CN117554251A - 一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统及方法，该检测方法包括以下步骤：在上位机中预设有采样周期，控制取样模块定期从分接开关切换开关油室中取样；利用取样模块从取样并将取得的油样泵入检测模块中；由检测模块中的多相流检测系统对油样进行检测，检测得到的图像信号将实时送入分析模块中；检测完成得到每个采样周期的变压器有载分接开关油中杂质颗粒浓度和粒径。本发明方法能够实现绝缘油中杂质颗粒在线检测，无需对绝缘油进行复杂预处理即可实时获得油中杂质颗粒的浓度和粒径，增强变压器内部潜伏性故障的检出能力。

Description

一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统及方法，属于变压器在线监测技术领域。

背景技术

变压器有载调压分接开关是电力变压器和直流工程换流变压器的关键组成部分，其通过选择动作切除或增加变压器线圈的一部分线匝，从而改变变压器的电压比，达到避免电压的大幅度波动，调整系统无功功率的目的。在电力系统中发挥着稳定负荷中心电压、调节无功潮流和增加电网调度灵活性等重要作用。绝缘油在分接开关中作为绝缘介质和冷却剂，必须保持较高的介电强度，以确保变压器的安全运行。绝缘油在生产、运输、存储和运行过程中，不可避免会受到固体杂质颗粒的污染。固体颗粒的引入会极大的降低绝缘油击穿电压，影响其绝缘性能，为变压器有载分接开关的正常运行带来巨大的安全隐患。

目前国内外针对变压器有载分接开关油中杂质颗粒的检测，主要是依靠人工取样，并利用电学、光学、磁场理论等原理，检测绝缘油相应的理化指标(如介电常数、颗粒浓度等)的变化趋势或颗粒图像来判断颗粒污染状况。检测方法包括重量分析法、光学显微镜计数法、自动颗粒计数器法、火焰原子吸收光谱法、红外光谱检测等，主要是针对大粒径、高浓度的油样进行检测，存在无法对油样中杂质颗粒粒度和粒型分析、预处理过程复杂、检测效率低、无法分离小粒径杂质颗粒、难以实现绝缘油现场检测等问题，实际使用效果不理想。因此，非常有必要设计一种新的变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统，能够实现油中杂质颗粒自动检测，实现无需对绝缘油进行复杂预处理即可实时获得油中杂质颗粒的浓度、粒径分布信息，增强变压器内部潜伏性故障的检出能力。

发明内容

针对变压器有载分接开关油中杂质颗粒的上述问题，本发明提供了一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统及方法，解决了现有的检测方法无法实现绝缘油中杂质颗粒在线检测、自动化程度较低的问题。

为了实现上述目的，所采取的技术方案是：一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统，包括取样模块、控制模块、检测模块、分析模块和设置在切换开关油室底部的取油口；

所述取样模块包括在进油管上按照绝缘油流动方向依次设置的电磁阀、油管流量计和真空油泵，所述进油管的一端与取油口密封连接。

所述检测模块包括多相流检测系统、信号采集卡、出油管、排油阀门和废油收集装置。所述多相流检测系统由进油口、样池、高精度计量泵、镜头、高速摄像机、光源和出油口组成。

所述多相流检测系统的进油口与进油管的另一端密封连接，多相流检测系统的出油口的一端通过高精度计量泵与样池连接，所述镜头、高速摄像机、光源组成无像差光学成像系统，对样池内绝缘油中的杂质颗粒进行整体成像，所述信号采集卡与高速摄像机连接将高速摄像机拍摄的图像传送到分析模块。

所述检测模块的出油管一端与多相流检测系统的出油口的另一端连通，检测模块的出油管的另一端与废油收集装置相连，且检测模块的出油管上安装有排油阀门。

所述控制模块包括相互连接的主控模块和两个从控模块。其中，所述主控模块包括相互连接的蓝牙主站B₁和单片机A₁，一个从控模块包括相互连接的蓝牙从站B₂和和单片机A₂、另一个从控模块包括相互连接的蓝牙从站B₃和单片机A₃；所述单片机A₂分别与油管流量计、电磁阀和真空油泵，用于控制电磁阀的开闭和真空油泵启停，A₃分别与多相流检测系统、排油阀门和废油收集装置连接，用于控制多相流检测系统的检测、密封油的进出以及排油阀门的开闭。

