[發明專利]一種高壓斷路器動觸頭運動特性測試方法

在審

• 申請號: 201410814290.3
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN104697768A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 袁和金;趙現平;趙書濤;牛為華;程志萬;崔克彬;葛玉敏
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）;云南電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術領域

本發明涉及一種可精確測試高壓斷路器動觸頭運動特性的方法，屬于測試技術領域。

背景技術

斷路器動觸頭的運動特性是決定斷路器斷流容量的重要因素之一，因此,斷路器的制造廠和運行單位都需要對斷路器動觸頭的運動特性進行測試。

目前，斷路器動觸頭運動特性的測試方法主要分為兩類：一類是毫秒計測速法，此類方法利用毫秒計測量與斷路器的動觸頭運動規律一致的物體通過恒定行程的時間，再利用測量結果推算動觸頭的運動速度。這種測速方法實質上是將斷路器動觸頭運動視為“勻速直線運動”，然而，由于受到各種作用力和電弧的影響，斷路器動觸頭在分、合閘過程中的運動本質上是一種變加速運動。因此，毫秒計測速法很難獲得理想的測試精度。另一類方法是使用電磁振蕩器、鼓形測速儀、滑塊式行程記錄儀或其它測速裝置對斷路器動觸頭的運動特性進行測試。其中，電磁振蕩器的優點是結構簡單、成本低，但其測試誤差較大，不能用于斷路器操作機構的分—合—分循環測試；鼓形測速儀的優點是動觸頭行程與時間的關系曲線清晰可見，可以用于操作機構的分—合—分循環測試，但測試誤差較大，而且成本比較高；鼓形測速儀的缺點是比較笨重，安裝也不方便；滑塊式行程記錄儀通過示波器記錄讀數，測試方法簡單，但由于其觸頭彈跳問題難以解決，滑塊式行程記錄儀已不能滿足新型超高壓斷路器的測試要求。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種測試精度高且實施方便的高壓斷路器動觸頭運動特性測試方法，為高壓斷路器的狀態測試和性能評價提供可靠依據。

本發明所述問題是以下述技術方案解決的：

一種高壓斷路器動觸頭運動特性測試方法，所述方法首先在高壓斷路器動觸頭的絕緣拉桿和轉軸上設置輔助標志物，并利用相機在斷路器開、合過程中采集輔助標志物的圖像序列，然后采用粒子濾波方法對輔助標志物進行跟蹤并據此獲取每幅圖像中輔助標志物的質心坐標，再根據圖像序列中相鄰幀之間的時間間隔和輔助標志物在圖像中的坐標變化，獲得動觸頭的運動軌跡，最后根據動觸頭的運動軌跡獲取其運動特性。

上述高壓斷路器動觸頭運動特性測試方法，所述方法包括以下步驟：

a.在高壓斷路器的絕緣拉桿和轉軸上固定輔助標志物，其中，絕緣拉桿上固定一個輔助標志物,轉軸上固定兩個輔助標志物；

b.調整相機的位置和視野，使其對準絕緣拉桿和轉軸所在的觀察窗，啟動相機并拍攝高壓斷路器開、合過程，獲取輔助標志物的圖像序列；

c.對圖像序列中的各幀圖像進行畸變校正，將圖像由RGB空間變換到HSV空間；

d.根據每個輔助標志物的顏色特征，從圖像序列的第一幀開始，依次檢測圖像中是否有輔助標志物存在，直到檢測到輔助標志物為止；

e.對圖像中的輔助標志物進行分割和標記，確定其在圖像中的位置和大小，并提取其顏色直方圖特征，然后初始化粒子濾波跟蹤過程；

f.以當前的輔助標志物為依據，采用高斯分布生成N個粒子，由這些粒子代表輔助標志物在后續幀中的候選位置和大小；

g.獲取后續幀中各粒子所代表的候選目標的顏色直方圖特征，計算它們和當前目標之間的相似度，并用最相似粒子的信息更新當前目標；

h.重復步驟f、g，記錄各幀中輔助標志物在圖像中的位置、大小，生成其運動軌跡；

i.根據輔助標志物的實際尺寸、成像大小、攝像機的焦距、拍攝速率，利用小孔成像原理，計算高壓斷路器動觸頭的斷開速度、閉合速度、行程及角位移，繪制其運動軌跡，最終得到其動作特性。

上述高壓斷路器動觸頭運動特性測試方法，為了提高跟蹤算法的魯棒性和準確性，在每次采用高斯分布生成N個粒子后，應對粒子的位置進行修正，將不符合斷路器分、合閘時輔助標志物運動方向和最大速度的無效粒子剔除。

上述高壓斷路器動觸頭運動特性測試方法，各粒子所對應的候選目標和當前目標的顏色直方圖特征之間的相似度采用Bhattacharyya系數來度量，Bhattacharyya系數的計算公式如下：