CN115656911B - 供电系统电流互感器检验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种供电系统电流互感器检验装置，包括：零序电流互感器主体，包括环形铁芯、二次绕组、作为一次绕组的电缆体、电缆头部、接地线和电流继电器；俯视采集器件，设置在电缆头部的顶部的中央位置的正上方，采用俯视采集视野对环形铁芯执行图像采集操作；区域鉴定设备，用于在连续增强后的采集画面中内圆形状的圆心所在位置与俯视采集视野的中心位置偏离距离超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号。通过本发明，能够采用非接触式的在线检测机制，对零序电流互感器进行作为一次绕组的电缆体是否偏离环形铁芯的中心位置以及具体的偏离程度的像素点级别的检测处理，从而能够及时排除零序电流互感器的异常工作状态。
Description
技术领域
本发明涉及电流互感器领域，尤其涉及一种供电系统电流互感器检验装置。
背景技术
电流互感器，指的是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中。
因此电流互感器经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。
零序电流互感器为单匝穿心式电流互感器，一般用于电力保护设备如：小电流接地选线装置、微机消谐装置等配套使用。零序电流互感器在电力系统产生零序接地电流时与继电保护装置或信号配合使用，使装置元件动作，实现保护或监控。
西安热工研究院有限公司的发明公布CN114884033A公开了一种小电阻接地系统电缆终端单相接地的继电保护方法，包括以下步骤：1)采集流过电缆零序电流互感器的零序电流I0，采集流过电缆三相电流互感器的三相电流IA、IB及IC；根据流过电缆三相电流互感器的三相电流IA、IB及IC计算电缆三相电流矢量和ΣI0，电缆终端位于电缆零序电流互感器与电缆三相电流互感器之间；2)根据电缆三相电流矢量和ΣI0计算零序差动电流I0d以及零序制动电流I0r；3)根据零序差动电流、零序制动电流以及电缆馈线断路器状态，判断是否满足电缆终端零序差动保护动作条件；4)当满足电缆终端零序差动保护动作条件时，则跳开故障电缆断路器，该方法能够在电缆终端发生单相接地故障时进行继电保护。
该公司另一件发明公布CN114844015A公开了一种不接地系统电缆终端单相接地的继电保护方法，包括以下步骤：获取流经馈线三相电流互感器的零序功率P1；获取流过馈线零序电流互感器的零序功率P2；获取流经馈线三相电流互感器的零序功率P1；获取流过馈线零序电流互感器零序功率P2；当流经馈线三相电流互感器的零序功率P1＞0、流过馈线零序电流互感器的零序功率P2＜0、且流经馈线三相电流互感器的零序功率P1与流过馈线零序电流互感器零序功率P2的差值Pc＞零序功率差阈值Pd，认为电缆端部单相接地故障，则经延时t后跳开故障电缆断路器，否则，则认为没有发生电缆端部单相接地故障，该方法能够较为准确判断电缆端部单相接地故障，及时切除故障。
在零序电流互感器实际使用中，作为一次绕组的电缆体是否准确穿过环形铁芯的中心位置，直接决定了零序电流互感器的工作性能，如果作为一次绕组的电缆体过于偏离环形铁芯的中心位置，则会严重影响零序电流互感器的正常工作，然而现有技术中并不存在作为一次绕组的电缆体是否准确穿过环形铁芯的中心位置的可靠检测方案。
发明内容
为了解决现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种供电系统电流互感器检验装置，根据本发明的一方面，所述装置包括：
零序电流互感器主体，用于供电系统，包括环形铁芯、二次绕组、作为一次绕组的电缆体、电缆头部、接地线和电流继电器，所述环形铁芯为圆环体结构且圆环体上缠绕二次绕组，作为一次绕组的电缆体穿过所述圆环体的中心位置且顶部设置所述电缆头部，所述接地线与所述电缆头部连接，所述电流继电器的一端与所述二次绕组连接，另一端接地；
