单相电表的智能自动化检测流水线系统研究

2015-03-23李野滕永兴曹国瑞

科技资讯 2014年30期

李野++滕永兴++曹国瑞

摘要：针对目前国内单相电能表检测流水线效率较低、多数工序仍采用手工操作、劳动强度较高的特点，该文研究了一种单相电能表智能自动化检测流水线系统，实现了单相电能表的自动上下料、传输、定位、接拆线、外观检测、耐压检测、智能分拣、粘贴合格证、加装封印和装箱等操作，提高了系统的工作效率，解决了电能表大规模检测的难题。通过对系统的重复性和稳定性试验，表明系统运行稳定，检测准确率高，具有很大的推广价值。

关键词：电能表自动检测流水线专家系统

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0088-02

电能表作为电能计量的关键性设备，是供电企业与用电客户之间进行电能的公平交易和电费结算最为重要的依据[1-2]。电能表是否能够客观、准确的计量，关乎到广大供电企业和用电用户的切身利益。因此，随着技术的发展，各个电力企业相继建成了各类新型的电能表自动检测流水线[3-4]。整个检测过程由计算机控制，配合输入输出流水线，检测工作效率显著提高，大大降低了检测人员的劳动强度，彻底改变了传统电能表检测作业模式[5]。但是，已建成的流水线系统大多处于试验阶段，智能化程度较低，大多没有一套完备的故障诊断和故障解决机制，系统一旦出现故障，将后造成不可估量的损失和影响。

该文研究的单相电能表的智能自动化检测流水线系统具备故障自诊断机制。该流水线结合专家系统管理平台，对整个检测流水线系统进行严密的监控，及时给出故障诊断和解决机制，防止检测流水线系统出现故障而造成的损失和危害。随着本系统的广泛推广，将全面克服电能表检测流水线效益低下、故障防御机制差等技术瓶颈，实现检测流水线故障诊断和故障自愈能力，促进电能表检测行业技术升级。

1 系统功能需求

单相电能表的智能检测流水线系统能够实现单相电能表自动化上下表、接拆线、检测、分拣、物流输送等作业，并可在一个整体系统中实现外观检查、耐压、功耗、误差、加封、贴标等多个功能项目试验的流水作业。具体的功能如下：

（1）主输送线：由直线输送段、顶升横移单元及作为输送载体的工件托盘组成，实现兼容三种采集终端的工件托盘供送、回送、仓储、拆码盘的全自动输送回收。

（2）工件托盘仓储系统：设计了三层工件托盘仓储系统，用来实现指定工件托盘的调用和存储。

（3）外观检查单元：兼容各种型式规范不同的单相电能表产品的检测，完成终端外观的拍照、铭牌检查、条码检查、指示灯检查、液晶显示检测等功能。

4）检测装置拆检线单元：实现多行程对接检测装置根据被检产品类型驱动，用与电能表检测端子对应侧的压接装置进行对接的功能。

（5）多合一终端检测装置：通过模拟主站、远程信道和本地信道，建立了一套适用于实验室检测的模拟架构，实现对单相电能表性能和功能测试。

（6）基于专家系统的故障自愈机制：结合各类检测传感器，对整个系统的实时状态进行监控，通过专家系统知识库和自诊断机制，实现系统的故障定位和故障诊断，并给出相应的应答机制，提高整个检测系统的可靠性和自愈能力。

2 系统的软硬件设计

2.1 系统的硬件设计

本流水线系统的硬件部分主要由输送系统、检测系统、辅助系统和监控系统四大部分组成。硬件系统的结构框图如图1所示。

2.2 系统的软件设计

系统的整体软件要做到流程顺畅和智能化管理，实现检测任务下达、检测输送控制、检测装置管理、检测流程设置、数据存储、上传和事后统计分析等功能。系统的软件流程图如图2所示：

2.3 系统的故障自诊断机制设计

本单相电能表的智能自动化流水线检测系统的故障诊断机制通过构建专家系统来实现。专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。针对本流水线系统建立的专家系统由知识库、推理机、解释机制和统计分析模块组成。整个专家系统的运作结构示意图如图3所示。

3 系统的检测原理及试验结果分析

3.1 基本原理

计量误差一般采用的工作原理为标准表法。标准表法是指将标准电能表检测的电能与被检测电能表测定的电能进行比较，确定被检测电能表的相对误差。检测方法一般采用高频脉冲数预置法，在标准表和被检表都在连续运行的情况下，记录标准表输出N 个低频脉冲时输出的高频脉冲数m，作为实测高频脉冲数，再与算定（或预置）的高频脉冲数相比较，计算被检测表的相对误差。计算公式如公式（1）所示：

（1）

其中，为标准表或检测装置的已定系统误差（%），不需要更正时记为0；m为实测高频脉冲数；m0为算定的高频脉冲数。

本单相电能表的智能自动化检测流水线系统按照准确度0.1级进行设计，进行检测时，单套检测装置批量输出相同标准源对应不同的表位，开展电能表的批量测试。

3.2 试验结果分析

本项目按照计量标准考核规范对整个自动化流水线系统的各个检测装置做了相关的实验，以其中的一套数据进行说明，结果如下所示。

3.2.1 稳定性测试

装置的稳定性反映了计量特性随时间恒定的能力，不仅与计量标准器本身有关，还与其主要配套设备在内的测量系统的稳定性有关。通常的做法是选用一台稳定性较好的被测电能表，在规定的时间间隔之内测量，通过测量结果的一致程度来进行判断该装置的稳定性。对功率因数为1.0和0.5的单相表进行稳定性测试试验，测试的结果如图4所示

由试验结果表明，装置的稳定性指标均小于装置最大的允许误差绝对值（功率因数为1的允许误差线如图中蓝色虚线所示，功率因数为0.5的允许误差线如图中红色虚线所示），满足要求。

3.2.2 重复性测试

装置的重复性测试反映了多次测量，所得结果的一致性，通常用测量结果的分散性来定量表示，即用单次测量结果的实验标准差Si 来表示。在功率因数1.0和0.5时，分别确定基本误差，为确保所得到的实验标准差具有足够的可靠性，应在相同条件下重复测量次数不少于10次。重复性测试的试验结果如图5所示。

由试验结果表明，装置的重复性满足指标要求，即绝对值均小于0.1。

4 结论

该文研究的单相电能表的智能自动化检测流水线系统目前已经投入使用，通过实践运行情况表明，系统运行较稳定，智能化程度较高，设备的故障率较低，最终检测的电能表准确度高，社会经济效益好，为今后大规模的投产使用奠定了一定的基础。

参考文献

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

[2] 高利明，陈卓娅，张欲晓，等.一种智能化全自动流水线电能表检测系统[J]. 河南电力，2011（4）：38-41.

[3] 周莉.单相电能表自动检测流水线系统的应用研究[J].电气技术，2014（2）：59-63.

[4] 周莉.单相电能表自动检测流水线系统的应用研究[J].电气技术，2014（2）：59-63.

[5] 卢世为，董生怀.单相电能表多功能检测装置的研制与应用[J].电测与仪表，2009（S2）：1-4.