電測儀表自動化校驗系統研發及相關問題探討

引言：文章主要論述電測儀表自動化系統的內容和容易產生的問題及常見處理手法。和校驗DDS技術對智能化電測儀表的應用。

一、電測儀表檢驗自動化系統

由于現在的電測指示儀表檢定方法接線復雜，檢定過程繁瑣，為了改善這種局面，只有通過提高檢定裝置的自動化水平來實現。

電測儀表是一個比較特殊的專業，隨著電子技術的發展，測量技術與儀器也發生了很大的變化。為有效降低測量人員的工作量，縮短計量測試工作周期，提高計量工作的自動化和現代化水平。實現電測指示儀表自動化測量和校驗是非常必要的。

（一）光學成像

由遠心光學系統將被測儀表的表盤和指針圖像入射到CCD表面，面陣CCD在驅動器的作用下將載有表盤和指針信息的視頻信號送給A/D數據采集系統進行模數田轉換，數據以矩形的形式存在于存儲器中，以便于計算機識別。

（二）微機控制系統

（1）以VC語方為操作平臺，結合數據庫管理系統而完成整個系統控制軟件，由計算機設置被檢指針表的測試點，如10A的20%、40%、60%、80%、100%五點（相當于2、4、6、8、10A時），然后，計算機向標準源發出命令使電流平滑上升，當表盤20%（40%……60%）處的刻度線與指針擬合時，由計算機向標準源發出指令，計算機讀取標準源顯示值，然后和標準值2A比較，計算并儲存，測試完后打印測試結果。

（2）圖像處理軟件。計算機將把表盤刻度信號和指針信號進行預處理，采用高斯濾波去掉信號噪聲，采用CANNY算子可抗噪聲干擾，提取準確，亞象素細分定位采用灰度矩法，細分精度達到1/20-1/30；圖像擬合采用最小二乘法，使擬合精度達到更高。

二、儀表全自動校驗系統的誤差類型

（一）圖像采集的誤差

圖像采集質量由系統的硬件設備及周圍環境決定，誤差主要來源于：

（1）照明現場噪聲：一類是隨時間而變化的隨機起伏噪聲，它由供電電源波動以及光源本身發光的不穩定而產生；另一類則是隨空間的起伏而變化，主要因為照明系統光源本身不同發光強度的線或面光源。

（2）電子噪聲：由于CCD攝像頭、A/D轉換器和采集系統電路中的電阻性器件的熱電子起伏產生熱電子噪聲。

（3）圖像采集設備性能對誤差的影響：圖像采集設備的分辨率。

（4）幾何畸變及量化引起的誤差：由于CCD攝像機光軸與表盤面不嚴格垂直，使得表盤刻意變形，成為非線性。

（二）圖像處理帶來的誤差

圖像處理算法對儀表校驗帶來誤差主要有：

（1）圖像信息丟失誤差：圖像的平滑、濾波去噪、邊緣檢測以及閾值分割和細化等操作處理過程中造成的表盤圖像信息不完整，也可能發生在成像過程中。

（2）細化算法誤差：應用某些細化算法時，并不是按照對稱細化，使得刻度線及指針的細化結果偏離中軸位置。

（三）模擬輸入信號的誤差

自動校驗系統中，輸入待測儀表的模擬量由計算機控制標準程控源給出，其誤差主要有兩部分組織：

（1）控制誤差：計算機先要通過圖像采集和處理識別當前指針位置，才控制程控源輸出，整個過程有一定時間延遲，識別數度也存在一定誤差。

（2）程控源本身誤差：與器件穩定度、電網波動及其周圍環境因素變化有關的誤差。

三、電測儀表的系統與電路設計

（一）我們采用CL302C三相信號源作為標準源。該機采用最新的數字信號處理方法，超大規模（現場可編程門陣列）芯片和大屏幕LCD顯示模塊及高精度A/D轉換電路等一系列先進元器件，結合中文菜單顯示。輸出電壓、電流實現閉環控制，可保證低漂移及年穩定度。

（二）帶有鬮饋控制的電壓、電流放大器；電壓、電流放大器是將交流基準信號進行功率和幅值放大，使其能帶動電流為25VA、電壓為30VA的負載。電源采用前饋控制技術，是一種無差調節技術。

四、常見問題的處理方法

（一）檢驗完成后，無法通過詳細信息瀏覽檢定記錄時，應檢查一下系統日期格式，在所有儀表的對話框中就可以看到，如果年份不是4位數，須將系統的日期格式改為長日期格式，這是因為系統無法正確識別短日期格式造成的。

（二）系統運行速度下降，運行速度下降的原因可能是：系統中同時運行過多的程序，這些程序要消耗系統資源，建議工作時把不需要的程序關閉；操作是點擊速度過快，程序在運行中出現紊亂；系統中感染了病毒也可能造成運行速度下降，建議將數據庫進行備份，然后找最新的殺毒軟件進行殺毒。

（三）無法聯機時，首先檢查計算機的串行口是否與數據線連接，若沒有，在關機后將數據線接好。若數據線已接上，試著將線緊一下，應重新啟動；如果問題仍沒有解決，可將數據線換接計算機的另一個串行口試一下。

五、DSP技術在電測儀表中的應用簡介

（一）以DSP為基礎的實時數字處理技術正在迅獨猛發展，DSP具有功能強、速度快、編程和開發方便等特點，現已成為信號處理系統開發的主流處理器，大量運用于各領域 。

本文對DSP技術在電測儀表中的應用進行了研究，提出了以NEC八位單片機為主CPU，以數字信號處理芯片為從CPU，集測量、控制、通信等功能于一體的高精度電度表設計方案。

（二）智能化電測儀表的應用

電測儀表的自動檢定裝置的數據接口的開發。使本系統實現了目前電側儀表自動 栓定裝置的數據可自動上傳到網絡數據庫，提高了系統的自動化、智能化程度。同時將條形碼技術應用到電測儀表的管理，使得系統的可靠性和管理效率得到更進一步的提高。

結束語

通過以上分析，得知電測儀表在使用過程中要注意以下幾點：

（1）必須要有正確接線，這是電測儀表使用中最重要一點；

（2）接線必須牢固，如果接線不牢固，容易導致導線接觸電阻過大、導線發熱或電流回路開路等不安全現象的發生；

（3）嚴格按操作規程進行使用，以防電測儀表內部線圈開路或短路，而使儀表發生故障。

參考文獻

[1]電測儀表全自動校驗系統的誤差分析，趙書濤，河南電力，2004年8月第4期。

[2]電測儀表檢驗自動化系統的開發及應用，閆萬芳，儀器儀表學報，2005年第4期。

[3]DSP技術在電測儀表中的應用，蔡懷民，電測與儀表，2005年第12期。

[4]智能化電測儀表管理系統的應用，唐凱，蔣濤，山東電力技術，2005年6月。

（作者單位：國網伊春供電公司）