俯视采集器件，设置在所述电缆头部的顶部的中央位置的正上方，采用俯视采集视野对所述环形铁芯执行图像采集操作，以获得定向采集图像；
连续增强器件，与所述俯视采集器件连接，包括第一增强单元、第二增强单元以及第三增强单元，用于对接收到的定向采集图像依次执行伪影消除操作、引导滤波操作以及基于空域的图像内容增强操作，以获得连续增强画面；
特征应用设备，与所述连续增强器件连接，用于基于环形铁芯的亮度成像特征检测接收到的连续增强画面中的每一个疑似铁芯构成像素点，将所述连续增强画面中的各个疑似铁芯构成像素点进行拟合处理，以获得所述圆环体的圆环形状的顶部的成像区域，所述圆环体的圆环形状的顶部的成像区域为由内圆形状和外圆形状进行限定的图像区域；
区域鉴定设备，与所述特征应用设备连接，用于在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号；
其中，所述区域鉴定设备还用于在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离小于所述设定像素点数量时，发出一次绕组在位信号。
本发明方案针对定制结构的用于供电系统的零序电流互感器主体，通过采用非接触式的在线高精度检测机制，对作为一次绕组的电缆体是否偏离环形铁芯的中心位置以及具体的偏离程度进行像素点级别的高精度检测，从而能够及时辨别零序电流互感器的异常工作状态，方便后续及时进行电缆体失位的针对性校正。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述。
图1为根据本发明实施方案示出的供电系统电流互感器检验装置的零序电流互感器主体的结构示意图。
图2为根据本发明第一实施方案示出的供电系统电流互感器检验装置的内部结构图。
图3为根据本发明第二实施方案示出的供电系统电流互感器检验装置的内部结构图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的供电系统电流互感器检验装置的实施方案进行详细说明。
图1为根据本发明实施方案示出的供电系统电流互感器检验装置的零序电流互感器主体的结构示意图。
如图1所示，本发明实施方案示出的供电系统电流互感器检验装置的零序电流互感器主体中，1为环形铁芯，2为作为一次绕组的电缆体，3为电缆头部，4为接地线，5为电流继电器。
第一实施方案
图2为根据本发明第一实施方案示出的供电系统电流互感器检验装置的内部结构图，所述装置包括：
零序电流互感器主体，用于供电系统，包括环形铁芯、二次绕组、作为一次绕组的电缆体、电缆头部、接地线和电流继电器，所述环形铁芯为圆环体结构且圆环体上缠绕二次绕组，作为一次绕组的电缆体穿过所述圆环体的中心位置且顶部设置所述电缆头部，所述接地线与所述电缆头部连接，所述电流继电器的一端与所述二次绕组连接，另一端接地；
俯视采集器件，设置在所述电缆头部的顶部的中央位置的正上方，采用俯视采集视野对所述环形铁芯执行图像采集操作，以获得定向采集图像；
示例地，所述俯视采集器件可以包括视野调整设备、成像设备、移动云台，所述视野调整设备基于红外检测模式实现所述俯视采集器件设置在所述电缆头部的顶部的中央位置的正上方的位置调整，例如，在所述电缆头部的顶部的中央位置的正上方的位置设置红外发送组件，在视野调整设备的视野中心位置设置红外接收组件；
以及示例地，所述俯视采集器件还可以采用识别所述电缆头部的顶部的中央位置的标识物执行所述俯视采集器件设置在所述电缆头部的顶部的中央位置的正上方的位置调整；
连续增强器件，与所述俯视采集器件连接，包括第一增强单元、第二增强单元以及第三增强单元，用于对接收到的定向采集图像依次执行伪影消除操作、引导滤波操作以及基于空域的图像内容增强操作，以获得连续增强画面；
示例地，第一增强单元、第二增强单元以及第三增强单元可以采用不同型号的CPLD芯片来实现；
特征应用设备，与所述连续增强器件连接，用于基于环形铁芯的亮度成像特征检测接收到的连续增强画面中的每一个疑似铁芯构成像素点，将所述连续增强画面中的各个疑似铁芯构成像素点进行拟合处理，以获得所述圆环体的圆环形状的顶部的成像区域，所述圆环体的圆环形状的顶部的成像区域为由内圆形状和外圆形状进行限定的图像区域；
