專利名稱：一種智能無人值守變電站的電網自動調度系統的制作方法
技術領域：
本發明屬電力行業無人值守變電站及電網自動調度系統的技術范疇，尤其涉及遙視(內嵌視頻分析)與警衛環境安全模塊實行聯動、與電網自動調度系統進行集成的一種智能無人值守變電站的電網自動調度系統。
背景技術：
我國的電力工業呈持續高速發展的態勢。發電領域，裝機容量從2002年的3. 53 億千瓦連續跨越4億、5億、6億、7億、8億千瓦五個臺階；2010年，發電裝機容量達9. 6219 億千瓦，全年用電量41923億千瓦時。輸電領域，2005年我國從國家層面對發展特高壓輸電技術進行了部署，目前IOOOkV特高壓技術已取得重大突破、并得到成功應用。配電領域，無人值守變電站則是我國電力行業的投資重點，建設無人值守變電站既是行業自身發展的需要，更是用戶需求的使然首先，現代工業、尤其是高新技術產業，對電能的電壓值、頻率、紋波系數、供電可靠性等指標日趨嚴格，電力企業必須滿足這一要求；第二，它亦成為電力企業安全高效運行不可或缺的技術支撐；最后，無人值守變電站有助于電力企業的減員增效、 有助于緩解變電站建設用地的難題。無人值守變電站領域的代表性研究成果如下 無人值班變電站警示系統(申請號20091017^87. 6)，提出通過用定位攝影裝置及追蹤定位裝置進行追蹤，提醒誤入變電站的人員盡快離開，并對進入的人數進行分析統計。 變電站遠程數字監控系統(申請號200610053822. 1)，提出一種變電站遠程數字監控系統，采用一體化攝像機和快球的視頻線相連的矩陣，以太網發射和接收器、遠端控制中心，實現對變電站的遠方監護，增強變電站防火、防盜的水平。·無人值班變電站單人操作安全監視系統(ZL200710170442. 0)，提出一種無人值班變電站單人操作的安全監視系統，采用無線局域網技術進行聲像信號的傳輸，實現對變電站設備進行安全操作的目的。· 一種無人值班變電站中安全可靠的調度操作裝置(ZL200810080181. 8)，提出一種無人值班變電站中安全可靠的調度操作裝置，由操作員以指紋信息登錄，電網自動調度系統系統驗證后向廠站的終端發送控制指令，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。從智能電網的角度審視現有成果，無人值守變電站仍存在諸多亟待改進之處，有必要在現有研究成果基礎上作進一步的深入研究與創新。我國的變電站基本已實現基于“四遙” 一遙測、遙信、遙控、遙調一的電網自動化調度系統(亦稱電力監控系統電網自動調度系統)，遙視(俗稱第“五遙”)和警衛環境安全系統也得到廣泛應用；受限于當時的技術資金條件和認知理念水平，上述各系統大多分步、分批實施，獨立運行；因此，目前變電站的內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、聯動機制缺位；從而導致變電站的各系統處于割裂的、局部的、無法構成統一整體的較低智能狀態，降低了變電站的效能，增加了運維護開支。遵循系統工程設計理念，補上缺位的變電站控制系統及電網自動調度系統的頂層設計是十分必要的。傳統的警衛環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；其弊端是探測區域有限、缺乏固定證據的能力、也不具備可視直觀的特性；遙視(視頻監控)是傳統警衛環境安全模塊的補充，兩者具有良好的互補性；因此，遙視與警衛環境安全模塊的聯動，必將提升變電站的安保和智能化水平。提供高品質電能是電力企業的首要目標，對特定用戶(如醫院、消防)的電力保障則是電力企業的關注重點。隨著電網規模的不斷擴大、電網拓撲結構愈加復雜，加之新設備的大量投運，要求調度員必須對電網結構、電力運行規程、電力設備非常了解，而且能夠不受環境、情緒等各種因素的影響；因此，僅憑人力已難以勝任電網的高品質調度。必須指出， 提供高品質電能的前提是遙視、警衛環境安全模塊與電網自動調度系統的集成；因為只有在集成系統支持下，調度員才有可能針對安全系統上傳的突發事件作出正確的實時響應: 重組電網、進行應急和優化調度，確保電力系統的安全穩定運行，提升變電站的智能化水平和電網的服務水準。專業調查表明僅僅監視兩臺監視器，10分鐘之后監控人員就將錯過45%的行為，30分鐘之后將錯過95%的行為；換言之，人非理想的監視者。