某500kV变电站GIS隔离开关触头可视化监测技术方案.pdfVIP

某500kV变电站GIS隔离开关触头可视

化监测技术方案

摘要：气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）的隔离开关分合状态为电气设备

的关键状态参数，该位置信号为监视变电站设备运行状况、常规遥控操作和一键

顺控操作等提供重要支撑，现在行业内判断GIS隔离开关分合状态的技术特征单

一、可靠性低，对变电站实现智能化运维形成卡脖子难题，正确、实时的监测

GIS隔离开关分合状态是很有必要的。本文介绍了一种GIS隔离开关触头可视化

监测技术方案，通过使用视频监测技术、图像识别技术、网络技术和计算机技术，

实现了在500kV高压环境下对GIS隔离开关的触头位置的实时监测和告警，为

GIS隔离开关触头位置分合异常监测提供了有效的监测方法，提高了GIS设备

运行的安全性，提升了变电站运行维护的效率。

关键词：隔离开关触头；图像识别技术；图像处理技术；视频监测；AI算法

1.背景描述

某500kV变电站的500kVGIS设备，型号：ELK-3，由厦门ABB高压开关有限

公司制造生产，2013年投运，至今已经有10年。该GIS设备操作机构采用电动

控制，运行生产中曾出现过设备动触头脱落,但机械指示和电气指示正常，无法

正常判断设备已发生异常，需通过加强监视来杜绝事故的二次发生。

GIS室设备是全封闭型组合电气，设备容错率低，一旦出现故障将会带来严

重后果，目前GIS设备技术还不够成熟，无法直接查看设备实际位置，需用内

窥镜通过设备位置观察窗进行查看。由于GIS刀闸、地刀实际位置观察窗，所在

位置偏高、三相分相设置数量较多，常规的检查方法耗费时间长且极不方便。

1.技术方案

为深入贯彻国家电网有限公司发展战略，积极落实公司加快推进现代设备管

理体系建设和设备管理数字化转型等工作要求，优化变电运维模式，开展GIS隔

离开关触头可视化监测系统建设，能显著地提升工作质量与效率。

结合该500kV变电站的实际需求与GIS本身特点，建设基于人工智能技术的

GIS隔离开关触头可视化监测及分析系统，采用机器人视觉及人工智能技术，实

现隔离开关触头状态的可视化监测及状态分析，并与站内辅控系统的对接，保证

GIS隔离开关触头状态的状态识别与收集归集精准。主要采用的技术方案有：

（1）隔离触头样本采集

针对需要安装可视化监测的GIS设备隔离开关从不同角度收集10次标准开

合动作图像；在不同光照条件下收集10次标准开合动作图像，使收集到的样本

图形尽量覆盖所有触头开关的场景，为后续触头状态识别提供基石。

（2）隔离触头样本数据标注

对采集的样本根据算法要求进行数据标注，满足算法目标识别算法的要求。

（3）对目标识别算法模型选型

随着视觉技术的发展，OCR技术，传统图像处理技术，神经网络技术等都得

到了广泛的应用，为满足识别目标的准确性，根据实际情况对多种识别算法进行

整体测试比对，选择最优的目标识别算法。

（4）对目标检测识别算法测试比对

为了测试目标检测算法的性能，在标注数据中抽取20%作为测试数据，对选

取算法进行了性能测试。测试的指标有PR曲线和AP值。PR曲线的P是准确率

(precision)，含义是检测出来的目标中正确的比例。R是召回率(recall)，含义

是标注的目标有多少比例被检测出来。理想的目标检测算法准确率和召回率都是

１。实际情况中，召回率可以通过改变检测阈值来间接地调节，提高召回率时会

伴随着一些错误的检测，从而准确率会降低。准确率Ｐ伴随着召回率R的变化趋

势就是PR曲线。评价PR曲线优劣的是AP值(AveragePrecision)，AP值等于曲

线下方的面积，介于0和１之间，AP值越大代表检测性能越好。

（5）实时监测

系统通过对接站内的辅控系统获取需检测隔离开关的信号，自动开启对隔离

开关的检测，并实时启动自动录制视频存储并生成相关日志信息，为后续的可视

化日志分析提供基础数据。

（6）图像处理

对从检测设备获取的图像进行一系列的处理，包括形状矫