所述分析模块包括上位机和显示装置，所述上位机中安装有存储模块、时钟模块和信号处理模块，所述存储模块用于接收信号采集卡传输的图像，时钟模块用于向控制模块发送信号采集周期信号，信号处理模块用于对存储模块中的图像进行处理，并将处理结果传至显示装置显示。

作为优选：所述信号处理模块根据接收的图像计算绝缘油中杂质颗粒的浓度、粒径分布信息，具体步骤包括：

S1：油样图像的二值化处理：将拍摄得到的油样图像进行灰度化和二值化处理，获得包含有杂质颗粒的油样二值化图像，其中，每张油样的二值化图像由n个像素点构成，油样的二值化图像记为I_i(x_i,y_i),i＝1,2,3…n,其中x_i和y_i分别表示第i个像素点的横坐标和纵坐标。

S2：确定油样二值化图像的高斯分布函数G(x_i,y_i)：通过二维零均值高斯滤波函数计算油样二值化图像的高斯分布函数，式中σ为高斯滤波器参数，主要用来控制图像滤波的程度。

S3：高斯滤波去噪：将油样二值化图像I_i(x_i,y_i)与其高斯分布函数G(x_i,y_i)进行卷积运算，实现图像的噪声消除和平滑处理，得到平滑后图像I_i ^*(x_i,y_i)，即I_i ^*(x_i,y_i)＝G(x_i,y_i)*I_i(x_i,y_i)。

S4：识别平滑后图像的边缘：计算平滑后图像中所有像素点的梯度幅值，分别利用水平方向的Sobel算子S_x和垂直方向的Sobel算子S_y计算平滑后图像中所有像素点的梯度幅值S和梯度方向θ，其中，

平滑后图像中的所有像素点的梯度幅值构成梯度矩阵。Step5：识别平滑后图像中的杂质颗粒的边缘，通过非极大值抑制方法进行边缘细化，消除误检边缘区域，遍历梯度矩阵中所有梯度幅值对应像素点的，只保留灰度值变化最大的点，消除多个边缘响应点的影响。即以点(x_i,y_i)为中心的8个邻域内，在梯度方向上对比相邻2个点的梯度幅值，若点(x_i,y_i)的梯度幅值大于梯度方向上相邻2个点的梯度幅值，则将该点(x_i,y_i)设为杂质颗粒候选边界点，反之，则标记为非边界点。

边缘检测和连接：设定阈值上界V_max和阈值下界V_min，当杂质颗粒候选边界点的梯度幅值>阈值上界V_max时，将此杂质颗粒候选边界点标记为杂质颗粒强边缘点；当V_min<杂质颗粒候选边界点的梯度幅值<V_max时，并且该杂质颗粒候选边界点与杂质颗粒强边缘点连通，则将该杂质颗粒强边缘点归为杂质颗粒边缘点，否则，将该杂质颗粒的候选边界点删除；当杂质颗粒的候选边界点的梯度幅值<阈值下界V_min时，将该杂质颗粒的边界点直接删除。

遍历所有杂质颗粒的候选边界点后，完成杂质颗粒边缘连通；Step6：计算杂质颗粒的粒径大小：将杂质颗粒边缘连通之后得到完整的杂质颗粒轮廓曲线，对轮廓曲线进行跟踪，统计轮廓曲线内部区域杂质颗粒强边缘点和杂质颗粒边缘点的数量，获得杂质颗粒投影面积A，通过公式得到杂质颗粒的等效面积直径D_eq，即杂质颗粒的粒径。

S5：计算杂质颗粒的浓度信息：利用高速摄像机对每毫升通过样池的油样进行拍摄，可以得到M张油样图像，统计每张油样图像中分割得到的杂质颗粒的轮廓区域数量imp_n，利用公式C＝M×imp_n即可得到油样中每毫升杂质颗粒数量C。

一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测方法，采用上述的变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统，包括如下步骤：