變電站遙視的現狀是視頻監視的多，視頻識別的少；人工干預的事件多，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；事件簡單傳輸的多，綜合處理的少。基于計算機視覺的視頻分析，通過對圖像序列的自動分析來檢測場景中的運動目標，進而進行跟蹤與識別，并在此基礎上分析和判斷目標的行為。目前，視頻分析技術取得長足進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控員的程度，但只要深入分析無人值守變電站的特點，應用有針對的視頻分析技術，就能基本消除視頻分析技術的不足；因此遙視中嵌入視頻分析軟件，輔助監控員執行監視或控制任務，不僅可能而且必要；嵌入視頻分析的遙視減輕了監控員的工作壓力，降低了誤報漏報率，進一步提高了變電站的安保和智能化水平。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種智能無人值守變電站的電網自動調度系統。智能無人值守變電站的電網自動調度系統包括電網自動調度系統調度中心和多個無人值守變電站，電網自動調度系統調度中心與多個無人值守變電站之間鋪設遵循 IEC61850傳輸規約的SDH自愈式光纖環網，由電網自動調度系統調度中心統一調度；無人值守變電站采用分布式架構、上下位機協同工作模式，各無人值守變電站向電網自動調度系統調度中心上傳電網參數、電站設備狀態、遙視及安全系統的信息，電網自動調度系統調度中心依據各無人值守變電站上傳信息、借助專家系統進行調度；無人值守變電站包括變電站上位機、警衛環境安全模塊、模擬量采樣下位機、開關量下位機、數字量下位機、操作控制下位機、保護控制下位機、視頻監控模塊、門禁單元、照明單元、語音廣播單元、紅外探測單元、遙視單元，遙視單元包括網絡IP攝像機、云臺、交換機；變電站上位機分別與警衛環境安全模塊、模擬量采樣下位機、開關量下位機、數字量下位機、操作控制下位機、保護控制下位機、視頻監控模塊相連并通過以太網進行信息交互；警衛環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；視頻監控模塊與遙視單元相連；警衛環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，模擬量采樣下位機對變送器的模擬量進行采樣，開關量下位機讀取開關設備輸入的開關信號，數字量下位機讀取數字設備輸入的數字量，操作控制下位機對數字設備進行數字量控制、對變送器進行模擬量控制、對開關設備進行開關量控制，視頻監控模塊對遙視單元采集的數據進行視頻分析，一旦發現非法入侵視頻監控模塊與警衛環境安全模塊進行聯動，并上傳報警信息至電網自動調度系統調度中心；電網自動調度系統調度中心根據專家系統按非法入侵電網應急重組方法進行重組。所述的非法入侵電網應急重組方法為1)視頻監控模塊采用雙背景差分法進行非法入侵檢測，并與警衛環境安全模塊按規則實行聯動，向電網自動調度系統調度中心上傳報警信息；2)電網自動調度系統調度中心的專家系統根據各無人值守變電站系統上傳的電網參數、電站設備狀態、遙視及安全系統的信息建立電網模型；3)專家系統根據電網的拓撲及量測情況，對各無人值守變電站系統的上傳信息進行過濾評估，得到真正代表電網運行的合理數據；4)專家系統計算出電網的的基本潮流，并模擬開關分合后電網重構后的潮流情況，根據推理規則電網狀態空間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Ap下，滿足條件B,，則操作事件集C中一些特定事件C；發生ApAA分別是 A、B、C 的子集；l，k，m，n = 1,2,3......搜索可行解，實現電網應急重構，確保調度安全。所述的視頻監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，并根據如下公式生成相應的兩張前景二值圖
權利要求
