一种开关柜地刀状态非接触监测方法、系统、介质及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种开关柜地刀状态非接触监测方法、系统、介质及设备，本发明专利技术方法包括采集地刀图像识别出标记点中心坐标；根据标记点中心坐标的几何特征与预设的分闸状态标定值及合闸状态标定值进行比较，如果与预设的分闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于分闸状态；如果与预设的合闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于合闸状态。本发明专利技术能够通过非接触的方式对开关柜中的地刀进行监测，能够实时的获取到地刀的状态，并且能够实现开关柜中地刀分合闸状态的准确判定，能够方便地与现有接触监测的方式形成开关柜地刀状态双确认监测，具有实施结构简单和成本低的优点。

A Non-contact Monitoring Method, System, Medium and Equipment for Switchgear Ground Cutter

【技术实现步骤摘要】
一种开关柜地刀状态非接触监测方法、系统、介质及设备
本专利技术涉及电力测量
，具体涉及一种开关柜地刀状态非接触监测方法、系统、介质及设备。
技术介绍
开关柜是一种电气设备，开关柜的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。开关柜地刀是开关柜中极为重要的作动开关设备。在开关柜的工作过程中，如需要进行开关开合动作，需要将地刀转动至相应位置，如地刀不能够作动到位，则会严重影响合闸/分闸效果，导致设备损坏甚至是安全事故。因此，在地刀作动过程中，必须能够对其分合闸状态进行实施监测。在目前开关柜的设计中，通常使用人工观察、接触式压力传感器、接触式应变传感器（应变片）对地刀的分合闸状态进行检测。人工观察方式不仅误差大而且费时费力，难以满足智能电网一键顺控的需求。接触式传感器需要布置在地刀触头上，不仅妨碍触头的工作而且容易受到开关内大工作电流的影响，导致传感器失效或损毁。另外，根据国家未来智能电网的规划中“一键顺控”的指导思想，地刀分合闸状态必须实现“双确认”，即要求同时有两种独立的技术手段实现地刀分合闸状态的同时判定，才能确认数据的有效性。此外，也急需在现有接触监测的方式的基础上研发新的监测手段才能够完成双确认监测的需求。因此，在现有接触监测的技术手段的基础上，如何实现稳定可靠的开关柜地刀状态非接触监测，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种开关柜地刀状态非接触监测方法、系统、介质及设备，本专利技术能够通过非接触的方式对开关柜中的地刀进行实时监测，能够实时的获取到地刀的状态，并且能够实现开关柜中地刀分合闸状态的准确判定，能够方便地与现有接触监测的方式形成开关柜地刀状态双确认监测。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种开关柜地刀状态非接触监测方法，实施步骤包括：1）采集地刀图像；2）识别出地刀图像中地刀上的标记点中心坐标；3）根据标记点中心坐标的几何特征与预设的分闸状态标定值及合闸状态标定值进行比较，如果与预设的分闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于分闸状态；如果与预设的合闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于合闸状态。可选地，步骤1）采集地刀图像时还包括通过打开光源给地刀补光、在完成地刀图像采集后关闭光源的步骤。可选地，步骤2）包括：采用灰度重心计算方法计算出地刀图像中地刀动触头上的单个标记点的灰度重心作为地刀图像中的标记点中心坐标。可选地，步骤2）包括：采用灰度重心计算方法分别计算出地刀图像中地刀动触头上的两个标记点的灰度重心，然后将两个标记点的灰度重心的连线中点作为标记点中心坐标。可选地，步骤3）中还包括标记点中心坐标的几何特征同时与预设的分闸状态标定值的误差大于预设阈值、与预设的合闸状态标定值的误差大于预设阈值的情况下判定地刀处于分合闸中间状态的步骤。可选地，步骤3）中标记点中心坐标的几何特征具体是指标记点中心坐标的实际位置坐标；步骤3）包括：3.1A）将标记点中心坐标转换为标记点的实际位置坐标；3.2A）将标记点的实际位置坐标与预设的分闸状态标定值及合闸状态标定值进行比较，如果与预设的分闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于分闸状态；如果与预设的合闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于合闸状态。可选地，步骤3.1A）之前还包括标定物面分辨率参数Z的步骤，标定物面分辨率参数Z的步骤包括：确定标记点在地刀图像中以像素为单位的尺寸，计算该标记点在地刀图像中以像素为单位的尺寸、实际尺寸之间的比例值，并将计算得到的比例值作为物面分辨率参数Z。可选地，所述物面分辨率参数Z的标定步骤包括：确定标记点在地刀图像中以像素为单位的尺寸，计算该标记点在地刀图像中以像素为单位的尺寸、实际尺寸之间的比例值，并将计算得到的比例值作为物面分辨率参数Z。