Step1：在上位机中预设有激励信号参数，每间隔一个固定的周期，上位机中的时钟模块将向蓝牙主站B₁发送激励信号，由蓝牙主站B₁将该信号送至蓝牙从站B₂。

Step2：蓝牙从站B₂将收到的激励信号传送至单片机A₂，单片机A₂将控制电磁阀、真空油泵开启，油管流量计检测到通过进油管的绝缘油达到预设的体积时，将向单片机A₂发送信号，由单片机A₂控制电磁阀和真空油泵关断。

Step3：取样模块中获取的油样将由检测模块的高精度计量泵将油样加速泵入样池中，当油样加速通过样池时，利用光源照射油样，由于液体和不同杂质颗粒的透光性不同，从而在光学成像系统中对油样颗粒中不同杂质颗粒成像，通过镜头进行拍摄，并根据湿法动态成像分析法对每一颗加速流过液池的颗粒进行检测和成像。信号采集卡对获得的图像信号实时进行收集，并由蓝牙从站B₃将采集到的图像信号发送至蓝牙主站B₁。检测完成后单片机A₃将向排油阀门发送信号，控制排油阀门开启，并将废油倾倒入废油收集装置中。

Step4：蓝牙主站B₁将接收到的图像信号送入上位机的存储模块中，并由信号处理模块进行对存储模块中的图像信号进行读取、整理和分析，得到变压器有载分接开关油中杂质颗粒浓度和粒径。

采用上述技术方案，本发明的有益效果体现在：

(1)本发明设计了一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统，可以无需对变压器有载分接开关油进行复杂预处理即可自动检出绝缘油中杂质颗粒，不仅维护成本较低，而且操作流程简单，设备易维护。本发明的设备具有自动化程度高、油中杂质颗粒检出效率高等突出优点，与传统的绝缘油检测装置相比具有更广阔的应用前景和市场价值。

(2)本发明设计了一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统，可以实现无需人工采样、无需人工检测、无需专人分析，节省了大量人力成本，避免了因人为操作不当而带来的误差，工作人员经过简单培训即可操作本系统，大大降低了学习成本。

(3)本发明设计了一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统，检测过程中通过无线通信即可实时传输检测结果，更容易实现在线监测，有助于发现变压器内部潜伏性故障，实现电力系统持续、稳定的运行。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明有载分接开关切换开关及其取油处示意图。

图3为本发明多相流检测系统示意图。

图4为本发明的系统连接图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面将通过具体实施案例来对本发明进行详细阐述，但本发明的内容包括但并不限于所述的范围。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，可以是活动连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所述领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统，包括取样模块、控制模块、检测模块、分析模块和设置在切换开关油室底部的取油口。

如图2所示，变压器包括有载分接开关，有载分接开关包括切换开关以及分接选择器；其中，所述切换开关包括外部电动机构、切换芯子和切换开关油室，所述切换芯子浸泡在绝缘油中，所述切换开关油室底部预设有取油口，所述取油口材质为Φ25焊接钢管，取油口的一端与取样模块中的进油管相连。

所述取样模块包括在进油管上按照绝缘油流动方向依次设置的电磁阀、油管流量计和真空油泵，所述进油管的一端与取油口密封连接；所述进油管与取油口相连的一端安装有电磁阀，所述电磁阀材质为不锈钢，安装于进油管中，该段进油管的内管壁上固定套接有与电磁阀相匹配的密封圈。所述电磁阀具有接收信号、传输信号、开启/关断取油口的功能；电磁阀具有接收信号、传输信号、开启/关断取油口的功能，所述电磁阀平时处于关断状态，当蓝牙从站B₂接收到上位机中传来的开始检测的信号后，将把该信号传输到单片机A₂中，控制电磁阀开启，当单片机A₂接收到取样结束的反馈信号后，控制电磁阀关闭。

油管流量计具有计算流量、接收信号、传输信号的功能；真空油泵包括吸气阀和排气阀，具有接收信号、调节油管中绝缘油流速的功能。所述取油口和进油管材质均为Φ25焊接钢管。

所述检测模块包括多相流检测系统、信号采集卡、出油管、排油阀门和废油收集装置；所述多相流检测系统由进油口、样池、高精度计量泵、镜头、高速摄像机、光源和出油口组成；

所述多相流检测系统的进油口与进油管的另一端密封连接，多相流检测系统的出油口的一端通过高精度计量泵与样池连接，所述镜头、高速摄像机、光源组成无像差光学成像系统，对样池内绝缘油中的杂质颗粒进行整体成像，所述信号采集卡与高速摄像机连接将高速摄像机拍摄的图像传送到分析模块。

