CN112763904A - 一种断路器检测方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种断路器检测方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取断路器在开合闸时的原始振动信号，断路器布设在交通站点中，用于接通和分断交通站点中的供电回路；依据原始振动信号的频率变化和原始振动信号振动的时间将原始振动信号划分成时频平面图；将时频平面图转换为灰度图，作为目标灰度图；计算目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度，原始灰度图为断路器在正常状态下和多个故障状态下的灰度图；基于相似度检测断路器的工作状态为正常状态或是故障状态。本申请能够实现对断路器状态的实时检测，提高了检测效率，利用灰度图之间的相似度量化出断路器在不同状态下的异同，便于准确定位断路器的状态以及故障时的故障类型。
Description
技术领域
本发明实施例涉及检测技术，尤其涉及一种断路器检测方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在城市轨道交通中，高压供电系统是轨道车辆的动力源泉，是列车至关重要的一部分。断路器作为可以接通和分断电流的开关电器，能够在高压供电系统的主电路出现严重的干扰情况(如过流、牵引逆变器故障或短路等)时断开车辆主电路，从而起到保护牵引逆变器及车上其他设备的作用。
目前，对断路器进行故障检测多是由人工在现场调试中依次对断路器的线圈电阻、整流二极管、灭弧罩、主触头等组件进行故障排查，无法对断路器的工作状态进行实时检测，检修效率较低，且由于无法复原断路器在开合闸异常时的故障现象，导致缺乏有效的故障数据处理方法，存在着故障识别不够准确的技术问题。
发明内容
本发明提供一种断路器检测方法、装置、设备及存储介质，以解决对断路器进行检测时存在故障识别不准确、检测效率较低的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种断路器检测方法，所述方法包括：
获取断路器在开合闸时的原始振动信号，所述断路器布设在交通站点中，用于接通和分断所述交通站点中的供电回路；
依据所述原始振动信号的频率变化和所述原始振动信号振动的时间将所述原始振动信号划分成时频平面图；
将所述时频平面图转换为灰度图，作为目标灰度图；
计算所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度，所述原始灰度图为所述断路器在正常状态下和多个故障状态下的灰度图；
基于所述相似度检测所述断路器的工作状态为所述正常状态或是所述故障状态。
第二方面，本发明实施例还提供了一种断路器检测装置，所述装置包括：
信号获取模块，用于获取断路器在开合闸时的原始振动信号，所述断路器布设在交通站点中，用于接通和分断所述交通站点中的供电回路；
时频平面图确定模块，用于依据所述原始振动信号的频率变化和所述原始振动信号振动的时间将所述原始振动信号划分成时频平面图；
灰度图转换模块，用于将所述时频平面图转换为灰度图，作为目标灰度图；
相似度计算模块，用于计算所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度，所述原始灰度图为所述断路器在正常状态下和多个故障状态下的灰度图；
状态检测模块，用于基于所述相似度检测所述断路器的工作状态为所述正常状态或是所述故障状态。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的断路器检测方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的断路器检测方法。
