路 垚 劉曉東 李士雅 王 匡 徐清軒

（河南省電力公司淅川供電公司）

0 引言

電力系統(tǒng)在工作中會(huì)受到故障的影響而引起電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，威脅電力系統(tǒng)的功能和作用，可應(yīng)用繼電保護(hù)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)，促使電氣設(shè)備維持較好的運(yùn)行狀態(tài)。而繼電保護(hù)開關(guān)的狀態(tài)也會(huì)影響其功能和作用。在電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可對(duì)繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)的詳細(xì)情況［1］，保障電力系統(tǒng)繼電保護(hù)開關(guān)能發(fā)揮相應(yīng)作用，使電力系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行。

1 繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)

繼電保護(hù)開關(guān)在工作時(shí)可以有三種狀態(tài)，主要包括正常狀態(tài)、故障狀態(tài)和巡檢狀態(tài)。現(xiàn)對(duì)這三種狀態(tài)進(jìn)行研究，具體如下：

（1）正常狀態(tài)。電力系統(tǒng)在服務(wù)時(shí)，繼電保護(hù)裝置會(huì)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，這種狀態(tài)下，繼電保護(hù)裝置會(huì)起到監(jiān)控和保護(hù)的作用，能使電氣設(shè)備保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。其可以對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行采集，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效果，降低故障帶來的影響。在正常狀態(tài)下，繼電保護(hù)裝置是平穩(wěn)運(yùn)行的，其會(huì)對(duì)系統(tǒng)的信息進(jìn)行采集，如果采集到故障信息，則會(huì)展開相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作，使電力設(shè)備得到保護(hù)。如果其處于安全運(yùn)行狀態(tài)，能推動(dòng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定健康發(fā)展。

（2）故障狀態(tài)。在電力系統(tǒng)工作時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)在進(jìn)入故障狀態(tài)時(shí)，不能完成相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作，如果這時(shí)沒有采取相應(yīng)措施，就容易出現(xiàn)故障后設(shè)備受到影響的問題。另外，在電力系統(tǒng)服務(wù)中，繼電保護(hù)開關(guān)處于故障狀態(tài)后，若要進(jìn)行故障保護(hù)，要防止電力系統(tǒng)的過載或是短路問題，并對(duì)自動(dòng)采取預(yù)定的保護(hù)措施，再對(duì)斷路器跳閘、電源切斷等問題進(jìn)行控制，讓電力系統(tǒng)能保持穩(wěn)定工作狀態(tài)［2］。

（3）巡檢狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)是繼電保護(hù)系統(tǒng)的又一個(gè)狀態(tài)，在巡檢狀態(tài)下，繼電保護(hù)開關(guān)能展開巡檢工作，以提高系統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作的能力。這種狀態(tài)下，檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)完成相應(yīng)記錄工作，借助這些數(shù)據(jù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的維護(hù)和分析。通過繼電保護(hù)開關(guān)的巡檢狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)電路中隱藏故障的分析，再針對(duì)問題做出相應(yīng)改進(jìn)措施，使電氣設(shè)備保持穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。

結(jié)合上述三種狀態(tài)的研究可保障繼電保護(hù)開關(guān)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，從而推動(dòng)電力企業(yè)各項(xiàng)設(shè)備處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，減少故障帶來的影響。

2 繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)

針對(duì)繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)展開研究，發(fā)揮繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)的功能，推動(dòng)繼電保護(hù)開關(guān)作用的提升，詳細(xì)分析如下。

2.1 開關(guān)狀態(tài)識(shí)別算法

為了滿足繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)的需求，要對(duì)開關(guān)狀態(tài)識(shí)別算法進(jìn)行研究，具體如下：

（1）灰度二值化處理。先對(duì)每個(gè)像素的灰度值進(jìn)行獲取，要對(duì)閾值（R＋G＋B）／3進(jìn)行選擇，一般可將一個(gè)像素點(diǎn)灰度值和周圍8個(gè)灰度值相加并除以9，再將其與閾值進(jìn)行對(duì)比，一般大于閾值的要設(shè)置為255，小于閾值時(shí)，可將其設(shè)定為0。

（2）獲取邊緣開關(guān)，外接長方形。定位開關(guān)邊緣外接長方形四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，左上角為（x0，y0），而左下角為（x0，y1），右上角可按照（x1，y2）進(jìn)行描述，右下角可按照（x1，y3），可以按照公式（1）進(jìn)行描述。

