高压断路器分合闸速度特性的测试装置、系统、方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种高压断路器分合闸速度特性的测试装置、系统、方法，属于高压断路器分合闸速度特性测试技术领域。所述测试装置包括摄像模块，设置在高压断路器的内部，且所述摄像模块用于拍摄所述高压断路器内部的操作杆上的目标点的轨迹。本发明专利技术通过时间继电器控制摄像模块以及断路器动作线圈接通电源模块，断路器动作线圈驱动高压断路器进行分合闸，摄像模块对目标点进行拍摄，并对拍摄的图像或视频进行处理，以获得高压断路器分合闸的速度特性，采用该种测试装置能够满足不同型号高压断路器的测试，适用性更广，通用性更强；此外，该测试装置安装精度要求低，安装方便，且不会对高压断路器内部结构产生影响。会对高压断路器内部结构产生影响。会对高压断路器内部结构产生影响。

【技术实现步骤摘要】
高压断路器分合闸速度特性的测试装置、系统、方法


[0001]本专利技术涉及高压断路器分合闸速度特性测试
，具体地涉及一种高压断路器分合闸速度特性的测试装置、系统、方法。

技术介绍

[0002]高压断路器是变电所主要的电力控制设备，当系统正常运行时，它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流；当系统发生故障时，它和继电保护配合，能迅速切断故障电流，以防止扩大事故范围。因此，高压断路器工作的好坏，直接影响到电力系统的安全运行。对于高压断路器的性能一般通过其分合闸的运动特性来反映。
[0003]高压断路器的动触头和静触头都封装于灭弧室内，无法直接测量其运动特性，因此通常采用间接式测量方法，即通过传感器测量与动触头相连接的运动机构的速度来获得断路器速度特性。现行的方法是针对不同厂家特定型号的断路器机构使用特定的速度测试工装和专用测试仪器。但是由于现有断路器型号种类众多，使用专用测试工装和测试仪器大大增加了测试复杂度，各分公司往往很难凑齐全套测试工装，难以开展断路器分合闸速度测试。此外由于断路器分合速度快，对测试工装的安装精度要求较高，安装固定很不方便，安装时稍有不慎即可能损毁测试工装甚至是断路器机构。
[0004]本申请专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，现有技术的上述方案具有现有的对高压断路器运动特性测试的复杂度高、且安装不便的缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的是提供一种高压断路器分合闸速度特性的测试装置、系统、方法，该高压断路器分合闸速度特性的测试装置、系统、方法具有满足不同型号高压断路器的运动特性的测试以及安装简单方便的功能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种高压断路器分合闸速度特性的测试装置，包括：
[0007]摄像模块，设置在高压断路器的内部，且所述摄像模块用于拍摄所述高压断路器内部的操作杆上的目标点的轨迹；
[0008]断路器动作线圈，一端与所述高压断路器连接，用于驱动所述高压断路器动作；
[0009]时间继电器，一端与所述摄像模块连接，另一端与所述断路器动作线圈连接，用于控制所述摄像模块和所述高压断路器之间的动作配合；
[0010]电源模块，与所述摄像模块、所述时间继电器以及所述断路器动作线圈连接，用于向所述摄像模块、所述时间继电器以及所述断路器动作线圈提供电能。
[0011]可选地，所述电源模块包括：
[0012]交流电源，所述交流电源的负极与所述时间继电器的另一端连接；
[0013]可控开关，一端与所述交流电源的正极以及所述摄像模块的输入端连接，另一端与所述时间继电器的一端以及所述摄像模块的输出端连接；
[0014]直流电源，所述直流电源的正极与所述时间继电器连接，所述时间继电器与所述断路器动作线圈连接，所述直流电源的负极与所述断路器动作线圈连接。
[0015]另一方面，本专利技术还提供一种高压断路器分合闸速度特性的测试系统，包括：
[0016]高压断路器本体；
[0017]如上所述的测试装置。
[0018]再一方面，本专利技术还提供一种高压断路器分合闸速度特性的测试方法，包括：
[0019]获取高速相机拍摄棋盘格的图像；
[0020]根据所述图像获取所述高速相机的内部参数以及畸变系数，并对所述高速相机的成像进行矫正；
[0021]采用所述高速相机对高压断路器操作杆上的目标进行跟踪，以获取多组所述目标的速度数据；
[0022]根据多组所述目标的数据，构建所述高压断路器的操作杆的速度特性曲线；
[0023]根据所述高压断路器的操作杆的速度特性曲线获取所述高压断路器的分合闸的速度特性。
[0024]通过上述技术方案，本专利技术提供的高压断路器分合闸速度特性的测试装置、系统、方法通过在高压断路器的操作杆上设置目标点，并在高压断路器的内部安装摄像模块，以使得目标点在摄像模块的内部，在高压断路器分合闸动作时，时间继电器控制摄像模块以及断路器动作线圈接通电源模块，断路器动作线圈驱动高压断路器进行分合闸，摄像模块对目标点进行拍摄，并对拍摄的图像或视频进行处理，以获得高压断路器分合闸的速度特性，采用该种测试装置能够满足不同型号高压断路器的测试，适用性更广，通用性更强；此外，该测试装置安装精度要求低，安装方便，且不会对高压断路器内部结构产生影响。
[0025]本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0026]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：
[0027]图1是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试装置的结构框图；
[0028]图2是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试装置的电气连接图；
[0029]图3是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法的流程图；
[0030]图4是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中对高速相机的图像矫正的流程图；
[0031]图5是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中对目标点的跟踪的流程图；
