CN112733957A - 变电站保护压板状态核查方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

变电站保护压板状态核查方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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屈贤君
林望青
李泽彬
吴锦珊
杨晓燕
郑晓君
黄彬佳
何俊伟
崔畅
赖楷文
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Abstract

本发明公开了一种变电站保护压板状态核查方法、装置、设备及存储介质。一种变电站保护压板状态核查方法，包括：采集变电站保护压板的初始图像数据；对初始图像数据进行图像增强处理和图像形态学处理，获得目标图像数据；利用分类器对目标图像数据进行分类，获得变电站保护压板的状态信息，状态信息包括变电站保护压板的标签和开关状态；当状态信息与预设的变电站保护压板的状态阈值不同时，发出异常信号。通过分类器对变电站保护压板的投退状态进行识别，并与预设的状态阈值进行对比，可有效的判断变电站保护压板是否处于要求的投退状态下，减少运行人员参与对变电站保护压板的投退状态的核查工作量，提高电网运行的安全性。

Description

变电站保护压板状态核查方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及变电站管理技术，尤其涉及一种变电站保护压板状态核查方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在变电站中运行着大量的继电保护装置，它们能够检测电力***中发生的异常情况，在发生故障的时候及时隔离故障点或者发出告警信号，能有效防止故障范围扩大，对保障电网安全稳定运行起着重要的作用。
为方便运行人员判断和控制继电保护装置的运行状态，通常会在跳闸回路上会设计用于实现保护功能的“功能压板”以及用于决定保护动作结果的“出口压板”。而在实际运行中，由于压板投退是经人工操作的，不可避免地存在人为误投退导致保护无法正确动作的安全隐患。因此为了保证压板投退的正确性，运行人员会每个月按照整定定值单对压板进行巡查。
这种方法由于变电站中保护压板的数量非常多存在工作量大的问题，需要投入大量的人员进行检查，并且容易存在人为疏忽的情况，导致遗漏或者误判断，导致没能及时查出保护压板的异常状态，为电网运行留下安全隐患。
发明内容
本发明提供一种变电站保护压板状态核查方法、装置、设备及存储介质，以实现对变电站保护压板的投退状态的高效识别，提高电网的安全性。
第一方面，本发明实施例提供了一种变电站保护压板状态核查方法，包括：
采集变电站保护压板的初始图像数据；
对所述初始图像数据进行图像增强处理和图像形态学处理，获得目标图像数据；
利用分类器对所述目标图像数据进行分类，获得所述变电站保护压板的状态信息，所述状态信息包括所述变电站保护压板的标签和开关状态；
当所述状态信息与预设的所述变电站保护压板的状态阈值不同时，发出异常信号。
可选的，所述采集变电站保护压板的初始图像数据，包括：
连续采集多个变电站保护压板的图像信息；
按照采集顺序对多个所述图像信息进行排序，获得初始图像数据。
可选的，所述图像增强处理为对所述初始图像数据进行灰度化处理。
可选的，所述图像形态学处理为对所述初始图像数据进行二值化和腐蚀处理。
可选的，所述腐蚀处理包括：
用结构元扫描所述初始图像数据中的每一个像素，使所述结构元与其覆盖的所述像素的值执行逻辑与操作；
若逻辑与操作后得到的结果全为1，则腐蚀处理后的所述初始图像数据中该像素的像素值为1，否则为0。
可选的，所述利用分类器对所述目标图像数据进行分类，获得所述变电站保护压板的状态信息，所述状态信息包括所述变电站保护压板的标签和开关状态，包括：
将所述目标图像数据输入预训练的分类器，获得所述变电站保护压板的标签和开关状态；
将所述标签和所述开关状态组成目标矩阵作为所述变电站保护压板的状态信息。
可选的，所述当所述状态信息与预设的所述变电站保护压板的状态阈值不同时，发出异常信号，包括：
获取所述变电站保护压板对应的状态阈值；
将所述状态信息与所述状态阈值进行对比；
若所述状态信息与所述状态阈值不同，则发出异常信号。