信号采集卡可以采用NIPCI-6229，该信号采集卡具有模拟I/O口和数字I/O口，采样频率为250KS/s。使用的镜头可以实现1μm-1000μm的颗粒成像，多相流检测系统可以自动识别粘附在镜片上的杂质颗粒，避免重复计数。光源最好为脉冲光源，可以有效避免油中颗粒物在样池中产生的运动虚影。所述高精度计量泵具有计数功能，可以有效避免因为泵入绝缘油过多而造成的误差。

所述检测模块的出油管一端与多相流检测系统的出油口的另一端连通，检测模块的出油管的另一端与废油收集装置相连，且检测模块的出油管上安装有排油阀门，进油口、多相流检测系统出油口、检测模块出油管的材质均为Φ25焊接钢管，所述废油收集装置的容积为12L，警戒线为10L。

所述控制模块包括相互连接的主控模块和两个从控模块；其中，所述主控模块包括相互连接的蓝牙主站B₁和单片机A₁，一个从控模块包括相互连接的蓝牙从站B₂和和单片机A₂、另一个从控模块包括相互连接的蓝牙从站B₃和单片机A₃；所述单片机A₂分别与油管流量计、电磁阀和真空油泵，用于控制电磁阀的开闭和真空油泵启停连。具体的，所述电磁阀、油管流量计、真空油泵均安装在进油管上，并分别引出抽头与从控模块中的单片机A₂的I/O引脚连接连接，所述单片机A₂引出抽头与蓝牙从站B₂的I/O引脚连接。多相流检测系统通过数据线与信号采集卡连接，用于实时采集多相流检测系统检测绝缘油的图像信号，所述信号采集卡通过数据线与蓝牙从站B₃连接，采集过程中由蓝牙从站B₃实时将采集到的图像信号发送到上位机中。

A₃分别与多相流检测系统、排油阀门和废油收集装置连接，用于多相流检测系统密封油的进出和拍摄以及控制排油阀门的开闭，单片机A₃与多相流检测系统相连，当检测过程开始时，单片机A₃控制高精度计量泵将取样模块得到的绝缘油样加速泵入液池中，并多相流检测系统开始检测。

信号采集卡通过数据线与蓝牙从站B₃连接，单片机A₃分别与多相流检测系统、排油阀门、蓝牙从站B₃连接，所述废油收集装置与单片机A₃相连，当废油收集装置中收集的废油达到警戒线附近时，将向单片机A₃发送信号，并由蓝牙从站B₃将该信号传送到分析模块中，提醒工作人员处理废油，分析模块连接单片机A₁控制单片机A₂和单片机A₃。

时钟模块通过数据线分别与单片机A₁、蓝牙主站B₁连接，具体实施时，单片机A₁、A₂和A₃的型号可以为PIC17C44，具有33个I/O引脚，蓝牙主站B₁、蓝牙从站B₂和蓝牙从站B₃可以使用MS88SFB8，该蓝牙模组由外部5.5V电源供电，I/O口数量为29，工作温度为-40℃～+85℃，蓝牙模组主要用于油中杂质颗粒检测系统中的不同模块之间进行无线通信，所述单片机A₁、A₂、A₃分别从I/O引脚引出抽头分别与对应的蓝牙主站B₁、蓝牙从站B₂、蓝牙从站B₃连接。

所述分析模块包括上位机和显示装置，所述上位机中安装有存储模块、时钟模块和信号处理模块，所述存储模块用于接收信号采集卡传输的图像，时钟模块用于向控制模块发送信号采集周期信号，信号处理模块用于对存储模块中的图像进行处理，并将处理结果传至显示装置显示。

作为优选，所述信号处理模块根据接收的图像计算绝缘油中杂质颗粒的浓度、粒径分布信息，具体步骤包括：

S1：油样图像的二值化处理：将拍摄得到的油样图像进行灰度化和二值化处理，获得包含有杂质颗粒的油样二值化图像，其中，每张油样的二值化图像由n个像素点构成，油样的二值化图像记为I_i(x_i,y_i),i＝1,2,3…n,其中x_i和y_i分别表示第i个像素点的横坐标和纵坐标。

