【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力设备测试，具体涉及一种基于机器视觉的断路器机械特性测量装置及使用方法。
技术介绍
1、高压断路器在电力装置中承担着重要的控制和保护作用，也是能够应对电力装置中最多种类任务和需求的开关装置。高压断路器除了要开断装置正常运行时的负载电流，还要配合自动保护装置及时切除故障电流，其动作的可靠性是电气装置安全稳定运行的重要保障。随着断路器使用寿命的不断增加，其机械特性会不断下降。国家电网公司高压开关类设备工作总结表明断路器机械故障仍是断路器主要缺陷。因此对断路器的机械特性进行准确的测量是极其重要的，对断路器机械性能的测试也是国家电网例行的检修项目。目前，高压断路器机械特性的测试主要为分合闸时间、速度两个测试项目，再通过这两个结果计算出其他机械特性参数，如开距、超行程、合闸弹跳时间、分闸反弹行程等。
2、目前，国家电网检修班组使用的断路器机械特性测试装置存在缺陷：(1)、在分合闸时间测试项目上，需要将测试装置串接在断路器回路中，但有部分组合开关断路器两侧无引出点，需对母线停电以通过相邻出线间隔进行实验，操作复杂。作业人员在拆除接地线时，存在感应触电的风险，带有安全隐患。另一方面悬挂测试线往往要借助绝缘拉杆，有一定的倒杆碰触相邻带电部位的风险，尤其是对500kv断路器拉杆的长度长、重量大、操作风险高、劳动强度大、作业效率低。(2)、在分合闸速度测试项目上，须在断路器操动机构上安装位移传感器。而高压断路器内部结构复杂，拆卸安装工作十分耗时，操作不当甚至会损坏断路器内部构件。同时，断路器型号多样，所需测试工装也各不相
3、鉴于此，有必要提供一种断路器机械特性测量新方案。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于机器视觉的断路器机械特性测量装置及使用方法，解决了操作繁琐的技术问题。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
5、一种基于机器视觉的断路器机械特性测量装置，断路器包括断路器sf6气室、断路器操动机构和断路器分合闸控制箱，所述断路器sf6气室、断路器两侧的接地线和地网构成断路器通流体回路；
6、该装置包括高速相机、断路器分合闸信号模块、罗氏线圈组件、耦合变压器、高频信号源、数据采集卡和主机；
7、所述高频信号源的输出端经耦合变压器耦合到断路器通流体回路上；所述罗氏线圈组件嵌套在断路器远离耦合变压器一侧的接地线上，经所述数据采集卡连接至主机；
8、所述断路器分合闸信号模块用于发出断路器分合闸信号，通过断路器分合闸控制箱，触发断路器操动机构执行分合闸动作；
9、所述主机用于在检测到断路器分合闸信号后，触发所述高速相机采集断路器操动机构的运动图像，并根据图像信号获取断路器分合闸速度特性曲线；触发所述数据采集卡通过罗氏线圈组件采集断路器通流体回路的电流信号，并根据电流信号获取断路器分合闸时间特性曲线；以及用于根据断路器分合闸速度与时间特性曲线，获取该断路器的各项机械特性；
10、其中，所述机械特征至少包括开距、超行程、合闸弹跳时间和分闸反弹行程。
11、优选的，所述断路器机械特性测量装置还包括标定物；
12、所述标定物安装在断路器操动机构上，用于对高速相机进行标定，以实现完整拍摄断路器操动机构的运动图像。
13、优选的，所述高速相机安装在云台稳定器上；所述罗氏线圈组件为罗氏线圈及其积分器；所述标定物为棋盘格。
14、优选的，所述主机通过高压差分探头检测断路器分合闸信号，所述高压差分探头安装在断路器分合闸信号模块处。
15、优选的，所述主机具体包括：
16、标定模块，用于根据图像信号对高速相机进行标定，获得标定结果后对图像进行去畸变处理；
17、提取模块，用于提取断路器操动机构的运动行程，计算断路器操动机构在像素坐标系下的运动速度，获取像素坐标系下断路器分合闸速度特性曲线；
18、映射模块，用于将像素坐标系下的断路器运动速度经相机标定结果映射到世界坐标系，获取世界坐标系下断路器分合闸速度特性曲线，作为最终的断路器分合闸速度特性曲线；
19、分析模块，用于分析断路器通流体回路中电流信号的时频域特征，获取断路器分合闸时间特性曲线；
20、获取模块，用于根据断路器分合闸速度与时间特性曲线，获取该断路器的各项机械特性。
21、一种基于机器视觉的断路器机械特性测量装置的使用方法，所述使用方法包括：
22、s1、测试接线；
23、构建如权利要求1所述的断路器机械特性测量装置；
24、s2、参数调节；包括：
