[發明專利]一種高壓斷路器操作彈簧疲軟測試方法

在審

• 申請號: 201710875568.1
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107860562A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 黃輝敏;夏小飛;蘇毅;蘆宇峰;王飛風;呂澤承;楊健;陳慶發
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙)45117
• 代理人: 戴燕桃,巢雄輝

本發明公開了一種高壓斷路器操作彈簧疲軟測試方法，涉及高壓設備測試技術領域。所述高壓斷路器操作彈簧疲軟測試方法，通過高速相機獲取彈簧運動情況圖像序列，采用NCC?SAR算法對圖像序列進行多目標識別和跟蹤，從而獲得表征彈簧疲勞狀態的多種機械特性參數，實現高壓斷路器正常分合閘過程中彈簧形變檢測；本發明采用高速圖像識別法進行彈簧疲軟狀態進行非接觸式監測，無需拆解彈簧，具有現場可操作性和可行性；NCC?SAR算法對圖像序列進行識別、跟蹤和處理，其識別精度高、抗噪聲干擾能力強、不受灰度值線性變換影響。

技術領域

本發明屬于高壓設備測試技術領域，尤其涉及一種高壓斷路器操作彈簧疲軟測試方法。

背景技術

高壓斷路器運行可靠性對電網的保護與控制至關重要，其在正常工作時處于靜止狀態，操作或事故發生時迅速動作，切斷或接通電源，因而對其操動性能與可靠性有較高要求。據統計，高壓斷路器事故中，操動機構故障占全部故障的64.8％，其中操動機構機械故障占全部故障的43.8％，而操動機構中彈簧疲軟失效是導致機構故障的重要原因之一。操動機構彈簧部件的性能優劣直接影響斷路器的分合閘能力，由于彈簧長時間運行疲軟引起斷裂造成的事故屢見不鮮，因此對操動機構彈簧的檢測技術進行研究具有非常重要的意義。

彈簧在斷路器中處于壓縮或拉伸的變動載荷工作狀態，長期使用不可避免地會出現疲軟老化、變形甚至斷裂等現象，特別是對于一些早期服役的操作彈簧已開始出現斷裂現象，對電網的安全運行構成嚴重的潛在威脅。為預防斷路器彈簧的斷裂，需要對彈簧定期巡檢，但是在不拆解彈簧情況下，僅憑人工的巡視無法對彈簧的疲軟狀態進行判斷，目前彈簧疲軟狀態測試也僅在斷路器大修中可以實現，還沒有找到一種理想的現場可使用的檢測斷路器彈簧正常工作與否的技術手段。

目前，國內外有很多技術實力強大專業廠商已經生產出彈簧疲勞試驗機，但對于斷路器中的彈簧，由于彈簧已固定安裝，對其拆解再放于疲軟試驗機測試十分不便，且拆解在線運行的斷路器彈簧有極大安全隱患，不具有現場可操作和可行性。對于斷路器中的彈簧疲軟狀態，罕見利用計算機視覺技術的測試方法，且現有的少量研究僅限于實驗室內彈簧的表面裂紋特征，而缺少對斷路器彈簧在整個分合閘過程中受力、形變等特性的研究，故無法不拆解斷路器進行準確測試彈簧剛度測試，更無法有效評價彈簧疲軟狀態。

在斷路器機械參數獲取方面：長期以來，無論在國外還是在國內，斷路器機械特性測試儀采用直線位移傳感器、光柵傳感器、導電塑料電位器和角位移傳感器等檢測動觸頭位移和運動速度，這些傳感器連接件在操動機構或主軸上安裝，不僅傳感器本身分辨率不高，且安裝中存在的縫隙影響了精度。同時，不同型號斷路器尺寸不同，傳感器的夾具不同，安裝過程過于繁瑣，工作效率低下。動觸頭附近可供安裝位移傳感器空間非常有限，傳統的或由于尺寸的限制，通過越來越困難。這種接觸式傳感器不僅安裝費時、費力，而且安裝效果直接影響測試的準確度。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種高壓斷路器操作彈簧疲軟測試方法。

本發明是通過如下的技術方案來解決上述技術問題的：一種高壓斷路器操作彈簧疲軟測試方法，包括以下測試步驟：

(1)設置高壓斷路器操作彈簧疲勞狀態測試系統的控制參數，在斷路器分合閘操作前設置高速相機拍攝焦距、觸發速度及相機幀率、分辨率和曝光時間等參數，并根據斷路器型號及分合閘時間確定相機高速拍攝時間長度參數；

(2)高壓斷路器操作彈簧疲勞狀態測試系統發出斷路器分合閘控制信號，啟動斷路器實現分合閘過程，帶動操作機構彈簧發生拉伸或壓縮形變，直到分合閘動作完成(高速相機拍攝時間大于操作機構彈簧形變時間)；

(3)捕捉斷路器彈簧表面圖像以及分合閘試驗中伸縮變化的高速圖像序列，對于每幀圖像采用基于歸一化互相關自適應區域匹配算法(Normalized Cross Correlation-Self Adjustment Region，NCC-SAR)對彈簧上多目標進行識別和跟蹤；同時采集彈簧分合閘過程中彈簧壓力的變化數據；