一種電力用高壓開關(guān)操作機構(gòu)運行狀態(tài)檢測和3d重構(gòu)分析方法
【專利摘要】一種電力用高壓開關(guān)操作機構(gòu)運行狀態(tài)檢測和3D重構(gòu)分析方法，該方法包括：首先基于系統(tǒng)內(nèi)存在運行高壓開關(guān)操作機構(gòu)的實體裝置建立1:1三維模型，根據(jù)三維模型結(jié)構(gòu)特點和所使用的相機外結(jié)構(gòu)尺寸、焦距大小、被測試對象對鏡頭直線距離和像距選擇合適的實際機構(gòu)安裝相機位置，進行相機的安裝；然后在被測對象的表面做相應(yīng)全封閉輪廓標記點，標記點要求必須與機構(gòu)內(nèi)部背景顏色和形狀不同，且單一即可，標記點選擇在其對象部件附近相對靜止的位置；等等。本發(fā)明實現(xiàn)了斷路器復(fù)雜機構(gòu)3D模型模擬缺陷和運動軌跡分析，具有直觀、效果明顯等顯著優(yōu)點。
【專利說明】一種電力用高壓開關(guān)操作機構(gòu)運行狀態(tài)檢測和3D重構(gòu)分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于斷路器及其機構(gòu)本體的狀態(tài)檢測和分析【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]斷路器作為電力系統(tǒng)重要的大電壓和大電流開關(guān)電氣設(shè)備，在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)揮著重要的作用。也因為其在系統(tǒng)的角色重要，斷路器作為重點維護對象，電力科技工作這一直致力于該斷路器的狀態(tài)監(jiān)測，甚至是預(yù)警，減少或者斷絕斷路器非計劃停運導(dǎo)致的各項停電，盡可能免除或者減輕對整體系統(tǒng)的影響范圍。斷路器主要故障為操動機構(gòu)故障，本質(zhì)上由于斷路器的操動機構(gòu)的特征參數(shù)發(fā)生了變化。因而，深入理解和研究斷路器機構(gòu)狀態(tài)變化對于斷路器及附件的狀態(tài)監(jiān)測具有重要意義。
[0003]目前，對于斷路器機械特性的狀態(tài)檢測研究在國內(nèi)外相關(guān)文獻均有報道，機械特性檢測方法主要為線圈電流法、振動法、行程法，但主要集中于通過合分閘線圈電流變化判斷行程、運動速度和時間等關(guān)鍵參數(shù)，以及機械振動波形檢測運動狀態(tài)，從參數(shù)的變動檢測斷路器故障；其中合分閘線圈對于斷路器本身的動作特性判斷具有較好的效果，但是對于故障頻發(fā)的操作機構(gòu)關(guān)鍵部件例如主軸卻沒有重點關(guān)注；振動法則是通過振動傳感器獲取機構(gòu)內(nèi)部機械振動和碰撞產(chǎn)生的信號進而分析判斷機構(gòu)狀態(tài)的一種方法；這種方法由于現(xiàn)場和機構(gòu)部件較多，峰值也較多，且雜波和干擾混在整體波形中，與機構(gòu)關(guān)鍵部件運動時間-峰值較難判定和區(qū)分。行程法主要利用行程傳感器例如光纖光柵傳感器安裝在斷路器和機構(gòu)運動部件上，通過行程傳感器在運動部件的移動獲取運動部件各項參數(shù)，這種方法需要改變機構(gòu)或者斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且機構(gòu)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越緊湊，已經(jīng)無法放置體積較大的行程傳感器。
[0004]因此，迫切需要提出應(yīng)用于斷路器本體及其機構(gòu)狀態(tài)檢測的技術(shù)，并可以直觀分析斷路器的手段。綜合以上分析，本項目提出了對斷路器機構(gòu)的運動狀態(tài)圖像檢測和3D重構(gòu)分析方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決目前斷路器機構(gòu)容易出現(xiàn)故障，并且對于機構(gòu)狀態(tài)無法多維和直觀檢測的難題，提出一種電力用高壓開關(guān)操作機構(gòu)運行狀態(tài)檢測和3D重構(gòu)分析方法。
[0006]本發(fā)明是通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
