一種斷路器掣子動作監(jiān)測裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種斷路器掣子動作監(jiān)測裝置與方法，包括斷路器、設置于所述斷路器內的掣子、高速相機和光源，其中，高速相機在分辨率為512×512像素下，幀率大于或等于1500fps；高速相機與外部處理器電連接；高速相機的軸向高度與掣子的中心高度一致，且高速相機朝向掣子；光源朝向掣子，且掣子的運動軌跡均落于光源產生的光線照射范圍內。通過采用光學非接觸的方法，可實現(xiàn)對斷路器掣子的監(jiān)測，并采用機器視覺技術實現(xiàn)對掣子動作的分析，得到掣子的動作參數(shù)并判斷掣子的是否存在異常，從而解決現(xiàn)有技術中傳統(tǒng)的電學和機械的方法對尺寸較小、結構復雜的掣子動作特性監(jiān)測不足的問題。
【專利說明】
一種斷路器掣子動作監(jiān)測裝置與方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及高速運動監(jiān)測技術領域，特別是涉及一種斷路器掣子動作監(jiān)測裝置與方法。
【背景技術】
[0002]斷路器是配電網中的一種電氣開關裝置，是電網控制和保護的關鍵元件，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起到至關重要的作用。掣子作為斷路器機構的重要組成部分，對斷路器的可靠動作起到關鍵性的作用，當掣子由于卡澀、磨損或復位簧力不足等原因導致掣子異常、且該異常并未及時發(fā)現(xiàn)和予以解決時，有可能導致斷路器拒動或誤動，出現(xiàn)不能正常合閘或分閘、合后即分等現(xiàn)象。因此，如何對斷路器的工作狀態(tài)進行有效的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)斷路器的故障，對有缺陷部位提前進行處理，避免斷路器故障惡性發(fā)展，防止斷路器爆炸等惡性事故的發(fā)生，對于保障電網的安全可靠運行具有十分重要的意義。
[0003]斷路器的監(jiān)測通常采用對整個斷路器進行監(jiān)測的方法，對斷路器進行全面的狀態(tài)和工作性能進行評估，并實時診斷斷路器的故障類型。
[0004]然而，掣子由于其尺寸較小、結構復雜等特點，傳統(tǒng)的電學和機械的方法難以對其開展有效的監(jiān)測，從而無法及早發(fā)現(xiàn)掣子的卡澀、磨損、復位簧力不足等缺陷，可能引起斷路器的拒動或誤動。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明實施例中提供了一種斷路器掣子動作監(jiān)測裝置與方法，以解決現(xiàn)有技術中的斷路器掣子由于尺寸小盒結構復雜等原因，傳統(tǒng)的電學和機械方法難以對其開展監(jiān)測的問題。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例公開了如下技術方案:
[0007]—種斷路器掣子動作監(jiān)測裝置，包括:斷路器、設置于所述斷路器內的掣子、高速相機和光源，其中，所述高速相機在分辨率為512 X 512像素下，幀率大于或等于1500fps;所述高速相機與外部處理器電連接;所述高速相機的軸向高度與所述掣子的中心高度一致，且所述高速相機朝向所述掣子;所述光源朝向所述掣子，且所述掣子的運動軌跡均落于所述光源產生的光線照射范圍內。
[0008]優(yōu)選地，所述斷路器上設置有基座，所述斷路器通過所述基座固定于地面上。
[0009]優(yōu)選地，所述高速相機通過第一腳架固定于地面上。
[0010]優(yōu)選地，所述光源通過第二腳架固定于地面上。
