[发明专利]一种高压断路器操作弹簧疲软测试方法

说明书

本发明公开了一种高压断路器操作弹簧疲软测试方法，涉及高压设备测试技术领域。所述高压断路器操作弹簧疲软测试方法，通过高速相机获取弹簧运动情况图像序列，采用NCC‑SAR算法对图像序列进行多目标识别和跟踪，从而获得表征弹簧疲劳状态的多种机械特性参数，实现高压断路器正常分合闸过程中弹簧形变检测；本发明采用高速图像识别法进行弹簧疲软状态进行非接触式监测，无需拆解弹簧，具有现场可操作性和可行性；NCC‑SAR算法对图像序列进行识别、跟踪和处理，其识别精度高、抗噪声干扰能力强、不受灰度值线性变换影响。

技术领域

本发明属于高压设备测试技术领域，尤其涉及一种高压断路器操作弹簧疲软测试方法。

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，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，本发明提供一种高压断路器操作弹簧疲软测试方法。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种高压断路器操作弹簧疲软测试方法，包括以下测试步骤：

(1)设置高压断路器操作弹簧疲劳状态测试系统的控制参数，在断路器分合闸操作前设置高速相机拍摄焦距、触发速度及相机帧率、分辨率和曝光时间等参数，并根据断路器型号及分合闸时间确定相机高速拍摄时间长度参数；

(2)高压断路器操作弹簧疲劳状态测试系统发出断路器分合闸控制信号，启动断路器实现分合闸过程，带动操作机构弹簧发生拉伸或压缩形变，直到分合闸动作完成(高速相机拍摄时间大于操作机构弹簧形变时间)；

(3)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，对于每帧图像采用基于归一化互相关自适应区域匹配算法(Normalized Cross Correlation-Self Adjustment Region，NCC-SAR)对弹簧上多目标进行识别和跟踪；同时采集弹簧分合闸过程中弹簧压力的变化数据；