一種電力用高壓開關(guān)操作機構(gòu)運行狀態(tài)檢測和3D重構(gòu)分析方法，本發(fā)明首先基于系統(tǒng)內(nèi)存在運行高壓開關(guān)操作機構(gòu)的實體裝置建立1:1三維模型，根據(jù)三維模型結(jié)構(gòu)特點和所使用的相機外結(jié)構(gòu)尺寸、焦距大小、被測試對象對鏡頭直線距離和像距選擇合適的實際機構(gòu)安裝相機位置，進行相機的安裝；然后在被測對象，例如機構(gòu)傳動主軸等表面做相應(yīng)全封閉輪廓標記點，標記點要求必須與機構(gòu)內(nèi)部背景顏色和形狀不同，且單一即可，標記點選擇在其對象部件附近相對靜止的位置；這里主要采用在機構(gòu)表面采用打孔和發(fā)光涂料的方式，事先需要精確測量孔或者涂料面積的尺寸，多標記點能夠提高圖像定位精度；然后根據(jù)全幅高速照相機(非開窗，5000幀/s，分辨率可達1280*1024)鏡頭尺寸大小設(shè)計操作機構(gòu)重點觀察部位，通過連續(xù)拍攝機構(gòu)關(guān)鍵部件運動圖片，通過線圈電流轉(zhuǎn)換為電壓信號引入作為同步觸發(fā)高速照相機以及強光LED燈作為照明設(shè)備，對包圍標記點區(qū)域進行標記點形態(tài)開閉運算邊緣檢測提取，與事先準備好的標記點模版進行匹配，匹配度最高的即為標記點；獲取標記點中心點像素點坐標，然后將這一坐標輸入操作機構(gòu)三維模型進行相應(yīng)坐標化，方便進行運動軌跡重演，利用連續(xù)圖片可以讀取圖片中運動部件運動軌跡和距離，以及部件運動過程中彈跳時間等參數(shù)，通過圖片幀數(shù)時間差乘以運動圖片的個數(shù)即為運動時間，距離除以時間即為機構(gòu)關(guān)鍵部件的平均運動速度，同時根據(jù)運動部件運動距離與斷路器行程正比關(guān)系，進而計算行程參數(shù)；最終通過這些關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值變化判斷機構(gòu)運動狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)；最后將這些運動參數(shù)即時間、距離和速度輸入三維模型中，分析由于局部部件的運動故障所引起的連鎖反應(yīng)，對剛剛過去那一次機構(gòu)動作動態(tài)重演展示，有助于分析整體機構(gòu)整體機械狀態(tài)，查找故障原因和直觀展示分析，了解全局。
[0007]下面結(jié)合附圖及實例進一步說明本
【發(fā)明內(nèi)容】
。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明分析方法示意圖。

【具體實施方式】
[0009]一種電力用高壓開關(guān)操作機構(gòu)運行狀態(tài)檢測和3D重構(gòu)分析方法，本發(fā)明首先基于系統(tǒng)內(nèi)存在運行高壓開關(guān)操作機構(gòu)的實體裝置建立1:1三維模型，根據(jù)三維模型結(jié)構(gòu)特點和所使用的相機外結(jié)構(gòu)尺寸、焦距大小、被測試對象對鏡頭直線距離和像距選擇合適的實際機構(gòu)安裝相機位置，進行相機的安裝；然后在被測對象，例如機構(gòu)傳動主軸等表面做相應(yīng)全封閉輪廓標記點，標記點要求必須與機構(gòu)內(nèi)部背景顏色和形狀不同，且單一即可，標記點選擇在其對象部件附近相對靜止的位置；這里主要采用在機構(gòu)表面采用打孔和發(fā)光涂料的方式，事先需要精確測量孔或者涂料面積的尺寸，多標記點可提高圖像定位精度；然后根據(jù)全幅高速照相機(非開窗，5000幀/S，分辨率可達1280*1024)鏡頭尺寸大小設(shè)計操作機構(gòu)重點觀察部位，通過連續(xù)拍攝機構(gòu)關(guān)鍵部件運動圖片，通過線圈電流轉(zhuǎn)換為電壓信號引入作為同步觸發(fā)高速照相機以及強光LED燈作為照明設(shè)備，對包圍標記點區(qū)域進行標記點形態(tài)開閉運算邊緣檢測提取，與事先準備好的標記點模版進行匹配，匹配度最高的即為標記點；獲取標記點中心點像素點坐標，然后將這一坐標輸入操作機構(gòu)三維模型進行相應(yīng)坐標化，方便進行運動軌跡重演，利用連續(xù)圖片可以讀取圖片中運動部件運動軌跡和距離，以及部件運動過程中彈跳時間等參數(shù)，通過圖片幀數(shù)時間差乘以運動圖片的個數(shù)即為運動時間，距離除以時間即為機構(gòu)關(guān)鍵部件的平均運動速度，同時根據(jù)運動部件運動距離與斷路器行程正比關(guān)系，進而計算行程參數(shù)；最終通過這些關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值變化判斷機構(gòu)運動狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)；最后將這些運動參數(shù)即時間、距離和速度輸入三維模型中，分析由于局部部件的運動故障所引起的連鎖反應(yīng)，對剛剛過去那一次機構(gòu)動作動態(tài)重演展示，有助于分析整體機構(gòu)整體機械狀態(tài)，查找故障原因和直觀展示分析，了解全局。
