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电能表自动化检定系统设计

发布时间:2022-08-12 12:07:18 来源:火狐体育官方网站 作者:火狐体育官网链接

  当前所用电能表主要有感应式电能表、电子式电能表。感应式电能表又称为机械电能表,其测量电能时,通过将电能转换为机械能掌握电力情况[1]。感应式电能表主要是利用电磁感应原理,接入电压,通过电流和相位角变化,转变为机械能,推动铝制圆盘旋转,圆盘转动带动齿轮传动,实现计度功能。当被测电路的电压线圈、电流线圈接入电能表,交变电流流动,产生交变磁通,电流表通过交变磁通感应涡电流,以此推动铝盘主动扭矩并旋转。在铝盘转动时,制动力矩与铝盘转速成正比例关系,铝盘转速越快,则制动力矩越大,当驱动力矩与制动力矩暂时平衡,铝盘则会运输转动。负载功率的消耗与铝片转动数量形成正比例关系。在铝盘转动时,计度器显示驱动并消耗电功率。不过,感应式电能表由机械元器件构成,为保障电能表测量的精确度,对制造电能表的材料要求较高,若不能满足要求,极易影响电能表的准确性。

  电子式电能表并不能实现电能和机械能的转变,主要是通过电气控制领域中的A/D转换器对电压与电流信号进行采样,通过将模拟信号转变为数字信号,实现电能的准确测量。电子式电能表的运行,主要是利用CPU处理器对转换后的数字信号存储、加工,以此计量电能量,利用通讯接口与各类设备对接。与感应式电能表相比,电子式电能表更具优势,通过数据采样技术、数据通信技术、单片机技术等的综合应用,提高了电能表测量效率与精确度。当前,电能表的应用不仅是对电量的计量,还能利用单片机原理进行计算,满足电能量计算、存储、功率实时监测、电能需量计算等一系列功能,如图1所示。可以说,电能表已经不再单纯为计量器具,而是成为供电网络在用户端的数据处理与通信终端。

  电能表作为我国法制的管理计量器具,在电能表检定中,国家质检局对检定过程统一监督,如在某区域的电能表检定中,该地区的质量技术监督局对电科院授权,使其具有计量授权功能,电科院执行电能表检定工作,而质监局定期对电科院的检定工作进行督查,提高了电能表检定效率与质量。电能表检定实际是对电能表进行判定,看其是否能够满足国家法定计量规程[2]。以此为基础,行业、企业根据自身情况,制定相应的行业与企业标准,对电能表增添额外鉴定内容,充分保障电能表质量。

  但是,关于电能表的计量准确度、计量规范性,应执行我国法定的计量检定规程。电子式电能表主要执行的是我国现行的法定计量检定规程,检定规程的颁布单位为国家质量技术监督局,检定规程不仅对电子式电能表的技术进行规定,还对检定过程的方法、条件、内容详细说明,有效保障检定过程所执行的标准明确且统一。

  检定系统在硬件构成上,主要利用的是模块化设计,由上料、输送、耐压试验、接拆线、功能测定、多功能试验、准确度检定、编程、通电检查、贴标、下料、封印等多个单元构成。

  上料与下料单元。上料单元主要是对系统料箱中输送的箱表展开取表操作,其中上料单元的电能表抓取、转移等主要由柔性机器人操作,机器人通过对电能表进行精准的定位,依照所识别的方位定位放置;下料单元主要负责的是检定合格之后的电能表,负责人为六自由度的柔性机器人,通过料箱箱号、规格单位,将合格电能表装箱,对于鉴定不合格的产品,应将电能表放入异常下料口装箱。两类电能表装箱完毕,下料单元将电能表编号、料箱箱号等信息存储在数据库中,以便能随时调取。

  输送单元。主要输送内容为电能表与料箱,输送速度由检定系统调节,输送方式为分拣输送。同时,输送单元能够依照电能表类别、品规等,安排电能表进入不同的检定模块与监测模块,完成后续测量流程。

  图像识别单元。主要是对电能表的液晶背光板进行识别,触发该背光板之后,能够全屏显示且具备中拍摄功能,以此对电能表性能、外观参数等记录起来,同时,该单元还能对电能表即时运行状态巡检,若存在异常,能及时向系统发送信息,以此保障电能表的整体质量[3]。

  接拆线单元。主要是对电能表的测定端子进行压接操作,依照电能表定位结构,对电能表的压接进行检查,对接线端的接入电路电压、电流进行测量,保障受压的稳定性与可靠性。

  耐压试验单元。主要由耐压装置、相应设备等构成,通过对接线单元中压接处理后的电能表展开耐压试验,通过标准的检定方案,将检定结果上传至数据库中。

  准确度检定与功能试验单元。主要通过电子式交流电能表检定规程完成对电能表的误差测定,通过对电能表技术的纠正与校准,测得电能表标准偏差值,依照电能表需量示值,对周期误差、投切误差进行确定,同时,对于检定项目的执行误差展开变差试验与误差一致性试验,进一步提高电能表的准确度。

