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摘要：高压互感器由于其体积与规格没有强制的要求，虽功能大致相同，但不同生产厂家所生产产品的大小、样式、接线端子位置等各有不同，这给高压互感器统一化检定带来了巨大的困难。本文将结合图像处理与自动化流水线技术，探究在如何快速地、自动地、统一地完成高压互感器局部放电检测。
关键词：自动化；局放；图像处理；屏蔽室
一、引言
近年来，自动化流水线应用于各行各业，其极大地提高了生产效率，节约了生产成本，给社会带来良好地经济效益。但在电能计量行业，尤其是在高压互感器检定行业，还没有广泛地使用自动化流水线实现自动检定工作，目前还是多采用传统的人工检定方式。传统的人工检定方式在进行局部放电试验的时候，需不断的搬进与搬出互感器，也需人工更换接线。无论是搬运过程还是接线过程中，都存在安全隐患，所以若能研制出一套高压互感器局放自动检测流水线，采用自动化流水线检定系统自动实现与智能仓储系统的无缝驳接，实现高压互感器的身份识别、拆接线、局放实验、分拣等功能。全面达到控制自动化、信息网络化、检测无人化，在提高高压互感器检定效率方面是非常有意义的。
二、项目相关技术
2.1流水线线体的选择
我国应入自动化流水线技术后，在各行各业迅速地得到发展，并根据应用情况地不同，衍生出许许多多地线体，每一种线体有其最为适用地情况。皮带输送线是最为常见的一种生产设备，其承载的产品形状限制少、重量比较轻，对于有一定重量的高压互感器来说不适合。链板输送线是以金属板为输送链，常用与汽车装配行业，可以承载大宗、较重的物品，承载的产品比较重，但是运行速度慢，不利于效率提高。网带输送线是以金属网为输送载体的流水线设备，承重量不能满足高压互感器的检定。台车流水线是采用链条拖动台车，成水平环运行，但是一旦链条脱节或者两端的拖动电机发生故障，将无法继续工作，可靠性差，故不适用。相比之下，滚筒输送的每个滚筒都拥有单独的电机，使得其动力足、速度快、可靠性高、承重量大，十分符合本项目的要求。
2.2屏蔽室的设计
无论是在现场还是工厂，到处都存在着发出电磁干扰与脉冲的用电仪器，这些仪器的存在将会影响到局部放电试验的测量回路，进而影响在测量阻抗上的产生的脉冲信号，这些影响是轻微的，但是经过放大器放大之后，将会影响接收到的波形，引起畸变。所以在测量高压互感器的局部放电实验时，因数量较少，所以实验时一般会选在晴朗的户外，而对于数量较多的检定机构与单位，为避免频繁地搬运工作以及外界因素影响，常在工厂大楼里面建立屏蔽室以隔绝外部干扰，但也应尽量避免雷雨天气进行实验。
按照DL417《电力设备局部放电现场测量导则》的要求，现场进行局部放电试验时，测定回路的背景噪声水平应低于试品允许放电量的50%，当试品允许放电量较低（如小于10pC）时，则背景噪声水平可以允许到试品放电量的100%。现场试验时，如以上条件达不到，可以允许有个别能分辨是干扰信号并且不影响测量读数的脉冲，如可控硅等固定脉冲。故此，建设一个抗干扰好、屏蔽能力强的屏蔽室是非常有必要的。
屏蔽室由以下六个系统构成：
电源系统：屏蔽室电源一般按需要配置设备电源、空调照明辅助电源。因工作时壳体有一定漏电，故防护室电源不能经过漏电保护器；
空调系统：屏蔽室空气调节系统可根据实际情况配置。有中央空调时可由波导窗直接接入，也可单独安装空调。民用空调、商用空调、精密空调均可选用，空调电源线、内外机控制信号线、气水管都必须进行相应屏蔽处理；
消防报警系统：电磁屏蔽室应配备消防报警和喷淋系统。报警信号线及相关控制信号也要分别进行滤波处理。一般配置烟感报警信号一路；
进排风管：电磁脉冲防护室要与进排风管衔接，应在其铺设到位后才能进场安装；
隔震：人防、国防指挥所工程的通信要素室都涉及隔震工程，与电磁脉冲防护室有密切的交叉施工关系。隔震分标准隔震和简易隔震，前者工艺复杂，造价较高，简易隔震由黄沙层、混凝土层组成；
接地系统：因工作时壳体有一定漏电（与滤波器工作特性有关），故防护室接地要求极高。要求单点接地，跟地质因素有关，接地电阻≤1Ω。
屏蔽室只是隔绝了外界的干扰，内部局部放电试验仪器虽多采用无局放电源与无局放升压器，但是在这么一个封闭的环境里面，哪怕产生很小的干扰，也会在屏蔽室的内壁反射叠加，所以在内壁铺设了吸波材料，让屏蔽室里面的干扰被内壁吸收，就基本不会产生反射叠加的混波效应。
2.3图像处理技术
在国内，高压互感器的生产厂家众多，不同厂家所生产互感器的大小、样式、接线端子位置等各有不同，通过使用图像处理技术可实现对不同互感器端子的定位，使得流水线可检定的不同类型的互感器，拥有较强的适应性。
图像处理分为以下三步进行：