可选地，所述标记点为圆形，所述以像素为单位的尺寸指的是指标记点直径所占的像素个数，所述标记点的实际尺寸是指标记点直径的实际物理尺寸。可选地，步骤3.2A）之前还包括标定分闸状态标定值及合闸状态标定值的步骤，标定分闸状态标定值及合闸状态标定值的步骤包括：采集分闸状态下的地刀图像，识别分闸状态下的出地刀图像中的标记点中心坐标，将分闸状态下的标记点中心坐标转换为标记点的第一实际位置坐标，并将该第一实际位置坐标作为预设的分闸状态标定值；采集合闸状态下的地刀图像，识别合闸状态下的出地刀图像中的标记点中心坐标，将合闸状态下的标记点中心坐标转换为标记点的第二实际位置坐标，并将该第二实际位置坐标作为预设的合闸状态标定值。可选地，步骤3.2A）包括：将标记点的实际位置坐标与预设的分闸状态标定值及合闸状态标定值进行比较，如果满足式（1）则判定与预设的分闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，地刀处于分闸状态；如果满足式（2）则判定与预设的合闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，地刀处于合闸状态；x∈(x1-a,x1+a)且y∈(y1-a,y1+a)（1）x∈(x2-b,x2+b)且y∈(y2-b,y2+b)（2）式（1）和式（2）中，(x,y)为标记点的实际位置坐标，(x1,y1)为分闸状态标定值，(x2,y2)为合闸状态标定值，a为分闸状态判定的预设阈值，b为合闸状态判定的预设阈值。可选地，步骤3）中标记点中心坐标的几何特征具体是指均位于地刀的动触头上且沿动触头长度方向布置的两个标记点的标记点中心坐标连线相对于地刀所置平面的角度，步骤3）包括：3.1B）根据均位于地刀的动触头上且沿动触头长度方向布置的两个标记点的标记点中心坐标获取标记点中心坐标连线，并获取标记点中心坐标连线相对于地刀所置平面的角度；3.2B）将标记点中心坐标连线对于地刀所置平面的角度与预设的分闸状态标定值及合闸状态标定值进行比较，如果与预设的分闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于分闸状态；如果与预设的合闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于合闸状态。可选地，步步骤3.2B）之前还包括标定分闸状态标定值及合闸状态标定值的步骤，标定分闸状态标定值及合闸状态标定值的步骤包括：将地刀置于分闸状态，获取地刀在分闸状态下地刀图像中两个标记点中心坐标，根据两个标记点的标记点中心坐标获取标记点中心坐标连线，并获取标记点中心坐标连线对于地刀所置平面的第一角度，将该第一角度作为预设的分闸状态标定值；将地刀置于合闸状态，获取地刀在合闸状态下地刀图像中两个标记点中心坐标，根据两个标记点的标记点中心坐标获取标记点中心坐标连线，并获取标记点中心坐标连线对于地刀所置平面的第二角度，将该第二角度作为预设的合闸状态标定值。可选地步骤3）中标记点中心坐标的几何特征具体是指两个标记点的实际距离，且一个标记点位于地刀的动触头上、另一个标记点位于地刀的静触头上，步骤3）包括：3.1C）获取两个标记点的标记点中心坐标，一个标记点位于地刀的动触头上、另一个标记点位于地刀的静触头上；将两个标记点的标记点中心坐标分别根据物面分辨率参数Z转换为实际位置坐标，根据两个标记点中心的实际位置坐标计算得到两个标记点的实际距离；3.2C）将两个标记点的实际距离与预设的分闸状态标定值及合闸状态标定值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，实施步骤包括：1）采集地刀图像；2）识别出地刀图像中地刀上的标记点中心坐标；3）根据标记点中心坐标的几何特征与预设的分闸状态标定值及合闸状态标定值进行比较，如果与预设的分闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于分闸状态；如果与预设的合闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于合闸状态。

【技术特征摘要】
1.一种开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，实施步骤包括：1）采集地刀图像；2）识别出地刀图像中地刀上的标记点中心坐标；3）根据标记点中心坐标的几何特征与预设的分闸状态标定值及合闸状态标定值进行比较，如果与预设的分闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于分闸状态；如果与预设的合闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于合闸状态。2.根据权利要求1所述的开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，步骤1）采集地刀图像时还包括通过打开光源给地刀补光、在完成地刀图像采集后关闭光源的步骤。3.根据权利要求1所述的开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，步骤2）包括：采用灰度重心计算方法计算出地刀图像中地刀动触头上的单个标记点的灰度重心作为地刀图像中的标记点中心坐标。4.