[0010]如圖1所示為斷路器機構(gòu)運動可視化檢測及3D動態(tài)分析示意圖。該圖主要是說首先建立被檢測斷路器機構(gòu)的1:1三維實體模型，這樣為最后進行三維展示和全局分析奠定基礎(chǔ)，并且斷路器機構(gòu)動作的軌跡不能每次都重復(fù)，每次智能動作一次，將每次一次動作軌跡和特性描述出來，直觀了解機構(gòu)動作狀態(tài)；相機安裝位置根據(jù)建立的三維模型，選擇可以布點的位置，方便拍攝關(guān)鍵動作序列，這樣一來解決了斷路器檢測人員一定要去電力生產(chǎn)現(xiàn)場的問題，可以在遠程則可以了解機構(gòu)結(jié)構(gòu)，為相機布點奠定基礎(chǔ)。然后選擇需要觀測的機構(gòu)部件，在部件上標記點，作為拍攝圖像的坐標點，然后進行檢測，拍攝的圖像進行重點機構(gòu)部件領(lǐng)域標記點區(qū)域形態(tài)邊緣檢測，獲取匹配度最高的標記點區(qū)域，然后讀取坐標中心；將這些坐標中心輸入三維立體機構(gòu)模型，則可以將三維機構(gòu)模型實體坐標化，為準確了解機構(gòu)運動位移、速度等提高參考；然后將運動圖像讀取運動軌跡、距離、時間、速度、行程等參數(shù)，與正常狀態(tài)參數(shù)區(qū)間進行對比，判斷機構(gòu)是否處于正常狀態(tài)，最終通過三維機構(gòu)運動全過程進行故障和動作重演。
【權(quán)利要求】
1.一種電力用高壓開關(guān)操作機構(gòu)運行狀態(tài)檢測和3D重構(gòu)分析方法，其特征是，該方法包括: (O首先基于系統(tǒng)內(nèi)存在運行高壓開關(guān)操作機構(gòu)的實體裝置建立1:1三維模型，根據(jù)三維模型結(jié)構(gòu)特點和所使用的相機外結(jié)構(gòu)尺寸、焦距大小、被測試對象對鏡頭直線距離和像距選擇合適的實際機構(gòu)安裝相機位置，進行相機的安裝；然后在被測對象的表面做相應(yīng)全封閉輪廓標記點，標記點要求必須與機構(gòu)內(nèi)部背景顏色和形狀不同，且單一即可，標記點選擇在其對象部件附近相對靜止的位置；這里采用在機構(gòu)表面采用打孔和發(fā)光涂料的方式，事先需要精確測量孔或者涂料面積的尺寸，多標記點可提高圖像定位精度； (2)然后根據(jù)全幅高速照相機即:非開窗，5000幀/s，分辨率可達1280*1024的鏡頭尺寸大小設(shè)計操作機構(gòu)重點觀察部位，通過連續(xù)拍攝機構(gòu)關(guān)鍵部件運動圖片，通過線圈電流轉(zhuǎn)換為電壓信號引入作為同步觸發(fā)高速照相機以及強光LED燈作為照明設(shè)備，對包圍標記點區(qū)域進行標記點形態(tài)開閉運算邊緣檢測提取，與事先準備好的標記點模版進行匹配，匹配度最高的即為標記點；獲取標記點中心點像素點坐標，然后將這一坐標輸入操作機構(gòu)三維模型進行相應(yīng)坐標化，方便進行運動軌跡重演，利用連續(xù)圖片讀取圖片中運動部件運動軌跡和距離，以及部件運動過程中彈跳時間的參數(shù)，通過圖片幀數(shù)時間差乘以運動圖片的個數(shù)即為運動時間，距離除以時間即為機構(gòu)關(guān)鍵部件的平均運動速度，同時根據(jù)運動部件運動距離與斷路器行程正比關(guān)系，進而計算行程參數(shù)；最終通過這些關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值變化判斷機構(gòu)運動狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)； (3)最后將這些運動參數(shù)即時間、距離和速度輸入三維模型中，分析由于局部部件的運動故障所引起的連鎖反應(yīng)，對剛剛過去那一次機構(gòu)動作動態(tài)重演展示，有助于分析整體機構(gòu)整體機械狀態(tài)，查找故障原因。
【文檔編號】G06F19/00GK104331625SQ201410640341
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】譚向宇, 馬儀, 王科, 錢國超, 程志萬, 鄒德旭, 彭兆裕 申請人:云南電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院