第一步：通过图像处理单元的多视野功能，机器人在2个不同位置对互感器上方的2个螺栓分别拍照，得到工件在坐标系1中的平面位置误差和绕Z轴旋转误差。视觉检出结果左侧圆形轮廓线如图1所示。
图1 互感器上方螺栓孔定位
第二步：通过图像处理单元的浮动坐标系功能，将第一步的补正数据加入第二步拍照位置可以检出互感器侧边一个螺栓孔位置，其所在的坐标系2的XY面与互感器表面平行，如图2。
图3 互感器左侧边螺栓孔定位
通过上述三步，图像处理单元的多视野系统和浮动坐标系功能可以实现螺栓孔位置的检出，并且持续时间短，从第一步的第一张照片拍照之前到第三步视觉拍照完成只需4s。通过图像处理得到的数据，可传输到屏蔽室内的接线机器人单元，接线机器人根据收到的信息，自动地对互感器进行实验接线，接线完成后开始对其接线局部放电试验。
2.4局放试验的进行
为了验证测量系统能够正确地测量规定的局放值，在局放实验之前需对试品进行校准，根据GB/T 7354-2003 《局部放电测量》中规定，完整试验回路中测量系统的校准是用来确定是视在电荷测量的刻度因数k。因为试品电容C会影响回路的特性，因此要对每一个新试品分别进行校准，除非试验中一系列类似试品的电容值都在平均值的±10%以内。完整试验回路中测量系统的校准是在试品的两端注入已知电荷量q0的短时电流脉冲，q0值由校准器性能试验的结果取得。
以35kV电流互感器为例，采用图4的试验电路，预加电压：Us=0.7×1.3Um=0.7×1.3×40.5KV=36.9KV，局放试验电压：Us＇=1.2Um/√3=28.1KV。互感器局放试验采用专用无局放变压器进行升压，用局放测试仪进行局放量测量，试验电压应在不大于1/3规定测量电压下接通电源，再开始缓慢均匀上升到预加电压保持10秒后，降到规定测量电压，保持1分钟以上，再读取放电量；最后降到1/3测量电压以下，方能切除电源。
图5 流水线平面图
该系统在运行过程中，以组态网的方式，在后台实现实时监控，以控制生产节奏。该系统的主要的检测流程为：
1、生产调度平台下达检定任务，检定系统根据检定任务向生产调度平台申请互感器出库；
2、高压互感器从智能仓储流出，小车将互感器送至上料区；
3、高压互感器放在托盘上进入线体后，经过扫描及图像处理单元，该单元有条码扫描与图像处理两大系统组成。条码识别器先读取托盘上的条码信息与任务单上的信息进行比对，如信息不符报警，提请人工参与并流至人工干预区；
4、信息正确的高压互感器由图像处理系统对其摆放位置及互感器外观等参数进行判断，如位置摆放错误或外形数据与数据库中同型号参数不符，就不进入局放试验单元，系统报警提醒人工处理并流至人工干预区；
5、互感器经过扫描及图像处理单元后进入局放试验单元。根据扫描及图像处理单元的信息，得出该类互感器的接线端子信息，并将端子的位置信息传至局放试验单元的控制模块，之后控制模块根据位置信息控制机械臂完成对高压互感器的接线，接线完成后自动对其进行试验；
6、高压互感器完成局放试验后，随托盘流至下一段线体，完成分流，合格产品放置合格品区，不合格产品则由人工进行检查；
7、完成后各自放回仓储。
四、效益分析
从经济方面看，高压互感器局放自动检测技术的应用，实现了控制自动化、信息网络化、检测无人化，极大地提高工作效率，确保了人员的安全，减少了检测人员的数量，节约了生产费用，使经济效益得到了提高。
从社会方面看，国内尚没有在互感器的局部放电测量上拥有一套成熟的检测系统，也没有相关的技术规范。该技术与系统的应用，使得自动化技术在互感器检测行业得到发展，进一步也将继续形成技术规范，推动我国互感器检定技术的发展，有望在未来处于国际领先地位，这具有极大的社会效益。
五、总结
国内在低压互感器的自动检定技术已经较为成熟，但局限于穿芯式电流互感器，面对众多的互感器产品，仍需改进。高压互感器自动检定技术尚没有完全成熟，目前在国内由厦门红相公司负责的第一套高压互感器流水线尚在建设当中，但也只能完成耐压和误差实验测试，尚未加入局部放电实验测试。根据GB50150-2006《电气设备交接性试验标准》中建议，局放实验可与耐压试验后同时进行，以减少检定单元的数量与占地面积。所以结合红相公司的误差与耐压试验，本文所探究技术可在其基础之上进一步完善。
本文主要介绍了目前在高压互感器局放检定方面存在的不足，并结合图像处理技术以及屏蔽室相关技术，将其应用于高压互感器的局放检定。通过试验证明，高压互感器局放自动检定在技术上是完全可行的。
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论文作者:黄晓斌
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/7
标签：互感器论文; 高压论文; 屏蔽论文; 图像处理论文; 测量论文; 系统论文; 局部论文; 《电力设备》2016年第16期论文;