[0011]—種斷路器掣子動作檢測方法，包括以下步驟:在掣子上固定輔助標志物并調整高速相機和光源的位置;通過所述高速相機采集所述輔助標志物運動的序列圖像;對所述序列圖像進行畸變校正和顏色空間變換;跟蹤所述輔助標志物在所述序列圖像中的運動，并獲取其運動軌跡;提取所述輔助標志物的運動速度和運動行程;判斷所述掣子是否存在異常。
[0012]優(yōu)選地，所述判斷所述掣子是否存在異常，包括:判斷所述運動速度或所述運動行程與經驗數(shù)據(jù)的差值是否大于30% ;當所述運動速度或所述運動行程與經驗數(shù)據(jù)的差值大于30 %時，確定所述掣子存在異常。
[0013]優(yōu)選地，所述判斷所述掣子是否存在異常，包括:判斷所述運動速度或所述運動行程與歷史數(shù)據(jù)的差值是否大于30% ;當所述運動速度或所述運動行程與歷史數(shù)據(jù)的差值大于30 %時，確定所述掣子存在異常。
[0014]優(yōu)選地，述跟蹤所述輔助標志物在所述序列圖像中的運動，并獲取其運動軌跡，包括:采用粒子濾波和菱形圖像塊匹配方法對所述輔助標志物在所述序列圖像中的運動進行跟蹤，并獲取所述輔助標志物的運動軌跡。
[0015]優(yōu)選地，所述提取所述輔助標志物的運動速度和運動行程，包括:根據(jù)所述輔助標志物的實際尺寸和成像大小以及所述高速相機的焦距和拍攝速率，計算所述掣子的運動速度和運動行程。
[0016]由以上技術方案可見，本發(fā)明實施例提供的斷路器掣子動作監(jiān)測裝置與方法，通過采用光學非接觸的方法，可實現(xiàn)對斷路器掣子的監(jiān)測，并采用機器視覺技術實現(xiàn)對掣子動作的分析，得到掣子的動作參數(shù)并判斷掣子的是否存在異常，從而解決現(xiàn)有技術中傳統(tǒng)的電學和機械的方法對尺寸較小、結構復雜的掣子動作特性監(jiān)測不足的問題。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種斷路器掣子動作監(jiān)測裝置的結構示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種斷路器掣子動作監(jiān)測方法的流程示意圖；
[0020]圖示說明:
[0021 ] 1-斷路器，2-掣子，3-基座，4-高速相機，5-光源，6_處理器。
【具體實施方式】
[0022]為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023]參見圖1，為本發(fā)明實施例提供的一種斷路器掣子動作監(jiān)測裝置的結構示意圖。
[0024]從圖1中可以看出，本發(fā)明實施例提供的斷路器掣子動作監(jiān)測裝置包括斷路器1、設置于斷路器I內的掣子2、高速相機4和光源5。
[0025]其中，掣子2設置于斷路器I機構箱的內部，斷路器I通過基座3固定于地面上，使得斷路器I在動作過程中不發(fā)生傾倒，且振動在可接受的范圍內。
[0026]高速相機4在分辨率為512\512像素下，幀率大于或等于1500邙8，高速相機4用于監(jiān)測掣子2的動作情況，其可設置為一個或多個，高速相機4與掣子2設置于同一水平面上，且高速相機4朝向掣子2，可以全方位監(jiān)測掣子2。另外，高速相機4通過第一腳架7固定于地面上，使得高速相機4在拍攝過程中不發(fā)生傾倒，且振動在可接受的范圍內，從而保證拍攝質量的清晰完整。
[0027]光源5用于對高速相機4對掣子2的拍攝提供光，其可設置為一個或多個，光源5的個數(shù)與高速相機4的個數(shù)相同，光源5與掣子2設置于同一水平面上，且設置于掣子2和高速相機4連線的延長線上，光源5朝向掣子2。另外，光源5通過第二腳架8固定于地面上，使得光源5在使用過程中不發(fā)生傾倒，保證光的持續(xù)穩(wěn)定。