S2：确定油样二值化图像的高斯分布函数G(x_i,y_i)：通过二维零均值高斯滤波函数计算油样二值化图像的高斯分布函数，式中σ为高斯滤波器参数，主要用来控制图像滤波的程度。

S3：高斯滤波去噪：将油样二值化图像I_i(x_i,y_i)与其高斯分布函数G(x_i,y_i)进行卷积运算，实现图像的噪声消除和平滑处理，得到平滑后图像I_i ^*(x_i,y_i)，即I_i ^*(x_i,y_i)＝G(x_i,y_i)*I_i(x_i,y_i)。

S4：识别平滑后图像的边缘：计算平滑后图像中所有像素点的梯度幅值，分别利用水平方向的Sobel算子S_x和垂直方向的Sobel算子S_y计算平滑后图像中所有像素点的梯度幅值S和梯度方向θ，其中，

平滑后图像中的所有像素点的梯度幅值构成梯度矩阵。Step5：识别平滑后图像中的杂质颗粒的边缘，通过非极大值抑制方法进行边缘细化，消除误检边缘区域，遍历梯度矩阵中所有梯度幅值对应像素点的，只保留灰度值变化最大的点，消除多个边缘响应点的影响。即以点(x_i,y_i)为中心的8个邻域内，在梯度方向上对比相邻2个点的梯度幅值，若点(x_i,y_i)的梯度幅值大于梯度方向上相邻2个点的梯度幅值，则将该点(x_i,y_i)设为杂质颗粒候选边界点，反之，则标记为非边界点。

边缘检测和连接：设定阈值上界V_max和阈值下界V_min，当杂质颗粒候选边界点的梯度幅值>阈值上界V_max时，将此杂质颗粒候选边界点标记为杂质颗粒强边缘点；当V_min<杂质颗粒候选边界点的梯度幅值<V_max时，并且该杂质颗粒候选边界点与杂质颗粒强边缘点连通，则将该杂质颗粒强边缘点归为杂质颗粒边缘点，否则，将该杂质颗粒的候选边界点删除；当杂质颗粒的候选边界点的梯度幅值<阈值下界V_min时，将该杂质颗粒的边界点直接删除。

遍历所有杂质颗粒的候选边界点后，完成杂质颗粒边缘连通；Step6：计算杂质颗粒的粒径大小：将杂质颗粒边缘连通之后得到完整的杂质颗粒轮廓曲线，对轮廓曲线进行跟踪，统计轮廓曲线内部区域杂质颗粒强边缘点和杂质颗粒边缘点的数量，获得杂质颗粒投影面积A，通过公式得到杂质颗粒的等效面积直径D_eq，即杂质颗粒的粒径。

S5：计算杂质颗粒的浓度信息：利用高速摄像机对每毫升通过样池的油样进行拍摄，可以得到M张油样图像，统计每张油样图像中分割得到的杂质颗粒的轮廓区域数量imp_n，利用公式C＝M×imp_n即可得到油样中每毫升杂质颗粒数量C。

实施例2，一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测方法，采用实施例1限定的变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统，具体步骤如下：

Step1：在上位机中预设有激励信号参数，每间隔一个固定的周期，上位机中的时钟模块将向蓝牙主站B₁发送激励信号，由蓝牙主站B₁将该信号送至蓝牙从站B₂。

Step2：蓝牙从站B₂将收到的激励信号传送至单片机A₂，单片机A₂将控制电磁阀、真空油泵开启，油管流量计检测到通过进油管的绝缘油达到预设的体积时，将向单片机A₂发送信号，由单片机A₂控制电磁阀和真空油泵关断；当蓝牙从站B₂接收到上位机中传来的开始检测的信号后，将把该信号传输到单片机A₂中，控制真空油泵开启，当单片机A₂接收到取样结束的反馈信号后，控制真空油泵关闭。

