操作票，不需要进行图板模拟，不需要常规变电站操作前的五防检验(一键顺控采用操作过程中校验)，节省了操作的准备时间。

5、(2)采用模块化的操作票，只需在编制一键顺控操作票时加强操作票审查和现场实际操作传动试验，就能够保证操作票内容的完善性、正确性，避免了由于操作人员技术素质高低和对设备认识情况不同对运行操作安全性和正确性的影响，避免了操作人员现场编制操作票时可能产生的误操作。

6、(3)采用监控后台顺序控制，由计算机按照程序自动执行操作票的遥控操作和状态检查，不会出现操作漏项、缺项，操作速度快、效率高，节省了操作时间，降低了操作人员的劳动强度，也提高了变电站操作的自动化水平。

7、(4)采用“按钮”操作模式，如果将一键顺控与设备状态可视化系统紧密结合，进一步完善设备状态检查功能，就可以使集控站或调度远方操作成为可能，在一定程度上节约了人力资源，解决了运行人员不足的问题。

8、因此在变电站中开展“一键顺控”改造工程，依托变电站操作系统，在高级应用功能中增加顺控功能模块，将变电站的典型操作根据五防逻辑，在变电站操作系统中生成操作序列即电子操作票，人工界面编制操作模块按钮，操作人员在操作时根据操作任务名称调用“一键顺控”按钮对应的电子操作票进行操作即可完成目的操作。在实际操作中将一个综合性操作指令按照操作对象拆分成多个目标对象，如2211开关由运行转备用，将拆分成2211开关，刀闸。然后对目标对象按照逻辑顺序执行选择-校返-执行-确认，完成后对下一个目标对象重复执行以上步骤，直到最后完成所有操作，见图1。

9、其中设备远方操作时，需要“双确认”，即至少应有两个非同样原理或非同源指示发生对应变化，且所有这些指示均已同时发生对应变化，才能确认该设备已操作到位。主要判据有位置接点、压板状态、当前定值区号。一方面可以根据测控装置通过二次系统采集到的位置变位信息，另一方面可以根据设备机构联动装置观测实际变位信息来确认，“一键顺控”改造工程可以通过二次系统改造收集所需要的位置变位信息，加装行程装置监测机构实际变位信息，通过现有遥视系统观测设备变位信息。其中利用现有遥视系统进行观测，具有不需要增加二次回路、不需要对一次设备进行停电改造等优点。在现场实际操作中发现由于倒闸操作现场工作人员走动、工程车辆移动、异物遮挡等原因造成遥视采集系统采集到的图像遮挡，会造成图像有中断，使得原本可以通过识别模块判别成功的，显示判别失败，造成一键顺控过程中无法自动完成“双确认”，需要人工现场确认后才能进行下一步操作，具有以下的问题：

10、1、对于现有设备如需实现“一键顺控”，必须对设备进行改造，将位置接点等接入，增加了现有二次回路数量，容易增加故障率，不利于电网安全稳定运行。

11、2、使用遥视系统进行“双确认”的设备，在倒闸操作时由于目标图像被遮挡无法实现自动确认，需人工确认操作后位置，不利于提升倒闸操作自动化控制水平，也进一步增加了人力资源成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于遥视图像补偿的一键顺控方法，基于原有的遥视系统提取图像确认判据，引入图像补偿法对图像进行修正，在一键顺控操作中实现“双确认”功能，此方法适用于电力行业中无人值班变电站、发电厂的一键顺控操作，实现了无人值班变电站、发电厂的倒闸操作“双确认”视频确认辅助判据的准确性要求。

2、本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

3、一种基于遥视图像补偿的一键顺控方法，其特征在于：所述方法的一键顺控确认流程包括启动模块、采集模块、识别模块、补偿模块及确认模块，接收启动命令后，从现有遥视采集系统中自动采集所取所需图像，根据判据进行识别目标对象是否确认执行到位，如图像要素不满足判断要求，则进行补偿，并将补偿后图像送回识别模块进行判断，直到得出确认或者否定结果。

4、而且，所述启动模块的启动方式为指令触发，“一键顺控”系统接收后台人为发出的启动指令，此指令一般为综合指令，按照需要操作的设备，将综合指令进行拆分为多个目标对象，然后对目标对象按照逻辑顺序，对每个目标对象执行选择-校返-执行，将采集指令发送到采集模块，并等待收到确认指令后对下一个目标对象重复执行以上步骤，直到最后完成所有操作。

5、而且，所述采集模块接收启动模块发送的采集指令，需要采集的目标对象变位信息，如有合位到分位、或由分位到合位，分别对应两种确认状态，如开关位置，分别取分、合两种最终静止状态下的图像作为标准进行比对；

6、位置指示，包括开关位置指示、刀闸位置指示，有分、合两种状态，对应绿、红两种标志色；

7、保护装置运行灯指示、异常告警灯指示，有点亮、熄灭两种状态，对应绿色(常亮)、红色(常熄灭)两种标志色；

8、在采集模块中将变电站需要确认的目标对象对应的图像要素进行定位采集，建立标准数据库，定位采集到该单一目标对象的所有前置摄像头，调整所述前置摄像头的取景角度，使得单一目标对象图像中心点与整体图像中心点重合，调整前置摄像头焦距，使得单一目标对象图像边缘铺占到整体图像的50％以上，并将此时遥视系统前端摄像头取景的水平及垂直偏转角度、焦距与需要采集的目标对象对应存储记录，后期当收到启动模块的指令后，按照需要采集的目标对象，控制遥视系统前端摄像头按照存储记录的取景模式拍摄目标对象图像，并送入识别模块。

