2019年度申請(qǐng)的項(xiàng)目編號(hào)為JC2019005的南通市指令性科技項(xiàng)目《變壓器用溫控器自動(dòng)校準(zhǔn)裝置研制》，是為了研制一臺(tái)自動(dòng)校準(zhǔn)裝置來(lái)規(guī)范變壓器用溫控器的所有校準(zhǔn)項(xiàng)目，即:指示示值誤差和回差、遠(yuǎn)傳示值誤差和回差、動(dòng)作溫度差和通斷溫度差。變壓器用溫控器包含變壓器用油面溫控器和變壓器用繞組溫控器兩類。
 
      變壓器用油面溫控器主要是用于測(cè)量和控制大型電力變壓器的油溫，可分別用于變壓器冷卻系統(tǒng)的啟動(dòng)、關(guān)閉和信號(hào)報(bào)警，同時(shí)能將溫度信號(hào)遠(yuǎn)傳至控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器油溫。變壓器用繞組溫控器用于測(cè)量電力變壓器繞組最熱點(diǎn)溫度，繞組溫度的高低對(duì)于變壓器絕緣體壽命長(zhǎng)短起到了決定性的作用，尤其是在繞組自身的溫度超過(guò)絕緣體所能夠承受的溫度范圍后，變壓器便會(huì)由于溫度過(guò)高因素而無(wú)法正常運(yùn)作。變壓器用溫控器有兩個(gè)感溫元件:一個(gè)是由彈性元件、毛細(xì)管、溫包和微動(dòng)開(kāi)關(guān)組成的壓力式溫度計(jì)，數(shù)值體現(xiàn)在指針溫度計(jì)表盤上;另一個(gè)是安裝在溫包中的Pt100熱電阻傳感器，經(jīng)過(guò)溫度變送器后遠(yuǎn)傳到數(shù)百米外的控制室，電力工作者日常都是從顯示屏中觀察和記錄變壓器的油面和繞組溫度，因此對(duì)于遠(yuǎn)方顯示示值誤差的校準(zhǔn)尤其重要。
 
      變壓器用油面溫控器和變壓器用繞組溫控器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)在2016年發(fā)布的，但目前對(duì)于變壓器用溫控器的檢定或者校準(zhǔn)國(guó)家并沒(méi)有頒布檢定規(guī)程或者儀器校準(zhǔn)規(guī)范。
 
      技術(shù)難點(diǎn)一:研制一款升降溫速率可調(diào)且不大于1℃/min的恒溫液槽。液體恒溫槽的升降溫速率可控需要通過(guò)對(duì)加熱和制冷系統(tǒng)的精密控制達(dá)到，溫控界面需要可提供軟件編程嵌入。編程設(shè)置升降溫速率且在溫度開(kāi)關(guān)校準(zhǔn)點(diǎn)10℃進(jìn)入恒定速率升降溫，在升降溫過(guò)程中要保證恒溫液槽有效工作區(qū)域內(nèi)的均勻性;通過(guò)軟件編程還可以分別選擇設(shè)置示值誤差校準(zhǔn)點(diǎn)和溫度開(kāi)關(guān)校準(zhǔn)點(diǎn);這款獨(dú)立使用的恒溫液槽程序可以通過(guò)協(xié)議通訊和電腦主機(jī)相聯(lián)實(shí)現(xiàn)電腦主控。恒溫槽升溫速率控制剛開(kāi)始有兩個(gè)設(shè)計(jì)方案:均速更改設(shè)定值和控制輸出功率。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)測(cè)定升溫速率，最終選擇控制輸出功率的方式來(lái)調(diào)節(jié)升溫速率會(huì)更穩(wěn)定。恒溫槽的降溫通過(guò)工作腔、攪拌腔和儲(chǔ)液腔三腔循環(huán)，采用耐高溫輸油泵冷熱介質(zhì)快速交換實(shí)現(xiàn)高溫快降功能。降溫速率可控通過(guò)壓縮機(jī)制冷配合儲(chǔ)液腔輸出量的配比實(shí)現(xiàn)，最終本設(shè)備的升溫速率可控范圍在(0.1～3)℃/min，降溫速率可控范圍在(0.1～2)℃/min，實(shí)物見(jiàn)圖1。

