本发明专利技术涉及一种基于移动机器人的全自动变电站倒闸操作顺序控制方法，步骤为：1)由变电站顺序控制平台执行倒闸操作，同时通过IEC61850协议向移动机器人后台发送设备检测命令；2)移动机器人后台接收到变电站顺控平台发送的设备检测命令后，向移动机器人下发设备检测命令；3)移动机器人接收到设备检测命令后，采集相关设备可见光和红外图像，并通过无线网桥上传到移动机器人后台；4)利用图像分析算法对获取的可见光和红外图像进行分析，并将识别结果通过IEC61850协议上报变电站顺序控制平台；5)变电站顺序控制平台接收到移动机器人后台上报的设备状态后，根据此状态驱动倒闸操作的继续执行，自动实现变电站倒闸操作顺序控制过程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于变电站自动化控制领域。
技术介绍
在超高压变电站中，电气设备由一种状态转换到另一种状态或改变电力系统的运行方式时，需要进行一系列的操作，称为电气设备的倒闸操作。在常规变电站中，倒闸操作需要运行人员就地操作，这种模式劳动强度大，操作时间长，已经逐步被淘汰。随着数字化变电站的发展，倒闸操作已经向远程自动化操作方向改进，但仍需运行人员参与每一项操作并由现场人员人工确认操作是否准确完成，这种模式虽然减轻了运行人员的劳动强度， 缩短了操作时间，但对现场人员的主观判断依赖较大，受现场人员知识、经验等条件约束， 容易出现误判，特别是遇恶劣天气，现场条件比较危险，更加影响倒间操作的顺利进行。为解决上述问题，国内外许多机构都对此进行了深入的研究，主要的研究成果包括1、国家知识产权局与2005年12月14日公告的专利号2004100M231. 2，名称为 “变配电设备智能自动巡检机器人”的专利中提出了一个采用机器人自动巡检变电设备运行状况的技术方案，该专利技术主要实现对变电站内设备温度等信息的自动采集。2、国家知识产权局与2011年5月18日公告的专利号201110002034. 0，名称为“具备可视化和交互性的变电站顺控系统”的专利中提出将“智能视频系统”接入顺序化控制系统代替原来的人工确认。上述研究都取得了一定程度上的有益效果，但仍存在如下问题1、“变配电设备智能自动巡检机器人”无法实现倒闸操作后设备状态的自动识别， 无法与变电站顺序控制平台交互，也无法实现倒闸操作顺控过程。2、“具备可视化和交互性的变电站顺控系统”也无法实现倒闸操作后设备状态的自动识别，并且其使用的“智能视频系统”，需在变电站所有设备位置安装图像采集设备，系统复杂，投资巨大。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为解决上述现有技术的不足，提供，它系统构成简单、灵活、且投资较小，能满足全天候工作需求。本专利技术基于现有的移动机器人，通过IEC61850协议与变电站顺序控制平台交互，利用最优路径规划算法、图像分析、模式识别算法实现变电站倒间操作后的设备状态的自动检测，并将识别结果通过IEC61850协议发送给变电站顺序控制平台，实现倒闸操作后设备状态的自动校合，并驱动倒闸操作的自动、顺利执行，真正实现变电站倒闸操作的一键式顺序控制。为实现上述目的，本专利技术的具体步骤如下1、变电站顺序控制平台执行倒闸操作，同时通过IEC61850协议向移动机器人后台发送设备检测命令；2、移动机器人后台接收到变电站顺控平台发送的设备检测命令后，通过安装在变电站主控楼上方和移动机器人本体上的一对无线网桥，向移动机器人下发设备检测命令；3、移动机器人接收到设备检测命令后，自动计算本身的位置和姿态，计算待检测设备所处的RFID点，并根据最优路径规划算法计算最优路径，并沿最优路径向目标RFID点运行，移动机器人到达目标点后，调用已经提前设置好并存储在数据库中的云台预置位，采集相关设备可见光和红外图像，并通过无线网桥上传到移动机器人后台；4、移动机器人后台接收到移动机器人采集的可见光和红外图像后，利用图像分析算法对获取的可见光和红外图像进行分析，实现对变电站断路器、隔离开关等设备状态自动识别，并将识别结果通过IEC61850协议上报变电站顺序控制平台。5、变电站顺序控制平台接收到移动机器人后台上报的设备状态后，根据此状态驱动倒闸操作的继续执行，自动实现变电站倒闸操作顺序控制过程。所述变电站顺序控制平台为变电站现有综合自动化控制系统或变电站信息一体化平台。所述移动机器人集成可见光、红外传感器，实现基于磁信号和RFID技术的自主导航和准确定位，具备自主充电、无线传输功能，并安装有雨刷、辅助光源等辅助设备。其主要有以下部分构成安装有驱动器、电源和控制计算机的机器人本体，与机器人本体相连的磁传感器和RFID传感器，安装在机器人本体上方的云台，安装在云台上方的可将光摄像机、 红外摄像机、雨刷和辅助光源。所述移动机器人后台为运行有移动机器人控制后台程序，通过网络与变电站顺控平台相连的计算机。