專利名稱：一種智能無人值守變電站的電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電力行業(yè)無人值守變電站及電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)的技術(shù)范疇，尤其涉及遙視(內(nèi)嵌視頻分析)與警衛(wèi)環(huán)境安全模塊實行聯(lián)動、與電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行集成的一種智能無人值守變電站的電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國的電力工業(yè)呈持續(xù)高速發(fā)展的態(tài)勢。發(fā)電領(lǐng)域，裝機(jī)容量從2002年的3. 53 億千瓦連續(xù)跨越4億、5億、6億、7億、8億千瓦五個臺階；2010年，發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)9. 6219 億千瓦，全年用電量41923億千瓦時。輸電領(lǐng)域，2005年我國從國家層面對發(fā)展特高壓輸電技術(shù)進(jìn)行了部署，目前IOOOkV特高壓技術(shù)已取得重大突破、并得到成功應(yīng)用。配電領(lǐng)域，無人值守變電站則是我國電力行業(yè)的投資重點，建設(shè)無人值守變電站既是行業(yè)自身發(fā)展的需要，更是用戶需求的使然首先，現(xiàn)代工業(yè)、尤其是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，對電能的電壓值、頻率、紋波系數(shù)、供電可靠性等指標(biāo)日趨嚴(yán)格，電力企業(yè)必須滿足這一要求；第二，它亦成為電力企業(yè)安全高效運行不可或缺的技術(shù)支撐；最后，無人值守變電站有助于電力企業(yè)的減員增效、 有助于緩解變電站建設(shè)用地的難題。無人值守變電站領(lǐng)域的代表性研究成果如下 無人值班變電站警示系統(tǒng)(申請?zhí)?0091017^87. 6)，提出通過用定位攝影裝置及追蹤定位裝置進(jìn)行追蹤，提醒誤入變電站的人員盡快離開，并對進(jìn)入的人數(shù)進(jìn)行分析統(tǒng)計。 變電站遠(yuǎn)程數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)(申請?zhí)?00610053822. 1)，提出一種變電站遠(yuǎn)程數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，采用一體化攝像機(jī)和快球的視頻線相連的矩陣，以太網(wǎng)發(fā)射和接收器、遠(yuǎn)端控制中心，實現(xiàn)對變電站的遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)，增強(qiáng)變電站防火、防盜的水平。·無人值班變電站單人操作安全監(jiān)視系統(tǒng)(ZL200710170442. 0)，提出一種無人值班變電站單人操作的安全監(jiān)視系統(tǒng)，采用無線局域網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行聲像信號的傳輸，實現(xiàn)對變電站設(shè)備進(jìn)行安全操作的目的?！?一種無人值班變電站中安全可靠的調(diào)度操作裝置(ZL200810080181. 8)，提出一種無人值班變電站中安全可靠的調(diào)度操作裝置，由操作員以指紋信息登錄，電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)系統(tǒng)驗證后向廠站的終端發(fā)送控制指令，避免了非法用戶登錄、惡意操作的可能性。上述有益探索和研究成果有一定的參考和借鑒價值。從智能電網(wǎng)的角度審視現(xiàn)有成果，無人值守變電站仍存在諸多亟待改進(jìn)之處，有必要在現(xiàn)有研究成果基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的深入研究與創(chuàng)新。我國的變電站基本已實現(xiàn)基于“四遙” 一遙測、遙信、遙控、遙調(diào)一的電網(wǎng)自動化調(diào)度系統(tǒng)(亦稱電力監(jiān)控系統(tǒng)電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng))，遙視(俗稱第“五遙”)和警衛(wèi)環(huán)境安全系統(tǒng)也得到廣泛應(yīng)用；受限于當(dāng)時的技術(shù)資金條件和認(rèn)知理念水平，上述各系統(tǒng)大多分步、分批實施，獨立運行；因此，目前變電站的內(nèi)部存在多個信息孤島一局部的自動化程度不斷提高，全局的信息卻不完善、且共享能力薄弱、聯(lián)動機(jī)制缺位；從而導(dǎo)致變電站的各系統(tǒng)處于割裂的、局部的、無法構(gòu)成統(tǒng)一整體的較低智能狀態(tài)，降低了變電站的效能，增加了運維護(hù)開支。遵循系統(tǒng)工程設(shè)計理念，補上缺位的變電站控制系統(tǒng)及電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)的頂層設(shè)計是十分必要的。傳統(tǒng)的警衛(wèi)環(huán)境安全模塊通過煙霧/溫度/明火探測器、SF6/紅外/超聲波/水浸傳感器等得到報警信號，實施安保；其弊端是探測區(qū)域有限、缺乏固定證據(jù)的能力、也不具備可視直觀的特性；遙視(視頻監(jiān)控)是傳統(tǒng)警衛(wèi)環(huán)境安全模塊的補充，兩者具有良好的互補性；因此，遙視與警衛(wèi)環(huán)境安全模塊的聯(lián)動，必將提升變電站的安保和智能化水平。