[发明专利]一种基于NCC-P-S优化算法的断路器机械特性现场带电测试方法

说明书

本发明公开了一种基于归一化互相关图像金字塔扇形匹配(NCC‑P‑S)优化算法的断路器机械特性现场带电测试方法，该方法包括以下内容：安装断路器机械特性参数带电测试专用装置，调节装置参数，启动测试过程。利用高速相机捕捉与动触头运动关联的高速图像序列，确定断路器本体的主轴或拐臂上某一特征部位为运动识别目标。通过NCC‑P‑S优化算法识别运动目标，获得绝缘连杆或主轴的运动轨迹。使用多目标联动圆心定位法修正圆心的微小振动，用多目标联动加权判别法计算主轴旋转角，最后通过主轴与动触头的关联关系计算出断路器的机械特性参数。这是一种新的非接触式断路器机械特性测试方法，可解决传感器安装难题，能够实现断路器机械特性参数的带电测试。

技术领域

本发明涉及电气设备测试技术领域，具体的，涉及一种通过归一化互相关图像金字塔扇形匹配(NCC-P-S)优化算法识别断路器动触头运动轨迹，进而得到断路器机械特性参数的方法。

背景技术

高压断路器运行可靠性对电网的保护与控制至关重要，机械特性参数是评价断路器操动性能的重要指标。国标GB1984-2003规定，在断路器出厂检验和现场检修后都必须对其机械特性进行严格测试。主要参数包括：分(合)闸时间、分(合)闸同期性、开距、超程、刚分(合)速度、平均速度和最大速度等机械特性参数。

目前，对高压断路器机械特性参数测试常采用接触式方法，需要退出运行后进行测试，常采用在拐臂或联杆处加装位移传感器、光栅传感器等。现场安装工艺水平和机械传动冲击影响传感器的测试精度，更重要的是这种“接触式”方法无法获得断路器带电情况下的机械特性参数，不能用于断路器运行状态的在线监测。

结合计算机视觉和现代测量技术获得断路器机械特性参数是一种非接触式测试新方法。通过高速相机捕捉断路器操动过程，获得几千帧高速图像序列，传输和处理海量高分辨率图像耗时巨大，在对匹配算法速度和精度有很高要求的场合，现有的基于灰度的归一化互相关匹配(NCC)算法，虽然匹配精度高、不受灰度值线性变换的影响，但计算量大、运行速度慢，影响了在现场的实际应用。因此在保证识别精度的前提下，优化NCC算法跟踪目标的运动过程、提高算法速度是实现断路器机械特性参数带电测试的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种满足对断路器机械特性进行现场带电测试的非接触式测试方法，根据断路器操动中机械部件的联动过程及先验知识，优化高速图像序列的匹配算法，重点在断路器操动过程中对特定运动目标的快速准确识别。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于归一化互相关图像金字塔扇形匹配(NCC-P-S)优化算法的断路器机械特性现场带电测试方法，以断路器本体的主轴或拐臂上的某一特征部位作为运动识别目标，利用电流触发高速相机捕捉与动触头运动直接关联的高速图像序列，通过NCC-P-S优化算法识别运动目标，获得绝缘连杆或主轴的运动轨迹，进而得到断路器的机械特性参数。这是一种新的非接触式断路器机械特性测试方法，可解决传感器安装难题，且满足现场对运行中的断路器机械特性参数测试的精度和速度需求。步骤如下：

(1)安装断路器机械特性参数带电测试专用装置，调节装置参数，捕捉断路器操动高速图像序列，并启动测试和计算分析过程；

(2)在高速图像系列中先确定运动开始帧，选取该帧图像中断路器主轴拐臂上面的一个特征点作为目标A；

(3)识别开始帧图像中目标A的中心坐标，由该坐标确定扇形感兴趣区域(ROI)，记为Z₁；准备识别后续第k帧(k＝2，3，4，5，……)中Z_k-1区域内目标A的中心坐标，并将依据该坐标重新调整扇形ROI，得到用于识别第k+1帧目标A中心坐标的限定区域Z_k；