[0032]图6是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中获取高压断路器动触头的运动速度的流程图；
[0033]图7是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中对速度曲线进行平滑处理的流程图；
[0034]图8是根据本专利技术的一个实施方式高压断路器分合闸速度特性的测试方法中对动作曲线进行平滑处理的流程图；
[0035]图9是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法的速度测试软件界面；
[0036]图10是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中高速相机矫正前后的图像对比；
[0037]图11是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中高速相机标定的重投影误差图；
[0038]图12是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中目标角点特征跟踪过程示意图；
[0039]图13是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中操作杆形成轨迹；
[0040]图14是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中像素坐标系高压断路器合闸的速度曲线；
[0041]图15是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中像素坐标系高压断路器分闸的速度曲线；
[0042]图16是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中局部极大值提取图；
[0043]图17是根据本专利技术的一个实施方式的高压断路器分合闸速度特性的测试方法中插值后分闸操作杆的动作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压断路器分合闸速度特性的测试装置，其特征在于，包括：摄像模块(01)，设置在高压断路器的内部，且所述摄像模块(01)用于拍摄所述高压断路器内部的操作杆上的目标点的轨迹；断路器动作线圈(02)，一端与所述高压断路器连接，用于驱动所述高压断路器动作；时间继电器(03)，一端与所述摄像模块(01)连接，另一端与所述断路器动作线圈(02)连接，用于控制所述摄像模块(01)和所述高压断路器之间的动作配合；电源模块(04)，与所述摄像模块(01)、所述时间继电器(03)以及所述断路器动作线圈(02)连接，用于向所述摄像模块(01)、所述时间继电器(03)以及所述断路器动作线圈(02)提供电能。2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述电源模块(04)包括：交流电源(05)，所述交流电源(05)的负极与所述时间继电器(03)的另一端连接；可控开关(07)，一端与所述交流电源(05)的正极以及所述摄像模块(01)的输入端连接，另一端与所述时间继电器(03)的一端以及所述摄像模块(01)的输出端连接；直流电源(06)，所述直流电源(06)的正极与所述时间继电器(03)连接，所述时间继电器(03)与所述断路器动作线圈(02)连接，所述直流电源(06)的负极与所述断路器动作线圈(02)连接。3.一种高压断路器分合闸速度特性的测试系统，其特征在于，包括：高压断路器本体；如权利要求1或2所述的测试装置。4.一种高压断路器分合闸速度特性的测试方法，其特征在于，包括：获取高速相机拍摄棋盘格的图像；根据所述图像获取所述高速相机的内部参数以及畸变系数，并对所述高速相机的成像进行矫正；采用所述高速相机对高压断路器操作杆上的目标进行跟踪，以获取多组所述目标的速度数据；根据多组所述目标的数据，构建所述高压断路器的操作杆的速度特性曲线；根据所述高压断路器的操作杆的速度特性曲线获取所述高压断路器的分合闸的速度特性。5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，根据所述图像获取所述高速相机的内部参数以及畸变系数，并对所述高速相机的成像进行矫正包括：根据公式(1)获取所述高速相机的内部参数矩阵，其中，M为所述内部参数矩阵，α为所述高速相机的拍摄图像在像素坐标下u轴的比例因子，β为所述高速相机的拍摄图像在像素坐标下v轴的比例因子，(u0，v0)是所述高速相机的像素坐标的原点，c为描述两个坐标轴u轴和v轴倾斜角度的参数；根据公式(2)将所述图像的像素坐标系转换到相机坐标系，x＝(v
‑
v0)/α，
y＝(u
‑
u0)/β，
ꢀꢀꢀ
(2)其中，x为所述图像的相机坐标系的x轴，y为所述图像的相机坐标系的y轴，(u，v)为所述图像的像素坐标系的坐标；根据公式(3)获取所述高速相机的畸变系数，D＝[k
1 k
2 k
3 p1p2]，
ꢀꢀꢀ
(3)其中，D为所述畸变系数，k1为1阶径向畸变系数，k2为2阶径向畸变系数，k3为3阶径向畸变系数，p1为1阶切向畸变系数，p2为2阶切向畸变系数；根据公式(4)在相机坐标系下对所述高速相机的成像进行矫正，r＝x2+y2，x
′
＝x*(1+k1*r+k2*r2+k3*r3)+2*p1*x*y+p2*(r+2*x2)，y
′
＝y*(1+k1*r+k2*r2+k3*r3)+2*p2*x*y+p1*(r+2*y2)，
ꢀꢀꢀ
(4)其中，x
′
和y
′
分别为去矫正后所述图像的相机坐标系的x轴和y轴，r为所述图像中图像像素点到像素坐标系原点的距离；根据公式(5)将所述像素点在相机坐标系下矫正后的图像转换到像素坐标系下，h＝x
′
*f
x
+u0，w＝y
′
*f
y
+v0，
ꢀꢀꢀ
(5)其中，(h，w)为矫正后的图像在像素坐标系的坐标，f
x
为所述高速相机的内部参数矩阵M(1，1)，M(1，1)为所述内部参数矩阵M的第一行第一列的值，f
y
为所述高速相机的内部参数矩阵M(2，2)，M(2，2)为所述内部参数矩阵M的第二行第二列的值；根据公式(6)计算矫正后所述图像中像素坐标的像素点经赋值后的像素值，I2(u，v)＝I
a
+I
b

【专利技术属性】
技术研发人员：晏松，黄石磊，黄道均，王志鹍，马欢，马凯，陈旭东，王锰，刘鑫，潘岩，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：