【摘 要】
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高压开关柜断路器是电力系统较为重要的保护装置,而触头啮合状态检测是断路器故障诊断的重要环节。针对开关柜断路器高压、电磁屏蔽环境,断路器静触头目标轮廓提取困难,测量设备安装误差较大等问题,本文设计了基于无线通信的数据传输方式,提出了基于主动轮廓模型的亚像素边缘检测方案,设计了结合位置标定和椭圆矫正的安装位置误差修正算法,实现了精度为±1mm的啮合状态检测系统。针对信号在开关柜带电金属屏蔽环境下传输困
【基金项目】
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开关柜手车触头带电可视化测量装置的研制项目
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高压开关柜断路器是电力系统较为重要的保护装置,而触头啮合状态检测是断路器故障诊断的重要环节。针对开关柜断路器高压、电磁屏蔽环境,断路器静触头目标轮廓提取困难,测量设备安装误差较大等问题,本文设计了基于无线通信的数据传输方式,提出了基于主动轮廓模型的亚像素边缘检测方案,设计了结合位置标定和椭圆矫正的安装位置误差修正算法,实现了精度为±1mm的啮合状态检测系统。针对信号在开关柜带电金属屏蔽环境下传输困难的问题,基于电磁波传播特征分析无线信号传输可行性,通过信号传输实验验证传输可靠性;利用HTTP协议传输设备控制数据和图像数据等实时性较强的非周期数据,通过消息队列协议实现设备监控数据等周期性数据的管理;设计了方便可靠的机械结构和控制电路,解决狭小空间的设备安装问题,实现了信号的稳定可靠传输。为了解决目标轮廓提取精度较低的问题,在像素精度边缘检测的基础上,设计了基于ZERNIKE矩的亚像素边缘检测;提取亚像素轮廓作为初始轮廓,基于SNAKE主动轮廓模型迭代算法获取高精度的椭圆环轮廓,通过迭代细化算法转化为单像素的椭圆轮廓,作为啮合状态估计的目标轮廓。针对相机安装时的初始误差,通过相机标定得到图像和世界坐标系的变换矩阵,利用安装位置标定获取初始位置误差;基于位置标定得到的逆透视变换矩阵对目标轮廓做椭圆矫正,获得较为精确的特征点像素坐标,提高啮合状态检测精度。在本文设计的视觉检测系统的基础上,搭建开关柜啮合状态检测平台,通过10KV-35KV高压实验、瞬间加压实验等验证了测量设备的可靠性;以表征实际啮合状态的静触头划痕位置作为测量目标,对比视觉测量结果,深度测量精度为±1mm,对中度重复测量精度为±1mm,验证了检测系统的准确性。
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