按照公式（1）能完成開關(guān)邊緣的順利提取，促使繼電保護(hù)開關(guān)的功能和作用得以體現(xiàn)。

（3）開關(guān)方向標(biāo)志區(qū)域的提取。繼電保護(hù)開關(guān)工作時(shí)，可對(duì)開關(guān)方向標(biāo)志區(qū)域進(jìn)行提取，一般要對(duì)內(nèi)部小區(qū)域邊緣特征進(jìn)行獲取，再對(duì)小區(qū)域邊緣周長進(jìn)行獲取，展開鑒別周長閾值判別開關(guān)方向標(biāo)志位。

（4）定位區(qū)域的位置獲取。在工作中，還要對(duì)定位區(qū)域位置進(jìn)行獲取，再完成計(jì)算開關(guān)方向標(biāo)志區(qū)域重心的坐標(biāo)（xk，yk），其中k＝0，…，N，然后能得到公式（2）：

按照公式（2），能實(shí)現(xiàn)開關(guān)方向標(biāo)志區(qū)域重心坐標(biāo)的順利獲取，能順利構(gòu)建繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)，可保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

再對(duì)開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行定義，可定義為0、UAB、UBA幾種狀態(tài)，重心所處的位置確定開關(guān)的狀態(tài)。再對(duì)繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)檢測(cè)的情況進(jìn)行研究，借助繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)，能獲取相應(yīng)檢測(cè)結(jié)果，其中開關(guān)狀態(tài)識(shí)別算法能將開關(guān)狀態(tài)定義為0、UAB、UAB、UBC狀態(tài)等內(nèi)容，重心所處的位置就能對(duì)應(yīng)繼電保護(hù)開關(guān)的狀態(tài)，保證繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)揮作用，使其順利為電力系統(tǒng)提供服務(wù)。如圖1所示為機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)下開關(guān)檔位在UAB狀態(tài)下的基本情況。

圖1 機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)下開關(guān)檔位在U AB狀態(tài)下的基本情況

在繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)工作時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)信息的獲取，發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的作用，在電力系統(tǒng)故障時(shí)，繼電保護(hù)開關(guān)能完成對(duì)設(shè)備的保護(hù)，減少對(duì)設(shè)備的影響。

2.2 機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)的分析

結(jié)合上述研究，在完成開關(guān)狀態(tài)識(shí)別算法分析的基礎(chǔ)上，要進(jìn)行機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)的研究，發(fā)揮機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)的功能，具體如下［3］。

2.2.1 基本構(gòu)造

機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)可以包括光源、鏡頭、相機(jī)、圖像處理單元、監(jiān)視器和圖像處理軟件，還有通訊和輸出單元等內(nèi)容。

2.2.2 系統(tǒng)劃分

可對(duì)機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步研究，一般包括主端PC、影像擷取卡、影像處理器、影像攝像機(jī)、定焦鏡頭、顯微鏡頭和LED光源、其他光源、LCD、私服運(yùn)動(dòng)機(jī)臺(tái)、精密桌臺(tái)等內(nèi)容，使系統(tǒng)在工作時(shí)有較好的應(yīng)用價(jià)值。

另外，系統(tǒng)部分還可以分為采集和分析系統(tǒng)，其中采集部分主要以傳感器和攝像頭為基礎(chǔ)，而分析部分主要由PC完成，通過繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)信息的獲取完成繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)的研究。經(jīng)過繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺采集開關(guān)，能進(jìn)行繼電保護(hù)開關(guān)的研究，使繼電保護(hù)開關(guān)能發(fā)揮相應(yīng)作用。

除此之外，繼電保護(hù)開關(guān)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)還有五部分，主要的典型結(jié)構(gòu)分別為照明部分、鏡頭部分、高速相機(jī)、圖像采集卡、視覺處理器等內(nèi)容，通過這幾個(gè)部分的控制，能符合繼電保護(hù)開關(guān)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)作業(yè)需求，推動(dòng)電力企業(yè)穩(wěn)定健康的發(fā)展。具體系統(tǒng)情況如圖2所示。

圖2 繼電保護(hù)開關(guān)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)

