一种水平旋转式刀闸合闸到位识别装置及合闸状态判断方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水平旋转式刀闸合闸到位识别装置及合闸状态判断方法，用于识别变电站的水平旋转式刀闸是否准确合闸到位。该装置包括：摄像头、水平旋转式刀闸识别前端装置、水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置、数据及控制总线。水平旋转式刀闸是变电站中极其重要的设备，长期的使用会导致水平旋转式刀闸结构的异常，从而造成合闸不到位，引起发热乃至爆炸等严重事故。本发明专利技术采用云边融合的架构，利用YOLO

【技术实现步骤摘要】
一种水平旋转式刀闸合闸到位识别装置及合闸状态判断方法


[0001]本专利技术涉及电力刀闸状态检测技术，特别是涉及水平旋转式刀闸状态精确检测，具体涉及一种水平旋转式刀闸合闸到位识别装置及合闸状态判断方法。

技术介绍

[0002]刀闸，又称高压隔离开关，是变电站的一种主要设备，本专利技术所述水平旋转式刀闸都是指单相水平旋转式刀闸，一座三相水平旋转式刀闸的每一相有一把水平旋转式刀闸，三把水平旋转式刀闸联动，本专利技术中，每个水平旋转式刀闸有两个可水平旋转的臂，臂前端有触头。
[0003]在长期运行中，各种原因可能导致水平旋转式刀闸合闸不到位。现有的合闸到位判别主要依靠水平旋转式刀闸自带的辅助接点或位置传感器，由于水平旋转式刀闸基本都是放置在户外进行工作，不得不面临着日晒雨淋以及金属腐蚀损坏、磨损的问题，辅助接点或其传动部分异常会导致分合位置误判，上传错误信号，威胁设备安全与生命周期，甚至造成大的电力事故，带来重大的人员伤亡和财产损失。
[0004]传统采用巡检人员肉眼判别合闸不到位故障。通过派遣巡检人员到现场用肉眼观察，但由于变电站多分布于较为偏僻的地方，每个变电站水平旋转式刀闸的数目也较多，到现场观察不仅费时而且费力。再加之随着社会不断发展，变电站和所使用的水平旋转式刀闸的数量也在不断增加，为了较快地同时检测到众多水平旋转式刀闸的合闸情况，相比以往需要耗费更多的人力资源。这种人工双重检测方法耗用了大量的人力，实时性差，是变电站实现全自动化的短板，且存在一定的危险性，巡检人员要近距离观察，合闸不到位时高压隔离开关发热，有可能产生放电火花甚至爆炸。
[0005]开发自动识别合闸不到位故障的双重校验方法极为必要，国家电网和南方电网最近都下发了相关通知。目前的分合闸状态识别方法只是简单的二值逻辑判断，而合闸未到位的特征不明显，合闸未到位识别的难度远高于分合闸识别，需要精确识别装置和方法，目前已有的图像采集或视频监控法只能判断是否分合闸，不能精确判断是否合闸到位。其他各种方法也在研究中，如红外法、姿态传感器等，红外法要合闸之后通电一段时间，才能通过水平旋转式刀闸发热异常判断，此时如果断电将造成一定的经济损失，影响电网的正常运行，属于一种事后补救的方法。姿态传感器需要另外在水平旋转式刀闸上安装设备，要电网断电才能安装，其维护也要电网断电，影响电网运行。这些方法如今尚未达预期效果，亟需开发更好的双重校验方法。
[0006]目前我国变电站刀闸的型号和种类繁多，其工作的原理和外型相差甚大，双柱水平旋转式中心断口水平旋转式刀闸，以下简称水平旋转式刀闸，是目前变电站使用最为广泛的刀闸种类之一，本专利技术研究此种水平旋转式刀闸的合闸到位状态识别。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种水平旋转式刀闸合闸到位识别
装置及合闸状态判断方法，以解决上述问题。
[0008]本专利技术提供的技术方案是：
[0009]一种水平旋转式刀闸合闸到位识别装置，其包括：
[0010]摄像头、水平旋转式刀闸识别前端装置、水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置、数据及控制总线；
[0011]所述摄像头用于拍摄水平旋转式刀闸的图像，图像通过数据及控制总线输出到水平旋转式刀闸识别前端装置，用3个摄像头拍摄一座三相水平旋转式刀闸，每个摄像头分别拍摄一个单相水平旋转式刀闸；
[0012]所述水平旋转式刀闸识别前端装置发出控制信号控制所述摄像头的拍摄动作，还能够控制所述摄像头的云台进行俯仰和旋转以调整拍摄方向，所述水平旋转式刀闸识别前端装置对水平旋转式刀闸图像进行识别及两旋转臂的合闸弯曲度检测，判断合闸是否到位，并将合闸是否到位的信号发给水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置，同时也将水平旋转式刀闸的图像转发给水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置，水平旋转式刀闸识别前端装置的识别参数由水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置提供并刷新；
[0013]所述水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置根据收到的水平旋转式刀闸的图像进行深度学习训练，学习训练好的参数发给水平旋转式刀闸识别前端装置，同时将合闸是否到位的信号转发调度中心，多个水平旋转式刀闸识别前端装置能够共用一台水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置；
[0014]所述数据及控制总线用于在摄像头、水平旋转式刀闸识别前端装置和水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置之间传递数据和控制信号；
[0015]所述水平旋转式刀闸都指单相水平旋转式刀闸，一座三相水平旋转式刀闸包含三把联动的单相水平旋转式刀闸。