第二方面，本发明实施例还提供了一种变电站保护压板状态核查装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集变电站保护压板的初始图像数据；
处理模块，用于对所述初始图像数据进行图像增强处理和图像形态学处理，获得目标图像数据；
分类模块，用于利用分类器对所述目标图像数据进行分类，获得所述变电站保护压板的状态信息，所述状态信息包括所述变电站保护压板的标签和开关状态；
判断模块，用于当所述状态信息与预设的所述变电站保护压板的状态阈值不同时，发出异常信号。
第三方面，本发明实施例还提供了一种变电站保护压板状态核查设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的变电站保护压板状态核查方法。
第三方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如第一方面所述的变电站保护压板状态核查方法。
本发明通过采集变电站保护压板的初始图像数据，然后对初始图像数据进行图像增强处理和图像形态学处理，可有效的降低变电站保护压板的初始图像数据中的变电站保护压板与背景的辨识度，降低后续分类器进行分类时的干扰，提升分类器对变电站保护压板的初始图像数据的分类准确度，降低分类器的计算量，通过对分类器分类后的变电站保护压板的投退状态与预设的状态阈值进行对比，可有效的判断变电站保护压板是否处于要求的投退状态下，减少运行人员参与对变电站保护压板的投退状态的核查工作量，降低人为导致的遗漏或者误判断出现，提高电网运行的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的变电站保护压板状态核查方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的变电站保护压板状态核查方法的流程图；
图3为本发明实施例三提供的变电站保护压板状态核查装置的结构图；
图4为本发明实施例四提供的变电站保护压板状态核查设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的变电站保护压板状态核查方法的流程图，本实施例可适用于变电站中对保护压板的投退状态进行核查的情况，该方法可以由变电站保护压板状态核查装置来执行，具体包括如下步骤：
步骤110、采集变电站保护压板的初始图像数据。
在电力***中，保护压板也叫保护连片或称跳闸压板，是保护装置联系外部接线的桥梁和纽带，关系到保护的功能和动作出口能否正常发挥作用。保护压板的状态主要包括投和退，即保护压板处于投退状态和退出状态，其表现为保护压板处于不同的位置上。
在具体实现中，对于变电站保护压板的初始图像数据的采集方式可以是多样的。示例性的，可以通过运行人员通过便携设备对变电站保护压板进行拍摄获取，从而获得包含变电站保护压板的初始图像数据。又或者，通过对应变电站保护压板定点设置图像采集装置，对变电站保护压板进行定时的拍摄获取包含变电站保护压板的图像数据作为初始图像数据。另外，也可以是满足本发明实施例中对于变电站保护压板的初始图像数据采集的其他形式的采集方式，在此不做详尽的列出。
此外，在本发明实施例中的初始图像数据不限于仅包含单一的变电站保护压板的情况，还应包括同时包含多个变电站保护压板的情况，即本发明实施例中的初始图像数据可以是单一的变电站保护压板的图像数据，也可以是多个变电站保护压板的图像数据，在本发明中并未对变电站保护压板的数量进行限定。在采集多个变电站保护压板的图像数据时，可将多个变电站保护压板的图像数据按照采集时间等规则进行排序，使得初始图像数据中包含多个变电站保护压板的图像数据。
步骤120、对初始图像数据进行图像增强处理和图像形态学处理，获得目标图像数据。
对于初始图像数据，其包含变电站保护压板的图像信息和背景图像信息，对初始图像数据进行图像增强处理和图像形态学处理可以增强变电站保护压板与背景图像之间的差异性，使得变电站保护压板可更好的被从初始图像数据中识别出来。
在本发明实施例中，对初始图像数据进行图像增强处理为有目的性的增强初始图像数据中变电站保护压板的图像数据，以使变电站保护压板的可识别效果增强。对初始图像数据进行图像形态学处理为在图像增强处理的基础上，进一步的降低初始图像数据中背景部分的图像数据对后续的识别过程的影响，减少识别过程中干扰元素。
步骤130、利用分类器对目标图像数据进行分类，获得变电站保护压板的状态信息，状态信息包括变电站保护压板的标签和开关状态。
