[发明专利]一种用于高压断路器操作弹簧的疲软状态在线测试装置

说明书

本发明公开了一种用于高压断路器操作弹簧的疲软状态在线测试装置，涉及高压设备测试技术领域。所述用于高压断路器操作弹簧的疲软状态在线测试装置，包括工业相机、LED光源、力传感器、数据采集模块、试验控制模块以及弹簧状态辨识分析系统；通过工业相机和力传感器采集弹簧形变图像和弹簧受力数据，通过弹簧状态辨识分析系统对弹簧的疲软状态进行有效辨识；弹簧状态辨识分析系统采用NCC‑SAR算法识别整个分合闸过程中弹簧形变目标，绘制弹簧变形的特征点曲线，并配合力学传感器同步分析弹簧受力情况，比对经验规则数据库和基础数据库，达到辨识弹簧疲软状态的目的，该算法具有自适应性，有效提高了弹簧疲软状态辨识的正确率。

技术领域

本发明属于高压设备测试技术领域，尤其涉及一种用于高压断路器操作弹簧的疲软状态在线测试装置。

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，其在正常工作时处于静止状态，操作或事故发生时迅速动作，切断或接通电源，因而对其操动性能与可靠性有较高要求。据统计，高压断路器事故中，操动机构故障占全部故障的64.8％，其中操动机构机械故障占全部故障的43.8％，而操动机构中弹簧疲软失效是导致机构故障的重要原因之一。操动机构弹簧部件的性能优劣直接影响断路器的分合闸能力，由于弹簧长时间运行疲软引起断裂造成的事故屡见不鲜，因此对操动机构弹簧的检测技术进行研究具有非常重要的意义。

弹簧在断路器中处于压缩或拉伸的变动载荷工作状态，长期使用不可避免地会出现疲软老化、变形甚至断裂等现象，特别是对于一些早期服役的操作弹簧已开始出现断裂现象，对电网的安全运行构成严重的潜在威胁。为预防断路器弹簧的断裂，需要对弹簧定期巡检，但是在不拆解弹簧情况下，仅凭人工的巡视无法对弹簧的疲软状态进行判断，目前弹簧疲软状态测试也仅在断路器大修中可以实现，还没有找到一种理想的现场可使用的检测断路器弹簧正常工作与否的技术手段。

目前，国内外有很多技术实力强大专业厂商已经生产出弹簧疲劳试验机，但对于断路器中的弹簧，由于弹簧已固定安装，对其拆解再放于疲软试验机测试十分不便，且拆解在线运行的断路器弹簧有极大安全隐患，不具有现场可操作和可行性。对于断路器中的弹簧疲软状态，罕见利用计算机视觉技术的测试方法，且现有的少量研究仅限于实验室内弹簧的表面裂纹特征，而缺少对断路器弹簧在整个分合闸过程中受力、形变等特性的研究，故无法不拆解断路器进行准确测试弹簧刚度测试，更无法有效评价弹簧疲软状态。

在断路器机械参数获取方面：长期以来，无论在国外还是在国内，断路器机械特性测试仪采用直线位移传感器、光栅传感器、导电塑料电位器和角位移传感器等检测动触头位移和运动速度，这些传感器连接件在操动机构或主轴上安装，不仅传感器本身分辨率不高，且安装中存在的缝隙影响了精度。同时，不同型号断路器尺寸不同，传感器的夹具不同，安装过程过于繁琐，工作效率低下。动触头附近可供安装位移传感器空间非常有限，传统的或由于尺寸的限制，通过越来越困难。这种接触式传感器不仅安装费时、费力，而且安装效果直接影响测试的准确度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于高压断路器操作弹簧的疲软状态在线测试装置。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种用于高压断路器操作弹簧的疲软状态在线测试装置，包括工业相机、LED光源、力传感器、数据采集模块、试验控制模块以及弹簧状态辨识分析系统；所述弹簧状态辨识分析系统分别与所述工业相机、数据采集模块以及试验控制模块连接；

所述工业相机，用于捕捉断路器弹簧表面图像以及分合闸试验中伸缩变化的高速图像序列；所述LED光源，用于拍摄高速图像过程的补光，保障拍摄图像的质；所述力传感器的输出端与数据采集模块相连接，用于采集分合闸过程中弹簧压力的变化情况；所述试验控制模块，用于控制断路器分、合闸的过程，以及图像捕捉和力传感器的数据采集；所述弹簧状态辨识分析系统，用于断路器弹簧测试过程控制、数据采集和弹簧状态辨识。