三相電能表自動化檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

● 國網(wǎng)湖南計(jì)量中心 李 鑫 楊 方

為推進(jìn)國網(wǎng)公司“三集五大”體系建設(shè)，整合系統(tǒng)內(nèi)全省計(jì)量專業(yè)人員與設(shè)備，國網(wǎng)湖南省電力公司成立了省級計(jì)量中心，實(shí)施電能計(jì)量資產(chǎn)的集中檢定、集中倉儲、統(tǒng)一配送、統(tǒng)一監(jiān)督的集約化管理。按照部署，國網(wǎng)湖南計(jì)量中心承擔(dān)全省三相電能表集中室內(nèi)檢定，檢定任務(wù)壓力巨大。傳統(tǒng)人工檢定方式存在人員需求量大、工作強(qiáng)度大，工作過程中人為原因?qū)е碌陌踩[患多，難以實(shí)現(xiàn)工作過程控制管理和檢定工作的標(biāo)準(zhǔn)化，無法適應(yīng)新形勢下檢定要求。

相對于人工檢定方式，電能表自動流水線檢定系統(tǒng)對場地、人員、物資等需求大幅減少，檢定效率有極大優(yōu)勢，尤其是在檢定任務(wù)多、批量大時優(yōu)勢更加顯著，且檢定過程的智能化、信息化、自動化、安全化和標(biāo)準(zhǔn)化，對于保證檢定的準(zhǔn)確性、可靠性和高效率具有重要意義。

1 檢定系統(tǒng)組成與布局

1.1 檢定系統(tǒng)組成

檢定系統(tǒng)由管理平臺、輸送單元、功能單元組成。檢定系統(tǒng)管理平臺接收 MDS下達(dá)的檢定任務(wù)，對整個檢定系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制，并將檢定結(jié)果、封印信息和裝箱信息上報 MDS。輸送單元完成電能表在檢定過程中的輸送和定位。功能單元執(zhí)行檢定系統(tǒng)管理平臺指令，實(shí)現(xiàn)對電能表的檢定、檢測。

檢定系統(tǒng)采用自動化、智能化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與智能化倉儲系統(tǒng)柔性連接，具有輸送、上下料、接拆線、檢定電能表、封印、貼標(biāo)等功能，實(shí)現(xiàn)電能表檢定作業(yè)的全過程自動化、智能化。檢定系統(tǒng)組成示意圖如圖1所示。

（1）上下料單元。上料時待檢箱表通過料箱輸送模塊輸送至上料模塊，每條流水線上下料模塊共采用一臺六自由度柔性系統(tǒng)機(jī)器人完成，自動把待檢電能表從料箱中取出，放入電能表輸送線的檢定托盤具體功能為自動完成精確定位、電能表抓取、電能表移載、電能表方向識別與處理、電能表定位放置等處理。

圖1 三相電能表自動化檢定系統(tǒng)組成示意圖

下料時根據(jù)需要自動獲取空周轉(zhuǎn)箱，將已檢電能表，按任務(wù)要求對合格、不合格分類裝箱，準(zhǔn)確綁定電能表?xiàng)l碼與箱號，并將信息上傳至 MDS數(shù)據(jù)庫。

（2）自動接拆線單元。對被檢電能表進(jìn)行定位，定位應(yīng)精確、迅速，定位后對被檢電能表的電壓端子、電流端子、輔助端子（校驗(yàn)脈沖、多功能脈沖、通訊口等）進(jìn)行可靠壓接，所有電能表接線端受壓不上縮，且接線受壓穩(wěn)定、均勻、可靠。

（3）自動識別單元。系統(tǒng)應(yīng)在必要處設(shè)置自動識別單元，實(shí)現(xiàn)信息核對、綁定、定位、分揀、追蹤等功能。自動識別單元能讀取RFID射頻標(biāo)簽和不同規(guī)格條碼標(biāo)簽（UPC碼、EAN碼、ISBN碼、ISSN碼、39碼、128碼等）來識別被檢電能表，同時能讀取周轉(zhuǎn)箱或托盤的條碼。

（4）工頻耐壓試驗(yàn)單元。主要由工頻耐壓裝置與相關(guān)配套設(shè)備組成，按 JJG 596-2012要求自動完成電能表耐壓試驗(yàn)。能夠從 MDS下載檢定方案，自動完成耐壓試驗(yàn)，具備檢定數(shù)據(jù)本地保存和上傳至 MDS數(shù)據(jù)庫的功能。

（5）外觀檢查單元。電能表接線并通電后，通過觸發(fā)電能表的液晶背光和全屏顯示，自動完成電能表的外觀、銘牌標(biāo)志、液晶全屏顯示和指示燈的拍攝。能調(diào)用預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比對，將檢查結(jié)果和不合格圖片本地保存，并上傳至MDS數(shù)據(jù)庫。

（6）準(zhǔn)確度檢定和多功能試驗(yàn)單元。能夠完成JJG596-2012《電子式交流電能表檢定規(guī)程》所規(guī)定交流電壓試驗(yàn)、潛動試驗(yàn)、起動試驗(yàn)、基本誤差、儀表常數(shù)試驗(yàn)、日計(jì)時誤差試驗(yàn)等檢定項(xiàng)目，根據(jù) Q/GDW1354、Q/GDW1364、Q/GDW1827、Q/GDW1828的要求，具有誤差變差試驗(yàn)，誤差一致性試驗(yàn)，負(fù)載電流升降變差試驗(yàn)，負(fù)荷開關(guān)測試，通信功能試驗(yàn)項(xiàng)目的檢測功能，并根據(jù)具有預(yù)置參數(shù)檢查，預(yù)置參數(shù)設(shè)置和密鑰更新項(xiàng)目檢測。

