基于图像处理技术的真空开关分闸速度检测

如何精确地检测操动机构的运动参数,并在此基础上研究其运动特性对电弧燃烧过程的影响,是真空开关领域的重要研究课题之一。为此,提出了一种基于Labview虚拟仪器开发平台的速度检测方法,利用高速摄像机采集整个周期内触头的运动图像,采用Labview的图像处理模块对动、静触头边缘进行高精度定位,计算触头在起弧、燃弧及熄弧这3个不同阶段的运动参数,并结合运动参数对电弧燃烧特性影响进行分析。实验结果表明:所提方法可有效检测出真空开关的平均分闸速度、刚分速度及其他运动参数,且该方法具有灵敏度高、瞬时性响应、不丢失参数数据等特点。论文研究可为真开关电弧动态特性研究提供技术参考。     

采用模糊控制和脉冲宽度调制技术的同步真空开关位置伺服控制器设计

为保证真空开关动作时间长期稳定性,针对同步真空开关性能受开关动作时间分散性的影响,采用了位置伺服控制使真空开关动触头实现预定的最佳参考轨迹运动。在分析控制电压、环境温度、闲置时间等因素对永磁机构真空开关运动及操作时间影响的基础上,给出了同步真空开关位置伺服控制原理;设计了基于模糊控制和脉冲宽度调制(PWM)技术的同步真空开关位置伺服控制器,并对35kV同步真空开关进行了伺服控制性能测试。测试结果表明,真空开关动触头能很好地跟踪参考轨迹运动,开关合分闸时间分散性在±0.2ms范围内,满足IEC62271-302标准对开关操作时间一致性的要求。     

基于高斯曲面模型的亚像素Harris角点定位算法

基于灰度值的Harris角点检测算法具有广泛的应用,但随着图像处理技术的发展,越来越多的场合需要将角点定位精度提高到亚像素级.提出了一种新的方法,在Harris角点初定位的基础上,通过对兴趣值矩阵进行高斯曲面拟合逼近,用曲面局部极值估算亚像素角点位置.实验结果证明该方法具有较好的鲁棒性和较快的运算速度,并能有效地得到高...     

基于NCC-P-S优化算法的断路器机械特性测试方法研究

机械特性参数是评价断路器动作性能的有效依据,传统测试方法不能在线测试,且传感器安装复杂。该文提出一种基于计算机视觉技术的非接触测试方法:在断路器操动过程中捕捉高速图像序列,运用归一化互相关匹配算法(normalized cross correlation,NCC)对图像运动目标进行逐帧搜索,获得绝缘连杆或主轴的运动轨迹,由其与动触头的关联关系计算断路器的机械特性参数。在图像序列目标跟踪的NCC匹配算法中,结合降分辨率金字塔快速搜索法,并对后续帧图像的扇形识别区域进行有向动态调整,这种优化方法称之为归一化互相关图像金字塔扇形快速匹配算法(normalized cross correlation-pyramid-sector,NCC-P-S)。通过实验证明:降分辨率分层匹配和有向搜索优化大大提高了目标的搜索速度和精度。     

消除真空开关机构弹跳影响分合闸速度测量的附加装置

<正> 合、分闸平均速度是真空开关的主要技术参数,不论型式试验或出厂试验都须测量。合,分闸平均速度,是动触头从开距的一端移动到另一端所经历的时间,即所谓动触头运动时间(秒),去除开距尺寸(米)计算得的。所以合、分闸平均速度测量问题就转化为合、分闸动触头运动时间的测量。 测量ZN3—10型真空断路器的动触头运     

基于图像匹配的长焦透镜焦距测量研究

提出一种新的测量长焦透镜焦距的方法。采用测角精度较高的光电经纬仪,由CCD相机拍摄经纬仪中十字亮线偏移的位置图像,并记录经纬仪显示的对应角度。应用改进的互相关匹配算法及三次曲面拟合算法,对CCD拍摄的两幅图像进行快速亚像素匹配,获得关于十字亮线中心的一对亚像素匹配点坐标。最后根据经纬仪角偏移量和亚像素点偏移量求出长焦透镜的焦距,实验获得了较高的测量精度。     

基于人工过零技术的直流真空分断过程分析及验证

针对人工过零直流真空分断过程,分析研究了影响真空分断特性的主要因素,并通过试验样机对直流真空分断过程进行了验证。研究结果表明,通过提高直流短路故障识别及快速真空开关分断速度降低弧后触头间隙的初始金属蒸汽浓度,在快速真空开关支路串联饱和电抗器减小电流过零后的电流变化率,为快速真空开关并联阻容缓冲电路减缓弧后暂态恢复电压的上升过程,设计快速真空开关动触头的最佳位移曲线并确定最佳燃弧区间避免换流分断过程中产生阳极斑点,从而改善大电流真空电弧后介质恢复特性,提升分断性能。研究成果为开发工程实用的直流真空断路器奠定了实践基础。     