应用本发明实施例，利用预先训练的分类器，可实现对目标图像数据进行分类，从而确定目标图像数据对应的变电站保护压板的位置状态和变电站保护压板的标签。其中，位置状态与变电站保护压板的工作相对于，即变电站保护压板位于不同的位置具有不同的投退状态，例如变电站保护压板处于闭合位置时表征变电站保护压板为投入状态，变电站保护压板位于断开位置时变电站保护压板为退出状态。此外，标签可以是变电站保护压板的编号、型号等标注于变电站保护压板上的信息，用于表征变电站保护压板的信息。
步骤140、当状态信息与预设的变电站保护压板的状态阈值不同时，发出异常信号。
对于利用分类器进行分类确定的变电站保护压板的投退状态后，则可以根据变电站保护压板的投退状态与预设的变电站保护压板的状态阈值进行比较判断是否一致，从而判断变电站保护压板的投退状态是否符合设备的安全运行要求。
本实施例的技术方案，采集变电站保护压板的初始图像数据，然后通过对初始图像数据进行图像增强处理和图像形态学处理，可有效的降低变电站保护压板的初始图像数据中的变电站保护压板与背景的辨识度，降低后续分类器进行分类时的干扰，提升分类器对变电站保护压板的初始图像数据的分类准确度，降低分类器的计算量，通过对分类器分类后的变电站保护压板的投退状态与预设的状态阈值进行对比，可有效的判断变电站保护压板是否处于要求的投退状态下，减少运行人员参与对变电站保护压板的投退状态的核查工作量，降低人为导致的遗漏或者误判断出现，提高电网运行的安全性。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种变电站保护压板状态核查方法的流程图。本实施例是在实施例一的基础上进行的细化，详细描述了对变电站保护压板的初始图像数据的处理过程。该方法具体包括如下步骤：
步骤201、连续采集多个变电站保护压板的图像信息。
步骤202、按照采集顺序对多个图像信息进行排序，获得初始图像数据。
在具体实现中，对于变电站保护压板的初始图像数据，并不限定于获取单一的变电站保护压板的图像信息作为本发明实施例中所需的初始图像数据，还可以根据实际需求同时获取多个变电站保护压板的图像信息组合成矩阵，作为初始图像数据。
步骤203、对初始图像数据进行灰度化处理。
在本发明实施例中，对初始图像数据进行灰度化处理，灰度化处理为将初始图像数据中的像素点的RGB颜色值通过指定的计算规则换算为灰度值，以灰度值表征变电站保护压板。其中指定的计算规则可以是：1、分量法，选取RGB三个分量中的其中一个分量作为灰度值；2、最大值法，将彩色图像中的三分量亮度的最大值作为灰度图的灰度值；3、平均值法，将彩色图像中的三分量亮度求平均得到一个灰度值；4、加权平均法，根据重要性及其它指标，将三个分量以不同的权值进行加权平均。
步骤204、对初始图像数据进行二值化和腐蚀处理。
图像二值化(Image Binarization)就是将灰度化处理后的初始图像数据上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果的过程。将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阈值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。
腐蚀处理为将二值化处理后获得的二值化图像中高亮区域或白色部分进行缩减细化,其运行结果图比原图的高亮区域更小，以消减噪点，使得处理过后的图像更具辨识度。
其中步骤204中的腐蚀处理包括：
用结构元扫描初始图像数据中的每一个像素，使结构元与其覆盖的像素的值执行逻辑与操作；
若逻辑与操作后得到的结果全为1，则腐蚀处理后的初始图像数据中该像素的像素值为1，否则为0。
步骤205、将目标图像数据输入预训练的分类器，获得变电站保护压板的标签和开关状态。
在本发明实施例中，分类器用于将经过灰度化、二值化和腐蚀处理的初始图像数据按照变电站保护压板的投退状态划分为投入状态和退出状态，然后再对初始图像数据中与变电站保护压板对应的标签内容进行识别，从而从初始图像数据中获取与变电站保护压板对应的标签内容，便于实现对变电站保护压板的标识。
步骤206、将标签和开关状态组成目标矩阵作为变电站保护压板的状态信息。
在本发明实施例中，经过分类器分类后，初始图像数据中的变电站保护压板的标签与变电站保护压板的投退状态被关联，根据初始图像数据中的标签数量划分目标矩阵的行，并将标签和对应的状态信息分别填入对应的行的不同列内，以此组成本发明实施例所述的目标矩阵。并且将变电站保护压板的投退状态用0和1表示，以此组成目标矩阵中与变电站保护压板对应的值。
