CN105738371A - 充气式电流互感器缺陷监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充气式电流互感器缺陷监测装置，所述监测装置包括充气式电压互感器主体、图像识别设备和飞思卡尔IMX6处理器，所述图像识别设备从充气式电压互感器主体的表面图像中提取骨架子图像，所述飞思卡尔IMX6处理器与所述图像识别设备连接，用于基于所述骨架子图像确定骨架缺陷种类。通过本发明，能够对充气式电压互感器主体的骨架表面进行缺陷种类分析，从而为维护人员的巡检工作提供重要参考数据。

Description

充气式电流互感器缺陷监测装置

本发明是申请号为2015107846203、申请日为2015年11月16日、发明名称为“充气式电流互感器缺陷监测装置”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种充气式电流互感器缺陷监测装置。

背景技术

当前。随着很多新材料的不断应用，互感器出现了很多新的种类，电磁式互感器得到了比较充分的发展，其中铁心式电流互感器以干式、油浸式和气体绝缘式多种结构适应了电力建设的发展需求。

互感器工作原理如下：在供电用电的线路中，电流相差从几安到几万安，电压相差从几伏到几百万伏。线路中电流电压都比较高，如直接测量是非常危险的。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流电压，使用互感器起到变流变压和电气隔离的作用。显示仪表大部分是指针式的电流电压表，所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的(如5等)。随着时代发展，电量测量大多已经达到数字化，而计算机的采样的信号一般为毫安级(0-5V、4-20mA等)。微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。微型电流互感器称之为“仪用电流互感器”。

然而，现有的充气式电流互感器存在以下缺陷：(1)结构不合理、合格率较低的缺陷；(2)充气式电流互感器本身缺乏对其主体骨架的自我检查机制，无法为维护人员提供有价值的骨架缺陷信息，容易导致充气式电流互感器无法获得有针对性的维护。

为了克服上述缺陷，本发明提出了一种充气式电流互感器缺陷监测装置，能够优化现有技术中充气式电流互感器的架构，提高产品的质量，在此基础上增加了一主体骨架自检查设备，从而能够为充气式电流互感器的维护部门提供相关的骨架缺陷参数。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种充气式电流互感器缺陷监测装置，利用有针对性的、可用于充气式电流互感器主体骨架检测的各种图像处理装置实现骨架缺陷的识别和类型检测，通过改造后的蓝牙通信链路传输给管理部门，同时改良现有的充气式电流互感器内部结构，提高产品的合格率。

根据本发明的一方面，提供了一种充气式电流互感器缺陷监测装置，所述监测装置包括充气式电压互感器主体、图像识别设备和飞思卡尔IMX6处理器，所述图像识别设备从充气式电压互感器主体的表面图像中提取骨架子图像，所述飞思卡尔IMX6处理器与所述图像识别设备连接，用于基于所述骨架子图像确定骨架缺陷种类。

更具体地，在所述充气式电流互感器缺陷监测装置中，包括：充气式电压互感器主体，包括底座、二次接线盒、二次引线套管、铁芯、互感器外壳、一次引线套管、防爆片、复合绝缘套管和硅橡胶层；复合绝缘套管位于底座上方，为圆柱形结构；互感器外壳设置在复合绝缘套管上方，为圆柱形结构且横截面半径为复合绝缘套管横截面半径的两倍；防爆片设置在互感器外壳的顶部；硅橡胶层包裹在复合绝缘套管的外部；二次接线盒位于底座的侧面，用于接入二次引线；二次引线套管位于复合绝缘套管的内部，与二次接线盒连接，用于将二次接线盒的二次引线接入到铁芯上以形成二次绕组；一次引线套管横向贯通在互感器外壳的中央，用于接入一次引线，并将一次引线接入到铁芯上以形成一次绕组；复合绝缘套管为玻璃纤维和树脂结合制造而成；SD存储器，用于预先存储了像素数阈值和各种缺陷图像特征；高清摄像设备，设置在所述充气式电压互感器主体的对立面，用于对所述充气式电压互感器主体的表面进行拍摄，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和所述SD存储器分别连接，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所述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和所述SD存储器分别连接，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所述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互感器骨架存在区域，并从所述灰度化图像中分割出所述互感器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；飞思卡尔IMX6处理器，与所述骨架分割设备和所述SD存储器分别连接，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；显示设备，与飞思卡尔IMX6处理器连接，用于实时显示骨架缺陷种类；蓝牙通信设备，与飞思卡尔IMX6处理器和远端的电力管理服务器连接，用于将骨架缺陷种类通过蓝牙通信链路实时发送到电力管理服务器处；其中，高斯去噪设备、平滑处理设备、灰度化处理设备、列边缘检测设备、行边缘检测设备和骨架分割设备被集成到一块集成电路板上；其中，所述蓝牙通信设备包括第一搜索子设备、第二搜索子设备和匹配连接子设备；其中，第一搜索子设备，根据蓝牙散射网中MAC地址浓度确定蓝牙MAC地址浓度最高的蓝牙微微网作为目标微微网，一个蓝牙散射网由多个蓝牙微微网组成；第二搜索子设备，与所述第一搜索子设备连接，在所述目标微微网中，寻找按信号强度排名在前的、数量不大于7的一个或多个蓝牙通信设备作为一个或多个目标蓝牙设备；匹配连接子设备，与所述第二搜索子设备连接，启动与所述一个或多个目标蓝牙设备的蓝牙通信连接；其中，当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为大于等于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为7个，当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为小于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量。

