一种电能表外置负荷开关识别系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种电能表外置负荷开关识别系统，包括机箱、测试平台、条形光源、相机、直线滑台和处理器；直线滑台设置于机箱上部，机箱上部内侧设置相机，相机设置于直线滑台上，所述相机用于采集电能表外置负荷开关的图像，相机与处理器连接，并将摄取的图像传送给处理器；条形光源设置于机箱内用于为相机拍摄电能表外置负荷开关图像时提供照明光线；电能表外置负荷开关设置于测试平台上。本发明提供的电能表外置负荷开关识别系统采用相机自动拍摄外观图像并对图像进行分析处理，从而形成相应的特性数据信号，该系统除了对电能表的外置负荷开关进行自动外观拍照的功能，同时兼容了电能表外置负荷开关的脱扣特性测试功能。
【专利说明】
一种电能表外置负荷开关识别系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及电能表领域，特别是一种电能表外置负荷开关识别系统。
【背景技术】
[0002]目前，针对电能表外置负荷开关的脱扣特性测试装置种类比较单一，并且不具有自动外观拍照功能。满足不了用户对于电能表外置负荷开关的自动外观拍照和脱扣特性测试功能。
[0003]因此，需要一种电能表外置负荷开关识别系统。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种电能表外置负荷开关识别系统。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0006]本发明提供的一种电能表外置负荷开关识别系统，包括机箱、测试平台、条形光源、相机、直线滑台和处理器；
[0007]所述直线滑台设置于机箱上部，所述机箱上部内侧设置相机，所述相机设置于直线滑台上，所述相机用于采集电能表外置负荷开关的图像，所述相机与处理器连接，并将摄取的图像传送给处理器;所述条形光源设置于机箱内用于为相机拍摄电能表外置负荷开关图像时提供照明光线;所述电能表外置负荷开关设置于测试平台上。
[0008]进一步，所述测试平台包括支架和可调档板；
[0009]所述测试平台通过支架设置于机箱内，所述测试平台上设置有用于调节负荷开关位置的可调档板。
[0010]进一步，所述相机通过安装架设置于直线滑台上，用于调节相机的位置，所述安装支架上设置有用于调节安装支架位置的手轮。
[0011 ]进一步，所述处理器包括电图像采集模块、图像预处理模块、图像特征提取模块和数据库模块；
[0012]所述图像采集模块用于采集电能表外置负荷开关图像并图像传输到监视器和图像米集卡中；
[0013]所述图像预处理模块，用于对采集到的图像进行预处理得到二值化图像；
[0014]所述图像特征提取模块，用于识别二值化图像得到电能表外置负荷开关特征信号。
[0015]所述数据库模块，用于将电能表外置负荷开关特征信号存入到相应的数据库系统中并形成测试报表数据。
[0016]进一步，所述处理器中还设置有电能表外置负荷开关的脱扣特性测试模块，所述脱扣特性测试模块包括多磁路变压器、分闸开关、罗氏线圈、积分器和工控机；
[0017]所述多磁路变压器将生成的正弦波电流输入到分闸开关；
[0018]所述罗氏线圈连接于分闸开关和被测断路器之间；
[0019]所述罗氏线圈通过积分器将检测到的测量电流输入到工控机中；
[0020]所述工控机用于分析测量电流从而获取电流的波形图以及电流最大值、有效值、限流值、动作时间值。
[0021]本发明提供的电能表外置负荷开关识别方法，包括以下步骤:
[0022]S1:将图像采集装置设置于电能表箱体上部；
[0023]S2:调节图像采集装置的位置获取电能表外置负荷开关的图像；
[0024]S3:将图像输送到图像处理器中；
[0025]S4:所述图像处理器对采集到的图像进行预处理得到二值化图像；
[0026]S5:根据二值化图像得到电能表外置负荷开关的特征信号；
[0027]S6:将电能表外置负荷开关的特征信号存入到相应的数据库系统中并形成测试报表数据。
[0028]进一步，所述处理器中还设置有电能表外置负荷开关的脱扣特性测试模块，所述脱扣特性测试模块按照以下步骤来实现:
[0029]S51:通过多磁路变压器生成的正弦波电流并输入到分闸开关；
[0030]S52:将罗氏线圈连接于分闸开关和被测断路器之间；
[0031]S53:通过积分器获取罗氏线圈检测到的测量电流并输入到工控机中；