2.2.3 工作原理

機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)在工作時(shí)，要對(duì)CCD照相機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，將其采集到的目標(biāo)轉(zhuǎn)化成圖像信號(hào)，然后，將其傳遞到圖像處理系統(tǒng)中，再根據(jù)像素分布、顏色和亮度等信息進(jìn)行獲取，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的傳遞，圖像處理系統(tǒng)可將這些應(yīng)用到運(yùn)算當(dāng)中，獲取目標(biāo)的特征，這些特征包括面積、數(shù)量、位置和長度等信息。

結(jié)合機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)的基本情況能得到允許度和其他條件的輸出結(jié)果，還能得到尺寸、角度是否合格等信息，使機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)在工作時(shí)可對(duì)繼電保護(hù)開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行獲取。

機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)在工作時(shí)，主要包括圖像獲取和視覺處理兩部分，圖像處理主要是由照明系統(tǒng)、視覺傳感器、模擬、數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換器和幀存儲(chǔ)器等構(gòu)成，能保障機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)發(fā)揮作用。而且在視覺傳感器獲取二維圖像時(shí)，要應(yīng)視覺處理器進(jìn)行視覺信息的獲取，再將視覺信息轉(zhuǎn)化為符號(hào)信息，完成對(duì)繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)信息的獲取。使繼電保護(hù)開關(guān)工作時(shí)，能發(fā)揮相應(yīng)功能和作用。

2.2.4 機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)的進(jìn)一步分析

在機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)分析時(shí)，包括圖像的獲取、圖像的處理和輸出與顯示等內(nèi)容，圖像獲取主要以傳感器或攝像頭為基礎(chǔ)，能獲取有效的信息，要求獲取可視化的繼電保護(hù)開關(guān)信息，使機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)能符合繼電保護(hù)開關(guān)的作業(yè)需求。視覺信息技術(shù)主要依靠圖像處理方法，可對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)，使數(shù)據(jù)編碼實(shí)現(xiàn)傳輸，促使工作人員獲取經(jīng)過視覺信息技術(shù)處理后的數(shù)據(jù)信息，使數(shù)據(jù)信息符合機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用需求［4］。

至于輸出圖像的質(zhì)量，受到上述技術(shù)的影響，再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像的分析和識(shí)別，使計(jì)算機(jī)符合機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)的工作需求。機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)主要依靠顏色、形狀等信息獲取環(huán)境信息，再對(duì)繼電保護(hù)開關(guān)的狀態(tài)信息進(jìn)行獲取，其主要對(duì)顏色進(jìn)行識(shí)別，其中包括目標(biāo)顏色和背景顏色兩個(gè)部分，再對(duì)RGB顏色實(shí)現(xiàn)分量的匹配，為了減少環(huán)境光強(qiáng)度的影響，可將RGB顏色域空間轉(zhuǎn)化為HIS顏色空間。工作時(shí)，顏色分類的方法包括線性色彩閾值法，另外鄰域法和閾值向量等方法也要得到合理運(yùn)用。

對(duì)于閾值向量的顏色識(shí)別，可對(duì)如下內(nèi)容進(jìn)行分析，具體如下：

（1）色彩空間的選擇。要先做好色彩空間的選擇?？蛇x擇適宜的顏色空間，常用的顏色空間包括RGB、YUV和HSV、CMY等內(nèi)容，顏色空間的選擇會(huì)給圖像分割、目標(biāo)識(shí)別帶來影響，能夠保證識(shí)別水平。其中RGB是常用的顏色空間，對(duì)同一顏色屬性，在不同條件下其RGB值相對(duì)分散，所以能從中獲取亮度分量的顏色空間，也就是YUV和HSV顏色空間。

（2）應(yīng)用。在繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)的獲取，能夠?qū)^電保護(hù)開關(guān)的狀態(tài)信息進(jìn)行明確，促使工作人員根據(jù)狀態(tài)信息完成對(duì)繼電保護(hù)開關(guān)的管理。另外，借助繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)，能為配網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)格化管理的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，提高配網(wǎng)的管理能力。

3 結(jié)束語

本文以繼電保護(hù)開關(guān)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)繼電保護(hù)開關(guān)狀態(tài)和繼電保護(hù)開關(guān)的識(shí)別進(jìn)行分析，可發(fā)揮繼電保護(hù)開關(guān)機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)作用，對(duì)系統(tǒng)的基本情況，包括構(gòu)成、原理等內(nèi)容進(jìn)行介紹，使系統(tǒng)在工作時(shí)，能發(fā)揮相應(yīng)作用，推動(dòng)繼電保護(hù)開關(guān)能發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)格化管理，促使電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展。