基于光流场的输电导线舞动监测方法

提出基于光流场的输电导线舞动监测方法,以输电导线舞动视频中截取的多帧连续图像为研究对象,利用金字塔光流法计算图像中各点的光流值,通过形态学滤波中的闭运算滤除孤立噪声点,设置面积阈值提取图像中舞动的导线;对图像进行多层亚像素级滤波处理,把图像中向量场以横向、纵向分为实值图,以横向、纵向估算光流像素点的位置并计算出光流速度;描绘出图像中各点的运动方向和位移,实现导线舞动的自动监测。该方法克服了视频监测单纯依靠工作人员观看导线运行状况视频的弊端。实例分析结果表明,该方法能够准确地检测出导线舞动的目标区域并计算出导线上各点的速度和舞动位移。     

集成气体缓冲的单断口 72.5 kV快速真空开关运动质量对分闸特性的影响

快速真空开关可实现电力系统短路故障的快速切除,对电力系统运行暂态稳定性的提升具有重大意义,是现阶段国内外大电流开断技术领域研究热点。文中目标是确定集成气体缓冲快速真空开关传动系统运动质量对其分闸特性的影响。文中以72.5 k V单断口快速真空开关为研究对象,采用多物理场仿真计算方法,建立了气流场、电磁场、运动方程和外电路相互耦合的多物理场仿真计算模型,分析了快速真空开关运动质量对其分闸速度、动量、缓冲反力特性等分闸特性的影响,其中分闸速度为快速真空开关分闸过程触头分离后10 mm内的平均速度。仿真计算结果显示:当动质量由4 kg增长到12 kg时,分闸速度按负指数形式从6.13 m/s降低到3.50 m/s;到达30 mm满开距时的动量按正指数形式从12.26 kg·m/s增长到21.01 kg·m/s;缓冲力做的功按二次函数的形式从443.61 J降低至203.02 J,并且,缓冲力和行程的关系符合幂函数形式。     

面向复杂环境的圆形标志高精度定位方法

标志定位精度影响着视觉测量的精度，针对复杂环境测量标志自动定位精度不高的问题，本文提出一种基于亚像素弧段法的圆形标志中心定位方法。该方法首先对预处理图像进行边缘检测与跟踪，提取亚像素边缘序列，再利用边缘显著点与弧段几何特性对边缘序列进行中心约束，有效剔除伪圆弧特征，然后用更高效的相对位置约束与内接三角形约束对边缘弧段进行重组，最后对弧段组进行最小二乘拟合实现标志中心精确定位。本文通过提取亚像素弧段序列与更高效的弧段重组方法，提高了定位精度的同时，减少了弧段重组的时间。实验表明，在模拟图像的定位精度达到0.007 pixel,动态位移实验中精度达到0.05 mm,在光照变化、噪声、遮挡等不良条件下均能够满足视觉测量实时定位的需求。     

一种在尺度空间下基于边缘的角点目标检测方法

图像中的目标角点位置是实现很多计算机视觉任务的关键数据。为了克服传统检测算法产生的数据冗余问题,提出了一种在尺度空间下基于边缘的角点目标检测方法。首先,构建一个分组多层的尺度空间,将原图投影到其中后得到多个平滑图像。与此同时,采用定义的边缘算子检出平滑图像中所有边缘而得到多个按序存放的像素点集,当点集数量稳定时停止更大尺度的变换。然后,在当前尺度下,计算点集中各元素反映其角点强度的特征值。根据这些特征值变化规律检出角点的支撑集区间,并在此区间中采用高斯拟合函数确定最终的目标角点。实验表明,该方法能够检出特征显著的目标角点及其角度,其中合成图像精度在像素级,应用案例中的平均误差与图幅比约为1.5/100。     

快速真空开关合闸触头弹跳暂态过程研究

以电磁斥力驱动器作为操动机构的快速真空开关具有分闸速度快,分合闸时间短和分合闸时间分散性小的优势,目前已广泛应用于多种电力设备中。目前对于快速真空开关的分闸过程已有众多研究,但合闸过程的相关问题尚属空白。文中研究了快速真空开关合闸过程中触头弹跳问题。建立了多物理场耦合仿真模型,完整描述了快速真空开关的合闸过程。得到了快速真空开关的v₁与D_max的关系,其中v₁为合闸过程中动静触头首次接触的瞬时速度,D_max为动触头的最大弹跳距离。根据这一关系式,确定了合闸过程中无触头弹跳情况下的临界瞬时合闸速度v_cri。根据v_cri限制,设计了一种新型的油阻尼器来调节快速真空开关的合闸行程曲线,实现无触头弹跳合闸。研制了装备新型油缓冲器的快速真空开关,搭建了机械特性测试平台,对其合闸特性进行了测试。测试结果表明：测量结果与仿真结果之间的误差不超过10%,且实现了无触头弹跳合闸。     

