智能电能表自动化流水线检定系统的设计与实现

翟晓卉，刘宏国

（国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250002）

智能电能表自动化流水线检定系统的设计与实现

翟晓卉，刘宏国

（国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250002）

随着智能电网的建设，电网一户一表改造的推进，智能电能表的需求量急剧增加。为满足目前巨大数量智能电能表的检测需求，设计一种智能电能表自动化流水线检定系统，实现自动传输、自动接拆线、自动检定、自动封印、贴标和智能分拣入库等功能，实现智能电能表检定全过程的自动化和智能化，有效避免人工误差，提高智能电能表的检定质量和效率。

智能电能表；自动接拆线；自动检定；智能分拣

0 引言

随着市场经济的发展和电力体制的改革，按照国家电网公司“集团化运作、集约化发展、精益化管理、标准化建设”的要求，为实现“整体式授权、自动化检定、智能化仓储、物流化配送”的建设目标，形成了电能计量装置集中检验、统一配送的新型管理模式，同时对电能计量装置的检定速度和检定质量提出了更高要求。由于传统的人工校验方式劳动强度大，效率低，针对电能表使用数量日趋增大的趋势，充分利用自动化技术对智能电能表进行自动化流水线检定势在必行。

1 检定系统组成及特点

1.1 检定系统组成

智能电能表自动化流水线检定系统是由管理层、传输层和执行层组成。管理层即为检定系统管理平台，接受生产调度平台下达的检定计划，对整个检定系统进行管理和控制，并将检定结果、封印和装箱信息上报生产调度平台。传输层为输送单元，完成电能表在检定过程中的输送和定位。执行层由若干功能单元构成，执行检定系统管理平台指令，实现对电能表的全自动检定及智能分拣［1］，系统如图1所示。

图1 自动化流水线检定系统图

1.2 检定系统特点

检定系统专业化程度高，各单、三相流水线上仅限满足国家电网统一规范的单、三相智能电能表的检定，并且在每个检定环节固定地完成一个或多个项目的检定。

检定系统具有节奏性明显、连续性强的特点，流水线上每个检定设备按照检定项目顺序排列成链状，被检电能表在各检定环节按一定的节拍作单向路线移动。

检定系统先进、实用、可靠，系统可拓展，检定标准统一，避免了人工误差，确保检定质量稳定一致，且工作环境良好、低噪低耗、节能环保。

2 检定系统软件设计

电能表自动化流水线检定系统独立组网，采用自动化、智能化、信息化技术，实现与自动化立体仓储系统无缝对接，具有自动传输、自动接拆线、自动检定等功能，同时接受生产调度平台调度。系统网架结构如图2所示。

图2 网架结构图

2.1 检定系统软件组成

检定系统软件由检定系统管理软件、检定输送系统控制软件、检定装置检定软件组成，如图3所示。

图3 软件系统结构图

检定系统管理软件完成任务管理、检定输送系统与检定装置间的动作协调、检定系统与生产调度平台的信息交互等任务；检定输送系统控制软件实现对电能表输送系统各功能单元机械动作的控制，对各功能单元状态的监控；检定装置检定软件负责控制电能表检定装置，检定完成后对电能表参数的设置、密钥修改等［1］。

2.2 软件接口设计

接口分为外部接口和系统内部接口，外部接口主要包括与生产调度平台交互的有关自检信息、作业任务读取、任务执行情况及相关业务数据等通信接口。系统内部接口主要包括检定输送系统与检定装置在输送、检定过程中状态信息的通信接口。设计符合共享性、安全性、可扩充性、兼容性和统一性的要求，对同类系统统一接口规范，并支持多个异构系统和数据源之间的数据交换；系统接口的方式包括SOAP（Web Service）、Socket通信等，数据通信采用XML标准语言格式，同时对传输数据进行加密。其中与生产调度平台通信统一采用Web Service接口方式，下层控制系统内部采用Socket通信。

2.3 系统监控

能够实时监控检定系统各功能单元的设备运行状况，通过数据接口实时接收设备各种运行数据，实时查看各种设备运行情况、预警告警信息，并通过声光及各种可视化方式进行展现，便于对设备运行状况进行评价，及时发现并处理隐患和问题。

3 检定系统硬件设计

检定系统的硬件部分采用模块化设计，如图4所示，主要由物料供送单元、上下料单元、接拆线模块、外观检查单元、检定单元、自动封印、贴标等组成［2］。

图4 硬件系统结构图

3.1 物料输送单元

包括周转箱的输送和电能表的输送，电能表输送效率满足自动化检定的节拍需求，并合理设置缓冲、工作、传输等区段，以保证自动化线的流畅工作。自动流水线节拍精准设计，每个节点都装有RFID传感器，实时跟踪电表所在的位置。

输送到各项目检定、检测单元内相应表位时，能够准确定位，具备可靠的制动、限位功能。同时检定系统具备灵活配置的接口，与仓储系统平层对接，检定系统依据检定需求设计上料和下料缓冲区，按节拍接收周转箱垛，检定完毕的合格、不合格电能表分类整箱存放，以周转箱垛回送至与仓储系统接口处，实现与仓储系统无缝对接。

