配电自动化遥控视频联动及智能巡检关键技术研究

郑伟彦，宋金根，朱义勇，刘家齐，崔建业

（1.国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州310009；2.国网浙江省电力公司，杭州310007）

配电自动化遥控视频联动及智能巡检关键技术研究

郑伟彦1，宋金根1，朱义勇2，刘家齐1，崔建业1

（1.国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州310009；2.国网浙江省电力公司，杭州310007）

为提高配电网自动化水平，提出并开发了基于图像视频的开闭所开关遥控视频联动及智能巡检系统。该系统实现了对开闭所/配电房的防盗自动监控，对开闭所/配电房开关、汇控柜等设备运行状态的智能辨识，站内报警联动及对其运行状态的监视。其中，图像视频监视系统通过对开闭所上传至主站的图像进行智能分析，实现了对开闭所内配电柜表计、旋钮开关、指示灯等设备运行状态或读数的智能监测；智能巡检系统通过检测出入开闭所的工作人员上半身着装情况，判断其着装是否符合安全礼仪规范，从而实现有效监督。

配电网；图像视频；联动设备；智能巡检；智能辨识

0 引言

远程图像监控系统（即遥视）作为电力系统变电站“四遥”功能的进一步补充，自本世纪初开始得到大规模的应用[1-2]。早期，变电站“四遥”与遥视是2套独立的系统，难以协同，为此开展了图像监控系统与SCADA、与变电站设备操作、与变电站继电保护等的协同工作[3-6]。目前，变电站“五遥”技术已趋成熟。

另一方面，通过在变电站安装视频监控系统，并将其与变电站综合在线监测系统及保护信息管理系统进行整合，实现视频图像与在线监测数据、保护信息数据及报警的联动，构建一个能代替人工巡检的变电站智能巡检系统，也得到了重视和广泛应用[7-11]。

当前，关系到用户用电可靠性以及电能质量的配电网安全可靠运行越来越受重视，配电网（以下简称配网）一次系统及网络日益强大，大量建成的开闭所、环网柜、配电房等成为强大、灵活、可靠的配电网的关键支撑，同时自动化系统已由大城市的试点建设普及到各地级市的全面建设。配电自动化主站系统接入开闭所、环网柜、配电房的配电终端数量日益增多，原先应用于主网变电站的许多技术也开始在开闭所、环网柜、配电房得到应用，这为全面提高配网自动化水平和提升检修水平等提供了条件。

为确保投入的配网自动化系统真正起到作用，国家电网加强了对配电终端开关遥控成功率的考核力度。为能在配网自动化系统遥控后准确判断开关状态，及时发现错误的遥信信号，实时观察现场开关状态，需要针对此问题开发配网自动化开关遥控与视频联动功能，具体过程分为3步：配网开关遥控预置，并与主站确认遥控预置消息是否接收；观察现场开关遥控效果；现场开关恢复原状。因此，图像监视系统除了主要负责对全站主要电气设备、安装地点及周边环境实施全天候的图像监控外，也需要与自动化系统进行报警联动，不仅满足配网实时控制需要，也要满足运行管理对安全、巡视的要求。

以下介绍基于图像视频的开闭所开关遥控视频联动及智能巡检系统的设计与实现。

1 功能目标

开闭所开关遥控视频联动功能主要包括：

（1）实现对开闭所/配电房的防盗自动监控，可及时报警并进行安全布防、撤防。

（2）实现对开闭所/配电房开关、汇控柜等设备运行状态的智能辨识，可根据辨识结果进行布防、撤防。

（3）实现站内报警联动，并对设备运行状态进行监视。

智能巡检系统通过对开闭所上传至主站的图像进行智能分析，实现对开闭所内运行的配电柜表计、旋钮开关、指示灯等设备运行状态或读数的智能监测，在不影响设备正常运行的情况下，能有效、及时地反映运行中的设备状态。另外，智能巡检系统在不影响日常工作的情况下，通过检测开闭所出入工作人员上半身着装情况，判断其是否符合安全礼仪规范，从而实现有效监督。