[0032]S54:通过工控机分析测量电流从而获取电流的波形图以及电流最大值、有效值、限流值和动作时间值。
[0033]由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点:
[0034]本发明提供的电能表外置负荷开关识别系统采用相机自动拍摄外观图像并对图像进行分析处理，从而形成相应的特性数据信号，该系统除了对电能表的外置负荷开关进行自动外观拍照的功能，同时兼容了电能表外置负荷开关的脱扣特性测试功能；该系统同时解决了电能表外置负荷开关的自动外观拍照和脱扣特性测试功能。
[0035]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
【附图说明】
[0036]本发明的【附图说明】如下。
[0037]图1为本发明的系统硬件图。
[0038]图2为本发明的多磁路变压器工作原理图。
[0039]图3为脱扣特性测试模块工作原理图。
[0040]图中:I为机箱、2为测试平台、3为微型断路器、4为条形光源、5为相机、6为直线滑台、7为理器。
【具体实施方式】
[0041 ]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0042]实施例1
[0043]如图所示，本实施例提供的一种电能表外置负荷开关识别系统，包括机箱1、测试平台2、条形光源4、相机5、直线滑台6和处理器7;
[0044]所述直线滑台设置于机箱上部，所述机箱上部内侧设置相机，所述相机设置于直线滑台上，所述相机用于采集电能表外置负荷开关的图像，本实施例的负荷开关为微型断路器3，所述相机与处理器连接，并将摄取的图像传送给处理器;所述条形光源设置于机箱内用于为相机拍摄电能表外置负荷开关图像时提供照明光线;所述电能表外置负荷开关设置于测试平台上。
[0045]所述测试平台包括支架和可调档板；
[0046]所述测试平台通过支架设置于机箱内，所述测试平台上设置有用于调节负荷开关位置的可调档板。
[0047]所述相机通过安装架设置于直线滑台上，用于调节相机的位置，所述安装支架上设置有用于调节安装支架位置的手轮。
[0048]所述处理器包括电图像采集模块、图像预处理模块、图像特征提取模块和数据库丰旲块;
[0049]所述图像采集模块用于采集电能表外置负荷开关图像并图像传输到监视器和图像米集卡中；
[0050]所述图像预处理模块，用于对采集到的图像进行预处理得到二值化图像；
[0051]所述图像特征提取模块，用于识别二值化图像得到电能表外置负荷开关特征信号。
[0052]所述数据库模块，用于将电能表外置负荷开关特征信号存入到相应的数据库系统中并形成测试报表数据。
[0053]实施例2
[0054]本实施例提供的电能表外置负荷开关识别系统采用工业相机(内置伺服电机)，通过移动相机可对电能表外置负荷开关进行外观检查。外观主要检查外露的塑料件有没有裂纹、色差、气泡、气孔、熔接痕、缩痕、料流痕、银丝、白印、杂色点、拉毛、飞边、色不均、翘曲、分层、损伤等缺陷;外露的金属件防腐镀层是否有光泽，有无针孔、麻点、起泡、发黑等缺陷。
[0055]外观检测功能完成后，将电能表外置负荷开关特征信息，形成报表数据，并上传数据库进行保存。主要有电能表外置负荷开关的尺寸、出错位置及类型等信息。然后将相机通过伺服电机移到空旷处，电能表外置负荷开关通过压接机构自动进行线路连接，通过上位机发送测试命令进行脱扣特性试验。按照国家标准及IEC标准，在进行脱扣动作调整时，应该通以非周期分量为零的标准正弦波电流。本装置输出的电流波形完全为正弦波，应用微机进行精密计量，可以准确的获取试验电流波形图以及试验电流最大值、有效值、限流值、动作时间值等。
[0056]电能表外置负荷开关识别系统由硬件系统及软件系统两部分构成，硬件系统用来构造电能表外置负荷开关采集环境，实现图像采集以及数据传输，软件系统主要用来实现图像分析与处理。本系统采用机器视觉结合机械技术，利用图像处理算法进行分析，得到电能表外置负荷开关尺寸、外观缺陷(裂痕、破洞、污渍，等)信息，形成样本库，通过待测电能表外置负荷开关与样本库的标准信息进行比较，实现待测对象的自动检测。
[0057]其中，电能表外置负荷开关外观检测系统主要是由机箱外壳、测试平台、条形光源、相机、镜头、直线滑台、计算机等组成，如图1所示，图1为系统硬件图；机箱外壳主要由铝板构成，四面密封，一侧可打开，用来保护识别系统硬件及遮挡环境光。在机箱内上面放置一台相机，用于采集图像，相机与计算机相连，将摄取的图像传送给计算机。在摄像机的左右前后下侧各放置LED条形光源，用于提供照明。下面为放置微型负荷开关的测试平台。