本发明通过获取断路器在开合闸时的原始振动信号，断路器布设在交通站点中，用于接通和分断交通站点中的供电回路；依据原始振动信号的频率变化和原始振动信号振动的时间将原始振动信号划分成时频平面图；将时频平面图转换为灰度图，作为目标灰度图；计算目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度，原始灰度图为断路器在正常状态下和多个故障状态下的灰度图；基于相似度检测断路器的工作状态为正常状态或是故障状态。本发明利用断路器开合闸时的振动信号的变化趋势，将振动信号转换为目标灰度图，基于目标灰度图与原始灰度图的比较结果，可以实现对断路器的实时检测，若断路器存在异常现象，则其开合闸时的振动信号也会发生变化，则由振动信号生成的目标灰度图也会不同，原始灰度图表征了断路器的不同状态，目标灰度图与原始灰度图之间的相似度能够将量化出在不同工作状态下的断路器的振动信号的异同，因此，计算目标灰度图与原始灰度图之间的相似度可以准确地定位断路器在工作中的状态，能够及时对处于故障状态下的断路器进行检修处理，提高了检测效率，便于准确定位断路器的状态，在判断断路器处于故障状态后，亦能准确识别故障类型。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种断路器检测方法的流程图；
图2为本发明实施例一提供的一种在断路器开合闸时采集的原始振动信号的示意图；
图3为本发明实施例一提供的一种对原始振动信号去噪的示意图；
图4为本发明实施例一提供的一种对原始振动信号提取特征信号的示意图；
图5A为本发明实施例一提供的一种表示断路器正常状态的原始灰度图的示意图；
图5B为本发明实施例一提供的一种表示断路器机构卡涩状态的原始灰度图的示意图；
图5C为本发明实施例一提供的一种表示断路器铁芯卡涩状态的原始灰度图的示意图；
图5D为本发明实施例一提供的一种表示断路器基座螺丝松动状态的原始灰度图的示意图；
图6为本发明实施例二提供的一种断路器检测装置的结构示意图；
图7为本发明实施例三提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种断路器检测方法的流程图，本实施例可适用于对断路器的工作状态进行检测的情况，该方法可以由断路器检测装置来执行，该断路器检测装置可以由软件和/或硬件实现，可配置在计算机设备中，例如，服务器、工作站、个人电脑，等等，该方法具体包括如下步骤：
S101、获取断路器在开合闸时的原始振动信号。
其中，断路器布设在交通站点中，用于接通和分断交通站点中的供电回路。
以地铁作为交通站点为例，地铁车辆上常应用有高速断路器，具有迅速的分断能力和极高的可靠性，对地铁车辆核心部件牵引逆变器起到很好的保护作用。
以火车作为交通站点为例，站点中通行的列车一般都用直流电机，直流回路的开断现在比较成熟的也是高速断路器。高速断路器在短路电流的上升阶段就能很快完成开断，故障电流不会持续上升达到峰值。
断路器是可以接通和分断电流的开关电器。它主要表现在：当电路正常时能够闭合和断开电流，有效地分配电能；当电路出现异常时，例如短路，能够及时地闭合和断开电流，对电器实行保护，保证安全运行，是配电网中一种很重要的保护电器。
断路器的本质就是开关，一般是用来断电和紧急制动。
断路器的辅助触点,分为常开触点及常闭触点。它是与交(直)流线圈配套使用的。其工作原理是当线圈得电，驱动常开或常闭触头，使其动作。常开触头被驱动后变成闭合状态，在力作用下使主触头动作，反之亦然。不过，通过线圈的驱动力是很小的，大部分用在交流或直流接触器上比较多。一般用于断路器分合闸的辅助触头，都会与熔断器、控制按钮、分闸线圈、合闸线圈、电动机操作机构的配套使用来实现断路器的分闸或合闸。
在本实施例中，断路器开合闸时，不同机构间的碰撞、摩擦产生多个衰减的振动波，这些振动波经加速度传感器采集后共同构成了断路器在开合闸时的振动信号、作为原始振动信号。当加速度传感器连续在10个采样点采集的振动信号的幅度均大于2倍的重力加速度，可认为断路器开合闸动作已完成，开合闸振动信号持续时间大概为120ms，由加速度传感器采集得到的原始振动信号是时域振动信号，且该原始振动信号可以表示时域加速度信号。
在具体实现中，由于压电式加速度传感器具有重量轻、体积小、应用范围广泛等方面的特点，能够在高温的情况下进行测量，因而被广泛地应用到振动测量系统中。压电式加速度传感器是一种机电换能器，设计所应用的压电材料包含天然石英、人工极化陶瓷等。压电式加速度传感器在受到一定机械荷载的时候会在压电材料的极化面出现电荷。在压电晶片受力的时候，晶体两边会出现一些正负电荷。以压电式加速度传感器为例，其采集到的断路器在开合闸时的原始振动信号如图2所示，其中，纵轴以重力加速度g为一个衡量单位来表示采集到的原始振动信号(时域加速度信号)的大小。
不同振动波的频率、强度、发生时间以及持续时间都不尽相通，因此，在断路器的某个机构发生故障后，其相应的振动波会发生变化，此时采集到的原始振动信号也会发生变化。
S102、依据原始振动信号的频率变化和原始振动信号振动的时间将原始振动信号划分成时频平面图。
