基于变电站压板状态监测的防误操作分析方法

技术领域

本发明属于变电站在线监测领域，特别涉及基于变电站压板状态监测的防误操作分析方法。

背景技术

在智能变电站的运行过程中，由于保护装置压板的投退引起保护的误动或拒动的案例时有发生，严重影响变电站的安全运行，针对这种情况，本系统在传统的人工巡检等基础上，集成压板投退的在线实时数据上送及防误规则库，同时有针对的对个别重点区域进行摄像机实时画面传送，以达到对压板防误的综合分析及监控，从而减少压板漏投、误投造成的事故。

发明内容

针对现有技术及时效性差等缺陷，本发明提供基于变电站压板状态监测的防误操作分析方法，使用物联网数据采集及传输协议，实时采集压板状态，防止压板误投、误退，达到压板数据实时监测、及时纠偏。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

基于变电站压板状态监测的防误操作分析方法，具体步骤如下：

首先，对变电站压板台账进行系统性维护，监控压板退、投状态，配合告警中心进行监控；

然后进行压板操作时，判别压板操作顺序是否正确；

再利用监控设备对主设备进行实时画面监控，辅助对压板状态的判断；

监控过程，使用摄像机跟踪算法，具体如下：

接入摄像机，并对摄像机的角度问题定制算法，三维的平面坐标系为x、z坐标系,设摄像机为坐标点C(X1,Z1),设备为坐标点P(X2,Z2)；

则计算：

tanθ＝PM/CM＝(Z2-Z1)/(X2-Xl)由此计算θ的值；

由于摄像机存在默认预置位角度，假设默认角度为∠DCM，以下算法中cp代表默认角度值，摄像机旋转方向变量为k，1代表逆时针，-1代表顺时针，则：

首先算出三角函数tanθ的值，基本算法为直角边与斜角变的比值，即为设备的Z坐标值减去摄像机的Z坐标值比上设备的X坐标值减去摄像机的X坐标值，定义为double xrad＝Math.atan2(target.getZ()-camera.getZ(),target.getX()-camera.getX())；

根据计算出的xrad值除以MathPI*180，即可算出设备与水平坐标的夹角，定义为参量angle，如果角度为负，则将负角度转为正角度，即360+angle，根据夹角值减去摄像机默认角度cp，然后乘以k，即可得到达到目标位需要转动的角度，公式即为k*(angle-cp)，同理，如角度为负值，则需加360转为正角度，然后对angle取模360，此处获取的angle即为摄像机需要旋转的平面角度；

之后压板操作时，判断相关操作是否会导致在运行中的一次设备失去保护作用；

针对压板的投、退状态监测及防误校正，在基于辅助平台的基础上进行数据源扩增、模型改造、建立压板防误规则库，同时增加压板辅助设备的台账维护；

最后通过辅助平台、监控平台、采集服务之间的交互，将压板信号进行上送，监控平台根据设定的规则库进行压板状态判定及防误提示，从而指导作业人员进行校正。

作为本发明进一步改进，建立压板防误规则库实现压板的防误操作，具体步骤如下：

1、数据采集；

根据所挂载的一次设备，对压板保护装置做数据扩展及建模操作；

2、规则库建立；

建立一次设备与压板，压板与压板的逻辑关系，同时根据国网标准及现场实时具体要求建立规则库，进行防误判断；

压板防误规则库建立的核心原则为：

保护功能存在异常或功能未完整投入时，禁止一次设备操作至设备或运行，操作二次设备时，智能识别出所在间隔的当前状态，并根据间隔不同状态，调整投退逻辑；对于操作一次设备并伴随二次设备操作时，规则库里对涉及到的二次设备的逻辑状态进行判别，确保一次设备操作时的安全可靠；

3、模型扩展；

建立两者的关联关系，同时对逻辑模型的点位做出明确定义，因此不仅增加了物理设备概念，同时将设备按区域、间隔、电压等级进行参量区分，使之更加符合变电站现场作业人员的操作习惯。

作为本发明进一步改进，在建立压板防误规则库的模型扩展中需要考虑常规的变电站、名称、状态属性以及压板的属性配置，如压板对应的装置、压板具体的功能类型等数据结构属性，用于建立压板与一次设备、压板与装置之间的对应关系；

针对各个压板实际功能差异，在压板模型中对各压板具体的功能类型进行定义，当压板功能类型选择不同时，二次防误的判断条件也会有所不同。

本发明所述的基于变电站压板状态监测的防误操作分析方法，具有下列优势：

本发明的变电站压板实时监测，通过相关通讯规约协议，通过对设备的模型建立，将压板数据实时反馈至监控平台，同时监控平台可对数据进行深层次的业务分析，达到实用性目的，系统具有数据时效性高、方便监测的特点，并且针对压板的投、退状态监测及防误校正，本申请在基于辅助平台的基础上进行数据源扩增、模型改造、建立压板防误规则库，同时增加压板辅助设备的台账维护。