 
圖 1 智能恒溫槽

      技術(shù)難點(diǎn)二:研制圖像識(shí)別系統(tǒng)能準(zhǔn)確抓取變壓器用溫控器的溫度值，從而達(dá)到指針溫度計(jì)示值誤差的自動(dòng)儀器校準(zhǔn)功能。攝像頭的選擇能清晰準(zhǔn)確地提取到表盤指示的溫度值，主要針對(duì)不同形狀、線性度較差的表盤如何準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別，從圖像再進(jìn)行軟件編程轉(zhuǎn)化為數(shù)值。圖像識(shí)別根據(jù)儀表特征與幾何特性，應(yīng)用連通域分析、圖像閾值分割、最小二乘法等方法分別實(shí)現(xiàn)儀表表盤圓心定位、指針?lè)指詈图?xì)化、分割表盤的數(shù)字和刻度，并使用基于深度學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)LeNet－5對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，結(jié)合刻度線的統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出分度值。通過(guò)將扇面的刻度線范圍轉(zhuǎn)化為矩形識(shí)別，根據(jù)指針位置最終識(shí)別出儀表的讀數(shù)。
 
      技術(shù)難點(diǎn)三:實(shí)現(xiàn)指示示值誤差和回差、遠(yuǎn)傳示值誤差和回差、動(dòng)作溫度差和通斷溫度差的全校準(zhǔn)項(xiàng)目的檢測(cè)。溫度信號(hào)掃描開(kāi)關(guān)連接二等鉑電阻溫度計(jì)和變壓器用溫控器的熱電阻傳感器，不斷掃描熱電阻信號(hào)。數(shù)字多用表測(cè)量溫度信號(hào)掃描開(kāi)關(guān)，采集到的電阻值通過(guò)ＲS232串口通訊連接到電腦主機(jī)，從而計(jì)算出遠(yuǎn)方顯示示值誤差。過(guò)程信號(hào)掃描開(kāi)關(guān)不斷掃描接點(diǎn)動(dòng)作信號(hào)，發(fā)生動(dòng)作時(shí)記錄二等鉑電阻溫度計(jì)的電阻值，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作溫度差和通斷溫度差的自動(dòng)儀器校準(zhǔn)工作。計(jì)算機(jī)編程將采集到的二等鉑電阻溫度計(jì)和工業(yè)熱電阻的電阻值轉(zhuǎn)換為溫度值，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方顯示示值誤差、動(dòng)作溫度差和通斷溫度差的校準(zhǔn)。
 
      2021年完成的變壓器用溫控器自動(dòng)校準(zhǔn)裝置主要由電腦主控系統(tǒng)、智能恒溫槽、標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)、圖像識(shí)別系統(tǒng)等組成，具有自動(dòng)完成儀器校準(zhǔn)工作、采集數(shù)據(jù)分析處理、自動(dòng)生成原始記錄等功能，系統(tǒng)組成見(jiàn)圖2。

 
圖 2 變壓器用溫控器自動(dòng)校準(zhǔn)裝置組成圖

      整個(gè)裝置的完成希望能幫助規(guī)范計(jì)量行業(yè)變壓器用溫控器的校準(zhǔn)工作，從而保障變壓器使用過(guò)程中的安全性，保障人民群眾的電力需求得到持續(xù)供應(yīng)。
 
      溫度計(jì)量檢測(cè)工作講求的是穩(wěn)定，被檢溫度和標(biāo)準(zhǔn)溫度示值穩(wěn)定后才進(jìn)行讀數(shù)，這時(shí)的數(shù)值才準(zhǔn)確可靠，因此溫度計(jì)量的時(shí)間成本高、工作效率低。裝置配套的圖像識(shí)別和軟件還可擴(kuò)展至數(shù)字溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、溫度開(kāi)關(guān)、工業(yè)用熱電阻的自動(dòng)檢定校準(zhǔn)工作，可以大幅度提高工作效率，節(jié)省檢定人員的機(jī)械勞動(dòng)力。

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