断路器在动作时的原始振动信号具有不平衡、冲击和非线性等特点，原始振动信号的振动幅值、频率成分都会随时间发生显著变化。
获取原始振动信号后，预先去除该信号中的白噪声，可以设定去噪阈值(例如2倍的重力加速度大小)，将小于2倍的重力加速度大小的信号分量视为白噪声去除，如图3所示。去噪后的原始振动信号可以更好地表征信号的能量的分布范围，去噪有利于对振动信号进行后续处理。
在本实施例中，时频平面图是指将原始振动信号从频率变化范围、时间变化范围两个维度进行划分，得到均匀表征信号能量的多个子振动信号。
为了均匀表征去噪后的原始振动信号的频率变化，可以利用时频变换方法将原始振动信号从时域信号变换至频域信号，按照频率变化将频域信号进行均匀分段，再将均匀分段后的频域信号转换回时域信号，由此可以得到多个频段的振动信号，时频变换方法有傅里叶变换、小波变换等等，本实施例对此不作限定。
将依据频率变化的原始振动信号划分成不同频段的振动信号后，为了进一步对多个振动信号的能量值进行均分，可以依据原始振动信号振动的时间(例如断路器开合闸动作的持续时间大概为120ms)将多个振动信号在时间范围上均匀划分至多个子振动信号，由此，可以获得由原始振动信号划分成的时频平面图。
在本实施例的一种具体实现方式中，S102可以包括如下具体步骤：
S1021、将原始振动信号按照频率进行采样，得到归属于多个频段的信号，作为特征信号。
具体的，确定原始振动信号的频率的变化范围，作为原始频段；
采用小波变换在原始频段内对原始振动信号进行采样，得到多个采样信号；
使用带通滤波器对多个采样信号进行滤波，以剔除通带外的频率分量，得到归属于多个频段的信号，作为特征信号。
S1022、分别将特征信号按照原始振动信号振动的时间划分成多个第一窗口。
S1023、由多个第一窗口组成表征全部特征信号的能量大小的时频平面图。
在本实施例的一个优选示例中，对去噪后的原始振动信号进行特征提取，由压电式加速度传感器采集到的原始振动信号为电信号，基于该电信号的频率变化范围，采用滤波的方法从去噪后的原始振动信号提取8个频段的特征值，8个频段分别为F0为0-6.5kHz，F1为6.5-13kHz，F2为13-19.5kHz，F3为19.5-26kHz，F4为26-32.5kHz，F5为32.5-39kHz，F6为39-45.5kHz，F7为45.5-52kHz，以此8个频段设计8个带通滤波器，通带频率为F0-F7，经过带通滤波器滤波后，通带外的频率分量会大幅衰减，按噪声处理掉即可，留下通带频率分量，提取后的振动加速度信号的特征信号如图4所示，即为按照原始振动信号的频率变化划分的多个振动信号。
进一步的，以断路器开合闸动作的时长120ms为例，将0-120ms的时间范围按每10ms进行时间维度的划分，得到12个时间段，将F0-F7这8个连续频段下的特征信号按照12个时间段分成多个第一窗口，由多个第一窗口组成表征全部特征信号的能量大小的时频平面图，即得到96个第一窗口的时-频平面。
S103、将时频平面图转换为灰度图，作为目标灰度图。
在本实施例中，时频平面图包括多个第一窗口，第一窗口用于表征对原始振动信号进行采样得到的特征信号。
将时频平面图转换为灰度图的具体实现方式有很多，本发明实施例对此不加以限定。
在一种具体的实现方式中，可以对时频平面图内的每个第一窗口进行多次采样，得到归属于第一窗口的多个采样点；对每个第一窗口内的所有采样点的特征信号进行累加，得到每个第一窗口的信号能量值；将每个第一窗口中的信号能量值按照灰度值范围进行归一化，得到每个第一窗口的灰度值；统计所有第一窗口的灰度值生成灰度图，作为目标灰度图。需要说明的是，目标灰度图中某个像素(例如可以将一个窗口作为一个像素)的灰度越大代表信号能量越大。
S104、计算目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度。
其中，原始灰度图为断路器在正常状态下和多个故障状态下的灰度图。
原始灰度图的获取方式与目标灰度图的获取方式一致，在此不再展开说明。原始灰度图与目标灰度图本质都是在灰度值范围(0-255)的灰度图，两者的区别在于原始灰度图是在对断路器进行实时检测之前就已经根据多种样本测试数据获得的趋于稳定工作状态的灰度图，目标灰度图则是实时获取断路器开合闸的振动信号转换得到的，目标灰度图是实测信号得到的实测图，原始灰度图是样本信号得到的参考标准。
在具体实现中，S104可以包括如下具体步骤：
S1041、确定目标灰度图中所包含的表征特征信号的第一窗口的总数。