附图说明

图1是本发明工作示意图：

图2是本发明摄像机、设备角度计算坐标图：

图3是本发明数据总览应用界面；

图4是本发明运维界面一；

图5是本发明运维界面二；

图6是本发明运维界面三；

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

作为本发明一种具体实施例，本发明提供基于变电站压板状态监测的防误操作分析方法，使用物联网数据采集及传输协议，实时采集压板状态，防止压板误投、误退，达到压板数据实时监测、及时纠偏：

结合变电站实际的分析要求，以及应用调研的结果，具体步骤如下：

首先，对变电站压板台账进行系统性维护，监控压板退、投状态，配合告警中心进行监控；

然后进行压板操作时，判别压板操作顺序是否正确；

再利用球机、枪机对主设备进行实时画面监控，辅助对压板状态的判断；

之后压板操作时，判断相关操作是否会导致在运行中的一次设备失去保护作用；

针对压板的投、退状态监测及防误校正，本申请在基于辅助平台的基础上进行数据源扩增、模型改造、建立压板防误规则库，同时增加压板辅助设备的台账维护。

本申请监控过程，使用摄像机跟踪算法，具体如下：

为更加直观、多角度查看设备的情况，接入摄像机，并对摄像机的角度问题定制算法。三维的平面坐标系为x、z坐标系,设摄像机为坐标点C(X1,Z1),设备为坐标点P(X2,Z2),详情见图2。

则可以计算：

tanθ＝PM/CM＝(Z2-Z1)/(X2-X1)由此可以计算θ的值

由于摄像机存在默认预置位角度，假设默认角度为∠DCM(以下算法中cp代表默认角度值)，摄像机旋转方向变量为k(1代表逆时针，-1代表顺时针)则：

double xrad＝Math.atan2(target.getZ()-camera.getZ(),target.getX()-camera.getX())；

double angle＝xrad/Math.PI*180；

if(angle<0){angle＝360+angle}

angle＝k*(angle-cp)；

if(angle<0){angle＝360+angle}

angle＝angle％360；

此处获取的angle即为摄像机需要旋转的平面角度。

最后如图1所示通过辅助平台、监控平台、采集服务之间的交互，将压板信号进行上送，监控平台根据设定的规则库进行压板状态判定及防误提示，从而指导作业人员进行校正。

建立压板防误规则库实现压板的防误操作，其中主要要实现以下两方面的拓展

1、数据采集；

根据所挂载的一次设备，对压板保护装置做数据扩展及建模操作。

2、规则库建立；

建立一次设备与压板，压板与压板的逻辑关系，同时根据国网标准及现场实时具体要求建立规则库，进行防误判断。压板防误规则库建立的核心原则为：保护功能存在异常或功能未完整投入时，禁止一次设备操作至设备或运行，操作二次设备时，智能识别出所在间隔的当前状态，并根据间隔不同状态，调整投退逻辑；对于操作一次设备并伴随二次设备操作时，规则库里对涉及到的二次设备的逻辑状态进行判别，确保一次设备操作时的安全可靠。

3、模型扩展；

其中对建模操作进行细化，主要涉及一次设备与保护装置的数据建模，需要建立两者的关联关系，同时对逻辑模型的点位做出明确定义，因此不仅增加了物理设备概念，同时将设备按区域、间隔、电压等级等多参量区分，使之更加符合变电站现场作业人员的操作习惯，可以参考下表。

在防误系统中扩展压板模型，除了常规的变电站、名称、状态属性外，还如下表所示包含压板的属性配置，如压板对应的装置、压板具体的功能类型等数据结构属性，用于建立压板与一次设备、压板与装置之间的对应关系。

针对各个压板实际功能差异，在压板模型中对各压板具体的功能类型进行定义，当压板功能类型选择不同时，二次防误的判断条件也会有所不同。

本申请从根本上解决之前压板监测繁琐的人工巡视流程，只需关注系统上报的实时压板状态，同时通过相关视频设备辅助判断压板投退状态及操作对一次设备的保护影响，及时发现因压板误操作可能对一次设备造成的影响，并提前介入进行消缺。

以下介绍系统在实际中的应用。

目前应用于各地市电力公司组织结构一般分为三层结构，分别为市公司、运维班、变电站数据总览应用界面主要根据组织结构显示电力公司压板设备的整体监控情况，市公司如如图3所示，总体展示市公司下所辖运维班一次设备的整体情况、当前市公司下压板的运行状态。选择运维班或通过页面数据点入后，即显示运维班下各变电站的整体情况，如图4；

记录查询可查询所有压板的状态变化记录，提供给使用人员完整的投、退记录，作为分析的数据依据，如图5；

配置管理主要针对压板规则库配置，以此作为压板状态是否异常的比对标准，从而判断对压板操作是否影响以此设备的操作。如图6。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。