（7）自動封印單元。表計(jì)實(shí)施檢定封印或加注檢定合格標(biāo)記，對加封完好性或檢定合格標(biāo)記進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證通過后，將封印信息和電能表?xiàng)l碼號進(jìn)行綁定并上傳MDS。

（8）自動貼標(biāo)單元。檢定合格的電能表在完成自動加封后，自動完成檢定合格證的加貼，并完成貼標(biāo)準(zhǔn)確性驗(yàn)證。

1.2 檢定系統(tǒng)布局

三相電能表自動化檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)有2條自動檢定流水線，每條流水線配置16個檢定單元，每檢定單元按24表位設(shè)計(jì)。每條自動線可各自獨(dú)立和主輸送線接駁，并行完成檢定任務(wù)。檢定系統(tǒng)總表位數(shù)為768表位，可完成1536只的日檢定量與40萬只的年檢定量。

2 系統(tǒng)創(chuàng)新特點(diǎn)

2.1 采用RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息交互與分析，提高數(shù)據(jù)交互能力

檢定系統(tǒng)自身構(gòu)成一個局域網(wǎng)，采用網(wǎng)絡(luò)化控制。其上位系統(tǒng)為生產(chǎn)調(diào)度平臺，檢定系統(tǒng)從生產(chǎn)調(diào)度平臺接受檢定任務(wù)等數(shù)據(jù)并上傳檢定結(jié)果。檢定系統(tǒng)的平行系統(tǒng)為倉儲系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)接口，接受倉儲系統(tǒng)交互物流信息。RFID射頻識別系統(tǒng)采集表計(jì)信息并進(jìn)行信息校驗(yàn)，進(jìn)行信息的分配、核對、跟蹤和刷新，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與計(jì)量資產(chǎn)的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

2.2 采用大數(shù)據(jù)分析云處理技術(shù)，對海量計(jì)量器具檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較和研究，提高數(shù)據(jù)處理能力

自動檢定系統(tǒng)數(shù)據(jù)具有4個“V”——Volume（數(shù)據(jù)體量大）、Variety（數(shù)據(jù)類型繁多）、Velocity（處理速度快）、Value（價值密度低）特點(diǎn)，要提高自動檢定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，必須應(yīng)對數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)查詢分析復(fù)雜的難題。湖南三相檢定系統(tǒng)應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，盡可能發(fā)揮系統(tǒng)中所有硬件資源的處理能力，結(jié)合軟件系統(tǒng)云處理技術(shù)，加快數(shù)據(jù)處理速度，減少服務(wù)器的CPU負(fù)荷，大幅度提高了系統(tǒng)的整體處理能力。

2.3 優(yōu)化系統(tǒng)物流線路整體布局，提高資產(chǎn)流轉(zhuǎn)效率

綜合考慮自動檢定系統(tǒng)中各子系統(tǒng)需求，生產(chǎn)場地達(dá)到各子系統(tǒng)需求最優(yōu)水平，通過在封閉物流線路的情況下，采用整體開放式設(shè)計(jì)，充分利用生產(chǎn)場地寬度，合理優(yōu)化物流線路，便于各檢定單元的并行運(yùn)行和管理，節(jié)省運(yùn)行成本，同時開辟人行通道，直達(dá)任意檢定線位置，方便工作巡視和維修。采用整體開放式設(shè)計(jì)，計(jì)量資產(chǎn)在自動檢定系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)過程清晰，系統(tǒng)對異常情況冗余度較高，各子系統(tǒng)可根據(jù)自身需求進(jìn)行優(yōu)化組合各功能單元，高效開展自動檢定任務(wù)。雖然自動檢定系統(tǒng)各功能模塊所需時間固定，但是優(yōu)化組合后自動檢定系統(tǒng)整體所需時間達(dá)到最小。

3 生產(chǎn)應(yīng)用情況

國網(wǎng)湖南計(jì)量中心設(shè)計(jì)的2條三相電能表自動化檢定流水線已建設(shè)成功并投入生產(chǎn)，系統(tǒng)各功能模塊運(yùn)轉(zhuǎn)正常，能夠?qū)崿F(xiàn)三相電能表全自動檢定檢測。檢定系統(tǒng)試運(yùn)行以來，已累積完成十萬只三相電能表檢定，大大提高了三相電能表檢定效率，實(shí)現(xiàn)了檢定的自動化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化，滿足了全省三相電能表集中檢定需求。

4 結(jié)束語

國網(wǎng)湖南計(jì)量中心群策群力、精心謀劃，通過采用RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析云處理技術(shù)等前沿技術(shù)以及優(yōu)化物流線路布局等方式設(shè)計(jì)了三相電能表自動化檢定系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)起全省三相電能表計(jì)的計(jì)量檢定工作，實(shí)現(xiàn)了集約化管理，節(jié)約了檢定人力、物力、財(cái)力，提升了全省三相電能表集中檢定的效率。

國網(wǎng)湖南計(jì)量中心智能電能表全自動檢定流水線