步骤207、获取变电站保护压板对应的状态阈值。
在具体实现中，对于变电站的每个变电站保护压板的投退状态都是有规定的，即规定了变电站保护压板在正常工作时处于投入状态还是退出状态。在对变电站保护压板的投退状态进行核查前根据变电站保护压板的投退状态要求设定标签与预设状态的对应表格，即本发明实施例中所述的状态阈值。
步骤208、将状态信息与状态阈值进行对比；
若状态信息与状态阈值不同，则执行步骤209；
步骤209、发出异常信号。
在本发明实施例中，将分类器分类后识别的变电站保护压板的投退状态和标签组成的目标矩阵与预设的状态阈值进行对比，可确定变电站保护压板的投退状态是否正常，并在判断投退状态的状态异常后发出异常信息，进而告知运行人员对应的变电站保护压板的投退状态处于异常状态，运行人员再对其进行进一步的核对，有效的降低了运行人员的工作量。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种变电站保护压板状态核查装置的结构图。该装置包括：采集模块31、处理模块32、分类模块33和判断模块34。其中：
采集模块31，用于采集变电站保护压板的初始图像数据；
处理模块32，用于对所述初始图像数据进行图像增强处理和图像形态学处理，获得目标图像数据；
分类模块33，用于利用分类器对所述目标图像数据进行分类，获得所述变电站保护压板的状态信息，所述状态信息包括所述变电站保护压板的标签和开关状态；
判断模块34，用于当所述状态信息与预设的所述变电站保护压板的状态阈值不同时，发出异常信号。
采集模块31包括：
采集单元，用于连续采集多个变电站保护压板的图像信息；
排序单元，用于按照采集顺序对多个图像信息进行排序，获得初始图像数据。
处理模块32包括：
灰度化单元，用于图像增强处理为对初始图像数据进行灰度化处理；
形态学处理单元，用于图像形态学处理为对初始图像数据进行二值化和腐蚀处理。
进一步的，形态学处理单元包括：
逻辑与子单元，用于用结构元扫描初始图像数据中的每一个像素，使结构元与其覆盖的像素的值执行逻辑与操作；
判断子单元，用于若逻辑与操作后得到的结果全为1，则腐蚀处理后的初始图像数据中该像素的像素值为1，否则为0。
判断模块34包括：
分类单元，用于将目标图像数据输入预训练的分类器，获得变电站保护压板的标签和开关状态；
生成单元，用于将标签和开关状态组成目标矩阵作为变电站保护压板的状态信息。
本实施例提供的一种变电站保护压板状态核查装置可用于执行上述实施例一、实施例二提供的一种变电站保护压板状态核查方法，具有相应的功能和有益效果。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种变电站保护压板状态核查设备的结构示意图。如图4所示，该电子设备包括处理器40、存储器41、通信模块42、输入装置43和输出装置44；电子设备中处理器40的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器40为例；电子设备中的处理器40、存储器41、通信模块42、输入装置43和输出装置44可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器41作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本实施例中的一种变电站保护压板状态核查方法对应的模块(例如，一种变电站保护压板状态核查装置中的采集模块31、处理模块32、分类模块33和判断模块34)。处理器40通过运行存储在存储器41中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的一种变电站保护压板状态核查方法。
存储器41可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器41可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器41可进一步包括相对于处理器40远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
通信模块42，用于与显示屏建立连接，并实现与显示屏的数据交互。输入装置43可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。