更具体地，在所述充气式电流互感器缺陷监测装置中：高清摄像设备的分辨率为3840×2160。

更具体地，在所述充气式电流互感器缺陷监测装置中：高清摄像设备包括CMOS传感器、亮度传感器和辅助光源。

更具体地，在所述充气式电流互感器缺陷监测装置中：高清摄像设备根据亮度传感器输出的环境亮度确定辅助光源的光强。

更具体地，在所述充气式电流互感器缺陷监测装置中：硅橡胶层采用硅橡胶伞裙结构，用于与复合绝缘套管紧密结合。

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为本发明的充气式电流互感器缺陷监测装置的结构方框图。

图2为本发明的充气式电流互感器缺陷监测装置的蓝牙通信设备的结构方框图。

附图标记：1充气式电压互感器主体；2图像识别设备；3飞思卡尔IMX6处理器；4第一搜索子设备；5第二搜索子设备；6匹配连接子设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的充气式电流互感器缺陷监测装置的实施方案进行详细说明。

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。

充气式电流互感器是电流互感器中最为常见的类型，然而，现有技术中的充气式电流互感器存在结构不合理、合格率较低的缺陷，同时现有技术中的充气式电流互感器本身缺乏对其主体骨架结构缺陷的有效诊断机制，无法为相关维护部门提供参考信息。

为此，本发明搭建了一种充气式电流互感器缺陷监测装置，能够改善现有技术中充气式电流互感器的架构，提高产品的质量，在此基础上增加了骨架缺陷自检测的设备，能够识别出骨架缺陷的类型，而且，改造了现有的蓝牙通信机制，提高蓝牙通信的效率，为互感器现场信息的传递提供有效手段。

图1为本发明的充气式电流互感器缺陷监测装置的结构方框图，所述监测装置包括充气式电压互感器主体、图像识别设备和飞思卡尔IMX6处理器，所述图像识别设备从充气式电压互感器主体的表面图像中提取骨架子图像，所述飞思卡尔IMX6处理器与所述图像识别设备连接，用于基于所述骨架子图像确定骨架缺陷种类。

接着，对本发明的充气式电流互感器缺陷监测装置进行具体说明。

所述监测装置包括：充气式电压互感器主体，包括底座、二次接线盒、二次引线套管、铁芯、互感器外壳、一次引线套管、防爆片、复合绝缘套管和硅橡胶层；复合绝缘套管位于底座上方，为圆柱形结构；互感器外壳设置在复合绝缘套管上方，为圆柱形结构且横截面半径为复合绝缘套管横截面半径的两倍；防爆片设置在互感器外壳的顶部；硅橡胶层包裹在复合绝缘套管的外部；二次接线盒位于底座的侧面，用于接入二次引线；二次引线套管位于复合绝缘套管的内部，与二次接线盒连接，用于将二次接线盒的二次引线接入到铁芯上以形成二次绕组；一次引线套管横向贯通在互感器外壳的中央，用于接入一次引线，并将一次引线接入到铁芯上以形成一次绕组；复合绝缘套管为玻璃纤维和树脂结合制造而成。

所述监测装置包括：SD存储器，用于预先存储了像素数阈值和各种缺陷图像特征；高清摄像设备，设置在所述充气式电压互感器主体的对立面，用于对所述充气式电压互感器主体的表面进行拍摄，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。

所述监测装置包括：列边缘检测设备，与所述灰度化处理设备和所述SD存储器分别连接，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所述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和所述SD存储器分别连接，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所述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互感器骨架存在区域，并从所述灰度化图像中分割出所述互感器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。

所述监测装置包括：飞思卡尔IMX6处理器，与所述骨架分割设备和所述SD存储器分别连接，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；显示设备，与飞思卡尔IMX6处理器连接，用于实时显示骨架缺陷种类；蓝牙通信设备，与飞思卡尔IMX6处理器和远端的电力管理服务器连接，用于将骨架缺陷种类通过蓝牙通信链路实时发送到电力管理服务器处。其中，高斯去噪设备、平滑处理设备、灰度化处理设备、列边缘检测设备、行边缘检测设备和骨架分割设备被集成到一块集成电路板上。