2 基本原理及联动流程

配网自动化系统“三遥”开关计划性状态测试模块主要负责形成开关遥控预置、遥控执行、遥控成功（失败）消息，并将消息形成E语言文件，然后通过信息交互总线，将3种不同类型的E语言文件依次发送至视频监控平台。总体功能设计如图1所示，具体包括：

（1）配电自动化系统将配网开关遥控预置消息文件发送至视频监控平台，待视频监控平台收到该文件并成功解析后，及时推送相应开关的视频界面。

（2）配电自动化系统遥控执行消息文件发送至视频监控平台，待视频监控平台收到该文件并成功完成解析后，保持之前的视频界面不变，用户可以实时观察相应开关的遥控情况。

（3）配电自动化系统将配网开关遥控成功（失败）消息文件发送至视频监控平台，待视频监控平台收到该文件并成功解析后，关闭相应开关的视频界面。

图1 总体功能设计

2.1 配网开关遥控预置与推送视频

配网自动化系统“三遥”开关计划性状态测试模块在测试过程中，会同时形成开关遥控预置命令消息的E语言文件，配电自动化系统通过信息交互总线将该文件由Ⅰ区发送至Ⅲ区视频监控平台，视频监控平台接收到该文件后对其进行解析，然后调用视频监控平台相应模块将视频切换至相应开关，从而实现在客户端观看相应开关的视频界面。

2.2 配网开关遥控执行与观察遥控执行过程

配网自动化系统“三遥”开关计划性状态测试模块在测试过程中，会同时形成配网开关遥控执行命令消息的E文件，配电自动化系统通过信息交互总线将该文件由Ⅰ区发送至Ⅲ区视频监控平台，视频监控平台收到该文件后对其进行解析，然后调用视频监控平台相应模块分析确定保持视频界面不变，此时用户可以在客户端观察现场相应开关遥控执行情况。

2.3 配网开关遥控成功（失败）与关闭视频界面

配网自动化系统“三遥”开关计划性状态测试模块在进行开关遥控状态测试过程中，开关遥控结果将会同时形成配网开关遥控成功（失败）命令消息的E文件，然后配电自动化系统通过信息交互总线将该文件由Ⅰ区发送至Ⅲ区视频监控平台，视频监控平台收到该文件后对其进行解析，然后调用视频监控平台相应模块关闭相应开关的视频界面。

2.4 配网开断设备视频联动流程

配网开断设备视频联动流程如图2所示，具体过程如下：

（1）配网开断设备的开关动作发生变化，调用Webservice的开关动作变化接口，将记录相关信息的E文件传入接口，由接口方法解析E文件。

（2）将解析出的信息中包括开断设备编号、动作等记录于日志文件中，同时将解析出开断设备编号，通过映射对应表，判断是否与PMS生产管理系统匹配，得到PMS开断设备编码。

（3）将PMS开断设备编码录入相应的日志表中，并通过采集框架量测量信息配置表，得到变电辅助设备一体化监控平台采集系统的必要信息，进入变电辅助设备一体化监控平台的采集流程。

（4）采集框架业务处理模块分析当前传入的开断动作信息是否需要播放视频、是否结束操作关闭视频。该分析信息通过采集框架的数据中心自动推送至变电辅助设备一体化监控平台，平台接收到信息并做出相应的操作。

3 系统架构及实现方案

3.1 视频系统架构及工作流程

开闭所的视频文件通过附近变电站部署的视频服务器上传至智能辅控监控平台。视频系统工作流程如图3所示。

图2 配网开断设备视频联动流程

图3 视频系统工作流程

客户端向主站管理服务器发送视频请求命令，服务端转发扩展接口B对应的信令至部署在站端或开关站的视频服务器，视频服务器控制摄像机获取视频数据，将数据直接发送给发起请求的客户端。

在开闭所的应用场景下，还需增加对现场监测对象的自动辨识功能。在基础视频之上增加对视频数据的智能分析工作，在主站客户端整合展示效果，有2种智能分析模块的部署方案。

3.2 方案1：主站侧客户端扩展

在主站客户端的后台增加对已布防点位的巡视分析，或是在客户端调用视频时增加对已布防点位的巡视分析，分析结果通过配置前端屏幕显示方式或是显示叠层的方式展示在播放视频上，并对分析结果进行管理，其过程如图4所示。

