2024年4月24日发(作者：1500左右的高性价比手机)

 2022年12月25日第39卷第24期

Telecom Power Technology

Ｄｅｃ．　２５，　２０２２，　Ｖｏｌ．３９　Ｎｏ．２４　

ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２２．２４．０２６

设计应用

智能化配电柜的接线快速检测方法

张翠文

（国网江苏省电力有限公司 苏州供电分公司，江苏 苏州 215000）

摘要：为解决配电柜接线检测作业效率慢、排查准确度低等问题，设计了智能化配电柜接线检测系统，分析了

检测系统的总体设计，包括检测系统应用流程、配电柜接线编号定位模块设计、接线标号识别模块设计以及检测系

统操作界面设计等。最后选取3台配电柜对所设计的系统进行测试，与人工检测相比，所设计的系统在位置精度、

定位精度、识别精度方面的准确度较高，并且检测效率高于人工检测，可以节省20 min，具有良好的应用价值。

关键词：配电柜；接线检测；图像定位

Research on Wiring Fast Detection Method of Intelligent Distribution Cabinet

ZHANG Cuiwen

(Suzhou Power Supply Branch of State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd., Suzhou 215000, China)

Abstract: In order to solve the problems of low efficiency and low accuracy of power distribution cabinet wiring

detection, this paper designs an intelligent power distribution cabinet wiring detection system and analyzes the overall

design of the detection system, including the application process of the detection system, the design of the power

distribution cabinet wiring number positioning module, the design of the wiring label identification module and the design

of the operating interface of the detection system. Finally, three power distribution cabinets were selected to test the

designed system. Compared with manual detection, the designed system in this paper has higher accuracy in position

accuracy, positioning accuracy and identification accuracy, and the detection efficiency is higher than that of human

detection, which can save 20 min and has good application value.

Keywords: power distribution cabinet; connection detection; image location

0　引　言

现阶段，配电柜接线检测主要以人工检测为主，

该方式不仅检测效率低，而且极易受到人员因素的影

响，如主观判断、视觉疲劳等，配电柜接线检测结果

的误差较大。除此之外，配电柜接线的人工检测方式

受限于配电柜结构、人眼视线以及光线照射位置等，

极大影响了配电柜接线检测作业的效率。因此，在智

能化背景下，实现配电柜从设计到维护检测阶段每一

步工作向智能自动化方向发展，利用计算机设备代替

人工操作，对于提高工作效率具有重要作用，同时利

用计算机设备代替人工作业还可以减少人工成本，从

而实现配单柜接线质量的高效率、低成本检测。

1　智能化配电柜接线快速检测系统设计

1.1　接线快速检测系统总体设计方案

接线快速检测系统主要由配电柜接线编号识别

模块、接线编号区域定位模块以及接线编号判断模块

组成。首先，用户需要在检测系统中导入配电柜接线

图像信息，包括接线类型、接线编号等；其次，启动

检测系统，利用图像处理技术对输入图像进行二值化、

收稿日期：

2022-11-02

作者简介：

张翠文（1971—），男，江苏苏州人，本科，

工程师，主要研究方向为电力工程技术。

灰度化和形态学处理，进而获得符合检测系统定位算

法的配电柜接线边缘轮廓图；再次，采用最小外接矩

形检测方法对边缘轮廓图进行检测和筛选，获得配电

柜接线编号；最后，通过截取和保存定位结果，并将

其传输至检测系统识别模块中，对配电柜接线编号和

电器模块预设接线编号进行匹配，进而判断配电柜接

线是否存在异常。

1.2　检测系统应用流程

配电柜接线快速检测系统的应用流程如图1所示，

主要由3部分组成，包括检测人员、管理人员以及技

术人员。其需要完成自身工作任务，然后与其他人进

行协作，进而完成整个接线检测流程。

1.2.1　技术人员

技术人员需要根据设计要求对配电柜进行总体

布局，然后绘制接线图和接线表，进而获取仿真的配

电柜设计方案

[1]

。接线表主要包括配电柜的所有接

线信息，包括接线编号、接线类型、接线颜色以及接

线标签等信息。技术人员完成配电柜设计工作后，需

要将配电柜实物图、接线图、接线表等交由管理人员，

以便管理人员开展后续管理工作。

1.2.2　管理人员

管理人员接收到配电柜实物图、接线图和接线

表后需要对配电柜进行维护，在检测系统中导入配电

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 2022年12月25日第39卷第24期

张翠文：智能化配电柜的接线

快速检测方法

Telecom Power Technology

Ｄｅｃ．　２５，　２０２２，　Ｖｏｌ．３９　Ｎｏ．２４　

柜实物图、接线图和接线表等信息，如果缺少文件则

需要及时联系技术人员进行索要。利用检测系统人机

交互界面绘制配电柜各器件实物图，包括器件坐标信

息、接线信息等，以此来为检测人员提供参考。

技术人员

管理人员

开始

开始

设计配电柜

维护产品

开始

否

检测人员

新建产品

是否绘制

面板布局图

是

创建实例

接线表

接线图

否

是否

有接线表、

配电柜实物图

是

差异特征，利用图像处理获取配电柜的特征信息，进

而提取出配电柜接线的编号区域，经过对编号进行识

别和判断，分析配电柜是否存在接线错误等情况。检

测系统软件算法主要具备以下功能：（1）读取配电

柜的接线图像；（2）根据图像处理结果突出配电柜

接线区域的信息，并排除图像背景噪声对处理分析结

果的影响；（3）根据配电柜接线编号标签的轮廓信

息提取标签区域；（4）对配电柜接线标签区域进行

预处理，并识别字符；（5）比较配电柜接线标签识

别结果与预设编号信息，判断配电柜是否存在异常连

线情况

[3]

