高压断路器动触头运动特性光电测量系统的算法改进与实现

摘要

高压断路器是电力系统中重要的电气设备开关，主要保障电力系统的正常工作。一旦发生故障则会引起重大事故，造成极大损失。对断路器的工作状态主要通过其运动状态反映，并为其检修提供依据，具有重要的意义。本论文从非接触检测技术的原理出发，根据断路器的运动特性研究并设计了测量系统，改进并设计功能算法，搭建测量系统并制作样机，完成对工业环境中不同种类断路器的实际测量。
　　本论文首先完成测量系统的总体设计，测量系统主要由基于黑白线阵CMOS相机与电动三可调镜头的成像系统以及基于DSP+FPGA的图像处理系统组成。针对系统的测量需求，完成对各个系统中需要的器件选型。
　　其次，根据实验室环境与实际工业环境的差异，总结现有测量系统在实际工业环境中使用的缺陷。为了能够在背景环境复杂、视场容易受到机械结构限制的工业环境中完成测量，本论文在现有功能算法的基础上，改进了变焦、聚焦算法，并设计了光圈控制算法、排除环境干扰的条纹识别算法以及多条纹递补算法，同时利用工业环境中实际获得的图像进行不同功能算法的测试，验证算法的准确性。
　　最后，搭建测量系统并制作样机，完成对工业环境中不同种类断路器进行测量实验，通过大量实验结果表明，重新改进与设计的功能算法能够结合测量系统在工业环境中完成对断路器运动状态的检测，得到的结果精度满足系统设计需求。另外将测量系统获得的实验结果与实际结果对比，分析了实际测量环境下产生误差的原因。

目录

声明

1 绪论

1.1 断路器运动特性的研究目的

1.2 断路器运动特性的国内外研究现状

1.3 本论文研究内容

1.4 本章小结

2 断路器运动特性测量系统设计

2.1 测量系统的目标分析

2.2 测量系统的原理分析

2.3 测量系统的方案设计与具体的器件选型

2.4 本章小结

3 静态图像算法设计及改进

3.1 现有镜头自动控制方案简介及缺陷分析

3.2 镜头自动控制方案改进

3.3 排除背景干扰的条纹识别算法设计

3.4 系统整体控制算法设计

3.5 本章小结

4 数据处理算法设计及改进

4.1 运动图像采集控制设计

4.2 运动图像方向判断算法设计

4.3 运动像素点位置追踪算法改进

4.4 多条纹递补算法设计

4.5 本章小结

5 实验结果分析

5.1 非接触测量系统方案

5.2 图像处理系统采集卡方案

5.3 实验结果的处理与分析

5.4 测量误差分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录