[发明专利]一种基于高速摄像机采集断路器机械特性参数的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统机械参数监测方法，特别涉及一种基于高速摄像机采集断路器机械特性参数的新方法。

背景技术

随着电网建设发展，对220kV以上的断路器的可靠性要求越来越高，迫切需要对断路器运行状态测试方法进行改进，找到科学方法对操作机构动作特性进行评价，因此，研究新的操作机构故障识别新方法具有重要的意义和实用价值。

传统的断路器机械特性的高速摄像法检测，是对视频监控系统传输来的断路器图像信息进行图像处理和模式识别，实现开关位置的自动识别功能，但大多仅对断路器开关位置进行图像处理和模式识别，并没有对断路器额主轴、动导电杆等传动部件进行识别并得到详细、全面地机械特性参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高速摄像机采集断路器机械特性参数的新方法，它全面反映了断路器的运行状态，包括对断路器主轴、金属连杆图像识别及其运动过程的分析和参数计算，分析金属连杆运动距离和拐臂转动角度与触头运动关系，弹簧压缩情况和超行程以及触头接触次数联系等。

本发明的技术方案如下：

一种基于高速摄像机采集断路器机械特性参数的方法，由以下步骤组成：

（A）通过高速摄像机（CCD传感器）捕捉获取断路器在开闭过程中操动机构运动的图像信息，其中操动机构包括合闸弹簧、主轴、金属连杆、主拐臂、分闸弹簧；

（B）将采集到的图像信息输入到工控机，对图像进行分析处理计算出断路器各机械特性参数；

通过对采集到的图像进行分析和智能识别软件处理，计算出动触头行程、分合闸时间、分合闸平均速度、分合闸同期性等参数；

（C）将图像处理所得的机械特性参数融合常规的电信号和振动信号，并结合声波信号进行分析得出全面可靠的机械热性参数值。

其中，高速摄像机与断路器采用非接触式结构。采用高速摄像机（CCD传感器）捕捉主轴转动、金属连杆移动、主拐臂转动、合闸弹簧、分闸弹簧压缩等图像信息。

本发明步骤（B）中对图像进行分析处理的方法为：首先从接收到的图像信息中截取图像序列后，进行图像的平滑、去噪、滤波和边缘增强相关预处理，以提高图像质量；然后分割金属连杆和主轴所在的目标区域，并转化成二值图像；将图像的不变矩特征作为特征向量输入到支持向量机，经过学习训练,识别出断路器的部位；或者采用模板匹配法与历史图像数据库对比，得到区域和位置对应于图像中的像素信息。

本发明的优点在于：

1、首先根据断路器操动机构故障类型进行现场情况调研，明确系统需求后，通过理论分析和技术论证找到了高速摄像机（CCD传感器）采集断路器机械特性参数这种最优的“非接触”传感方法。这种非接触测量方法，在监测、测试系统故障和检修时不影响断路器的操作和正常运行，缩短高压断路器测试时间，提高了测试自动化水平；

2、通过图像分析，计算出动触头行程、分合闸时间、分合闸平均速度、分合闸同期性等参数，提高断路器操动机构动作参数测试精度。避免现场不同断路器安装传感器夹具不通用和费时的难题，在实际工作中将大大提高安装测试效率。

附图说明

图1为本方法中高速摄像机（CCD传感器）拍摄断路器操作机构内部示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本方法作进一步说明。

一种基于高速摄像机采集断路器机械特性参数的方法，由以下步骤组成：

（A）通过高速摄像机（CCD图像传感器）1捕捉获取断路器在开闭过程中操动机构2运动的图像信息；

由图可知，操动机构2包括合闸弹簧3、主轴4、金属连杆5、主拐臂6、分闸弹簧7。采用高速摄像机（CCD图像传感器）1捕捉主轴4转动、金属连杆5移动、主拐臂6转动、合闸弹簧3、分闸弹簧7压缩等图像信息；

（B）将采集到的图像信息输入到工控机，对图像进行分析处理计算出断路器各机械特性参数值；

首先从接收到的高速图像流中截取图像序列后，进行图像的平滑、去噪、滤波和边缘增强等预处理，以提高图像质量。然后分割金属连杆和主轴所在的目标区域，并转化成二值图像。特征提取是识别图像的关键，图像的不变矩特征可体现不同设备类型,不变矩作为特征向量输入到支持向量机，经过学习训练,识别出断路器的部位。也可采用模板匹配法与历史图像数据库对比，得到区域和位置对于图像中的像素信息。最后计算断路器各机械特性参数；

（C）将图像处理所得的机械特性参数融合常规的电信号和振动信号，并结合声波信号进行分析得出全面可靠的机械特性参数值。

其中，高速摄像机与断路器采用非接触方式结构。