CN105242092B - 自检型电子式电压互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自检型电子式电压互感器，所述电压互感器包括电子式电压互感器主体、X射线机和ARM11处理器，所述X射线机用于对所述电子式电压互感器主体的外壳进行拍摄以获得相应的X射线数字图像，并基于X射线数字图像的分析确定所述电子式电压互感器主体的外壳的内部存在缺陷的位置，所述ARM11处理器接收所述存在缺陷的位置并发送到显示设备以进行显示。通过本发明，能够在优化电子式电压互感器结构的同时，实现对电子式电压互感器的智能化自检。

Description

自检型电子式电压互感器

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种自检型电子式电压互感器。

背景技术

电子式互感器，通过对输入的电压、电流信号进行交流采样，再将采样值通过电缆、光纤等传输系统与数字量输入二次仪表相连，数字量输入二次仪表对电压、电流的采样值进行运算，可以获取电压有效值、电流有效值、基波电压、基波电流、谐波电压、谐波电流、有功功率、基波功率、谐波功率等参数。

但是，现有技术中的电子式电压互感器存在结构不合理，性价比不高，无法被普遍使用，而且，还无法实现对二次设备即远端设备的内部缺陷和外部缺陷的自检。

因此，本发明提出了一种自检型电子式电压互感器，优化现有技术中的电子式电压互感器，提高电子式电压互感器的性价比，更关键的是，集成了二次设备即远端设备的内部缺陷和外部缺陷的检测设备，提高故障的检测效率。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种自检型电子式电压互感器，首先，对现有技术中的电子式电压互感器的结构进行去冗余化，在保障产品质量的同时，简化设备的结构；其次，集成紫外成像仪与X射线机实现对远端设备的内部缺陷自检，集成各种图像处理设备实现对远端设备的外部缺陷自检。

根据本发明的一方面，提供了一种自检型电子式电压互感器，所述电压互感器包括电子式电压互感器主体、X射线机和ARM11处理器，所述X射线机用于对所述电子式电压互感器主体的外壳进行拍摄以获得相应的X射线数字图像，并基于X射线数字图像的分析确定所述电子式电压互感器主体的外壳的内部存在缺陷的位置，所述ARM11处理器接收所述存在缺陷的位置并发送到显示设备以进行显示。

更具体地，在所述自检型电子式电压互感器中，包括：紫外成像仪，用于检测远端外壳的放电信息，以确定远端外壳的异常放电位置；X射线机，设置在远端外壳的对立面，与所述紫外成像仪连接，用于在接收到远端外壳的异常放电位置时，自适应地对远端外壳的异常放电位置进行拍摄以获得相应的X射线数字图像，并对得到的X射线数字图像进行分析，以确定远端外壳内部存在缺陷的位置；电子式电压互感器主体，包括现场外壳、远端外壳、高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备、下行光纤、一次电源、二次电源、上行光纤、光电转换设备、CPLD芯片、ARM11处理器、液晶显示设备和移动通信设备；现场外壳，用于容纳高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备和一次电源；远端外壳，用于容纳二次电源、光电转换设备、CPLD芯片、ARM11处理器、液晶显示设备和移动通信设备；高清摄像设备，用于对远端外壳的表面进行拍摄，以获得相应的表面图像；高斯去噪设备，与所述高清摄像设备连接，用于对接收到表面图像进行高斯去噪处理，以获得去噪图像；平滑处理设备，与所述高斯去噪设备连接，用于对接收到的去噪图像进行平滑处理，以获得平滑图像；灰度化处理设备，与所述平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑图像进行灰度化处理，以获得灰度化图像；列边缘检测设备，与所述灰度化处理设备连接，用于对所述灰度化图像，计算每列黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于像素数阈值的列记为边缘列；行边缘检测设备，与所述灰度化处理设备连接，用于对所述灰度化图像，计算每行黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于像素数阈值的行记为边缘行；骨架分割设备，与所述列边缘检测设备和所述行边缘检测设备分别连接，将边缘列和边缘行交织的区域作为远端外壳骨架存在区域，并从所述灰度化图像中分割出所述远端外壳骨架存在区域以作为骨架子图像输出，以将骨架子图像从灰度化图像的背景处分开；缺陷分析设备，与所述骨架分割设备连接，将所述骨架子图像与各种缺陷图像特征进行匹配，输出匹配成功的种类作为骨架缺陷种类；SD存储卡，与列边缘检测设备、行边缘检测设备和缺陷分析设备分别连接，用于预先存储像素数阈值和各种缺陷图像特征；高压母线，穿过空心线圈和铁心线圈；空心线圈，用作保护通道的传感头；铁心线圈，用作测量通道的传感头；信号调理电路，接收铁心线圈输出的信号，包括滤波处理子电路、移相处理子电路和放大处理子电路，用于对铁心线圈输出的信号依次进行滤波、移相和放大处理，并输出处理后的信号；模数转换电路，与信号调理电路连接，用于将信号调理电路输出的信号进行8位的模数转换；数据接收设备，通过SPI接口与模数转换电路连接，对接收到的数据进行组合以及CRC校验；数据发送设备，通过SPI接口将校验后的数据发送到电光转换设备，所述校验后的数据为并行方式；电光转换设备，将校验后的数据通过下行光纤进行传输；光电转换设备，通过上行光纤接收所述校验后的数据；CPLD芯片，实现同时接收多路并行的校验后的数据，并进行并串转换，以获得多路串行的校验后的数据；ARM11处理器，实现与CPLD芯片的总线接口连接并挂接移动通信设备；还通过移动通信设备与X射线机和缺陷分析设备连接以接收远端外壳内部存在缺陷的位置和骨架缺陷种类；移动通信设备，将多路串行的校验后的数据发送到远端的测量服务器处；一次电源，为信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备和电光转换设备提供电力供应；二次电源，为光电转换设备、CPLD芯片、ARM11处理器、液晶显示设备和移动通信设备提供电力供应；液晶显示设备，与ARM11处理器连接，用于实时显示远端外壳内部存在缺陷的位置和骨架缺陷种类，还用于实时显示多路串行的校验后的数据；其中，发送到远端的测量服务器处的数据正比于模数转换电路模数转换后的相应的数据。