本实施例提供的一种电子设备，可执行本发明任一实施例提供的变电站保护压板状态核查方法，具体相应的功能和有益效果。
实施例五
本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种变电站保护压板状态核查方法，该方法包括：
采集变电站保护压板的初始图像数据；
对初始图像数据进行图像增强处理和图像形态学处理，获得目标图像数据；
利用分类器对目标图像数据进行分类，获得变电站保护压板的状态信息，状态信息包括变电站保护压板的标签和开关状态；
当状态信息与预设的变电站保护压板的状态阈值不同时，发出异常信号。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任一实施例所提供的一种变电站保护压板状态核查方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机电子设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络电子设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述变电站保护压板状态核查装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种变电站保护压板状态核查方法，其特征在于，包括：
采集变电站保护压板的初始图像数据；
对所述初始图像数据进行图像增强处理和图像形态学处理，获得目标图像数据；
利用分类器对所述目标图像数据进行分类，获得所述变电站保护压板的状态信息，所述状态信息包括所述变电站保护压板的标签和开关状态；
当所述状态信息与预设的所述变电站保护压板的状态阈值不同时，发出异常信号。
2.根据权利要求1所述的变电站保护压板状态核查方法，其特征在于，所述采集变电站保护压板的初始图像数据，包括：
连续采集多个变电站保护压板的图像信息；
按照采集顺序对多个所述图像信息进行排序，获得初始图像数据。
3.根据权利要求1所述的变电站保护压板状态核查方法，其特征在于，
所述图像增强处理为对所述初始图像数据进行灰度化处理。
4.根据权利要求1所述的变电站保护压板状态核查方法，其特征在于，
所述图像形态学处理为对所述初始图像数据进行二值化和腐蚀处理。
5.根据权利要求4所述的变电站保护压板状态核查方法，其特征在于，所述腐蚀处理包括：
用结构元扫描所述初始图像数据中的每一个像素，使所述结构元与其覆盖的所述像素的值执行逻辑与操作；
若逻辑与操作后得到的结果全为1，则腐蚀处理后的所述初始图像数据中该像素的像素值为1，否则为0。
6.根据权利要求1所述的变电站保护压板状态核查方法，其特征在于，所述利用分类器对所述目标图像数据进行分类，获得所述变电站保护压板的状态信息，所述状态信息包括所述变电站保护压板的标签和开关状态，包括：
将所述目标图像数据输入预训练的分类器，获得所述变电站保护压板的标签和开关状态；
将所述标签和所述开关状态组成目标矩阵作为所述变电站保护压板的状态信息。
7.根据权利要求1所述的变电站保护压板状态核查方法，其特征在于，所述当所述状态信息与预设的所述变电站保护压板的状态阈值不同时，发出异常信号，包括：
获取所述变电站保护压板对应的状态阈值；
将所述状态信息与所述状态阈值进行对比；
若所述状态信息与所述状态阈值不同，则发出异常信号。
8.一种变电站保护压板状态核查装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集变电站保护压板的初始图像数据；
处理模块，用于对所述初始图像数据进行图像增强处理和图像形态学处理，获得目标图像数据；
分类模块，用于利用分类器对所述目标图像数据进行分类，获得所述变电站保护压板的状态信息，所述状态信息包括所述变电站保护压板的标签和开关状态；
判断模块，用于当所述状态信息与预设的所述变电站保护压板的状态阈值不同时，发出异常信号。
9.一种变电站保护压板状态核查设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的变电站保护压板状态核查方法。
10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-7中任一所述的变电站保护压板状态核查方法。
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