提供高品質(zhì)電能是電力企業(yè)的首要目標(biāo)，對特定用戶(如醫(yī)院、消防)的電力保障則是電力企業(yè)的關(guān)注重點。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，加之新設(shè)備的大量投運，要求調(diào)度員必須對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電力運行規(guī)程、電力設(shè)備非常了解，而且能夠不受環(huán)境、情緒等各種因素的影響；因此，僅憑人力已難以勝任電網(wǎng)的高品質(zhì)調(diào)度。必須指出， 提供高品質(zhì)電能的前提是遙視、警衛(wèi)環(huán)境安全模塊與電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)的集成；因為只有在集成系統(tǒng)支持下，調(diào)度員才有可能針對安全系統(tǒng)上傳的突發(fā)事件作出正確的實時響應(yīng): 重組電網(wǎng)、進(jìn)行應(yīng)急和優(yōu)化調(diào)度，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，提升變電站的智能化水平和電網(wǎng)的服務(wù)水準(zhǔn)。專業(yè)調(diào)查表明僅僅監(jiān)視兩臺監(jiān)視器，10分鐘之后監(jiān)控人員就將錯過45%的行為，30分鐘之后將錯過95%的行為；換言之，人非理想的監(jiān)視者。變電站遙視的現(xiàn)狀是視頻監(jiān)視的多，視頻識別的少；人工干預(yù)的事件多，自動智能處理的事件少；異常事件的后處理多，實時處理的少；事件簡單傳輸?shù)亩啵C合處理的少?；谟嬎銠C(jī)視覺的視頻分析，通過對圖像序列的自動分析來檢測場景中的運動目標(biāo)，進(jìn)而進(jìn)行跟蹤與識別，并在此基礎(chǔ)上分析和判斷目標(biāo)的行為。目前，視頻分析技術(shù)取得長足進(jìn)步的同時還存在這樣或那樣的不足，尚未成熟到可以完全取代監(jiān)控員的程度，但只要深入分析無人值守變電站的特點，應(yīng)用有針對的視頻分析技術(shù)，就能基本消除視頻分析技術(shù)的不足；因此遙視中嵌入視頻分析軟件，輔助監(jiān)控員執(zhí)行監(jiān)視或控制任務(wù)，不僅可能而且必要；嵌入視頻分析的遙視減輕了監(jiān)控員的工作壓力，降低了誤報漏報率，進(jìn)一步提高了變電站的安保和智能化水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種智能無人值守變電站的電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)。智能無人值守變電站的電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)包括電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心和多個無人值守變電站，電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心與多個無人值守變電站之間鋪設(shè)遵循 IEC61850傳輸規(guī)約的SDH自愈式光纖環(huán)網(wǎng)，由電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心統(tǒng)一調(diào)度；無人值守變電站采用分布式架構(gòu)、上下位機(jī)協(xié)同工作模式，各無人值守變電站向電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心上傳電網(wǎng)參數(shù)、電站設(shè)備狀態(tài)、遙視及安全系統(tǒng)的信息，電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心依據(jù)各無人值守變電站上傳信息、借助專家系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度；無人值守變電站包括變電站上位機(jī)、警衛(wèi)環(huán)境安全模塊、模擬量采樣下位機(jī)、開關(guān)量下位機(jī)、數(shù)字量下位機(jī)、操作控制下位機(jī)、保護(hù)控制下位機(jī)、視頻監(jiān)控模塊、門禁單元、照明單元、語音廣播單元、紅外探測單元、遙視單元，遙視單元包括網(wǎng)絡(luò)IP攝像機(jī)、云臺、交換機(jī)；變電站上位機(jī)分別與警衛(wèi)環(huán)境安全模塊、模擬量采樣下位機(jī)、開關(guān)量下位機(jī)、數(shù)字量下位機(jī)、操作控制下位機(jī)、保護(hù)控制下位機(jī)、視頻監(jiān)控模塊相連并通過以太網(wǎng)進(jìn)行信息交互；警衛(wèi)環(huán)境安全模塊與門禁單元、照明單元、語音廣播單元、紅外探測單元相連；視頻監(jiān)控模塊與遙視單元相連；警衛(wèi)環(huán)境安全模塊控制門禁單元、照明單元、語音廣播單元、紅外探測單元，模擬量采樣下位機(jī)對變送器的模擬量進(jìn)行采樣，開關(guān)量下位機(jī)讀取開關(guān)設(shè)備輸入的開關(guān)信號，數(shù)字量下位機(jī)讀取數(shù)字設(shè)備輸入的數(shù)字量，操作控制下位機(jī)對數(shù)字設(shè)備進(jìn)行數(shù)字量控制、對變送器進(jìn)行模擬量控制、對開關(guān)設(shè)備進(jìn)行開關(guān)量控制，視頻監(jiān)控模塊對遙視單元采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻分析，一旦發(fā)現(xiàn)非法入侵視頻監(jiān)控模塊與警衛(wèi)環(huán)境安全模塊進(jìn)行聯(lián)動，并上傳報警信息至電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心；電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心根據(jù)專家系統(tǒng)按非法入侵電網(wǎng)應(yīng)急重組方法進(jìn)行重組。