330千伏圆柱形GIS开关使用次数的识别方法

本发明属于电气设备监测方法，具体涉及一种330千伏圆柱形gis开关使用次数的识别方法。

背景技术：

1、随着电网规模的不断扩大并伴随着智能化的改造，气体绝缘金属封闭开关设备(gis)因其加工工艺严谨、技术先进、占地面积小等优点，被广泛应用于电力系统中。在电力系统中，gis设备的安全运行对电力系统的稳定性至关重要，而gis设备安全运行是至关重要的。如果不能及时发现和处理超过国家规定使用次数的gis，可能会导致开关故障，严重影响电力系统的正常运行。

2、现有技术中，针对gis圆柱形开关的开关次数的判别方法为：人工进行现场采集测量数据、基于现代激光扫描设备所采集的高精度离散点云数据或者借助数码相机获取gis圆柱形开关的二维影像数据；

3、但上述方法的判断率较低，无法准确判断开关的使用次数，从而不能及时更换超过国家规定圆柱形gis开关使用次数的gis开关。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供330千伏圆柱形gis开关使用次数的识别方法，具有通过采集gis开关的椭圆形图像，判断圆柱形gis开关的位置并记录其使用次数的特点。

2、本发明的技术方案为，330千伏圆柱形gis开关使用次数的识别方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、在330千伏圆柱形gis开关旁设置摄像机，实时采集330千伏圆柱形gis开关的边缘轮廓图像；

3、步骤2、将边缘轮廓导入计算机进行图像预处理，得到处理后图像；

4、步骤3、根据处理后图像中开关的几何特征进行椭圆信息计算，生成椭圆形状接口并确定一次开关距离摄像头的位置；

5、步骤4、重复步骤1-3，根据多个椭圆形接口及开关距离摄像头的位置，通过长轴的长短变化，测得330千伏圆柱形gis开关的开关次数；

6、步骤5、当开关次数不小于4900次时，发出警报，完成330千伏圆柱形gis开关使用次数的识别。

7、本发明的特点还在于：

8、步骤1中摄像机位于330千伏圆柱形gis开关30cm～100cm处；

9、步骤1中摄像机为1080×1920像素摄像头；

10、步骤2中图像预处理为去噪和图像增强；

11、步骤3具体按照以下步骤实施：

12、步骤3.1、计算机根据处理后图像，通过椭圆形的基本特征，选取极点坐标；

13、步骤3.2、将得到的极点坐标之间根据开关边缘轮廓选取若干坐标；

14、步骤3.3、将选取的若干坐标进行椭圆拟合；

15、针对步骤3.2所得到的若干个坐标点(xi，yi)使用霍夫变换进行椭圆拟合，根据椭圆的方程通式和最小二乘法原理，n(n≥5)组点数据进行拟合，找到椭圆参数；

16、设椭圆的方程通式为

17、

18、其中，(xi，yi)为椭圆的中心点坐标，a，b是长轴和短轴的长度；

19、得到最优的参数(x0，y0，a，b)，使拟合的椭圆与给定的n个点(xi，yi)接近；

20、步骤3.4、定义目标函数；

21、使用最小二乘法进行拟合，我们需要定义一个目标函数，它衡量了拟合椭圆与实际数据点之间的误差，使用以下目标函数；

22、

23、即找到最优的(x0，y0，a，b)参数，使误差最小，实现对椭圆的最优拟合。

24、步骤3.5、得到目标函数，根据上述计算出椭圆的中心点位置、长轴长度、弧度的数据确定一次开关距离摄像头的位置；

25、在原始测得的n(n≥5)组数据(xi，yi)，(i＝1,2,3,…,n)中，根据椭圆方程通式和最小二乘法原理，xi和yi分别就是i点的x轴坐标和y轴坐标，是对i个点进行拟合，目标函数为，

26、

27、偏导均为零，得到方程：

28、

29、                                                                 

30、通过对公式(4)的化简得到：

31、

32、化简公式(5)

33、

34、计算可以得到拟合函数(a，b，c，d，e)；

35、对等参数进行求解：

36、

37、

38、

39、

40、

41、其中，x0为椭圆中心点的横坐标，y0为椭圆中心点的纵坐标，a为椭圆的长轴，b为椭圆的短轴；

42、步骤5中测得的开关使用次数，以周为周期发送至管理员。

43、本发明的有益效果是：

44、1.本发明采用摄像机为1080×1920像素摄像头，能够24小时实时监控gis开关状态；

45、2.本发明基于椭圆信息计算，可以准确测量开关与摄像头之间的距离，从而计算出开关的开合次数，有助于针对330千伏圆柱形gis开关的设备管理；

46、3.本发明将通过周期性给管理员发送短信通报设备情况，使开关达到使用次数之前及时更换，有助于维护和管理设备的时效性并预防潜在的故障或设备损坏。

技术特征：

1.330千伏圆柱形gis开关使用次数的识别方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、在330千伏圆柱形gis开关旁设置摄像机，实时采集330千伏圆柱形gis开关的边缘轮廓图像；

2.根据权利要求1所述的330千伏圆柱形gis开关使用次数的识别方法，其特征在于，步骤1中摄像机位于所述330千伏圆柱形gis开关30cm～100cm处。

3.根据权利要求1所述的330千伏圆柱形gis开关使用次数的识别方法，其特征在于，步骤1中所述摄像机为1080×1920像素摄像头。

4.根据权利要求1所述的330千伏圆柱形gis开关使用次数的识别方法，其特征在于，步骤2中所述图像预处理为去噪和图像增强。

5.根据权利要求1所述的330千伏圆柱形gis开关使用次数的识别方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施：

6.根据权利要求1所述的330千伏圆柱形gis开关使用次数的识别方法，其特征在于，所述步骤5中测得的开关使用次数，以周为周期发送至管理员。

技术总结
本发明公开330千伏圆柱形GIS开关使用次数的识别方法，步骤1、在330千伏圆柱形GIS开关旁设置摄像机，实时采集330千伏圆柱形GIS开关的边缘轮廓图像；步骤2、将边缘轮廓导入计算机进行图像预处理，得到处理后图像；步骤3、处理后图像中开关的几何特征进行椭圆信息计算，生成椭圆形状接口并确定一次开关距离摄像头的位置；步骤4、重复步骤1‑3，根据多个椭圆形接口及开关距离摄像头的位置，通过长轴的长短变化，测得330千伏圆柱形GIS开关的开关次数；步骤5、当开关次数不小于4900次时，发出警报，具有通过采集GIS开关的椭圆形图像，判断圆柱形GIS开关的位置并记录其使用次数的特点。

技术研发人员：李睿嘉,齐勇,刘宇骁,刘钰函,张齐悦
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29