S1042、将预置的原始灰度图按照总数划分灰度值，得到与目标灰度图尺度大小一致的灰度分量表。
其中，灰度分量表包括多个第二窗口。第二窗口与第一窗口在本质上是一致的，在此不多作说明，具体的说明内容可以参见第一窗口。
S1043、将灰度分量表中的第二窗口与目标灰度图中的第一窗口进行匹配。
S1044、比较灰度分量表中的第二窗口的灰度值与对应的目标灰度图中的第一窗口的灰度值之间的异同，以确定目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度。
在一个示例中，可以计算灰度分量表中的第二窗口的灰度值与对应的目标灰度图中的第一窗口的灰度值之间的差值，作为灰度差值；计算目标灰度图中的每个第一窗口的灰度值的平方值；依次对平方值求和、取平方根，得到第一数值；依次对灰度差值求和、取平方根，得到第二数值；将第二数值与第一数值的比值作为目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度。
为使本领域技术人员更好的理解本申请，对本示例进行具体说明，假设目标灰度图的第一窗口的总数量为96，即与目标灰度图的尺度大小一致的原始灰度图生成的灰度分量表为[e1,e2,e3…e96]，由目标灰度图中的第一窗口所表示的灰度值序列为[a1,a2,a3…a96]，目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度S如下公式所示：
由公式可知，S的比值越小，表示相似度越高，表明断路器开合闸时所采集到的振动信号所转化生成的目标灰度图与预置的原始灰度图越相似，且表明断路器此时的工作状态与原始灰度图表征的工作状态一致。
S105、基于相似度检测断路器的工作状态为正常状态或是故障状态。
在本实施例中，故障状态包括操作机构卡涩状态、铁芯卡涩状态和基座螺丝松动状态。
如图5A所示，当原始灰度图为断路器在正常状态下的灰度图时，若相似度大于预设的第一阈值，则确定断路器的工作状态为正常状态。
如图5B所示，当原始灰度图为断路器在操作机构卡涩状态下的灰度图时，若相似度大于预设的第二阈值，则确定断路器的工作状态为操作机构卡涩状态。
如图5C所示，当原始灰度图为断路器在铁芯卡涩状态下的灰度图时，若相似度大于预设的第三阈值，则确定断路器的工作状态为铁芯卡涩状态。
如图5D所示，当原始灰度图为断路器在基座螺丝松动状态下的灰度图时，若相似度大于预设的第四阈值，则确定断路器的工作状态为基座螺丝松动状态。
本发明实施例通过获取断路器在开合闸时的原始振动信号，断路器布设在交通站点中，用于接通和分断交通站点中的供电回路；依据原始振动信号的频率变化和原始振动信号振动的时间将原始振动信号划分成时频平面图；将时频平面图转换为灰度图，作为目标灰度图；计算目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度，原始灰度图为断路器在正常状态下和多个故障状态下的灰度图；基于相似度检测断路器的工作状态为正常状态或是故障状态。本发明利用断路器开合闸时的振动信号的变化趋势，将振动信号转换为目标灰度图，基于目标灰度图与原始灰度图的比较结果，可以实现对断路器的实时检测，若断路器存在异常现象，则其开合闸时的振动信号也会发生变化，则由振动信号生成的目标灰度图也会不同，原始灰度图表征了断路器的不同状态，目标灰度图与原始灰度图之间的相似度能够将量化出在不同工作状态下的断路器的振动信号的异同，因此，计算目标灰度图与原始灰度图之间的相似度可以准确地定位断路器在工作中的状态，能够及时对处于故障状态下的断路器进行检修处理，提高了检测效率，便于准确定位断路器的状态，在判断断路器处于故障状态后，亦能准确识别故障类型。
实施例二
图6为本发明实施例二提供的一种断路器检测装置的结构示意图，该装置具体可以包括如下模块：
信号获取模块601，用于获取断路器在开合闸时的原始振动信号，所述断路器布设在交通站点中，用于接通和分断所述交通站点中的供电回路；
时频平面图确定模块602，用于依据所述原始振动信号的频率变化和所述原始振动信号振动的时间将所述原始振动信号划分成时频平面图；
灰度图转换模块603，用于将所述时频平面图转换为灰度图，作为目标灰度图；
相似度计算模块604，用于计算所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度，所述原始灰度图为所述断路器在正常状态下和多个故障状态下的灰度图；