  在电能表自动检定系统中,其主要是由检定输送、检定控制、检定管理构成。输送管理模块中,主要是通过PLC控制器实现线体输送装置的通信,以此对挡停、移载、拆堆垛机等机械装置全面监控;检定控制模块主要是对检定流程、参数等全面监控,并对电能表进行秘钥下装;检定管理模块主要是对检定任务的执行过程、运行情况、信息数据等全面监控并管理,若存在异常现象,该模块能够通过对外通信接口、内部通信接口将相应数据上载,并对异常警告进行处理,以此保障电能表自动化检测系统的顺利运行,进一步提高电能表的精确度与效能。

  多重定位技术。不同电能表,拥有不同的操作模式与定位,因此,在电能表自动化检定系统设计中,必须应用多重定位技术,以此对不同电能表进行定位并检测,充分在电网中发挥电能表的功能与技术。如在标成开关启动中,电能表间的差异性,开关位置也存在差异性,而多重定位技术的应用能够以相同装置作为电能表的开关装置,以此实现对不同电能表的开关编程、设计,提高电能表应用的便利性[4]。

  托盘自动切换与监测技术。在对电能表进行自动化检测中,对于检定的不同电能表,所运用的托盘也相应不同,并且在线托盘缓存系统能够将后续被检定电能表所需托盘进行缓存,构成待检与检定循环,提高电能表检定系统的效率,减少系统等待时间,实现电能表检定的自动化,增强系统的扩展性。因为在自动化检定系统中转接线需要采用托盘,因此被检定的电能表应具备转接线的所有流程。在检定装置中托盘作为关键构成,因此托盘误差也应重视,以此保障检定的精确度。另外,还应对托盘转开定期检定,保障托盘质量。在托盘展开工作时,应对托盘检定装置检测,及时对问题原因进行检测并解决存在的问题,以此有效发挥托盘作用。

  采集器技术。主要是利用智能采集器对电能表检定数据进行采集,完善电能表功能。当前电能表核查工作已实现远程核查,载波与无线等通信方式存在各自特点,不同地区适用不同通信,因此采集器应对多种通信支持,增大了采集器的检测难度。通常采集器应采用独立通信模块,利用上行通行接口、无线传输接口、通信模块等的连接。因为不同厂家所生产的采集器拥有自身的内部命令、模块软硬件信息,在采集器上电时会自动发布命令,通过通信模块读取厂家信息,软硬件版本号,并对返回命令自动解析。同时,采集器自动适应通信波特率时需要依照一定的步骤,在收集集中器所发送的数据时,对电表通信速率进行解析,根据档案内的通信速率完成转发命令。若难以对电能表波特率有效收取,采集器应首先采用一定规格的波特率命令电能表,若电能表反馈数据正确则记录档案,在下次通信时对通信速率直接读取。采用快速抄表技术,实现自适应多种通信模块功能,省略了布线工作,远程抄表,节省了大量人力资源,降低了成本投入,提高了电网运行效率。

  智能诊断技术。能够有效保障自动检定系统的运行,提高电能表设备安全。在电能表自动检定系统中,主要是通过对不同设备的检定,将系统故障信息分为检定线告警、接口系统、封印贴标等。其中,检定线告警主要针对机器人子系统,封印贴标主要针对外观与相关设备。在自动检定系统中,各设备、子系统间在任务执行、信息交流等中相互间影响较大。因此,电能表自动检定系统运行中常出现各种故障,在该种状况下人工很难对故障原因迅速查找并有效解决。对此,可采用自动检定系统内的智能诊断技术,通过建立故障模式库、知识共享库,对电能表检定系统的运行,故障进行诊断并决策。对于一些需要人工明确的故障,在调用故障模式时,应综合共享知识库,通过智能诊断方式为运维人员提供决策方案,由技术人员依照目标任务对决策方案最终确定,及时解决故障,保障电能表正常运行,提高电网的可靠性与稳定性。

  在电能表检定中,自动化检定系统的应用应综合考虑总体布局、工位节拍、生产产能、物流传输等,以标准化与模块化的设计,采用机械手、移载机器人等自动化装置,实现电能表供料、检测与包装等的全程自动化。在自动化检定的流水线上,主要包含了单向电能表自动化检定、三相电能表的自动化检定等流水线,通过对电能表的自动下料、识别条码、外观检定、计量、耐压试验等进行自动检测,将测量完毕的电能表自动封印、刻码并装箱(图2)[5]。

  采用电能表自动化检定系统,仅需对电能表自动检定系统制定任务、监控作业,并进行异常故障运维即可,其他工作都能够利用机械完成,原先平均25人完成的工作,当前仅需两人负责,依照人均生产工作效率进行计算,工作效能提高12.5倍。同时,电能表自动检定系统的应用实现了对接表、上料、接线、输送等的自动化作业,整个检定生产程序没有操作人员介入,有效保障了检定的标准化,避免了人工操作的失误现象,提高了电能表整体质量。其工作流程图。



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