[发明专利]基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法

说明书

本发明公开了一种基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法，涉及断路器故障诊断技术领域。所述基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法，利用高速相机捕捉断路器分合闸时操动机构弹簧的形变过程，以运动端第一节间作为运动识别目标，结合断路器操动过程中弹簧的形变特性，NCC算法，并实时调整ROI区域，提高了匹配速度和精度，快速有效地获得断路器弹簧伸缩特性参数；通过自适应调整ROI区域解决了NCC算法计算量大、运动速度慢的缺点，在保证计算精度的前提下，使得弹簧伸缩特性参数的获取速度得到显著提高。

技术领域

本发明属于断路器故障诊断技术领域，尤其涉及一种基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法。

背景技术

高压断路器运行的可靠性对电网的保护与控制至关重要，据统计高压断路器故障大多数都是操动机构故障，而操作机构弹簧作为断路器的一个重要组成元件，其可靠性通过影响断路器操动机构，决定着断路器能否正常分合闸。高压断路器弹簧在正常工作中主要承受变化的载荷或处于长期紧绷的状态，因此，失效形式大多都是刚度下降或疲劳破坏。由于弹簧长期疲劳工作而突然断裂，进而引发的断路器故障的事故常有发生，因此研究操动机构弹簧的疲劳状态监测有着非常重大的意义。

目前，对于高压断路器操动机构的监测更多集中在操动机构整体机械性能上，通过直接或者间接的方式测量动触头分合闸行程曲线、分合闸线圈电流等，对弹簧的监测和状态评价方法研究的少之又少。部分新型断路器在制造过程中在弹簧底部安装了压力传感器，但大多断路器都只能依靠人工定期检查，不但费时还耗费人力。而一般弹簧的疲劳测试机的作用在于对弹簧的疲劳曲线的计算，需要对断路器弹簧拆解后实施测试，并不能实现断路器操作机构弹簧受力及形变状态的在线分析。

现有技术中利用断路器分合闸储能弹簧刚度下降会造成弹簧的本征频率随之下降采用加速度传感器实现弹簧储能状态检测，但未离开接触式测量的范围，而且对于不同断路器需要设计不同的安装设备，不利于普及。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法，利用高速相机捕捉断路器分合闸时操动机构弹簧的形变过程，以运动端第一节间作为运动识别目标，结合断路器操动过程中弹簧的形变特性，归一化互相关匹配算法(normalized cross correlation，NCC)，并实时调整感兴趣区域(region of interest，ROI)区域，提高匹配速度和精度，快速有效地获得断路器弹簧伸缩特性参数。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法，包括以下几个步骤：

步骤1：获取弹簧的形变图像序列；

检测高压断路器控制线圈电流值，当控制线圈电流达到设定电流阈值时，触发高速相机捕捉断路器操作机构弹簧在分合闸过程中的形变图像序列；

采用高速相机这种非接触式的图像捕捉方式，有效解决了传统传感器安装困难和复杂的问题，同时也避免了传统传感器的安装对弹簧形变的影响；

步骤2：形变图像序列的预处理；

对所述步骤1获取的形变图像序列进行预处理，以提高图像的质量，减少现场光线变化和高速相机电子噪声对图像产生的干扰；

步骤3：设置ROI区域；

在形变图像序列中确定运动开始帧，选取该帧图像中断路器操作机构弹簧的一个特征点作为运动识别目标；识别开始帧图像中运动识别目标的中心坐标，由该坐标确定长方形ROI区域；

设置ROI区域可以大大减少图像分析处理的计算量，同时也减少了ROI区域外与运动识别目标形似结构的干扰；

步骤4：后续帧长方形ROI区域的自适应调整；