3.2 上下料单元

采用自动控制技术，通过上、下料机械手自动完成智能电能表的精确定位、抓取、移载、电能表方向匹配、电能表定位放置等多项动作。机器人工作节拍需满足检定系统要求，电能表取放的速度可设定。

3.3 自动接拆线单元

对被检电能表定位精确、迅速，定位后采用电能表气压接线装置和电能表锥形接线端子，对被检电能表的电压端子、电流端子、辅助端子（校验脉冲、多功能脉冲、通信口等）进行可靠压接，所有电能表接线端受压不上缩，且接线受压稳定、均匀、可靠。每只电能表的电流、电压端子动作压力小于等于60N，每只电能表的辅助端子动作压力小于等于10 N。每个表位电能表所有接线柱一次性接线成功率不小于99.5%［3］。

3.4 外观检查单元

配备CCD工业相机，专业光源及专业图像处理软件，配合自动接线加电单元，触发电能表的液晶背光和全屏显示，采用液晶图像识别系统，通过伺服轨道，自动巡视识别每块电能表的外观、铭牌标志、液晶全屏显示和指示灯的拍摄，确保了识别的正确性。

3.5 自动耐压单元

在被检电能表进入测试位置后，完成端子的自动压接、自动读入检定方案并开展测试和自动判断检定结果，并将检定数据存储、上传。耐压装置带有漏电流检测与击穿保护功能，试验过程中，耐压装置应对每个表位的泄漏电流进行检测，当泄漏电流大于预先设置的击穿报警电流时，自动切断该表位的试验电压，并指示该表位耐压击穿，其他未击穿表位继续进行耐压检测；同时耐压装置具有隔离装置，并与耐压装置电源闭锁，当打开隔离装置时，自动切断耐压装置电源［4］。

3.6 自动检定单元

实现自动进出表，自动接驳，自动完成各项多功能试验，其中用于直接接入式电能表的检定装置，能够实现电压、电流回路不脱钩检定。检定装置具备自检功能，可将自检结果及时反馈给计算机软件，实现及时处理检定过程，便于人工干预。各多功能检定装置独立运行，互不影响；可同时对每一块表进行RS485通信。每个表位电能表的每相电流回路均设置接触式测温仪，实时反馈各端子的电器连接部分的温度，当接线柱温度超出设置的阈值时，自动短接该表位的电流回路，确保了电气连接的可靠性和安全性。

3.7 自动激光刻码、贴标单元

根据生产调度平台生成的封印号自动对合格电能表进行自动激光刻印加密二维条码，封印完成后，由自动贴标机对待贴标电能表进行贴标，贴标位置统一，同时由打码机对已贴电能表进行合格信息打印。

3.8 智能分拣及分箱入库

检定完成的表计输送至自动分拣单元时，根据检定结果由智能分拣机器人将合格与不合格表计分拣至不同的周转箱并进行组箱组垛入库。

4 结语

目前，山东计量中心已建成国内领先的单相电能表自动化检定流水线5条，年检定能力达到720万只；三相电能表自动化检定流水线3条，年检定能力达到30万只。现系统投运已有半年，充分体现出系统功能设计合理性，模块设计科学性和联动设计协调性，系统检定装置的各项技术指标均符合计量标准的要求。系统应用后，不仅使检定人员数量减少80%，检定装置数量减少70%，单台装置检定效率提高190%，而且技术标准、管理标准、工作标准都得到有效执行，实现电能表检定作业过程标准化，使电能表检定可控、在控、能控，提升了安全生产保障能力。

［1］Q／GDW 574—2010电能表自动化检定系统技术规范［S］.

［2］龙贵山，刘磊，刘颖，等.电能表自动化检定及智能仓储系统研究［J］.电测与仪表，2013，50（5）：95-100.

［3］张燕，黄金娟.电能表智能化检定流水线系统的研究与应用［J］.电测与仪表，2009，46（12）：74-77.

［4］陈增辉，坚宝林，刘西玲.一种全自动耐压试验装置的设计与实现［J］.电气传动自动化，2002，24（5）：56-58.

Design and Realization of Automatic Verification Pipeline System for Intelligent Electric Energy Meters

With the smart grid construction，as well as a household a table in the transformation of power grid，the demand of intelligent electric energy meters has risen sharply.A kind of intelligent electric energy meter automation verification pipeline system is designed to meet the huge number of intelligent electric energy meter verification requirements，which can realize automatic transmission，automatic stitch，automatic calibration，automatic sealing，automatic labeling and intelligent sorting inventory，and other functions.The system can calibrate intelligent electric energy meters automatically and intelligently in the full process，and avoid the man-made factors effectively，and improve the quality and efficiency of the calibration.

intelligent electric energy；automatic stitch；automatic verification；intelligent sorting

TM933

：B

：1007－9904（2014）06－0036－03

2014-04-23

翟晓卉（1982），女，工程师，从事电能计量工作；

刘宏国（1980），男，工程师，从事电力营销管理工作。