智能视觉分析在智能电网中的信息融合(2)

视觉监控信息在电网信息融合的两个层次

变电站内原有的综合自动化系统主要由SCADA、RTU/FTU、新型智能测量设备、PLC、分散型自动控制装置和继电保护系统组成，用以完成对各种电气量的测量、显示和对系统潮流的控制。

电网中的电压、电流、功率、相角等电气量能直接反映电力系统的运行状态，作为调度控制中的变量，它直接应用在电力系统五级调度的各个层次上。区别于电力系统中电气量的作用，视频图像信号从另外一种信息渠道反映了电力系统运行中的状态。视频监控作为一种基于场景图像的安全策略，为调度员和安全巡视员提供了最直接的场景元信息，使得人的判断能力和计算机系统的监控能力有机地结合起来，大大增强了电网避免人为导致故障的几率和引起故障的事件发生的预警能力。视觉监控信息在电网的信息融合主要有数据层、业务层两个层面的融合。

数据层的融合方式

视频信号作为一种辅助的状态信息被引入到变电站自动化系统是上世纪90年代中期的事情，那时这个子系统叫做变电站远程遥视系统，采用的技术基本上是模拟CCTV。随着视频监控技术本身的发展，当今数字化的硬盘录像系统DVR已经基本在市场上取代了CCTV系统。同时在当今网络信息时代，具备网络能力的NVR及新出现的IP摄像机也逐渐占据主导地位。在变电站综合自动遥视子系统的部署上，这种新技术和设备基本上成为了选型和采购的主流。

由于始终无法实现遥视子系统在变电站综合自动化系统内部的无缝集成，视频监控在电力系统的控制过程中总是以“信息孤岛”的角色出现。当变电站内或其出线的端口出发生威胁电力系统安全运行的事件时，还是要依赖人的主动观察和确认去排除和预防。而我们知道，电力系统在发生故障前的时间段，可能同时有多种不同性质的报警信号被传到控制调度中心，此时调度员或值班员有可能来不及对事件进行分析处理。我们认为在这种层次上对视觉信息的可视化应用是比较初级的。

信息的集成化和子系统之间、子系统的设备间的接口标准化是电力系统调度自动化发展的必然趋势。在配网变电站这个调度水平上，国际电工委员会于2003年正式发布了变电站自动化系统的国际标准——IEC 61850，这个标准保证了新增设的智能终端可以平滑地接入变电站综合自动化系统。

IEC 61850标准采用面向对象的建模技术，定义了基于客户机/服务器结构的数据模型，设计了独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务接口(ACSI)，客户通过抽象通信服务接口，由专用通信服务映射(SCSM)映射到所采用的具体协议栈，如制造报文规范(MMS)等来实现通信。该标准采用基于XML的结构化模型描述语言SCL，具有扩展性，支持商家专用工具或其他协议的映射。

具备视觉监控能力的遥视子系统为变电站自动化系统提供了有效的空间视觉信息，因此视觉监控的智能终端作为变电站内的一种新型的智能设备，无疑为电力系统变电站的综合自动化注入了新的技术内涵。视觉监控的智能终端通过对场景内的模式进行分析，可以对变电站周边环境和重要电力设备的运行状态进行监视，并将分析的结果以人工智能语义的形式接入到调度自动化系统中，实现与相关设备的电气量测量的关联分析，大大增强了系统运行的可靠性，把视觉的可视化信息与传统自动化系统的电气信息有机地融合成一个整体。

业务层的融合方式

为使遥视子系统在变电站综合自动化系统中不再是信息孤岛，上述的IEC 61850标准实际上提供一种在物理层和协议层上的集成方案;而基于XML标准和模式文法的分析结果的表达则提供了把视觉分析的元信息集成到综合自动化系统的数据格式。

所示，通过计算机视觉系统对场景信息的理解和识别，可以得到送到智能分析后端处理的语义信息，便于自动地处理这些元数据。我们认为在这种层次上把视觉信息和电气量测信息的整合应用是一种高级应用。

视觉监控的信息是在信息基础架构(Cyberinfrastructure)层面上为智能电网提供元数据信息，并与电力系统的应用软件紧密地融合在一起，从而为电力系统提供新型的、高性能的闭环控制能力。这个控制的层次应该是在电力系统分层递阶控制策略中的配电网一层。在控制方案中具体考虑的问题或专题包括：

视觉分析的元信息在变电站综合自动化系统实时数据库的设计和应用方案;

视觉分析的元信息引发的事件对电压/无功补偿控制的自动调整方案;

视觉分析的元信息引发的事件对负荷控制的自动调整方案;

视觉分析的元信息在馈线线路发生故障和恢复故障前后的调度提供校验算法，以期自动生成优选的供电恢复和处理方案;

引入视觉监控的智能分析后，传统的设备检修管理系统如何优化业务流程?

引入视觉监控的智能分析后，传统的配电网信息中心管理信息系统业务的调整优化问题。

这种在电力系统运行调度的业务层面的综合集成，使得在配电网变电站及其所辖馈线线路的广域范围内可以实现信息从感知到控制全过程的紧密耦合和深度互联。

结束语

电力系统的设计部门只有站在全局的视角上，充分考虑了把视觉监控的元数据纳入到电力系统的调度自动化中，才能在根本上提升技术的水平，在业务层面发挥传统视频监控所难以达到的程度。另一方面，从事视频监控的安防企业应该看到，要想使自己的视频监控设备或系统具备核心竞争力，从业务结合的层面对视频监控的算法进行研究和开发，才能找到区别于同质化的技术研发路线，在系统和解决方案中胜出。