[0016]优选的，所述摄像头的布置如下：左、中、右3个摄像头的基座并列成一直线安装，左边和右边为固定拍摄角度的摄像头，中间为带云台的摄像头，分别用于拍摄一座三相水平旋转式刀闸的每一相水平旋转式刀闸，每个摄像头的中心分别对准一把水平旋转式刀闸的两个旋转臂的触头结合点；除了拍摄中间刀闸，中间的摄像头还可以用于拍摄其他电力设备。
[0017]一种采用前述水平旋转式刀闸合闸到位识别装置的合闸状态判断方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0018]水平旋转式刀闸图像获取及预处理：从摄像头获取包含水平旋转式刀闸的图像，并进行图像预处理；
[0019]水平旋转式刀闸目标识别：在一副含有背景信息的图像中找到所需要的水平旋转式刀闸，滤除背景，将水平旋转式刀闸从拍摄的图片中提取出来，用一个最小的矩形框选定了所需要进行检测的水平旋转式刀闸；
[0020]边缘提取：在所述矩形框选定的范围之内将水平旋转式刀闸的两个水平旋转臂的轮廓线提取出来，以便采用几何方法对合闸的状态进行准确的检测；
[0021]合闸弯曲度检测：计算水平旋转式刀闸的两个水平旋转臂的轮廓线和线性180度的误差，如果所述误差超出给定的阈值，则发出合闸不到位信号，否则发出合闸成功信号，三相水平旋转式刀闸的任意一把水平旋转式刀闸合闸不到位，则整个三相水平旋转式刀闸
都归为合闸不到位。
[0022]优选的，所述水平旋转式刀闸图像获取及预处理包括：
[0023]数据获取：发出拍摄指令，读取摄像头拍摄的水平旋转式刀闸图像；
[0024]数据裁剪：不同的摄像头分辨率不同，为适应不同的摄像头，同时减少不必要的计算量，从摄像头获取照片后，统一裁剪为固定分辨率像素的图片；
[0025]图像噪声去除：采用滤波算法对裁剪后的图片进行滤波，对整幅图像进行加权平均，每个像素点的值，都是由其本身和邻域内的其他像素值加权平均后得到，用高斯核扫描图像中的每一个像素，再计算高斯核所确定的领域内像素的加权平均灰度值，用其替代卷积中心像素的值，所述高斯核为一个奇数大小的高斯模板。
[0026]优选的，所述水平旋转式刀闸目标识别包括：采用YOLO
‑
V5算法识别目标。
[0027]优选的，所述边缘提取包括如下步骤：
[0028]构建HED网络模型；
[0029]在HED网络模型上采用多尺度深度学习算法。
[0030]优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平旋转式刀闸合闸到位识别装置，其特征在于，包括：摄像头、水平旋转式刀闸识别前端装置、水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置、数据及控制总线；所述摄像头用于拍摄水平旋转式刀闸的图像，图像通过数据及控制总线输出到水平旋转式刀闸识别前端装置，用3个摄像头拍摄一座三相水平旋转式刀闸，每个摄像头分别拍摄一个单相水平旋转式刀闸；所述水平旋转式刀闸识别前端装置发出控制信号控制所述摄像头的拍摄动作，还能够控制所述摄像头的云台进行俯仰和旋转以调整拍摄方向，所述水平旋转式刀闸识别前端装置对水平旋转式刀闸图像进行识别及两旋转臂的合闸弯曲度检测，判断合闸是否到位，并将合闸是否到位的信号发给水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置，同时也将水平旋转式刀闸的图像转发给水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置，水平旋转式刀闸识别前端装置的识别参数由水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置提供并刷新；所述水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置根据收到的水平旋转式刀闸的图像进行深度学习训练，学习训练好的参数发给水平旋转式刀闸识别前端装置，同时将合闸是否到位的信号转发调度中心，多个水平旋转式刀闸识别前端装置能够共用一台水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置；所述数据及控制总线用于在摄像头、水平旋转式刀闸识别前端装置和水平旋转式刀闸识别后台学习训练装置之间传递数据和控制信号；所述水平旋转式刀闸都指单相水平旋转式刀闸，一座三相水平旋转式刀闸包含三把联动的单相水平旋转式刀闸。2.根据权利要求1所述的水平旋转式刀闸合闸到位识别装置，其特征在于，所述摄像头的布置如下：左、中、右3个摄像头的基座并列成一直线安装，左边和右边为固定拍摄角度的摄像头，中间为带云台的摄像头，分别用于拍摄一座三相水平旋转式刀闸的每一相水平旋转式刀闸，每个摄像头的中心分别对准一把水平旋转式刀闸的两个旋转臂的触头结合点；除了拍摄中间刀闸，中间的摄像头还可以用于拍摄其他电力设备。3.一种采用权利要求1或2所述的水平旋转式刀闸合闸到位识别装置的合闸状态判断方法，其特征在于，包括如下步骤：水平旋转式刀闸图像获取及预处理：从摄像头获取包含水平旋转式刀闸的图像，并进行图像预处理；水平旋转式刀闸目标识别：在一副含有背景信息的图像中找到所需要的水平旋转式刀闸，滤除背景，将水平旋转式刀闸从拍摄的图片中提取出来，用一个最小的矩形框选定了所需要进行检测的水平旋转式刀闸；边缘提取：在所述矩形框选定的范围之内将水平旋转式刀闸的两个水平旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璇，卢德玲，王佳，邓冠荣，吴任博，徐雯清，胡劲松，赵鹏，刘有志，魏勇军，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：