更具体地，在所述自检型电子式电压互感器中：X射线机和缺陷分析设备都内嵌有移动通信接口。

更具体地，在所述自检型电子式电压互感器中：紫外成像仪与X射线机集成在一块集成电路板上。

更具体地，在所述自检型电子式电压互感器中：紫外成像仪设置在远端外壳的对立面。

更具体地，在所述自检型电子式电压互感器中：高清摄像设备设置在远端外壳的对立面。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为本发明的自检型电子式电压互感器的结构方框图。

附图标记：1电子式电压互感器主体；2X射线机；3ARM11处理器

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的自检型电子式电压互感器的实施方案进行详细说明。

随着光电子技术的迅速发展，许多科技发达国家已把目光转向利用光学传感技术和电子学方法来发展新型的电子式电流互感器，简称光电电流互感器。国际电工协会已发布电子式电压互感器的标准。电子式互感器的含义，除了包括光电式的互感器，还包括其它各种利用电子测试原理的电压、电流传感器。

然而，现有技术中的电子式电压互感器的结构冗余度高，造价昂贵，对于大批量使用电压互感器的供电管理部门来说性价比太高，同时，现有技术中的电子式电压互感器缺乏一些必要的现场参数检测设备，导致现场数据传输实时性差，容易耽误现场故障的处理时间。

为此，本发明提出了一种自检型电子式电压互感器，首先优化现有技术中的电子式电压互感器的结构，提高其性价比，另外增加了紫外成像仪、X射线机和各种高精度图像处理设备实现对远端设备的内部缺陷和外部缺陷的同时自检。

图1为本发明的自检型电子式电压互感器的结构方框图，所述电压互感器包括电子式电压互感器主体、X射线机和ARM11处理器，所述X射线机用于对所述电子式电压互感器主体的外壳进行拍摄以获得相应的X射线数字图像，并基于X射线数字图像的分析确定所述电子式电压互感器主体的外壳的内部存在缺陷的位置，所述ARM11处理器接收所述存在缺陷的位置并发送到显示设备以进行显示。

接着，对本发明的自检型电子式电压互感器的结构进行具体说明。

所述电压互感器包括：紫外成像仪，用于检测远端外壳的放电信息，以确定远端外壳的异常放电位置。

所述电压互感器包括：X射线机，设置在远端外壳的对立面，与所述紫外成像仪连接，用于在接收到远端外壳的异常放电位置时，自适应地对远端外壳的异常放电位置进行拍摄以获得相应的X射线数字图像，并对得到的X射线数字图像进行分析，以确定远端外壳内部存在缺陷的位置。

所述电压互感器包括：电子式电压互感器主体，包括现场外壳、远端外壳、高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备、下行光纤、一次电源、二次电源、上行光纤、光电转换设备、CPLD芯片、ARM11处理器、液晶显示设备和移动通信设备；现场外壳，用于容纳高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备和一次电源；远端外壳，用于容纳二次电源、光电转换设备、CPLD芯片、ARM11处理器、液晶显示设备和移动通信设备。