所述的非法入侵電網(wǎng)應(yīng)急重組方法為1)視頻監(jiān)控模塊采用雙背景差分法進(jìn)行非法入侵檢測，并與警衛(wèi)環(huán)境安全模塊按規(guī)則實行聯(lián)動，向電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心上傳報警信息；2)電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心的專家系統(tǒng)根據(jù)各無人值守變電站系統(tǒng)上傳的電網(wǎng)參數(shù)、電站設(shè)備狀態(tài)、遙視及安全系統(tǒng)的信息建立電網(wǎng)模型；3)專家系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)的拓?fù)浼傲繙y情況，對各無人值守變電站系統(tǒng)的上傳信息進(jìn)行過濾評估，得到真正代表電網(wǎng)運行的合理數(shù)據(jù)；4)專家系統(tǒng)計算出電網(wǎng)的的基本潮流，并模擬開關(guān)分合后電網(wǎng)重構(gòu)后的潮流情況，根據(jù)推理規(guī)則電網(wǎng)狀態(tài)空間Α = |ειη，a12，···, alk ；an, a12,…，alk操作條件集B= Ib1, b2,…，bm操作事件集C= ICnC2,…，Cn在某狀態(tài)Ap下，滿足條件B,，則操作事件集C中一些特定事件C；發(fā)生ApAA分別是 A、B、C 的子集；l，k，m，n = 1,2,3......搜索可行解，實現(xiàn)電網(wǎng)應(yīng)急重構(gòu)，確保調(diào)度安全。所述的視頻監(jiān)控模塊采用雙背景差分法為采用高低更新率的混合高斯模型對同一背景分別生成高更新率的背景和低更新率的背景，并根據(jù)如下公式生成相應(yīng)的兩張前景二值圖
權(quán)利要求
1.一種智能無人值守變電站的電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于包括電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心和多個無人值守變電站，電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心與多個無人值守變電站之間鋪設(shè)遵循IEC61850傳輸規(guī)約的SDH自愈式光纖環(huán)網(wǎng)，由電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心統(tǒng)一調(diào)度；無人值守變電站采用分布式架構(gòu)、上下位機(jī)協(xié)同工作模式，各無人值守變電站向電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心上傳電網(wǎng)參數(shù)、電站設(shè)備狀態(tài)、遙視及安全系統(tǒng)的信息，電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心依據(jù)各無人值守變電站上傳信息、借助專家系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度；無人值守變電站包括變電站上位機(jī)、警衛(wèi)環(huán)境安全模塊、模擬量采樣下位機(jī)、開關(guān)量下位機(jī)、數(shù)字量下位機(jī)、 操作控制下位機(jī)、保護(hù)控制下位機(jī)、視頻監(jiān)控模塊、門禁單元、照明單元、語音廣播單元、紅外探測單元、遙視單元，遙視單元包括網(wǎng)絡(luò)IP攝像機(jī)、云臺、交換機(jī)；變電站上位機(jī)分別與警衛(wèi)環(huán)境安全模塊、模擬量采樣下位機(jī)、開關(guān)量下位機(jī)、數(shù)字量下位機(jī)、操作控制下位機(jī)、保護(hù)控制下位機(jī)、視頻監(jiān)控模塊相連并通過以太網(wǎng)進(jìn)行信息交互；警衛(wèi)環(huán)境安全模塊與門禁單元、照明單元、語音廣播單元、紅外探測單元相連；視頻監(jiān)控模塊與遙視單元相連；警衛(wèi)環(huán)境安全模塊控制門禁單元、照明單元、語音廣播單元、紅外探測單元，模擬量采樣下位機(jī)對變送器的模擬量進(jìn)行采樣，開關(guān)量下位機(jī)讀取開關(guān)設(shè)備輸入的開關(guān)信號，數(shù)字量下位機(jī)讀取數(shù)字設(shè)備輸入的數(shù)字量，操作控制下位機(jī)對數(shù)字設(shè)備進(jìn)行數(shù)字量控制、對變送器進(jìn)行模擬量控制、對開關(guān)設(shè)備進(jìn)行開關(guān)量控制，視頻監(jiān)控模塊對遙視單元采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻分析，一旦發(fā)現(xiàn)非法入侵視頻監(jiān)控模塊與警衛(wèi)環(huán)境安全模塊進(jìn)行聯(lián)動，并上傳報警信息至電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心；電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心根據(jù)專家系統(tǒng)按非法入侵電網(wǎng)應(yīng)急重組方法進(jìn)行重組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