图4 主站侧部署智能分析模块

3.3 方案2：站端扩展

在站端或是开闭所侧部署智能分析模块，对视频服务器或摄像机进行软件改造，或者部署独立的分析设备，增加对布防点位的巡视分析，并将分析结果叠加到视频流上，把分析结果通过协议上传到主站侧的管理服务器和客户端，其过程如图5所示。

图5 站端或开闭所侧部署智能分析模块

3.4 方案分析对比

2种方案的比较如表1所示。由表1可知，如用于短期的试点，采用方案1见效较快。如果进行大规模推广，则采用方案2部署在站端或是下辖子站数量有限的运维站较为适宜。

4 应用分析

4.1 在线图像视频监视

图6为某变电站开关和表计检测画面。图右侧部分一次接线图展示了开关的实际状态，鼠标所在位置与图左侧框选位置是对应关系。

4.2 开关分合状态智能检测

可对开关站内各个间隔的目标对象开关进行定时的实时状态检测，一旦开关状态发生改变或异常，可进行联动或预警。系统处理流程如图7所示。

表1 2种方案的比较

图6 设备状态智能展示实例

图7 开关分合状态智能检测流程

经测试，系统的分析准确率可达100%，同时也可实现多个开关的同时分析反馈。

4.3 工作人员安全监测

可对出入开关站的工作人员是否佩戴安全帽进行监测，若检测到未佩戴安全帽的工作人员，可进行联动或预警，系统流程如图8所示。

经测试，系统分析准确率可达95%以上，实地测试情况如图9所示。

在整个智能巡检过程中，平台可对辨识过程和结果进行布防、撤防，系统智能辨识的结果也能够以告警的形式实时上传至主站，并实现站内的有效联动。

图8 安全监测系统流程

图9 安全智能监测系统实地模拟

5 结语

提出并开发了基于图像视频的开闭所开关遥控视频联动及智能巡检系统。该系统性能可靠、功能完善、配置灵活、操作方便、布局合理，可满足长时间稳定工作的要求；系统所用通信协议和通信接口等遵循当前最新国际标准、国家标准、工业或行业标准，具有良好的标准性、开放性、集成性、安全性、可扩充性及可维护性，可根据需要方便地进行分层管理，增减各类站级前端设备等。该系统已在浙江多地投运，并取得了预期的效果。

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[3]高会生，李然，赵振兵，等.图像监控系统与SCADA系统互联实践[J].电力系统自动化，2005，29（6）∶93-97.

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[10]张静.变电站远程状态监控系统的提升与改进[J].信息系统工程，2015（2）∶116.

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（本文编辑：方明霞）

Research on Key Technology of Remote Control Video Linkage and Intelligent Inspection for Distribution Automation

ZHENG Weiyan1，SONG Jingen1，ZHU Yiyong2，LIU Jiaqi1，CUI Jianye1
（1.State Grid Hangzhou Power Supply Commpany，Hangzhou 310009，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

To improve automation of distribution networks，a remote control video linkage and intelligent inspection system for switchgears in switching station based on video and image is introduced and designed.The system enables automatic anti-theft monitoring of switching station and distribution room；intelligent operating status identification of switches of switching station and distribution room，control cubicle，etc；alarming linkage in the station and operating status monitoring.By intelligent analysis on images uploaded to the master station from switching station，the image and video monitoring system can monitor the operating status or readings of distribution cabinet meters，rotary switches and indicators.The intelligent inspection system can determine whether the dress of the staff is in line with security specifications from his dress above the waist to achieve effective supervision.

distribution network；video and image；linage equipment；intelligent inspection；intelligent recognition

10.19585/j.zjdl.201706008

1007-1881（2017）06-0034-05

TP277

B

2017-03-15

郑伟彦（1981），男，高级工程师，从事配电自动化工作。