[0058]本实施例提供的测试平台由一定高度的支架置于密封箱内，上面为一平台，平台上三个方向附有可调档板，也来定位微型负荷开关的位置。考虑到微型负荷开关的大小，可采用定位左上角位置的方式进行定位，使整个微型负荷开关位于机箱采集视场内并尽可能位于视场的中间。本实施例还提供了相机的安装支架，将相机支架安装在直线滑台上，左右位置可以自动移动。主体采用螺旋结构，通过手轮调节支架的高低。
[0059]本实施例提供的电能表外置负荷开关识别系统，用来实现采集电能表外置断路器图像，并对其进行图像处理。主要由两部分组成，图像采集及图像处理部分。其软件控制界面包含以下操作功能:系统参数设定及数据记录;实时显示当前系统状态;通信接口参数设置;系统启动、停止等功能。
[0060](I)图像的采集部分。将电能表外置负荷开关手置送入箱内适当位置，位于CCD的正下方，CCD摄像头实时拍摄电能表外置负荷开关图像。所得视频信号一路输出到监视器，以便于现场调节。另一路传输到工控机的图像采集卡中。
[0061](2)图像预处理部分。为了消除采集过程中的噪声干扰，首先对采集到的图像序列文件进行预处理。主要包括图像的灰度增强、平滑滤波、边缘检测以及二值化处理等过程。最终得到的是便于识别的二值化图像，即黑白图像。
[0062](3)特征提取。测量时，先由摄像机通过CCD摄像头摄下标准电能表外置负荷开关图片，作为基准参考，然后由软件识别出该图片中电能表外置负荷开关的外观、轮廓曲线、尺寸信息，建立样本库。然后将待测电能表外置负荷开关放入箱中由CCD采集图片并进行处理，包括图像预处理、配准、特征提取及定位识别，并和样本库中的箱体参数进行比较。最终给出识别结果。
[0063](4)数据库及报表。将待测电能表外置负荷开关放入系统中，经过测试后，形成待测电能表外置负荷开关特征信息，形成报表数据，并上传数据库进行保存。主要有电能表外置负荷开关的尺寸、出错位置及类型等信息。
[0064]本实施例提供的脱扣特性测试模块针对多磁路变压器来进行，其中，多磁路变压器的技术参数如下所述:
[0065]每一磁路容量:161^4、81^4、81^4、161^4;额定组合容量:481^4;短路容量(53):240kVA;初级电压:380V;初级每一磁路电流:42A、21A、21A、42A;次级电压(全并):12V;次级电流(全并):4000A;次级短时电流(全并):20000A;组合阻抗:彡2.5 % ;组合空载电流:彡7%。
[0066]如图2所示，图2为多磁路变压器工作原理图，其中，ZK为选相合闸开关、S为被测负荷开关、QS为罗氏线圈、U2为输出电压。具体如下:多磁路变压器TD设四个单元磁路，A、B、C、D，总的二次输出电压为U2A，U2B，U2C，U2D之和，U2 = U2A+U2B+U2C+U2D。可以得到稳定的正弦波输出电流。接在二次输出电流回路中有选相合闸开关ZK和被测负荷开关S，罗氏线圈QS.将输出电压U2调到所需值，再将试品负荷开关S合闸，当选相合闸开关ZK合闸后，试验回路出现电流。试验电流在罗氏线圈QS上产生的电压信号输入至微机并进行运算。QS采用罗氏线圈电流传感器。罗氏线圈是一种空心环形的线圈，可以直接套在被测量的导体上。导体中流过的交流电流会在导体周围产生一个交替变化的磁场，从而在线圈中感应出一个与电流变比成比例的交流电压信号。线圈的输出电压可以用公式Vout = M di/dt来表示。]\1为线圈的互感，di/dt则是电流的变比。通过采用一个专用的积分器将线圈输出的电压信号进行积分可以得到另一个交流电压信号，这个电压信号可以准确地再现被测量电流信号的波形。
[0067]线圈和积分器:罗氏线圈及配套积分器是一种通用的电测量系统，应用的场合很广泛，它对待测电流的频率、电流大小、导体尺寸都无特殊要求。系统的输出信号与电流频率无直接关系，相位小于0.1度，可测量波形复杂的电流信号，如瞬态冲击电流。
[0068]线性度:罗氏线圈电流测量系统一个突出的特点就是线性度好。线圈不含磁饱和元件，在量程范围内，系统的输出信号与待测电流信号一直是线性的。而系统的量程大小不是由线性度决定的，而取决于最大击穿电压。积分器也是线性的，量程取决于本身的电气特性。线性度好使得罗氏线圈非常容易标定，因为系统可以使用常见的基准信号进行标定，标定后的系统在整个量程范围内都是线性的，测量结果都是准确的。同时由于线性度好，系统的量程可以随意确定，瞬态反应能力突出。