状态检测模块605，用于基于所述相似度检测所述断路器的工作状态为所述正常状态或是所述故障状态。
在本发明的一个实施例中，所述时频平面图确定模块602包括：
频率采样子模块，用于将所述原始振动信号按照频率进行采样，得到归属于多个频段的信号，作为特征信号；
第一窗口划分子模块，用于分别将所述特征信号按照所述原始振动信号振动的时间划分成多个第一窗口；
时频平面图确定子模块，用于由多个所述第一窗口组成表征全部所述特征信号的能量大小的时频平面图。
在本发明的一个实施例中，所述频率采样子模块包括：
原始频段确定单元，用于确定所述原始振动信号的频率的变化范围，作为原始频段；
采样单元，用于采用小波变换在所述原始频段内对所述原始振动信号进行采样，得到多个采样信号；
特征信号确定单元，用于使用带通滤波器对多个所述采样信号进行滤波，以剔除通带外的频率分量，得到归属于多个频段的信号，作为特征信号。
在本发明的一个实施例中，所述时频平面图包括多个第一窗口，所述第一窗口用于表征对所述原始振动信号进行采样得到的特征信号；所述灰度图转换模块603包括：
第一窗口采样子模块，用于对所述时频平面图内的每个所述第一窗口进行多次采样，得到归属于所述第一窗口的多个采样点；
第一窗口计算子模块，用于对每个所述第一窗口内的所有所述采样点的特征信号进行累加，得到每个所述第一窗口的信号能量值；
灰度值计算子模块，用于将每个所述第一窗口中的所述信号能量值按照灰度值范围进行归一化，得到每个所述第一窗口的灰度值；
目标灰度图确定子模块，用于统计所有所述第一窗口的所述灰度值生成灰度图，作为目标灰度图。
在本发明的一个实施例中，所述相似度计算模块604包括：
窗口总数确定子模块，用于确定所述目标灰度图中所包含的表征特征信号的第一窗口的总数；
灰度分量表确定子模块，用于将预置的原始灰度图按照所述总数划分灰度值，得到与所述目标灰度图尺度大小一致的灰度分量表，所述灰度分量表包括多个第二窗口；
窗口匹配子模块，用于将所述灰度分量表中的第二窗口与所述目标灰度图中的第一窗口进行匹配；
相似度确定子模块，用于比较所述灰度分量表中的第二窗口的灰度值与对应的所述目标灰度图中的第一窗口的灰度值之间的异同，以确定所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度。
在本发明的一个实施例中，所述相似度确定子模块包括：
灰度差值计算单元，用于计算所述灰度分量表中的第二窗口的灰度值与对应的所述目标灰度图中的第一窗口的灰度值之间的差值，作为灰度差值；
平方值计算单元，用于计算所述目标灰度图中的每个所述第一窗口的灰度值的平方值；
第一数值计算单元，用于依次对所述平方值求和、取平方根，得到第一数值；
第二数值计算单元，用于依次对所述灰度差值求和、取平方根，得到第二数值；
相似度确定单元，用于将所述第二数值与所述第一数值的比值作为所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度。
在本发明的一个实施例中，所述故障状态包括操作机构卡涩状态、铁芯卡涩状态和基座螺丝松动状态；所述状态检测模块605包括：
第一状态检测子模块，用于当所述原始灰度图为所述断路器在正常状态下的灰度图时，若所述相似度大于预设的第一阈值，则确定所述断路器的工作状态为所述正常状态；
第二状态检测子模块，用于当所述原始灰度图为所述断路器在操作机构卡涩状态下的灰度图时，若所述相似度大于预设的第二阈值，则确定所述断路器的工作状态为所述操作机构卡涩状态；
第三状态检测子模块，用于当所述原始灰度图为所述断路器在铁芯卡涩状态下的灰度图时，若所述相似度大于预设的第三阈值，则确定所述断路器的工作状态为所述铁芯卡涩状态；
第四状态检测子模块，用于当所述原始灰度图为所述断路器在基座螺丝松动状态下的灰度图时，若所述相似度大于预设的第四阈值，则确定所述断路器的工作状态为所述基座螺丝松动状态。
本发明实施例所提供的断路器检测装置可执行本发明任意实施例所提供的断路器检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例三
图7为本发明实施例三提供的一种计算机设备的结构示意图，如图7所示，该计算机设备包括处理器700、存储器701、通信模块702、输入装置703和输出装置704；计算机设备中处理器700的数量可以是一个或多个，图7中以一个处理器700为例；计算机设备中的处理器700、存储器701、通信模块702、输入装置703和输出装置704可以通过总线或其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