[0028]另外，高速相機4與外部的處理器6電連接，處理器6可為計算機或其他分析處理器，高速相機5將采集到的圖像傳送至處理器6，處理器6通過機器視覺處理、參數(shù)提取和異常原因分析等，對掣子2的動作進行分析處理，從而綜合判斷掣子2是否存在異常。
[0029]參見圖2，為本發(fā)明實施例提供的一種斷路器掣子動作監(jiān)測方法的流程示意圖。
[0030]如圖2所示，采用本發(fā)明實施例提供的斷路器掣子動作裝置對斷路器掣子2進行監(jiān)測時，包括以下步驟:
[0031]步驟SI，在掣子上固定輔助標志物并調整高速相機和光源的位置，其中輔助標志物為具有鮮明顏色特征的貼片。綜合考慮視窗大小和視窗位置等因素對掣子2運動監(jiān)測及照明的影響，選擇最佳拍攝視窗，并將高速相機4和照明光源5放置于最佳位置。
[0032]步驟S2，通過高速相機4采集輔助標志物的序列圖像，即通過高速相機4對斷路器掣子2上的輔助標志物進行拍照或錄像，以記錄掣子2的運動狀態(tài)。其中，對于掣子2的直線位移特性，只需要一個輔助標志物即可;對于掣子2的角位移特性，則跟蹤兩個具有不同顏色特征的輔助標志物的運動，通過計算這兩個標志物質心連線的轉動角度來獲取掣子2的角位移特性。
[0033]步驟S3，對序列圖像進行畸變校正和顏色空間變換。具體的，從高速相機4拍攝的序列圖像的第一幀開始，對圖像進行畸變校正和顏色空間變換，并將圖像由RGB空間變換到HI S空間。
[0034]步驟S4，跟蹤輔助標志物在序列圖像中的運動，并獲取其運動軌跡。具體的，采用粒子濾波和菱形圖像塊匹配方法對輔助標志物在序列圖像中的運動進行跟蹤，并獲取輔助標志物的運動軌跡。
[0035]步驟S5，提取輔助標志物的運動速度和運動行程。高速相機4采集到的圖像傳輸至外部的處理器6，處理器6可對圖像或視頻等進行相關機器視覺處理，包括圖像穩(wěn)定和圖像跟蹤，同時對處理后的圖像進行運動參數(shù)的提取，包括運動時間、運動速度、運動行程、運動加速度、彈跳時間、彈跳速度和彈跳加速度等，主要包括根據(jù)輔助標志物的實際尺寸和成像大小以及高速相機4的焦距和拍攝速率，計算掣子2的運動速度和運動行程。
[0036]步驟S6，判斷掣子是否存在異常，對以上參數(shù)其進行分析，如與預設參數(shù)相對比等，判斷斷路器掣子2的運動狀態(tài)是否存在異常，如有異常，可發(fā)出報警或其他提示信息，便于工作人員及時修理。
[0037]步驟S6還包括，通過橫向比較法判斷掣子是否存在異常，具體包括:判斷運動速度或運動行程與經驗數(shù)據(jù)的差值是否大于30%，當運動速度或運動行程與經驗數(shù)據(jù)的差值大于30%時，確定掣子存在異常。經驗數(shù)據(jù)指的是在同間隔內的其他相或不同間隔的斷路器內的其他掣子的運動速度和運動行程。
[0038]步驟S6還包括，通過縱向比較法判斷掣子是否存在異常，具體包括:判斷運動速度或運動行程與歷史數(shù)據(jù)的差值是否大于30%，當運動速度或運動行程與歷史數(shù)據(jù)的差值大于30%時，確定掣子存在異常。歷史數(shù)據(jù)指的是之前測得的該掣子運動速度和運動行程的值。
[0039]本發(fā)明實施例提供的斷路器掣子動作監(jiān)測裝置與方法，通過采用光學非接觸的方法，可實現(xiàn)對斷路器掣子的監(jiān)測，并采用機器視覺技術實現(xiàn)對掣子動作的分析，得到掣子的動作參數(shù)并判斷掣子的是否存在異常，從而解決現(xiàn)有技術中傳統(tǒng)的電學和機械的方法對尺寸較小、結構復雜的掣子動作特性監(jiān)測不足的問題。
