一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法技术

本发明专利技术提出一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法。本发明专利技术基于光流计算理论，通过求解高速纹影观测系统所获得纹影图片中的光流方程，获得弧后气体的速度分布，分析弧后气体的运动特性。半密闭腔室冲击淬弧弧后气体纹影图片由高速摄像机、刀口、LED点光源、准直透镜、汇聚透镜共轴排列组成的观测系统获取。半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法具体为：针对半密闭腔室弧后气体轴向运动的同时径向膨胀扩散的特点，对其纹影图片进行图像分割，在其基础上对光流约束方程进行求解，实现弧后气体流场速度定量计算并做可视化显示，从而分析得到弧后气体演变的速度场分布。分布。分布。

【技术实现步骤摘要】
一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法


[0001]本专利技术涉及过电压保护装置
，特别涉及一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法。

技术介绍

[0002]雷击是造成输电线路闪络的主要原因之一，雷击闪络形成接地通道会引起系统发生短路故障，继电保护装置因此动作导致线路跳闸。为解决配网线路雷击问题，在灭弧过程中会伴随着热量的强烈交换，灭弧室内温度极高，膨胀吹弧的过程中会有大量的热量散发到空气中，与外部的空气进行热交换。因此分析弧后气体的运动特性对抑制电弧重燃具有重要意义。
[0003]利用纹影技术，获得电弧及弧后气体演变过程的纹影图片，根据纹影图像量化分析弧后气体逸散过程中气体密度恢复程度和速度场分布，完成弧后气体逸散过程的研究。
[0004]光流法在计算机视觉领域得到了广泛应用。光流法可以运用于纹影图像的处理，以此获得气体运动的速度场。利用光流算法，以纹影灰度图像数据计算得到的密度恢复率表征密度恢复程度，对多腔室灭弧间隙结构优化、保护线路绝缘子、抑制间隙闪络具有重要的参考意义。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
[0007]因此，本专利技术解决的技术问题是：半密闭多腔室灭弧装置因雷击或过电压闪络形成的电弧演变观测后的弧后气体状态的量化分析的问题，尤其是对弧后气体的气体密度恢复程度和速度场分布的分析。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法，包括：
[0009]输入纹影图像序列；
[0010]根据金字塔L
‑
K光流算法，对相邻两帧原始图像生成图像金字塔；
[0011]获取纹影图像与背景图像的差分图像；
[0012]提取弧后气体轮廓内的光流场，将光流矢量转换为实际运动的速度矢量，获得弧后气体运动的速度分布。
[0013]作为本专利技术所述的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法的一种优选方案，其中：根据纹影图像量化分析弧后气体逸散过程中气体密度恢复程度和速度场分布。
[0014]作为本专利技术所述的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法的一
种优选方案，其中：根据纹影系统的成像原理，观测区域中气体密度或温度在空间非均匀分布引起气体折射率的差异，进而形成灰度分布不均的纹影图像，对比电弧出现前后的灰度纹影图像可反映弧后气体密度恢复的时空分布。
[0015]作为本专利技术所述的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法的一种优选方案，其中：通过对比同一区域内电弧出现前后所定义的表征量判断该区域内弧后气体的密度恢复状态。根据图像结构相似性原理，定义密度恢复率re，用以衡量标记区域内弧后气体密度恢复程度。
[0016]作为本专利技术所述的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法的一种优选方案，其中：将密度恢复系数达到0.95的时刻定义为该区域的密度恢复时间Tre，选取了相同实验条件下的结果统计不同区域的密度恢复时间。
[0017]作为本专利技术所述的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法的一种优选方案，其中：对灰度纹影图像的光流计算方法，针对半密闭腔室弧后气体轴向运动的同时径向膨胀扩散的特点，在其基础上对光流约束方程求解过程和图像分割进行改进，实现弧后气体流场速度定量和可视化，进而分析电弧及弧后气体演变的速度场分布。
[0018]作为本专利技术所述的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法的一种优选方案，其中：像素点的灰度值表示为：
[0019]I(x,y,t)＝I(x+dx,y+dy,t+dt)
[0020][0021][0022]其中，I(x,y,t)为位于(x,y,t)的像素点的灰度值；x，y为像素点的坐标；t为图像帧的时间，Ix,Iy,It代表图像灰度值在(x,y,t)方向上的差分。
[0023]作为本专利技术所述的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法的一种优选方案，其中：梯度
[0024][0025]其中，u为像素点在x方向上的速度分量，ν代表像素点在y方向上的速度分量。
[0026]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
[0027]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
[0028]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法，利用流光算法，分析弧后气体的运动特性，该半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法具有步骤简单，信息丰富的优势，分析结果的准确度和可靠性高。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用
的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0030]图1为本专利技术第三个实施例提供的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法的弧后气体速度分布计算流程；
[0031]图2为本专利技术第三个实施例提供的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法的腔室电弧及弧后气体演变灰度纹影图像；
[0032]图3为本专利技术第三个实施例提供的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法的不同时刻弧后气体速度分布；
[0033]图4为本专利技术第三个实施例提供的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法的气体锋面速度变化曲线。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术的保护的范围。
[0035]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0036]其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0037]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法，其特征在于，包括：输入纹影图像序列；根据金字塔L
‑
K光流算法，对相邻两帧原始图像生成图像金字塔；获取纹影图像与背景图像的差分图像；提取弧后气体轮廓内的光流场，将光流矢量转换为实际运动的速度矢量，获得弧后气体运动的速度分布。2.如权利要求1所述的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法，其特征在于，所述输入纹影图像序列包括：根据纹影图像量化分析弧后气体逸散过程中气体密度恢复程度和速度场分布。3.如权利要求2所述的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法，其特征在于，所述输入纹影图像序列包括：根据纹影系统的成像原理，观测区域中气体密度或温度在空间非均匀分布引起气体折射率的差异，进而形成灰度分布不均的纹影图像，对比电弧出现前后的灰度纹影图像可反映弧后气体密度恢复的时空分布。4.如权利要求3所述的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法，其特征在于：通过对比同一区域内电弧出现前后所定义的表征量判断该区域内弧后气体的密度恢复状态。根据图像结构相似性原理，定义密度恢复率re，用以衡量标记区域内弧后气体密度恢复程度。5.如权利要求4所述的一种半密闭腔室冲击淬弧弧后气体的运动特性分析方法，其特征在于：将密度恢复系数达到0.95的时刻定义为该区域的密度恢复时间Tre，选取了相同实验条件下的结果统计不同区域的密度恢...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡永翔，肖小兵，李跃，付宇，何肖蒙，李华鹏，袁涛，刘安茳，张洋，邓军闪，邓明海，宋子宏，李新皓，窦陈，陈宇，王卓月，邵寅，王扬，王兴国，苗宇，何心怡，吴鹏，张恒荣，李前敏，班诗雪，黄如云，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：