存储器701作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的断路器检测方法对应的模块(例如，如图6所示的断路器检测装置中的信号获取模块601、时频平面图确定模块602、灰度图转换模块603、相似度计算模块604和状态检测模块605)。处理器700通过运行存储在存储器701中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的断路器检测方法。
存储器701可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器701可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器701可进一步包括相对于处理器700远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
通信模块702，用于与显示屏建立连接，并实现与显示屏的数据交互。
输入装置703可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。
输出装置704可包括显示屏等显示设备。
需要说明的是，输入装置703和输出装置704的具体组成可以根据实际情况设定。
本实施例提供的计算机设备，可执行本发明任一实施例提供的断路器检测方法，具备相应的功能和有益效果。
实施例四
本发明实施例四还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例的断路器检测方法。
该断路器检测方法包括：
获取断路器在开合闸时的原始振动信号，所述断路器布设在交通站点中，用于接通和分断所述交通站点中的供电回路；
依据所述原始振动信号的频率变化和所述原始振动信号振动的时间将所述原始振动信号划分成时频平面图；
将所述时频平面图转换为灰度图，作为目标灰度图；
计算所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度，所述原始灰度图为所述断路器在正常状态下和多个故障状态下的灰度图；
基于所述相似度检测所述断路器的工作状态为所述正常状态或是所述故障状态。
当然,本发明实施例所提供的计算机可读存储介质,其计算机程序不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的断路器检测方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述断路器检测装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种断路器检测方法，其特征在于，包括：
获取断路器在开合闸时的原始振动信号，所述断路器布设在交通站点中，用于接通和分断所述交通站点中的供电回路；
依据所述原始振动信号的频率变化和所述原始振动信号振动的时间将所述原始振动信号划分成时频平面图；
将所述时频平面图转换为灰度图，作为目标灰度图；
计算所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度，所述原始灰度图为所述断路器在正常状态下和多个故障状态下的灰度图；
基于所述相似度检测所述断路器的工作状态为所述正常状态或是所述故障状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述原始振动信号的频率变化和所述原始振动信号振动的时间将所述原始振动信号划分成时频平面图，包括：
将所述原始振动信号按照频率进行采样，得到归属于多个频段的信号，作为特征信号；
分别将所述特征信号按照所述原始振动信号振动的时间划分成多个第一窗口；
由多个所述第一窗口组成表征全部所述特征信号的能量大小的时频平面图。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述原始振动信号按照频率进行采样，得到归属于多个频段的信号，作为特征信号，包括：
确定所述原始振动信号的频率的变化范围，作为原始频段；
采用小波变换在所述原始频段内对所述原始振动信号进行采样，得到多个采样信号；