根据权利要求1所述的开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，步骤2）包括：采用灰度重心计算方法分别计算出地刀图像中地刀动触头上的两个标记点的灰度重心，然后将两个标记点的灰度重心的连线中点作为标记点中心坐标。5.根据权利要求1所述的开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，步骤3）中还包括标记点中心坐标的几何特征同时与预设的分闸状态标定值的误差大于预设阈值、与预设的合闸状态标定值的误差大于预设阈值的情况下判定地刀处于分合闸中间状态的步骤。6.根据权利要求1～5中任意一项所述的开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，步骤3）中标记点中心坐标的几何特征具体是指标记点中心坐标的实际位置坐标；步骤3）包括：3.1A）将标记点中心坐标转换为标记点的实际位置坐标；3.2A）将标记点的实际位置坐标与预设的分闸状态标定值及合闸状态标定值进行比较，如果与预设的分闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于分闸状态；如果与预设的合闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于合闸状态。7.根据权利要求6所述的开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，步骤3.1A）中将标记点中心坐标转换为标记点的实际位置坐标具体是指将标记点中心坐标(x′,y′)基于预设的物面分辨率参数Z转换得到标记点的实际位置坐标(x′/Z,y′/Z)。8.根据权利要求7所述的开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，步骤3.1A）之前还包括标定物面分辨率参数Z的步骤，标定物面分辨率参数Z的步骤包括：确定标记点在地刀图像中以像素为单位的尺寸，计算该标记点在地刀图像中以像素为单位的尺寸、实际尺寸之间的比例值，并将计算得到的比例值作为物面分辨率参数Z。9.根据权利要求8所述的开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，所述标记点为圆形，所述以像素为单位的尺寸指的是指标记点直径所占的像素个数，所述标记点的实际尺寸是指标记点直径的实际物理尺寸。10.根据权利要求6所述的开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，步骤3.2A）之前还包括标定分闸状态标定值及合闸状态标定值的步骤，标定分闸状态标定值及合闸状态标定值的步骤包括：采集分闸状态下的地刀图像，识别分闸状态下的出地刀图像中的标记点中心坐标，将分闸状态下的标记点中心坐标转换为标记点的第一实际位置坐标，并将该第一实际位置坐标作为预设的分闸状态标定值；采集合闸状态下的地刀图像，识别合闸状态下的出地刀图像中的标记点中心坐标，将合闸状态下的标记点中心坐标转换为标记点的第二实际位置坐标，并将该第二实际位置坐标作为预设的合闸状态标定值。11.根据权利要求6所述的开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，步骤3.2A）包括：将标记点的实际位置坐标与预设的分闸状态标定值及合闸状态标定值进行比较，如果满足式（1）则判定与预设的分闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，地刀处于分闸状态；如果满足式（2）则判定与预设的合闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，地刀处于合闸状态；x∈(x1-a,x1+a)且y∈(y1-a,y1+a)（1）x∈(x2-b,x2+b)且y∈(y2-b,y2+b)（2）式（1）和式（2）中，(x,y)为标记点的实际位置坐标，(x1,y1)为分闸状态标定值，(x2,y2)为合闸状态标定值，a为分闸状态判定的预设阈值，b为合闸状态判定的预设阈值。12.根据权利要求1～5中任意一项所述的开关柜地刀状态非接触监测方法，其特征在于，步骤3）中标记点中心坐标的几何特征具体是指均位于地刀的动触头上且沿动触头长度方向布置的两个标记点的标记点中心坐标连线相对于地刀所置平面的角度，步骤3）包括：3.1B）根据均位于地刀的动触头上且沿动触头长度方向布置的两个标记点的标记点中心坐标获取标记点中心坐标连线，并获取标记点中心坐标连线相对于地刀所置平面的角度；3.2B）将标记点中心坐标连线对于地刀所置平面的角度与预设的分闸状态标定值及合闸状态标定值进行比较，如果与预设的分闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀处于分闸状态；如果与预设的合闸状态标定值的误差小于等于预设阈值，则判定地刀...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖致远，袁培，毛文奇，刘张磊，李喜桂，黎刚，周挺，韩忠晖，陈功，刘赟，陈佳，张芳，邬旭东，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司，国家电网有限公司，国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖南,43