如图2所示，所述蓝牙通信设备包括第一搜索子设备、第二搜索子设备和匹配连接子设备；第一搜索子设备，根据蓝牙散射网中MAC地址浓度确定蓝牙MAC地址浓度最高的蓝牙微微网作为目标微微网，一个蓝牙散射网由多个蓝牙微微网组成；第二搜索子设备，与所述第一搜索子设备连接，在所述目标微微网中，寻找按信号强度排名在前的、数量不大于7的一个或多个蓝牙通信设备作为一个或多个目标蓝牙设备；匹配连接子设备，与所述第二搜索子设备连接，启动与所述一个或多个目标蓝牙设备的蓝牙通信连接；当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为大于等于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为7个，当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为小于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量。

可选地，在所述充气式电流互感器缺陷监测装置中：高清摄像设备的分辨率为3840×2160；高清摄像设备包括CMOS传感器、亮度传感器和辅助光源；高清摄像设备根据亮度传感器输出的环境亮度确定辅助光源的光强；硅橡胶层可选用硅橡胶伞裙结构，用于与复合绝缘套管紧密结合。

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。

采用本发明的充气式电流互感器缺陷监测装置，针对现有技术中充气式电流互感器结构不合理且缺乏骨架自检测的技术问题，通过优化充气式电流互感器结构、设置有针对性的优化设备的方式提高互感器的性能，同时通过一系列有针对性的高精度图像处理部件完成互感器骨架缺陷的种类识别，从而解决了上述技术问题。

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 (2)

1.一种充气式电流互感器缺陷监测装置，所述监测装置包括充气式电压互感器主体、图像识别设备和飞思卡尔IMX6处理器，所述图像识别设备从充气式电压互感器主体的表面图像中提取骨架子图像，所述飞思卡尔IMX6处理器与所述图像识别设备连接，用于基于所述骨架子图像确定骨架缺陷种类。

2.如权利要求1所述的充气式电流互感器缺陷监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：

充气式电压互感器主体，包括底座、二次接线盒、二次引线套管、铁芯、互感器外壳、一次引线套管、防爆片、复合绝缘套管和硅橡胶层；

复合绝缘套管位于底座上方，为圆柱形结构；

互感器外壳设置在复合绝缘套管上方，为圆柱形结构且横截面半径为复合绝缘套管横截面半径的两倍；

防爆片设置在互感器外壳的顶部；

硅橡胶层包裹在复合绝缘套管的外部；

二次接线盒位于底座的侧面，用于接入二次引线；

二次引线套管位于复合绝缘套管的内部，与二次接线盒连接，用于将二次接线盒的二次引线接入到铁芯上以形成二次绕组；

一次引线套管横向贯通在互感器外壳的中央，用于接入一次引线，并将一次引线接入到铁芯上以形成一次绕组；

复合绝缘套管为玻璃纤维和树脂结合制造而成；

SD存储器，用于预先存储了像素数阈值和各种缺陷图像特征；

高清摄像设备，设置在所述充气式电压互感器主体的对立面，用于对所述充气式电压互感器主体的表面进行拍摄，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和所述SD存储器分别连接，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所述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和所述SD存储器分别连接，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所述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互感器骨架存在区域，并从所述灰度化图像中分割出所述互感器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；

飞思卡尔IMX6处理器，与所述骨架分割设备和所述SD存储器分别连接，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；

显示设备，与飞思卡尔IMX6处理器连接，用于实时显示骨架缺陷种类；

蓝牙通信设备，与飞思卡尔IMX6处理器和远端的电力管理服务器连接，用于将骨架缺陷种类通过蓝牙通信链路实时发送到电力管理服务器处；

其中，高斯去噪设备、平滑处理设备、灰度化处理设备、列边缘检测设备、行边缘检测设备和骨架分割设备被集成到一块集成电路板上；

其中，所述蓝牙通信设备包括第一搜索子设备、第二搜索子设备和匹配连接子设备；其中，第一搜索子设备，根据蓝牙散射网中MAC地址浓度确定蓝牙MAC地址浓度最高的蓝牙微微网作为目标微微网，一个蓝牙散射网由多个蓝牙微微网组成；第二搜索子设备，与所述第一搜索子设备连接，在所述目标微微网中，寻找按信号强度排名在前的、数量不大于7的一个或多个蓝牙通信设备作为一个或多个目标蓝牙设备；匹配连接子设备，与所述第二搜索子设备连接，启动与所述一个或多个目标蓝牙设备的蓝牙通信连接；

其中，当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为大于等于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为7个，当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为小于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量；

高清摄像设备的分辨率为3840×2160；

高清摄像设备包括CMOS传感器、亮度传感器和辅助光源。