一、概述

電力系統(tǒng)自動化是電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷成熟，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，在電力自動化系統(tǒng)中的信息輸入、輸出甚至是存儲和傳輸中都應(yīng)用了計算機(jī)技術(shù)。鑒于電力系統(tǒng)具有功能復(fù)雜，分布范圍廣，管理調(diào)度較為集中等特點，故基于計算機(jī)的視覺圖像技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用前景。如結(jié)合紅外成像技術(shù)對線路設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、應(yīng)用遙感技術(shù)和工業(yè)電視技術(shù)分擔(dān)工作人員的工作壓力等。

如果能夠?qū)⒒趫D像識別和圖像處理的計算機(jī)視覺技術(shù)安全合理的應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，可以對電力系統(tǒng)的智能監(jiān)控和處理。目前，已有部分應(yīng)用實例投入使用，如利用紅外圖像分析技術(shù)對電力設(shè)備進(jìn)行簡單識別、結(jié)合傳感器等對火電廠煤粉鍋爐火焰燃燒狀態(tài)的判斷等。

二、計算機(jī)視覺技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

計算機(jī)視覺技術(shù)是通過對采集到的數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行處理和分析來模擬和研究微觀或者宏觀層面視覺功能的技術(shù)。具體到電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，計算機(jī)視覺技術(shù)主要被應(yīng)用在三個方面，分別為地區(qū)調(diào)度實時監(jiān)控、設(shè)備運行負(fù)荷控制和變電站自動化監(jiān)控和處理。其中，地區(qū)調(diào)度實時監(jiān)控中的計算機(jī)視覺技術(shù)功能與中心調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)相似，都是通過多臺計算機(jī)和圖像采集設(shè)備實現(xiàn)對電力設(shè)備運行的監(jiān)控和對電力的實時調(diào)度等。而設(shè)備運行負(fù)荷控制通常需要利用工頻或者聲頻參與控制，還無法完全脫離人的視覺參與實現(xiàn)自動控制。變電站自動化監(jiān)控和處理是變電站自動化發(fā)展的方向，該技術(shù)是利用計算機(jī)，通過對實時狀態(tài)進(jìn)行視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理，以實現(xiàn)無人值守的自動化運行模式。

典型的應(yīng)用領(lǐng)域為下述幾個方面。

1.計算機(jī)視覺技術(shù)在在線監(jiān)測中的應(yīng)用。該應(yīng)用主要是利用計算機(jī)的紅外圖像識別技術(shù)對電力設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測實現(xiàn)的。電氣設(shè)備的表面溫度在一定程度上可以反映其運行的狀態(tài)，利用圖像采集設(shè)備對電氣設(shè)備進(jìn)行紅外成像拍攝，可以獲取設(shè)備溫度的實時動態(tài)，在此基礎(chǔ)上對紅外圖像進(jìn)行圖譜分析，并與正常運行時的參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，即可實現(xiàn)對電力設(shè)備的在線監(jiān)測。同時，若設(shè)備出現(xiàn)故障，利用紅外成像技術(shù)還能對故障位置進(jìn)行定位，這就為及時進(jìn)行檢修提供了強(qiáng)力的支持。

例如，斷路器觸頭接觸不良、輸電線路絕緣環(huán)境的變差、變壓器少油等故障都會造成局部設(shè)備過熱。若只采用傳統(tǒng)檢修方式，無法切實掌握設(shè)備運行狀態(tài)，只能在故障發(fā)生后尋找故障部位，檢查確認(rèn)后才能進(jìn)行排除處理。計算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用，首先簡化了檢測方式，只需要將成像設(shè)備在有效范圍內(nèi)對電氣設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量即可實現(xiàn)；其次在監(jiān)測方面，一旦設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)超出正常范圍的最大或最小閾值，即可認(rèn)定該部位已經(jīng)發(fā)生故障，實現(xiàn)對故障的及時處理，由于定位更為準(zhǔn)確，且減少了傳統(tǒng)的故障部位確認(rèn)環(huán)節(jié)，故提高了系統(tǒng)運行與監(jiān)測效率。

2.計算機(jī)視覺技術(shù)在無人值班變電站和電場環(huán)境監(jiān)控中的應(yīng)用。在無人值班變電站中，利用微波雙鑒探測器和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等組成無人監(jiān)視系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)對變電站周邊環(huán)境進(jìn)行視頻監(jiān)控，然后利用差分圖像、光流法等計算機(jī)視覺技術(shù)等對移動物體進(jìn)行判斷和識別，確認(rèn)移動物體屬性，若出現(xiàn)情況可以進(jìn)行實時報警。實際應(yīng)用表明，在適當(dāng)天氣條件下，該系統(tǒng)的識別準(zhǔn)確率保持在較高水平。若變電站周邊發(fā)生火情，還可以輔助紅外圖像識別對火勢進(jìn)行判斷并報警。

3.計算機(jī)視覺技術(shù)在電力線路監(jiān)測中的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，為滿足人們?nèi)找嬖鲩L的電力需求，必須進(jìn)行大量的電力線路鋪設(shè)，在鋪設(shè)過程中，通常需要穿越復(fù)雜的地理環(huán)境，這種情況為線路巡檢員的工作帶來了極大的困難，且巡檢效率不高、存在巡檢盲區(qū)等。此時，利用計算機(jī)視覺技術(shù)可以很好的解決該問題。對電力線路安裝監(jiān)測機(jī)器人，在機(jī)器人中安裝控制裝置，位置傳感器、測距傳感器和CCD視覺傳感器，線路檢測裝置，無線圖像傳輸設(shè)備等，通過機(jī)器人在線路中行走對線路進(jìn)行溫度識別和分布判斷，進(jìn)而完成線路的巡視工作。該方式可以減少惡劣環(huán)境對巡線工作帶來的操作難度，提高工作效率，增強(qiáng)故障判斷精度。

4.計算機(jī)視覺技術(shù)在位置判斷中的應(yīng)用。利用計算機(jī)視覺技術(shù)可以對電力系統(tǒng)中的開關(guān)刀閘位置和繼電保護(hù)壓板的位置進(jìn)行監(jiān)測。開關(guān)刀閘具有三種狀態(tài)，分別為閉合、斷開和異常。若開關(guān)刀閘位置不適當(dāng)會影響到系統(tǒng)的工作狀態(tài)。利用計算機(jī)視覺技術(shù)可以自動識別其工作狀態(tài)，并對不正常狀態(tài)進(jìn)行報警。繼電保護(hù)壓板會隨著電網(wǎng)或者變電站的運行方式的變化而變化。操作規(guī)范要求值班人員對壓板的位置進(jìn)行確認(rèn)和糾正。若壓板位置不正確會導(dǎo)致繼電保護(hù)出現(xiàn)錯誤動作甚至引發(fā)事故。在壓板監(jiān)測方面，由于壓板電信息不明辨，傳統(tǒng)檢測方式不易對其進(jìn)行檢測，若采用計算機(jī)視覺技術(shù)，利用成像技術(shù)對壓板盤面進(jìn)行圖像采集，然后通過圖像識別技術(shù)對獨享進(jìn)行識別，即可實現(xiàn)對壓板位置的判斷。

三、總結(jié)

計算機(jī)視覺技術(shù)可以滿足電力系統(tǒng)自動化進(jìn)程中所面臨的一些實際問題，得到了充分的肯定。隨著我國電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)復(fù)雜度的逐漸增高，對系統(tǒng)維護(hù)要求的不斷提高，計算機(jī)視覺技術(shù)必然會成為電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用中的重要技術(shù)之一，且具有廣泛的應(yīng)用前景。