所述图像分析、模式识别算法包括变电站断路器、隔离开关(俗称刀闸)等设备状态自动识别算法和图像增强算法。本专利技术采用Retinex算法实现图像增强、采用SIFT 算法来实现设备的准确定位；采用Hough变换等算法实现隔离开关状态的识别；采用KNN 等算法实现断路器状态的识别。其中，Retinex算法来自于Edwin H. Land于1977年在 Scientific American 发表的"The Retinex theory ofcolor vision，，；基于 SIFT 的特征提取和Hough变换的识别算法来自于David G. Lowe于2004年在《International Journal of Computer Vision〉〉上发表的"Distinctive ImageFeatures from Scale-Invariant Keypoints” ；KNN 算法来自于 Yang，Y. and C. G. Chute 于 1994 年在《ACM Transactions on Information Systems〉〉期干Ij 发表白勺"Anexample—based mapping method for text categorization and retrieval，，。本方法的有益效果包括1、本专利技术基于移动机器人实现变电站倒闸操作顺序控制的全自动执行，可以代替运行人员实现对倒闸操作后设备状态的识别，大大减轻运行人员的劳动强度，缩短操作时间，消除现场人员的主观因素的影响，系统简单、灵活、且投资较小；2、本专利技术采用最优路径规划算法，能有效节省变电站设备操作后移动机器人设备校验的时间，提高专利技术的实用性；3、本专利技术由于移动机器人上安装有红外摄像机、雨刷和辅助光源，并在图像分析阶段采用图像增强算法，能够克服雨、雾、夜晚等特殊天气条件的影响，满足全天候工作的需求。附图说明图1为基于移动机器人的全自动变电站倒闸操作顺序控制方法流程图。图2为基于移动机器人的全自动变电站倒闸操作顺序控制方法时序图。具体实施例方式下面结合附图与实施例对本专利技术做进一步说明。图1、图2中，本专利技术采用移动机器人，通过IEC61850协议与变电站顺序控制平台交互，利用最优路径规划算法、图像分析、模式识别算法实现变电站倒闸操作后的设备状态的自动检测，并将识别结果通过IEC61850协议发送给变电站顺序控制平台，实现倒闸操作后设备状态的自动校合，并驱动倒闸操作的自动、顺利执行，真正实现变电站倒闸操作的一键式顺序控制。为进一步揭示本专利技术的技术方案，兹结合一具体倒闸操作说明本专利技术的实施方式。假定济长I线刀闸位于1号RFID点，倒闸操作顺控操作步骤为(1)合上济长I线刀闸 (2)检查济长I线刀闸确已合上(3)顺控结束。本专利技术实现的具体方式如下1、变电站顺序控制平台执行倒闸操作“合上济长I线刀闸”，同时通过IEC61850协议向移动机器人后台发送“检查济长I线刀间确已合上”命令，具体交互步骤如下1. 1变电站顺控平台选择操作“济长I线刀闸”；1. 2移动机器人收到设备选择命令后回复设备选择确认；1. 3变电站顺控平台接收到设备选本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于移动机器人的全自动变电站倒闸操作顺序控制方法，其特征是，它的步骤为：１）由变电站顺序控制平台执行倒闸操作，同时通过ＩＥＣ６１８５０协议向移动机器人后台发送设备检测命令；２）移动机器人后台接收到变电站顺控平台发送的设备检测命令后，通过安装在变电站主控楼上方和移动机器人本体上的一对无线网桥，向移动机器人下发设备检测命令；３）移动机器人接收到设备检测命令后，自动计算本身的位置和姿态，计算待检测设备所处的ＲＦＩＤ点，并根据最优路径规划算法计算最优路径，并沿最优路径向目标ＲＦＩＤ点运行，移动机器人到达目标点后，调用已经提前设置好并存储在数据库中的云台预置位，采集相关设备可见光和红外图像，并通过无线网桥上传到移动机器人后台；４）移动机器人后台接收到移动机器人采集的可见光和红外图像后，利用图像分析算法对获取的可见光和红外图像进行分析，实现对变电站断路器、隔离开关设备状态自动识别，并将识别结果通过ＩＥＣ６１８５０协议上报变电站顺序控制平台；５）变电站顺序控制平台接收到移动机器人后台上报的设备状态后，根据此状态驱动倒闸操作的继续执行，自动实现变电站倒闸操作顺序控制过程。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王振利，孙勇，梁涛，刘延兴，王滨海，
申请(专利权)人：山东电力研究院，
类型：发明
国别省市：88
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