9、而且，所述识别模块接收采集模块上送的目标对象图像，经过延时δt后图像无变化，将图像变位前后位置与标准数据库进行对比，进行相似度判定，如判定结果符合阈值设定，则输出目标对象图像确认结果至确认模块，如目标对象图像不满足阈值要求的，送入补偿模块；

10、将标准数据库中的图像分成m×n个格子，按照图像判定标志，如判断开关分位，则对应绿色为标志色，单个格子里有绿色占据该格子的，在对应矩阵位置用t表示，反之没有绿色标志色占据的，在对应矩阵位置用f表示，将每个格子按照规定的判据用t或f表示，标准图像转换成一个m×n的标准矩阵：

11、

12、用同样的方法将采集模块上送的目标对象图像转换为一个m×n比对矩阵，在对应矩阵位置用t或f表示：

13、建立相似度判别矩阵，以标准矩阵为基准，对应检验比对矩阵在相同位置格子里的值是否与标准矩阵一致，一致标记为s，否则标记为d：

14、相似度l为标记为s的格子数与总格子数的比值：

15、l＝ns/n

16、其中：ns为相似度判别矩阵中标记为s的点数；

17、n为相似度判别矩阵中总点数；

18、设置lmin为阈值下限，当l≧lmin时判定确认成功，并将确认结果发送到确认模块，否则将目标对象图像发送到补偿模块；

19、在实施过程中，将接收采集模块上送的目标对象图像分成m×n个格子，即按照图像的像素点划分并计算l，将计算值与lmin进行比对，如果l<lmin，则将接收采集模块上送的目标对象图像分成(m/n)×(n/n)个格子，以δn增大n，格子数目将会减少，计算l并与lmin进行比对，直到l≧lmin则停止计算，发送1到确认模块，表示图像确认完成；当n＝ne时停止计算，此时图像被分割为(m/ne)×(n/ne)个格子，如l<lmin，发送0到确认模块。

20、而且，所述补偿模块接收识别模块上送确认失败的图像，进行补偿校验，发送到识别模块，此时对应n＝ne，图像被分割为(m/ne)×(n/ne)个格子，即转化为(m/ne)×(n/ne)矩阵，将矩阵中s设置为1，d为0，将矩阵中值为1的项向横向、竖向相邻x项赋值为基本值加1，即aij＝1，取x＝1，对于ai-1j，aij+1，aij-1，ai+1j四项，如原来基本值为0，操作后赋值为1，如原来基本值为1则不参与计算，当所有原来基本值为1的项均操作后，如矩阵中某些项的值会大于1，将这些项用1替代，将补偿后的矩阵送入识别模块进行判定，如果矩阵中所有项的值均小于等于1，继续增大x取x＝2时，ai-1j，ai-2j，aij+1，aij+2，aij-1，aij-2，ai+1j，ai+2j八项重复以上的补偿赋值，向横向、竖向相邻项赋值，如矩阵中出现值aij大于1的项，补偿赋值结束，此时矩阵中的中断部分，即对应原图像中断部分，相似度判别矩阵中为0的项被补偿修复，将这个矩阵送回识别模块，再次进行识别判定，如矩阵中所有项的值均小于等于1，继续增大x直到xei＝[m/(2ne)]且xej＝[n/(2ne)]，发送0到确认模块。

21、而且，所述确认模块的逻辑判定流程为：设备远方操作时需要“双确认”，即至少应有两个非同样原理或非同源指示发生对应变化，且所有这些指示均已同时发生对应变化，才能确认该设备已操作到位；倒闸操作变位信息通过二次系统开关位置辅助接点上送到测控装置，后台从测控调取遥信位置信息进行可视化显示，则两者为同源指示，逻辑上为或关系；开关机构位置指示是由开关机构中的机械联动装置控制变化，遥视系统上送开关机构位置指示调取开关机构位置指示图像进行判定，则两者为同源指示，逻辑上为或关系，通过二次系统中开关位置辅助接点与开关机构中的机械联动装置为非同样原理或非同源指示，逻辑上为与关系。

22、本发明的优点和有益效果为：

23、1、本发明实现了发电厂、变电站一键顺控自动确认位置信息，通过现有遥视系统进行图像采集进行“双确认”，有效降低了一键顺控停电改造难度，通过识别模块自动实现图像确认判别，不必增设专人进行人工确认，节约人力资源运维成本。

24、2、本发明实现了发电厂、变电站一键顺控确认位置信息补偿方法，对于图像出现随机遮挡进行补偿赋值，有效提高了通过图像进行位置确认的准确性，有助于提升电网安全管理，为倒闸操作“双确认”提供有力的图像分析依据。

25、3、本发明基于遥视图像补偿法在一键顺控功能中的实现方法适用于电力行业中无人值班变电站、发电厂的远程操作，实现了无人值班变电站、发电厂的一键顺控安全性的要求，提高电网的自动化管控水平，为坚强智能电网的实现提供重要的支撑。