区域鉴定设备，与所述特征应用设备连接，用于在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号；
示例地，在发出一次绕组失位信号时，可以判断作为一次绕组的电缆体过于偏离了环形铁芯的中心位置，并基于偏离距离的数值大小判断一次绕组失位程度；
其中，所述区域鉴定设备还用于在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离小于所述设定像素点数量时，发出一次绕组在位信号；
例如，理想的工作状态是，在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置重合时，所述零序电流互感器主体的工作性能最佳；
其中，在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号包括：将在连续增强画面中到所述内圆形状的圆心所在位置最近的像素点作为第一像素点；
其中，在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号还包括：将在连续增强画面中到俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置最近的像素点作为第二像素点；
其中，在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号还包括：当连续增强画面中第一像素点和第二像素点之间最短间距遍历的像素点的数量超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号。
因此，本发明第一处发明点为：针对定制结构的用于供电系统的零序电流互感器主体，从电缆头部的顶部的中央位置的正上方采用俯视采集视野对环形铁芯的布局进行像素点级别的高精度检测，通过圆环体中心位置与俯视采集视野中心位置间距的像素点数量，确定作为一次绕组的电缆体是否准确穿过环形铁芯的中心位置，从而为零序电流互感器主体的工作性能提供关键参考信息，其中，所述零序电流互感器主体包括环形铁芯、二次绕组、作为一次绕组的电缆体、电缆头部、接地线和电流继电器。
第二实施方案
图3为根据本发明第二实施方案示出的供电系统电流互感器检验装置的内部结构图。
如图3所示的第二实施方案示出的供电系统电流互感器检验装置可以包括以下组件：
零序电流互感器主体，用于供电系统，包括环形铁芯、二次绕组、作为一次绕组的电缆体、电缆头部、接地线和电流继电器，所述环形铁芯为圆环体结构且圆环体上缠绕二次绕组，作为一次绕组的电缆体穿过所述圆环体的中心位置且顶部设置所述电缆头部，所述接地线与所述电缆头部连接，所述电流继电器的一端与所述二次绕组连接，另一端接地；
俯视采集器件，设置在所述电缆头部的顶部的中央位置的正上方，采用俯视采集视野对所述环形铁芯执行图像采集操作，以获得定向采集图像；
连续增强器件，与所述俯视采集器件连接，包括第一增强单元、第二增强单元以及第三增强单元，用于对接收到的定向采集图像依次执行伪影消除操作、引导滤波操作以及基于空域的图像内容增强操作，以获得连续增强画面；
特征应用设备，与所述连续增强器件连接，用于基于环形铁芯的亮度成像特征检测接收到的连续增强画面中的每一个疑似铁芯构成像素点，将所述连续增强画面中的各个疑似铁芯构成像素点进行拟合处理，以获得所述圆环体的圆环形状的顶部的成像区域，所述圆环体的圆环形状的顶部的成像区域为由内圆形状和外圆形状进行限定的图像区域；
区域鉴定设备，与所述特征应用设备连接，用于在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号；
特征存储设备，与所述特征应用设备连接，用于存储环形铁芯的亮度成像特征；
示例地，可以采用动态存储芯片、静态存储芯片或者FLASH闪存来实现所述特征存储设备；
