[发明专利]基于刀闸臂特征点与固定端距离的刀闸合位可靠性判别法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于刀闸臂特征点与固定端距离的刀闸合位可靠性判别法。

背景技术

在变电运行中，刀闸是一种转换运行方式的重要设备，《电力工业技术法规》专门针对刀闸配置了一套操作注意事项。在变电站刀闸操作中由于刀闸二次回路限位开关异常或刀闸一次部分机械构件存在松动或者卡滞，会造成刀闸分合不可靠的故障，这会直接影响到系统供电的安全性和可靠性，甚至可能会引起恶性事故，这势必影响工农业的生产和人们的正常生活，给国民经济带来损失。

为有效防止刀闸分合不可靠引发的人身和重大设备事故，国内外许多机构都对此进行了深入的研究，并提出了很多有益的探索：

如中国CN101629833A公开了一种刀闸分合到位检测装置，该装置具有刀闸动作辅助接点，刀闸动作辅助接点与操作保护装置连接，还具有聚光反射体和光反射接收装置，所述聚光反射体设在刀闸的动触头上，而所述光发射接收装置设置在刀闸底座安全平台上，一组光发射接收装置发射并接收到刀闸在合闸到位时由聚光反射体反射回的光束，另一组光发射接收装置发射并接收到刀闸在分闸到位时由聚光反射体反射回的光束，由光发射接收装置的对比判断电路的输出端与刀闸辅助接点连接，判断出刀闸是否分合到位。 

中国CN102289676A则公开了一种基于红外检测的变电站刀闸模式识别方法，提出基于SIFT特征的电力刀闸状态识别方法，代替人来实现刀闸分合状态的自动识别。

山东鲁能智能技术有限公司于2011年10月27日向中国国家知识产权局提出了名称为“一种基于图像模式识别的刀闸分合可靠性识别方法”的专利申请，申请号为201110329986.3，提出了通过分析电力刀闸图像特征来识别刀闸分合可靠状态识别方法，由此代替人来实现刀闸分合可靠性状态的自动识别。

上述研究都取得了一定程度上的有益效果，但仍存在如下问题：

1、中国CN101629833A通过改变刀闸的物理构造来实现刀闸分合到位的判断，需要对刀闸设备进行改造，工作量大，且成本较高；另一方面，在改造过程中需要对线路停电，给生产和生活带来不便。

2、而中国CN102289676A通过对红外图像的分析来达到刀闸分合状态的自动识别，但无法实现对刀闸分合到位可靠性的进行自动判别。

3、中国第201110329986.3号申请通过图像模式识别技术来达到刀闸分合可靠性的自动识别，但其应用由其局限性，只适用于该申请所披露的水平旋转式刀闸。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种基于刀闸臂特征点与固定端距离的刀闸状态合位可靠性判别法，适用于在竖直面内旋转以分合的刀闸，有效的解决该类刀闸合位可靠性的自动判别问题。

为了实现本发明的发明目的，采用以下技术方案：

一种基于刀闸臂特征点与固定端距离的刀闸合位可靠性判别法，应用于在竖直面内旋转以进行分合的刀闸，该刀闸包括由其固定端构成的基座，与该基座铰接以形成竖直平面内转动副的刀闸臂，以及对应刀闸臂目标接合端的接合座，其中刀闸臂中部设有一个转动轴线水平的关节，且关节部位侧面投影为一圆形，所述判别方法包括以下步骤：

A．模板信息生成步骤，人工采集所述刀闸合闸到位时的光学图像，选择并标定所述关节部位的圆形特征和基座上能够为匹配所述光学图像的光学分析所识别的参考特征，测量圆形特征中心到刀闸臂连架端转轴中心的第一距离和参考特征的第一长度，取所述第一距离与第一长度的基准比值为刀闸合闸到位的模板，对应的光学图像为模板图像；

B．实时图像采集后的预处理步骤，对实时采集到的光学图像进行特征点匹配，利用Hough变换提取关节部位的圆形特征和基座上的参考特征，生成第一预处理图像，进而计算该第一预处理图像上圆形特征中心到刀闸连架端转轴中心的第二距离和参考特征的第二长度，从而计算该第二距离与第二长度的实时比值；

C．分合到位判断步骤，若实时比值小于等于基准比值，则刀闸分合可靠，反之，若实时比值大于基准比值，则刀闸分合不可靠。

依据上述方法，依据竖直平面内旋转分合的刀闸的结构特点，提取其中的典型特征，基于图像模式识别算法实现道闸分合到位可靠性的识别，不仅满足代替运行人员实现刀闸分合到位可靠性的识别，以减轻运行人员的劳动强度，缩短操作时间，消除现场人员的主观因素的影响，而且通过对易于识别的特征的提取，减少系统开销，且能够对刀闸分合到位可靠性进行准确识别。