[0040]需要說明的是，在本文中，諸如“第一”和“第二”等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0041]以上所述僅是本發(fā)明的【具體實施方式】，使本領域技術人員能夠理解或實現(xiàn)本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種斷路器掣子動作監(jiān)測裝置，其特征在于，包括:斷路器(I)、設置于所述斷路器(I)內的掣子(2)、高速相機(4)和光源(5)，其中: 所述高速相機(4)在分辨率為512X512像素下，幀率大于或等于1500fps; 所述高速相機(4)與外部處理器(6)電連接； 所述高速相機(4)的軸向高度與所述掣子(2)的中心高度一致，且所述高速相機(4)朝向所述掣子(2); 所述光源(5)朝向所述掣子(2)，且所述掣子(2)的運動軌跡均落于所述光源(5)產生的光線照射范圍內。2.根據(jù)權利要求1所述的斷路器掣子動作監(jiān)測裝置，其特征在于，所述斷路器(I)上設置有基座(3)，所述斷路器(I)通過所述基座(3)固定于地面上。3.根據(jù)權利要求1所述的斷路器掣子動作監(jiān)測裝置，其特征在于，所述高速相機(4)通過第一腳架(7)固定于地面上。4.根據(jù)權利要求1所述的斷路器掣子動作監(jiān)測裝置，其特征在于，所述光源(5)通過第二腳架(8)固定于地面上。5.一種斷路器掣子動作監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟: 在掣子上固定輔助標志物并調整高速相機和光源的位置； 通過所述高速相機采集所述輔助標志物運動的序列圖像； 對所述序列圖像進行畸變校正和顏色空間變換； 跟蹤所述輔助標志物在所述序列圖像中的運動，并獲取其運動軌跡； 提取所述輔助標志物的運動速度和運動行程； 判斷所述掣子是否存在異常。6.根據(jù)權利要求5所述的斷路器掣子動作監(jiān)測方法，其特征在于，所述判斷所述掣子是否存在異常，包括: 判斷所述運動速度或所述運動行程與經驗數(shù)據(jù)的差值是否大于30% ; 當所述運動速度或所述運動行程與所述經驗數(shù)據(jù)的差值大于30 %時，確定所述掣子存在異常。7.根據(jù)權利要求5所述的斷路器掣子動作監(jiān)測方法，其特征在于，所述判斷所述掣子是否存在異常，包括: 判斷所述運動速度或所述運動行程與所述歷史數(shù)據(jù)的差值是否大于30%; 當所述運動速度或所述運動行程與歷史數(shù)據(jù)的差值大于30%時，確定所述掣子存在異常。8.根據(jù)權利要求5所述的斷路器掣子動作監(jiān)測方法，其特征在于，所述跟蹤所述輔助標志物在所述序列圖像中的運動，并獲取其運動軌跡，包括: 采用粒子濾波和菱形圖像塊匹配方法對所述輔助標志物在所述序列圖像中的運動進行跟蹤，并獲取所述輔助標志物的運動軌跡。9.根據(jù)權利要求5所述的斷路器掣子動作監(jiān)測方法，其特征在于，所述提取所述輔助標志物的運動速度和運動行程，包括: 根據(jù)所述輔助標志物的實際尺寸和成像大小以及所述高速相機的焦距和拍攝速率，計算所述掣子的運動速度和運動行程。
【文檔編號】G01M13/00GK106092556SQ201610680873
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月17日 公開號201610680873.0, CN 106092556 A, CN 106092556A, CN 201610680873, CN-A-106092556, CN106092556 A, CN106092556A, CN201610680873, CN201610680873.0
【發(fā)明人】彭晶
【申請人】云南電網有限責任公司電力科學研究院