其中，所述环形铁芯的亮度成像特征为所述环形铁芯构造材料对应的亮度上限阈值和亮度下限阈值限定的亮度数值范围；
示例地，亮度上限阈值大于亮度下限阈值且两个阈值的取值都在0-255之间；
以及示例地，所述环形铁芯构造材料为环氧树脂浇注材料，环氧树脂浇注材料包括环氧树脂、固化剂、填充剂以及着色剂；
其中，基于环形铁芯的亮度成像特征检测接收到的连续增强画面中的每一个疑似铁芯构成像素点包括：在接收到的连续增强画面中像素点的亮度值与环形铁芯的亮度成像特征匹配时，判断所述像素点为疑似铁芯构成像素点；
其中，在接收到的连续增强画面中像素点的亮度值与环形铁芯的亮度成像特征匹配时，判断所述像素点为疑似铁芯构成像素点包括：在接收到的连续增强画面中像素点的亮度值位于所述亮度数值范围内时，判断所述像素点为疑似铁芯构成像素点。
因此本发明第二处发明点为：在获取圆环体中心位置时，基于环形铁芯的亮度成像特征检测的连续增强的俯视画面中的每一个疑似铁芯构成像素点，将所述连续增强的俯视画面中的各个疑似铁芯构成像素点进行拟合处理，以获得圆环体的圆环形状的顶部的成像区域，所述圆环体的圆环形状的顶部的成像区域为由内圆形状和外圆形状进行限定的图像区域，将内圆形状的圆心位置作为圆环体中心位置参与作为一次绕组的电缆体是否准确穿过环形铁芯的中心位置的高精度检测。
接着，继续对本发明的供电系统电流互感器检验装置的具体结构进行进一步的说明。
在根据本发明的任一实施方案的供电系统电流互感器检验装置中：
所述第二增强单元分别与所述第一增强单元和所述第三增强单元连接，所述第一增强单元与所述俯视采集器件连接，用于对接收到的定向采集图像执行伪影消除操作，以获得第一增强画面；
其中，所述第二增强单元与所述第一增强单元连接，用于对接收到的第一增强画面执行引导滤波操作，以获得第二增强画面；
其中，所述第三增强单元与所述第二增强单元连接，用于对接收到的第二增强画面执行基于空域的图像内容增强操作，以获得连续增强画面。
以及在根据本发明的任一实施方案的供电系统电流互感器检验装置中：
所述环形铁芯为圆环体结构且圆环体上缠绕二次绕组，作为一次绕组的电缆体穿过所述圆环体的中心位置且顶部设置所述电缆头部包括：所述圆环体的中心位置为所述圆环体的圆环截面的内圆的圆心位置；
其中，所述圆环体的中心位置为所述圆环体的圆环截面的内圆的圆心位置包括：所述圆环体的中心位置同时为所述圆环体的圆环截面的外圆的圆心位置。
另外，在所述供电系统电流互感器检验装置中，所述区域鉴定设备还用于在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离小于所述设定像素点数量时，发出一次绕组在位信号包括：当连续增强画面中第一像素点和第二像素点之间最短间距遍历的像素点的数量小于设定像素点数量时，发出一次绕组在位信号。
采用本发明的供电系统电流互感器检验装置，针对现有技术中零序电流互感器内作为一次绕组的电缆体是否偏离环形铁芯的中心位置难以高精度、非接触检测的技术问题，能够采用非接触式的在线检测机制，对零序电流互感器进行作为一次绕组的电缆体是否偏离环形铁芯的中心位置以及具体的偏离程度的像素点级别的检测处理，从而能够及时排除零序电流互感器的异常工作状态。
尽管已经参考典型实施方案说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施方案。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。
Claims (7)
1.一种供电系统电流互感器检验装置，其特征在于，所述装置包括：
零序电流互感器主体，用于供电系统，包括环形铁芯、二次绕组、作为一次绕组的电缆体、电缆头部、接地线和电流继电器，所述环形铁芯为圆环体结构且圆环体上缠绕二次绕组，作为一次绕组的电缆体穿过所述圆环体的中心位置且顶部设置所述电缆头部，所述接地线与所述电缆头部连接，所述电流继电器的一端与所述二次绕组连接，另一端接地；
俯视采集器件，设置在所述电缆头部的顶部的中央位置的正上方，采用俯视采集视野对所述环形铁芯执行图像采集操作，以获得定向采集图像；