1.一種智能無人值守變電站的電網自動調度系統，其特征在于包括電網自動調度系統調度中心和多個無人值守變電站，電網自動調度系統調度中心與多個無人值守變電站之間鋪設遵循IEC61850傳輸規約的SDH自愈式光纖環網，由電網自動調度系統調度中心統一調度；無人值守變電站采用分布式架構、上下位機協同工作模式，各無人值守變電站向電網自動調度系統調度中心上傳電網參數、電站設備狀態、遙視及安全系統的信息，電網自動調度系統調度中心依據各無人值守變電站上傳信息、借助專家系統進行調度；無人值守變電站包括變電站上位機、警衛環境安全模塊、模擬量采樣下位機、開關量下位機、數字量下位機、 操作控制下位機、保護控制下位機、視頻監控模塊、門禁單元、照明單元、語音廣播單元、紅外探測單元、遙視單元，遙視單元包括網絡IP攝像機、云臺、交換機；變電站上位機分別與警衛環境安全模塊、模擬量采樣下位機、開關量下位機、數字量下位機、操作控制下位機、保護控制下位機、視頻監控模塊相連并通過以太網進行信息交互；警衛環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；視頻監控模塊與遙視單元相連；警衛環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，模擬量采樣下位機對變送器的模擬量進行采樣，開關量下位機讀取開關設備輸入的開關信號，數字量下位機讀取數字設備輸入的數字量，操作控制下位機對數字設備進行數字量控制、對變送器進行模擬量控制、對開關設備進行開關量控制，視頻監控模塊對遙視單元采集的數據進行視頻分析，一旦發現非法入侵視頻監控模塊與警衛環境安全模塊進行聯動，并上傳報警信息至電網自動調度系統調度中心；電網自動調度系統調度中心根據專家系統按非法入侵電網應急重組方法進行重組。
2.根據權利要求1所述的一種智能無人值守變電站的電網自動調度系統，其特征在于所述的非法入侵電網應急重組方法為1)視頻監控模塊采用雙背景差分法進行非法入侵檢測，并與警衛環境安全模塊按規則實行聯動，向電網自動調度系統調度中心上傳報警信息；2)電網自動調度系統調度中心的專家系統根據各無人值守變電站系統上傳的電網參數、電站設備狀態、遙視及安全系統的信息建立電網模型；3)專家系統根據電網的拓撲及量測情況，對各無人值守變電站系統的上傳信息進行過濾評估，得到真正代表電網運行的合理數據；4)專家系統計算出電網的的基本潮流，并模擬開關分合后電網重構后的潮流情況，根據推理規則電網狀態空間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Ap下，滿足條件B,，則操作事件集C中一些特定事件C；發生ApAA分別是八、8、(的子集；1，1^，111，11= 1,2,3......搜索可行解，實現電網應急重構，確保調度安全。
3.根據權利要求2所述的一種智能無人值守變電站的電網自動調度系統，其特征在于所述的視頻監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，并根據如下公式生成相應的兩張前景二值圖
4.根據權利要求2所述的一種智能無人值守變電站的電網自動調度系統，其特征在于所述的視頻監控模塊與警衛環境安全模塊的聯動規則為1)紅外探測單元測到非法入侵時，警衛環境安全模塊將報警信息上傳至變電站上位機；2)遙視單元檢測到非法入侵時，視頻監控模塊將報警信息上傳至變電站上位機；3)變電站上位機辨識非法入侵信息并由Python腳本向警衛環境安全模塊、視頻監控模塊發出信號量狀態，啟動聲、光報警和非法入侵區域視頻監控；4)警衛環境安全模塊根據信號量狀態，控制門禁單元關閉報警地點周邊所有通道門、 照明單元開啟相關通道照明、語音廣播單元通知相關安保人員到達報警地點處理報警事件；5)視頻監控模塊根據信號量狀態，通過遙視單元控制報警地點云臺轉動實現網絡IP 攝像機對報警地點的啟動臨時錄像、重要圖片上傳非法入侵應急操作，并通過交換機現場報警信息發送給變電站相關領導或負責人。
全文摘要
本發明公開了一種智能無人值守變電站的電網自動調度系統。它包括電網自動調度系統調度中心和多個無人值守變電站，電網自動調度系統調度中心與各無人值守變電站系統之間鋪設SDH自愈式光纖環網，由電網自動調度系統調度中心統一調度；各無人值守變電站系統采用上下位機協同工作模式，變電站的視頻監控模塊與警衛環境安全模塊實行聯動，彌補了傳統安全系統探測區域有限等固有缺陷，同時輔助電網自動調度系統監控員執行監視和控制，提升了變電站的安保和智能化水平；視頻監控模塊、警衛環境安全模塊與變電站系統集成使調度系統面對非法入侵亊件時，有能力作出實時響應，重組電網、提供應急和優化調度，提升了變電站的整體智能化水平和服務質量。
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 優先權日2012年1月12日
發明者吳明光, 曹曉萍, 溫新葉, 章云聳, 金建新 申請人:浙江大學