使用带通滤波器对多个所述采样信号进行滤波，以剔除通带外的频率分量，得到归属于多个频段的信号，作为特征信号。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述时频平面图包括多个第一窗口，所述第一窗口用于表征对所述原始振动信号进行采样得到的特征信号；
所述将所述时频平面图转换为灰度图，作为目标灰度图，包括：
对所述时频平面图内的每个所述第一窗口进行多次采样，得到归属于所述第一窗口的多个采样点；
对每个所述第一窗口内的所有所述采样点的特征信号进行累加，得到每个所述第一窗口的信号能量值；
将每个所述第一窗口中的所述信号能量值按照灰度值范围进行归一化，得到每个所述第一窗口的灰度值；
统计所有所述第一窗口的所述灰度值生成灰度图，作为目标灰度图。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度，包括：
确定所述目标灰度图中所包含的表征特征信号的第一窗口的总数；
将预置的原始灰度图按照所述总数划分灰度值，得到与所述目标灰度图尺度大小一致的灰度分量表，所述灰度分量表包括多个第二窗口；
将所述灰度分量表中的第二窗口与所述目标灰度图中的第一窗口进行匹配；
比较所述灰度分量表中的第二窗口的灰度值与对应的所述目标灰度图中的第一窗口的灰度值之间的异同，以确定所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述比较所述灰度分量表中的第二窗口的灰度值与对应的所述目标灰度图中的第一窗口的灰度值之间的异同，以确定所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度，包括：
计算所述灰度分量表中的第二窗口的灰度值与对应的所述目标灰度图中的第一窗口的灰度值之间的差值，作为灰度差值；
计算所述目标灰度图中的每个所述第一窗口的灰度值的平方值；
依次对所述平方值求和、取平方根，得到第一数值；
依次对所述灰度差值求和、取平方根，得到第二数值；
将所述第二数值与所述第一数值的比值作为所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度。
7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的方法，其特征在于，所述故障状态包括操作机构卡涩状态、铁芯卡涩状态和基座螺丝松动状态；
所述基于所述相似度检测所述断路器的工作状态为所述正常状态或是所述故障状态，包括：
当所述原始灰度图为所述断路器在正常状态下的灰度图时，若所述相似度大于预设的第一阈值，则确定所述断路器的工作状态为所述正常状态；
当所述原始灰度图为所述断路器在操作机构卡涩状态下的灰度图时，若所述相似度大于预设的第二阈值，则确定所述断路器的工作状态为所述操作机构卡涩状态；
当所述原始灰度图为所述断路器在铁芯卡涩状态下的灰度图时，若所述相似度大于预设的第三阈值，则确定所述断路器的工作状态为所述铁芯卡涩状态；
当所述原始灰度图为所述断路器在基座螺丝松动状态下的灰度图时，若所述相似度大于预设的第四阈值，则确定所述断路器的工作状态为所述基座螺丝松动状态。
8.一种断路器检测装置，其特征在于，包括：
信号获取模块，用于获取断路器在开合闸时的原始振动信号，所述断路器布设在交通站点中，用于接通和分断所述交通站点中的供电回路；
时频平面图确定模块，用于依据所述原始振动信号的频率变化和所述原始振动信号振动的时间将所述原始振动信号划分成时频平面图；
灰度图转换模块，用于将所述时频平面图转换为灰度图，作为目标灰度图；
相似度计算模块，用于计算所述目标灰度图与预置的原始灰度图之间的相似度，所述原始灰度图为所述断路器在正常状态下和多个故障状态下的灰度图；
状态检测模块，用于基于所述相似度检测所述断路器的工作状态为所述正常状态或是所述故障状态。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的断路器检测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的断路器检测方法。
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| CN202011594039.2A CN112763904A (zh) | 2020-12-29 | 2020-12-29 | 一种断路器检测方法、装置、设备及存储介质 |
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