每次取样过程，应该从试油污染最严重的底部取样，每次取100mL油样，需要测量的绝缘油样较少时，进入样池的方式还可以有注射器、进样管、移液枪等三种方式。具体的，油管流量计一直处于开启状态，可以用于监测进油管中是否存在泄露的情况，当油管流量计检测到流过进油管的绝缘油流量总计达100mL时，判断取样过程终止，向单片机A₂发送取样结束的反馈信号。排油阀门与单片机A₃相连，排油阀门平时处于关闭状态，当检测过程结束后，将向单片机A₃发送信号，由单片机A₃控制排油阀门开启，并将检测完成后的废油排到废油收集装置中。

Step3：为避免油样中颗粒物质团聚，影响测试结果准确性，取样模块中获取的油样将由检测模块的高精度计量泵将油样加速泵入样池中，当油样加速通过样池时，利用光源照射油样，由于液体和不同杂质颗粒的透光性不同，从而在光学成像系统中对油样颗粒中不同杂质颗粒成像，通过镜头进行拍摄，并根据湿法动态成像分析法对每一颗加速流过液池的颗粒进行检测和成像；信号采集卡对获得的图像信号实时进行收集，并由蓝牙从站B₃将采集到的图像信号发送至蓝牙主站B₁；检测完成后单片机A₃将向排油阀门发送信号，控制排油阀门开启，并将废油倾倒入废油收集装置中；

Step4：蓝牙主站B₁将接收到的图像信号送入上位机的存储模块中，并由信号处理模块进行对存储模块中的图像信号进行读取、整理和分析，得到变压器有载分接开关油中杂质颗粒浓度和粒径分布信息。

Claims (3)

1.一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统，其特征在于：包括取样模块、控制模块、检测模块、分析模块和设置在切换开关油室底部的取油口；

所述取样模块包括在进油管上按照绝缘油流动方向依次设置的电磁阀、油管流量计和真空油泵，所述进油管的一端与取油口密封连接；

所述检测模块包括多相流检测系统、信号采集卡、出油管、排油阀门和废油收集装置；所述多相流检测系统由进油口、样池、高精度计量泵、镜头、高速摄像机、光源和出油口组成；

所述多相流检测系统的进油口与进油管的另一端密封连接，多相流检测系统的出油口的一端通过高精度计量泵与样池连接，所述镜头、高速摄像机、光源组成无像差光学成像系统，对样池内绝缘油中的杂质颗粒进行整体成像，所述信号采集卡与高速摄像机连接将高速摄像机拍摄的图像传送到分析模块；

所述检测模块的出油管一端与多相流检测系统的出油口的另一端连通，检测模块的出油管的另一端与废油收集装置相连，且检测模块的出油管上安装有排油阀门；

所述控制模块包括相互连接的主控模块和两个从控模块；其中，所述主控模块包括相互连接的蓝牙主站B₁和单片机A₁，一个从控模块包括相互连接的蓝牙从站B₂和和单片机A₂、另一个从控模块包括相互连接的蓝牙从站B₃和单片机A₃；所述单片机A₂分别与油管流量计、电磁阀和真空油泵，用于控制电磁阀的开闭和真空油泵启停，A₃分别与多相流检测系统、排油阀门和废油收集装置连接，用于控制多相流检测系统的检测、密封油的进出以及排油阀门的开闭；

所述分析模块包括上位机和显示装置，所述上位机中安装有存储模块、时钟模块和信号处理模块，

所述存储模块用于接收信号采集卡传输的图像，时钟模块用于向控制模块发送信号采集周期信号，信号处理模块用于对存储模块中的图像进行处理，并将处理结果传至显示装置显示。

2.根据权利要求1所述的一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统，其特征在于：所述信号处理模块根据接收的图像计算绝缘油中杂质颗粒的浓度、粒径分布信息，具体步骤包括：

S1.油样图像的二值化处理：将拍摄得到的油样图像进行灰度化和二值化处理，获得包含有杂质颗粒的油样二值化图像，其中，每张油样的二值化图像由n个像素点构成，油样的二值化图像记为I_i(x_i,y_i),i＝1,2,3…n,其中x_i和y_i分别表示第i个像素点的横坐标和纵坐标；