连续增强器件，与所述俯视采集器件连接，包括第一增强单元、第二增强单元以及第三增强单元，用于对接收到的定向采集图像依次执行伪影消除操作、引导滤波操作以及基于空域的图像内容增强操作，以获得连续增强画面；
所述第一增强单元与所述俯视采集器件连接，用于对接收到的定向采集图像执行伪影消除操作，以获得第一增强画面；
所述第二增强单元与所述第一增强单元连接，用于对接收到的第一增强画面执行引导滤波操作，以获得第二增强画面；
所述第三增强单元与所述第二增强单元连接，用于对接收到的第二增强画面执行基于空域的图像内容增强操作，以获得连续增强画面；
特征应用设备，与所述连续增强器件连接，用于基于环形铁芯的亮度成像特征检测接收到的连续增强画面中的每一个疑似铁芯构成像素点，将所述连续增强画面中的各个疑似铁芯构成像素点进行拟合处理，以获得所述圆环体的圆环形状的顶部的成像区域，所述圆环体的圆环形状的顶部的成像区域为由内圆形状和外圆形状进行限定的图像区域；
区域鉴定设备，与所述特征应用设备连接，用于在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号；
其中，所述区域鉴定设备还用于在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离小于所述设定像素点数量时，发出一次绕组在位信号。
2.如权利要求1所述的供电系统电流互感器检验装置，其特征在于：
在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号包括：将在连续增强画面中到所述内圆形状的圆心所在位置最近的像素点作为第一像素点；
其中，在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号还包括：将在连续增强画面中到俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置最近的像素点作为第二像素点；
其中，在连续增强画面中所述内圆形状的圆心所在位置与俯视采集器件的俯视采集视野的中心位置偏离距离超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号还包括：当连续增强画面中第一像素点和第二像素点之间最短间距遍历的像素点的数量超过或者等于设定像素点数量时，发出一次绕组失位信号。
3.如权利要求2所述的供电系统电流互感器检验装置，其特征在于，所述装置还包括：
特征存储设备，与所述特征应用设备连接，用于存储环形铁芯的亮度成像特征；
其中，所述环形铁芯的亮度成像特征为所述环形铁芯构造材料对应的亮度上限阈值和亮度下限阈值限定的亮度数值范围。
4.如权利要求3所述的供电系统电流互感器检验装置，其特征在于：
基于环形铁芯的亮度成像特征检测接收到的连续增强画面中的每一个疑似铁芯构成像素点包括：在接收到的连续增强画面中像素点的亮度值与环形铁芯的亮度成像特征匹配时，判断所述像素点为疑似铁芯构成像素点。
5.如权利要求4所述的供电系统电流互感器检验装置，其特征在于：
在接收到的连续增强画面中像素点的亮度值与环形铁芯的亮度成像特征匹配时，判断所述像素点为疑似铁芯构成像素点包括：在接收到的连续增强画面中像素点的亮度值位于所述亮度数值范围内时，判断所述像素点为疑似铁芯构成像素点。
6.如权利要求2-5任一所述的供电系统电流互感器检验装置，其特征在于：
所述环形铁芯为圆环体结构且圆环体上缠绕二次绕组，作为一次绕组的电缆体穿过所述圆环体的中心位置且顶部设置所述电缆头部包括：所述圆环体的中心位置为所述圆环体的圆环截面的内圆的圆心位置。
7.如权利要求6所述的供电系统电流互感器检验装置，其特征在于：
所述圆环体的中心位置为所述圆环体的圆环截面的内圆的圆心位置包括：所述圆环体的中心位置同时为所述圆环体的圆环截面的外圆的圆心位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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