所述电压互感器包括：高清摄像设备，用于对远端外壳的表面进行拍摄，以获得相应的表面图像。

所述电压互感器包括：高斯去噪设备，与所述高清摄像设备连接，用于对接收到表面图像进行高斯去噪处理，以获得去噪图像；平滑处理设备，与所述高斯去噪设备连接，用于对接收到的去噪图像进行平滑处理，以获得平滑图像；灰度化处理设备，与所述平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑图像进行灰度化处理，以获得灰度化图像。

所述电压互感器包括：列边缘检测设备，与所述灰度化处理设备连接，用于对所述灰度化图像，计算每列黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于像素数阈值的列记为边缘列；行边缘检测设备，与所述灰度化处理设备连接，用于对所述灰度化图像，计算每行黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于像素数阈值的行记为边缘行。

所述电压互感器包括：骨架分割设备，与所述列边缘检测设备和所述行边缘检测设备分别连接，将边缘列和边缘行交织的区域作为远端外壳骨架存在区域，并从所述灰度化图像中分割出所述远端外壳骨架存在区域以作为骨架子图像输出，以将骨架子图像从灰度化图像的背景处分开。

所述电压互感器包括：缺陷分析设备，与所述骨架分割设备连接，将所述骨架子图像与各种缺陷图像特征进行匹配，输出匹配成功的种类作为骨架缺陷种类。

所述电压互感器包括：SD存储卡，与列边缘检测设备、行边缘检测设备和缺陷分析设备分别连接，用于预先存储像素数阈值和各种缺陷图像特征。

所述电压互感器包括：高压母线，穿过空心线圈和铁心线圈；空心线圈，用作保护通道的传感头；铁心线圈，用作测量通道的传感头；信号调理电路，接收铁心线圈输出的信号，包括滤波处理子电路、移相处理子电路和放大处理子电路，用于对铁心线圈输出的信号依次进行滤波、移相和放大处理，并输出处理后的信号；模数转换电路，与信号调理电路连接，用于将信号调理电路输出的信号进行8位的模数转换。

所述电压互感器包括：数据接收设备，通过SPI接口与模数转换电路连接，对接收到的数据进行组合以及CRC校验；数据发送设备，通过SPI接口将校验后的数据发送到电光转换设备，所述校验后的数据为并行方式；电光转换设备，将校验后的数据通过下行光纤进行传输；光电转换设备，通过上行光纤接收所述校验后的数据。

所述电压互感器包括：CPLD芯片，实现同时接收多路并行的校验后的数据，并进行并串转换，以获得多路串行的校验后的数据。

所述电压互感器包括：ARM11处理器，实现与CPLD芯片的总线接口连接并挂接移动通信设备；还通过移动通信设备与X射线机和缺陷分析设备连接以接收远端外壳内部存在缺陷的位置和骨架缺陷种类。

所述电压互感器包括：移动通信设备，将多路串行的校验后的数据发送到远端的测量服务器处；一次电源，为信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备和电光转换设备提供电力供应；二次电源，为光电转换设备、CPLD芯片、ARM11处理器、液晶显示设备和移动通信设备提供电力供应。

所述电压互感器包括：液晶显示设备，与ARM11处理器连接，用于实时显示远端外壳内部存在缺陷的位置和骨架缺陷种类，还用于实时显示多路串行的校验后的数据。

其中，发送到远端的测量服务器处的数据正比于模数转换电路模数转换后的相应的数据。

可选地，在所述电压互感器中：X射线机和缺陷分析设备都内嵌有移动通信接口；紫外成像仪与X射线机集成在一块集成电路板上；紫外成像仪设置在远端外壳的对立面；以及高清摄像设备可被设置在远端外壳的对立面。

另外，电流互感器，其利用变压器原、副边电流成比例的特点制成。其工作原理、等值电路也与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流(即被测电流)和副边电流取决于被测线路的负载，而与电流互感器的副边负载无关。由于副边接近于短路，所以原、副边电压U1和都很小，励磁电流I0也很小。电流互感器运行时，副边不允许开路。因为一旦开路，原边电流均成为励磁电流，使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。最常用的接线方式为单相，三相星形和不完全星形。