25、s21、根据分合闸时间测试精度，调节高频信号源所输出的高频测量信号频率与主机中信号时频特征分析算法的步长；
26、s22、根据罗氏线圈组件测量的高频测量信号强度调节耦合变压器的变比；
27、s23、在断路器操动机构上贴上标定物，调节高速相机的成像视角；
28、s3、信号采集；包括：
29、主机在检测到断路器分合闸信号模块发出断路器分合闸信号后，触发高速相机采集断路器操动机构的动作图像；以及触发数据采集卡采集断路器通流体回路的电流信号，并传递至主机；
30、s4、数据分析；包括：
31、s41、主机根据图像信号对高速相机进行标定，获得标定结果后对图像进行去畸变处理；
32、s42、提取断路器操动机构的运动行程，计算断路器操动机构在像素坐标系下的运动速度，获取像素坐标系下断路器分合闸速度特性曲线；
33、s43、将像素坐标系下的断路器运动速度经相机标定结果映射到世界坐标系，获取世界坐标系下断路器分合闸速度特性曲线，作为最终的断路器分合闸速度特性曲线；
34、s44、分析断路器通流体回路中电流信号的时频域特征，获取断路器分合闸时间特性曲线；
35、s45、根据断路器分合闸速度与时间特性曲线，获取该断路器的各项机械特性。
36、优选的，所述s1中将所述高速相机安装在云台稳定器上；选定所述罗氏线圈组件为罗氏线圈及其积分器；选定所述标定物为棋盘格；
37、优选的，所述s3中引入高压差分探头并安装在断路器分合闸信号模块处，所述主机通过高压差分探头检测断路器分合闸信号。
38、优选的，所述s21中：
39、设定所述高频测量信号频率为10k～100k，对应测试精度0.1ms～0.01ms；所述信号时频特征分析算法的步长确定方法如下，测试精度若为δt，高频测量信号在时域上的分段长度为l，分段数为n；则：
40、l＝δt·fs
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【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的断路器机械特性测量装置，其特征在于，断路器包括断路器SF6气室(1)、断路器操动机构(2)和断路器分合闸控制箱(5)，所述断路器SF6气室(1)、断路器两侧的接地线(11)和地网(12)构成断路器通流体回路；
2.如权利要求1所述的断路器机械特性测量装置，其特征在于，还包括标定物(13)；
3.如权利要求2所述的断路器机械特性测量装置，其特征在于，
4.如权利要求1所述的断路器机械特性测量装置，其特征在于，所述主机(10)通过高压差分探头检测断路器分合闸信号，所述高压差分探头安装在断路器分合闸信号模块(4)处。
5.如权利要求1～4任一项所述的断路器机械特性测量装置，其特征在于，所述主机(10)具体包括：
6.一种基于机器视觉的断路器机械特性测量装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：
7.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于，
8.如权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述S21中：
9.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述S42包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的断路器机械特性测量装置，其特征在于，断路器包括断路器sf6气室(1)、断路器操动机构(2)和断路器分合闸控制箱(5)，所述断路器sf6气室(1)、断路器两侧的接地线(11)和地网(12)构成断路器通流体回路；
2.如权利要求1所述的断路器机械特性测量装置，其特征在于，还包括标定物(13)；
3.如权利要求2所述的断路器机械特性测量装置，其特征在于，
4.如权利要求1所述的断路器机械特性测量装置，其特征在于，所述主机(10)通过高压差分探头检测断路器分合闸信号，所述高压差...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉顺，李佳俊，杨东星，刘更昊，
申请(专利权)人：合肥工业大学智能制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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