220kV GIS隔离开关触头烧坏故障分析与对策

探讨220kV振林变电站GIS隔离开关动触头对外壳内壁放电导致绝缘击穿的原因。对20546隔离开关故障相气室进行解体检查,并采用X光透射技术对站内其它同批次的220k V隔离开关动触头分闸位置进行检测。根据检测结果分析,20546隔离开关气室故障原因为隔离开关动触头分闸不到位,造成电场畸变,从而导致动触头绝缘击穿。对20546隔离开关驱动轴进行调整后,故障相动触头分闸不到位问题得到解决。针对该变电站隔离开关动触头分闸不到位问题提出了控制措施。     

基于虚拟样机技术的永磁机构真空开关运动特性研究

采用虚拟样机技术建立了一种单稳态永磁操作机构真空开关ADAMS仿真模型,结合M atlab实现了多场耦合仿真,完整真实地再现了永磁机构真空开关的合、分闸动作过程,获得动铁心及动触头的运动曲线。通过对永磁操动机构参数优化,减小了触头弹跳,获得了预期的分、合闸特性参数。     

新型高压断路器操动机构故障识别

利用高速、高分辨率摄像机捕捉断路器合分闸过程传动部件的运行状况,采用图像分析和识别技术获取断路器操动中传变部件运动位移、主轴转动过程及角度参数,计算分合闸时间、动触头行程、运动速度,从根本上革新断路器机械特性测试方法,提高参数测量精度和速度;再结合操动过程中声、振动的频谱特征分析、操作中分合闸线圈电流的分析,发现操动机构潜在故障,并分析故障类型,提高对运行状态判断的准确性,为断路器在线故障监测和状态检修奠定了基础。     

电动力作用下万能式断路器操作机构运动特性仿真及试验

分析了短路分闸时电弧的运动过程,根据不同触头开距建立了多种类型的电弧模型。基于有限元方法计算了不同模型下动触头受到的电动力,将计算的最小和最大电动力数据导入ADAMS空载仿真模型,从而建立了DW45型万能式断路器(ACB)短路条件下的运动特性仿真模型。仿真结果得到了ACB在电动力作用下的最慢、最快分闸过程。试验测量验证了实际分闸过程处于仿真范围内,证明了模型的有效性。     

基于特征点检测与光流法的运动目标跟踪算法

为了解决当前运动目标跟踪算法在背景模型复杂和目标特征不明显的情况下,导致算法跟踪能力不足的问题,本文分别从特征点检测与光流法分析的角度出发,提出了基于特征点检测与光流法的运动目标跟踪算法。首先,根据图像梯度矩阵最小特征值,通过仿射变换,精确化特征点帧间匹配,排除伪特征点,达到精准检测运动目标特征点的目的。然后,基于图像像素守恒原理,进行2幅图像间变形评估,建立图像约束方程,进一步精确跟踪运动目标。最后,基于软件开发环境QTCreator实现算法,并系统集成。实验测试结果显示:与当前运动目标跟踪技术相比,本文算法拥有更高的准确性与稳定性。     

一种基于Hough变换的直角角点检测算法

直角角点检测在广泛的图像处理与机器视觉应用领域中具有重要性.提出了一个新的直角角点检测方法.原始图像经边缘检测后得到二值化边缘,将直角角点检测问题分解为一系列的模板匹配问题.应用了Hough变换来高效地解决模板匹配的问题,并在Hough变换中结合了边缘方向信息以减少检测出的虚假直角角点数量.在一个实际的图像数据库上进行了提出的方法与其他数种角点检测算法的对比实验.实验结果表明,与其他方法相比,提出的方法具有最高的直角角点检出率,而其整体性能(包括运行时间、检出率、虚假角点检测率)也具有优势.     

基于改进SURF算法的单目视觉里程计

针对传统单目视觉里程计在特征提取过程中误匹配点过多,匹配精度低、运算量大、提出了一种基于改进SURF算法的单目视觉里程计模型,首先使用SURF算法对单目摄像头采集的图像的相邻两帧进行特征点的检测与匹配,然后用RANSAC算法对误匹配点进行剔除,提高匹配的精度,减少运算量,最终求出相邻两帧图像特征点匹配的旋转矩阵R和平移向量T,完成运动估计.实验结果表明,该模型在预估曲线运动和直线运动时的运算速度分别提高了11.2％和10.38％.     

高压开关设备的状态维修技术

金属开关柜柜内和手车触头温升、断路器机械特性及断路器触头电弧烧损是造成开关柜设备故障的重要原因,对它们进行有效的实时监测是实现开关设备维护方式转换的关键。介绍了CG2061型高压断路器触头温升在线测量系统原理及应用,永磁操动机构断路器远方监视技术及断路器触头电弧烧损监测技术。分析了断路器分闸动作时线圈电流波形与动铁心位移关系。列举了断路器短路开断电流与开断次数的计算方法。指出了将运行成熟的在线监测技术纳入设计和制造中,可以降低电器产品在线监测单元的安装费用,减少不必要工作。