采用本发明的自检型电子式电压互感器，针对现有技术中电子式电压互感器代价昂贵以及远端设备缺乏缺陷自检设备的技术问题，通过对电子式电压互感器的结构改造，简化原有电子式电压互感器的内部结构，提高其性价比；更关键的是，集成对远端设备的内部缺陷检测设备和外部缺陷检测设备，从而提高电子式电压互感器的智能化水准。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种自检型电子式电压互感器，所述电压互感器包括电子式电压互感器主体、X射线机和ARM11处理器，所述X射线机用于对所述电子式电压互感器主体的外壳进行拍摄以获得相应的X射线数字图像，并基于X射线数字图像的分析确定所述电子式电压互感器主体的外壳的内部存在缺陷的位置，所述ARM11处理器接收所述存在缺陷的位置并发送到显示设备以进行显示；

所述电压互感器包括：

紫外成像仪，用于检测远端外壳的放电信息，以确定远端外壳的异常放电位置；

X射线机，设置在远端外壳的对立面，与所述紫外成像仪连接，用于在接收到远端外壳的异常放电位置时，自适应地对远端外壳的异常放电位置进行拍摄以获得相应的X射线数字图像，并对得到的X射线数字图像进行分析，以确定远端外壳内部存在缺陷的位置；

电子式电压互感器主体，包括现场外壳、远端外壳、高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备、下行光纤、一次电源、二次电源、上行光纤、光电转换设备、CPLD芯片、ARM11处理器、液晶显示设备和移动通信设备；

现场外壳，用于容纳高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备和一次电源；

远端外壳，用于容纳二次电源、光电转换设备、CPLD芯片、ARM11处理器、液晶显示设备和移动通信设备；

高清摄像设备，用于对远端外壳的表面进行拍摄，以获得相应的表面图像；

高斯去噪设备，与所述高清摄像设备连接，用于对接收到表面图像进行高斯去噪处理，以获得去噪图像；

平滑处理设备，与所述高斯去噪设备连接，用于对接收到的去噪图像进行平滑处理，以获得平滑图像；

灰度化处理设备，与所述平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑图像进行灰度化处理，以获得灰度化图像；

列边缘检测设备，与所述灰度化处理设备连接，用于对所述灰度化图像，计算每列黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于像素数阈值的列记为边缘列；

行边缘检测设备，与所述灰度化处理设备连接，用于对所述灰度化图像，计算每行黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于像素数阈值的行记为边缘行；

骨架分割设备，与所述列边缘检测设备和所述行边缘检测设备分别连接，将边缘列和边缘行交织的区域作为远端外壳骨架存在区域，并从所述灰度化图像中分割出所述远端外壳骨架存在区域以作为骨架子图像输出，以将骨架子图像从灰度化图像的背景处分开；

缺陷分析设备，与所述骨架分割设备连接，将所述骨架子图像与各种缺陷图像特征进行匹配，输出匹配成功的种类作为骨架缺陷种类；

SD存储卡，与列边缘检测设备、行边缘检测设备和缺陷分析设备分别连接，用于预先存储像素数阈值和各种缺陷图像特征；

高压母线，穿过空心线圈和铁心线圈；

空心线圈，用作保护通道的传感头；

铁心线圈，用作测量通道的传感头；

信号调理电路，接收铁心线圈输出的信号，包括滤波处理子电路、移相处理子电路和放大处理子电路，用于对铁心线圈输出的信号依次进行滤波、移相和放大处理，并输出处理后的信号；

模数转换电路，与信号调理电路连接，用于将信号调理电路输出的信号进行8位的模数转换；

数据接收设备，通过SPI接口与模数转换电路连接，对接收到的数据进行组合以及CRC校验；

数据发送设备，通过SPI接口将校验后的数据发送到电光转换设备，所述校验后的数据为并行方式；

电光转换设备，将校验后的数据通过下行光纤进行传输；

光电转换设备，通过上行光纤接收所述校验后的数据；

CPLD芯片，实现同时接收多路并行的校验后的数据，并进行并串转换，以获得多路串行的校验后的数据；

ARM11处理器，实现与CPLD芯片的总线接口连接并挂接移动通信设备；还通过移动通信设备与X射线机和缺陷分析设备连接以接收远端外壳内部存在缺陷的位置和骨架缺陷种类；

移动通信设备，将多路串行的校验后的数据发送到远端的测量服务器处；

一次电源，为信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备和电光转换设备提供电力供应；

二次电源，为光电转换设备、CPLD芯片、ARM11处理器、液晶显示设备和移动通信设备提供电力供应；

液晶显示设备，与ARM11处理器连接，用于实时显示远端外壳内部存在缺陷的位置和骨架缺陷种类，还用于实时显示多路串行的校验后的数据；

其中，发送到远端的测量服务器处的数据正比于模数转换电路模数转换后的相应的数据。