S2：确定油样二值化图像的高斯分布函数G(x_i,y_i)：通过二维零均值高斯滤波函数计算油样二值化图像的高斯分布函数，式中σ为高斯滤波器参数；

S3：高斯滤波去噪：将油样二值化图像I_i(x_i,y_i)与其高斯分布函数G(x_i,y_i)进行卷积运算，得到平滑后图像I_i ^*(x_i,y_i)，即I_i ^*(x_i,y_i)＝G(x_i,y_i)*I_i(x_i,y_i)；

S4：识别平滑后图像的边缘：计算平滑后图像中所有像素点的梯度幅值，分别利用水平方向的Sobel算子S_x和垂直方向的Sobel算子S_y计算平滑后图像中所有像素点的梯度幅值S和梯度方向θ，其中，

平滑后图像中的所有像素点的梯度幅值构成梯度矩阵。Step5：识别平滑后图像中的杂质颗粒的边缘，通过非极大值抑制方法进行边缘细化，消除误检边缘区域，遍历梯度矩阵中所有梯度幅值对应像素点的，只保留灰度值变化最大的点，即以点(x_i,y_i)为中心的8个邻域内，在梯度方向上对比相邻2个点的梯度幅值，若点(x_i,y_i)的梯度幅值大于梯度方向上相邻2个点的梯度幅值，则将该点(x_i,y_i)设为杂质颗粒候选边界点，反之，则标记为非边界点；

边缘检测和连接：设定阈值上界V_max和阈值下界V_min，当杂质颗粒候选边界点的梯度幅值>阈值上界V_max时，将此杂质颗粒候选边界点标记为杂质颗粒强边缘点；当V_min<杂质颗粒候选边界点的梯度幅值<V_max时，并且该杂质颗粒候选边界点与杂质颗粒强边缘点连通，则将该杂质颗粒强边缘点归为杂质颗粒边缘点，否则，将该杂质颗粒的候选边界点删除；当杂质颗粒的候选边界点的梯度幅值<阈值下界V_min时，将该杂质颗粒的边界点直接删除；

遍历所有杂质颗粒的候选边界点后，完成杂质颗粒边缘连通；Step6：计算杂质颗粒的粒径大小：将杂质颗粒边缘连通之后得到完整的杂质颗粒轮廓曲线，对轮廓曲线进行跟踪，统计轮廓曲线内部区域杂质颗粒强边缘点和杂质颗粒边缘点的数量，获得杂质颗粒投影面积A，通过公式得到杂质颗粒的等效面积直径D_eq，即杂质颗粒的粒径；

S5：计算杂质颗粒的浓度信息：利用高速摄像机对每毫升通过样池的油样进行拍摄，可以得到M张油样图像，统计每张油样图像中分割得到的杂质颗粒的轮廓区域数量imp_n，利用公式C＝M×imp_n即可得到油样中每毫升杂质颗粒数量C。

3.一种变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测方法，其特征在于：采用权利要求2所述的变压器有载分接开关油中杂质颗粒自动检测系统，包括如下步骤：

Step1：在上位机中预设有激励信号参数，每间隔一个固定的周期，上位机中的时钟模块将向蓝牙主站B₁发送激励信号，由蓝牙主站B₁将该信号送至蓝牙从站B₂；

Step2：蓝牙从站B₂将收到的激励信号传送至单片机A₂，单片机A₂将控制电磁阀、真空油泵开启，油管流量计检测到通过进油管的绝缘油达到预设的体积时，将向单片机A₂发送信号，由单片机A₂控制电磁阀和真空油泵关断；

Step3：取样模块中获取的油样将由检测模块的高精度计量泵将油样加速泵入样池中，当油样加速通过样池时，利用光源照射油样，由于液体和不同杂质颗粒的透光性不同，从而在光学成像系统中对油样颗粒中不同杂质颗粒成像，通过镜头进行拍摄，并根据湿法动态成像分析法对每一颗加速流过液池的颗粒进行检测和成像；信号采集卡对获得的图像信号实时进行收集，并由蓝牙从站B₃将采集到的图像信号发送至蓝牙主站B₁；检测完成后单片机A₃将向排油阀门发送信号，控制排油阀门开启，并将废油倾倒入废油收集装置中；

Step4：蓝牙主站B₁将接收到的图像信号送入上位机的存储模块中，并由信号处理模块进行对存储模块中的图像信号进行读取、整理和分析，得到变压器有载分接开关油中杂质颗粒浓度和粒径。