[0069]输出指示:积分输出的交流电压信号可以在任何输入阻抗大于1kohm的电气设备上使用，例如电压表、示波器、瞬态冲击记录仪或保护系统。积分器输出的直流电流信号可以广泛运用在数据采集系统及自动化控制系统中。
[0070]标定线圈和积分器:线圈标定主要是确定线圈互感系数，积分器标定主要是标定输入和输出信号。
[0071]调压器连续稳定可调，由两台TEDGC-7VA0-250V单相调压器同轴组装串联而成。输出电压380V AC单相;输出电压0-430V AC单相;输出电流32A。
[0072]图3为脱扣特性测试模块工作原理图，所述脱扣特性测试模块进行脱扣动作调整时，通过多磁路变压器得到稳定的正弦波电流，将选相开关置于变压器的低压测，以削弱接入变压器时过渡过程的影响;采用罗氏线圈+积分器接入微机测量电流，以准确的获取试验电流波形图以及试验电流最大值、有效值、限流值、动作时间值等。
[0073]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种电能表外置负荷开关识别系统，其特征在于:包括机箱、测试平台、条形光源、相机、直线滑台和处理器； 所述直线滑台设置于机箱上部，所述机箱上部内侧设置相机，所述相机设置于直线滑台上，所述相机用于采集电能表外置负荷开关的图像，所述相机与处理器连接，并将摄取的图像传送给处理器;所述条形光源设置于机箱内用于为相机拍摄电能表外置负荷开关图像时提供照明光线;所述电能表外置负荷开关设置于测试平台上。2.如权利要求1所述的电能表外置负荷开关识别系统，其特征在于:所述测试平台包括支架和可调档板； 所述测试平台通过支架设置于机箱内，所述测试平台上设置有用于调节负荷开关位置的可调档板。3.如权利要求1所述的电能表外置负荷开关识别系统，其特征在于:所述相机通过安装架设置于直线滑台上，用于调节相机的位置，所述安装支架上设置有用于调节安装支架位置的手轮。4.如权利要求1所述的电能表外置负荷开关识别系统，其特征在于:所述处理器包括电图像采集模块、图像预处理模块、图像特征提取模块和数据库模块； 所述图像采集模块用于采集电能表外置负荷开关图像并图像传输到监视器和图像采集卡中； 所述图像预处理模块，用于对采集到的图像进行预处理得到二值化图像； 所述图像特征提取模块，用于识别二值化图像得到电能表外置负荷开关特征信号。 所述数据库模块，用于将电能表外置负荷开关特征信号存入到相应的数据库系统中并形成测试报表数据。5.如权利要求4所述的电能表外置负荷开关识别系统，其特征在于:所述处理器中还设置有电能表外置负荷开关的脱扣特性测试模块，所述脱扣特性测试模块包括多磁路变压器、分闸开关、罗氏线圈、积分器和工控机； 所述多磁路变压器将生成的正弦波电流输入到分闸开关； 所述罗氏线圈连接于分闸开关和被测断路器之间； 所述罗氏线圈通过积分器将检测到的测量电流输入到工控机中； 所述工控机用于分析测量电流从而获取电流的波形图以及电流最大值、有效值、限流值、动作时间值。6.一种电能表外置负荷开关识别方法，其特征在于:包括以下步骤: S1:将图像采集装置设置于电能表箱体上部； S2:调节图像采集装置的位置获取电能表外置负荷开关的图像； S3:将图像输送到图像处理器中； S4:所述图像处理器对采集到的图像进行预处理得到二值化图像； S5:根据二值化图像得到电能表外置负荷开关的特征信号； S6:将电能表外置负荷开关的特征信号存入到相应的数据库系统中并形成测试报表数据。7.如权利要求6所述的电能表外置负荷开关识别方法，其特征在于:所述处理器中还设置有电能表外置负荷开关的脱扣特性测试模块，所述脱扣特性测试模块按照以下步骤来实现: S51:通过多磁路变压器生成的正弦波电流并输入到分闸开关； S52:将罗氏线圈连接于分闸开关和被测断路器之间； S53:通过积分器获取罗氏线圈检测到的测量电流并输入到工控机中； S54:通过工控机分析测量电流从而获取电流的波形图以及电流最大值、有效值、限流值和动作时间值。
【文档编号】G01R31/327GK106019145SQ201610653750
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月11日
【发明人】杨芾藜, 侯兴哲, 李志勇, 郑可, 张蓬鹤, 薛阳
【申请人】国网重庆市电力公司电力科学研究院, 国家电网公司, 中国电力科学研究院