能無人值守變電站的電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于所述的非法入侵電網(wǎng)應(yīng)急重組方法為1)視頻監(jiān)控模塊采用雙背景差分法進(jìn)行非法入侵檢測，并與警衛(wèi)環(huán)境安全模塊按規(guī)則實行聯(lián)動，向電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心上傳報警信息；2)電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心的專家系統(tǒng)根據(jù)各無人值守變電站系統(tǒng)上傳的電網(wǎng)參數(shù)、電站設(shè)備狀態(tài)、遙視及安全系統(tǒng)的信息建立電網(wǎng)模型；3)專家系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)的拓?fù)浼傲繙y情況，對各無人值守變電站系統(tǒng)的上傳信息進(jìn)行過濾評估，得到真正代表電網(wǎng)運行的合理數(shù)據(jù)；4)專家系統(tǒng)計算出電網(wǎng)的的基本潮流，并模擬開關(guān)分合后電網(wǎng)重構(gòu)后的潮流情況，根據(jù)推理規(guī)則電網(wǎng)狀態(tài)空間A = Ia1, ει2，···, alk ；an, a12,…，alk操作條件集B= Ib1, b2，…，bm操作事件集C= CijC2,…，Cn在某狀態(tài)Ap下，滿足條件B,，則操作事件集C中一些特定事件C；發(fā)生ApAA分別是八、8、(的子集；1，1^，111，11= 1,2,3......搜索可行解，實現(xiàn)電網(wǎng)應(yīng)急重構(gòu)，確保調(diào)度安全。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能無人值守變電站的電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于所述的視頻監(jiān)控模塊采用雙背景差分法為采用高低更新率的混合高斯模型對同一背景分別生成高更新率的背景和低更新率的背景，并根據(jù)如下公式生成相應(yīng)的兩張前景二值圖
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能無人值守變電站的電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于所述的視頻監(jiān)控模塊與警衛(wèi)環(huán)境安全模塊的聯(lián)動規(guī)則為1)紅外探測單元測到非法入侵時，警衛(wèi)環(huán)境安全模塊將報警信息上傳至變電站上位機(jī)；2)遙視單元檢測到非法入侵時，視頻監(jiān)控模塊將報警信息上傳至變電站上位機(jī)；3)變電站上位機(jī)辨識非法入侵信息并由Python腳本向警衛(wèi)環(huán)境安全模塊、視頻監(jiān)控模塊發(fā)出信號量狀態(tài)，啟動聲、光報警和非法入侵區(qū)域視頻監(jiān)控；4)警衛(wèi)環(huán)境安全模塊根據(jù)信號量狀態(tài)，控制門禁單元關(guān)閉報警地點周邊所有通道門、 照明單元開啟相關(guān)通道照明、語音廣播單元通知相關(guān)安保人員到達(dá)報警地點處理報警事件；5)視頻監(jiān)控模塊根據(jù)信號量狀態(tài)，通過遙視單元控制報警地點云臺轉(zhuǎn)動實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)IP 攝像機(jī)對報警地點的啟動臨時錄像、重要圖片上傳非法入侵應(yīng)急操作，并通過交換機(jī)現(xiàn)場報警信息發(fā)送給變電站相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)或負(fù)責(zé)人。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能無人值守變電站的電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)。它包括電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心和多個無人值守變電站，電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心與各無人值守變電站系統(tǒng)之間鋪設(shè)SDH自愈式光纖環(huán)網(wǎng)，由電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度中心統(tǒng)一調(diào)度；各無人值守變電站系統(tǒng)采用上下位機(jī)協(xié)同工作模式，變電站的視頻監(jiān)控模塊與警衛(wèi)環(huán)境安全模塊實行聯(lián)動，彌補了傳統(tǒng)安全系統(tǒng)探測區(qū)域有限等固有缺陷，同時輔助電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)監(jiān)控員執(zhí)行監(jiān)視和控制，提升了變電站的安保和智能化水平；視頻監(jiān)控模塊、警衛(wèi)環(huán)境安全模塊與變電站系統(tǒng)集成使調(diào)度系統(tǒng)面對非法入侵亊件時，有能力作出實時響應(yīng)，重組電網(wǎng)、提供應(yīng)急和優(yōu)化調(diào)度，提升了變電站的整體智能化水平和服務(wù)質(zhì)量。
文檔編號H02J13/00GK102545386SQ20121000936
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者吳明光, 曹曉萍, 溫新葉, 章云聳, 金建新 申請人:浙江大學(xué)