[发明专利]一种高压断路器动触头运动特性测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可精确测试高压断路器动触头运动特性的方法，属于测试技术领域。

背景技术

断路器动触头的运动特性是决定断路器断流容量的重要因素之一，因此,断路器的制造厂和运行单位都需要对断路器动触头的运动特性进行测试。

目前，断路器动触头运动特性的测试方法主要分为两类：一类是毫秒计测速法，此类方法利用毫秒计测量与断路器的动触头运动规律一致的物体通过恒定行程的时间，再利用测量结果推算动触头的运动速度。这种测速方法实质上是将断路器动触头运动视为“匀速直线运动”，然而，由于受到各种作用力和电弧的影响，断路器动触头在分、合闸过程中的运动本质上是一种变加速运动。因此，毫秒计测速法很难获得理想的测试精度。另一类方法是使用电磁振荡器、鼓形测速仪、滑块式行程记录仪或其它测速装置对断路器动触头的运动特性进行测试。其中，电磁振荡器的优点是结构简单、成本低，但其测试误差较大，不能用于断路器操作机构的分—合—分循环测试；鼓形测速仪的优点是动触头行程与时间的关系曲线清晰可见，可以用于操作机构的分—合—分循环测试，但测试误差较大，而且成本比较高；鼓形测速仪的缺点是比较笨重，安装也不方便；滑块式行程记录仪通过示波器记录读数，测试方法简单，但由于其触头弹跳问题难以解决，滑块式行程记录仪已不能满足新型超高压断路器的测试要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种测试精度高且实施方便的高压断路器动触头运动特性测试方法，为高压断路器的状态测试和性能评价提供可靠依据。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种高压断路器动触头运动特性测试方法，所述方法首先在高压断路器动触头的绝缘拉杆和转轴上设置辅助标志物，并利用相机在断路器开、合过程中采集辅助标志物的图像序列，然后采用粒子滤波方法对辅助标志物进行跟踪并据此获取每幅图像中辅助标志物的质心坐标，再根据图像序列中相邻帧之间的时间间隔和辅助标志物在图像中的坐标变化，获得动触头的运动轨迹，最后根据动触头的运动轨迹获取其运动特性。

上述高压断路器动触头运动特性测试方法，所述方法包括以下步骤：

a.在高压断路器的绝缘拉杆和转轴上固定辅助标志物，其中，绝缘拉杆上固定一个辅助标志物,转轴上固定两个辅助标志物；

b.调整相机的位置和视野，使其对准绝缘拉杆和转轴所在的观察窗，启动相机并拍摄高压断路器开、合过程，获取辅助标志物的图像序列；

c.对图像序列中的各帧图像进行畸变校正，将图像由RGB空间变换到HSV空间；

d.根据每个辅助标志物的颜色特征，从图像序列的第一帧开始，依次检测图像中是否有辅助标志物存在，直到检测到辅助标志物为止；

e.对图像中的辅助标志物进行分割和标记，确定其在图像中的位置和大小，并提取其颜色直方图特征，然后初始化粒子滤波跟踪过程；

f.以当前的辅助标志物为依据，采用高斯分布生成N个粒子，由这些粒子代表辅助标志物在后续帧中的候选位置和大小；

g.获取后续帧中各粒子所代表的候选目标的颜色直方图特征，计算它们和当前目标之间的相似度，并用最相似粒子的信息更新当前目标；

h.重复步骤f、g，记录各帧中辅助标志物在图像中的位置、大小，生成其运动轨迹；

i.根据辅助标志物的实际尺寸、成像大小、摄像机的焦距、拍摄速率，利用小孔成像原理，计算高压断路器动触头的断开速度、闭合速度、行程及角位移，绘制其运动轨迹，最终得到其动作特性。

上述高压断路器动触头运动特性测试方法，为了提高跟踪算法的鲁棒性和准确性，在每次采用高斯分布生成N个粒子后，应对粒子的位置进行修正，将不符合断路器分、合闸时辅助标志物运动方向和最大速度的无效粒子剔除。

上述高压断路器动触头运动特性测试方法，各粒子所对应的候选目标和当前目标的颜色直方图特征之间的相似度采用Bhattacharyya系数来度量，Bhattacharyya系数的计算公式如下：