。检测系统的软件设计流程如图3所示。

图像预处理

配置配电柜

人机交互绘制面

板布局图

面板布局图

检测实例

配置柜实物图

结果分析

结束

结束

结束

目标定位

无线传输

图像采集与

系统操作

界面显示

图1　配电柜接线快速检测系统的应用流程

编号识别

判断

1.2.3　检测人员

检测人员需要根据配电柜实物图和接线图创建

相应的配电柜接线检测任务，如果缺少配电柜布局图

则需要联系管理人员对配电柜布局图进行绘制。在配

电柜接线检测过程中，检测系统会判断配电柜接线编

号信息是否与器件接线信息相匹配，同时检测系统也

会通过人机交互界面显示配电柜接线端与对应接线器

件的位置，为检测人员定位目标器件提供参考。

1.3　检测系统硬件设计

检测系统硬件部分主要由数据采集模块、图像

处理模块以及检测结果显示模块组成，其中结果显示

模块和数据采集模块集成于手持平板电脑中，检测人

员需要利用平板电脑摄像头采集配电柜的接线图像，

然后利用无线网络将采集图像传输至检测系统终端机

中，由计算机对采集图像进行分析和处理。检测系统

终端机中的图像处理模块主要由接线标签判断模块、

目标定位模块和图像预处理模块组成，系统检测完成

后会将检测结果反馈至显示模块，进而将检测结果直

观呈现在用户眼前

[2]

。检测系统的原理如图2所示。

配电柜接线检测系统图像采集设备采用微软

surface pro3，该设备的分辨率为2 160×1 440像素，

可以在满足检测系统图像识别像素要求的同时，实现

图像自动对焦，同时该设备还支持多点触控，可以为

用户带来更好的图像浏览体验。

1.4　检测系统软件设计

配电柜接线检测系统主要通过对采集图像进行

处理和分析，根据配电柜接线编号和配电柜接口编号

计算机：图像处理模块

平板：图像采集与

结果显示模块

图2　检测系统的原理

开始

字符归一化

加载待识别

图像

字符识别

定位连线编号

区域

连线编号判断

处理接线编号

区域

字符分割

结束

图3　测系统软件设计流程

1.5　检测系统接线编号定位模块设计

首先，配电柜接线编号定位模块会分析配电柜

接线图像，通过对图像预处理，获取配电柜接线区

域的轮廓图像；其次，根据图像边缘轮廓特征，去

除图像干扰信息，然后获取完整的配电柜接线区域

边缘线；最后，采用二值化对图像进行处理，使配

电柜接线区域边缘轮廓更加完整和清晰。通过对轮廓

区域设置筛选条件，进而准确获取配电柜接线编号区

域

[4]

。配电柜接线区域定位流程如图4所示。

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 2022年12月25日第39卷第24期

Telecom Power Technology

Ｄｅｃ．　２５，　２０２２，　Ｖｏｌ．３９　Ｎｏ．２４　

开始

3×3膨胀

导入识别

图像

中值滤波

灰度化

Canny边缘

二值化

接线编号

定位

5×5腐蚀结束

其中，判断输出模块根据配电柜接线的识别需要，

自动选择配电柜接线路径，同时输出配电柜接线电器

模块的编号。识别图像显示模块主要用于显示配电柜

接线图像、检测结果报告、电器模块等。接线编号定

位模块根据配电柜识别图像，定位配电柜接线编号区域。

识别模块根据配电柜接线编号区域识别图像中的接线

编号字符，将图像区域中的字符分割为单一字符并利

用神经网络进行识别，同时将识别结果传输至检测系统。

编号判断模块判断识别后的接线编号与预设电器模块

接线编号，查看是否存在接线错误等情况，然后将判

断结果通过显示模块直观呈现在用户眼前

[6]

。

图4　配电柜接线区域定位流程

2　配电柜接线检测系统测试

为验证本文设计系统的有效性，选取3台配电

柜进行测试。该配电柜主要包括断路器、接触器、中

间继电器、指示灯、万能转换开关、热继电器以及行

程开关等

[7]

。

本文设计了2组实验对设计的检测系统进行验

证，然后通过对比2组试验结果来评价本文设计系统

的应用效果。第1组实验采用人工检测方法对配电

柜接线质量进行检测；第2组实验采用本文设计检测

系统对配电柜接线质量进行检测，结果分别如表1和

表2所示。

表1　人工检测结果

配电柜接线检测个位置检测精定位精接线异常识别检测时间

名称数/个度/%度/%精度/%

/min

配电柜1

配电柜2

配电柜3

72

72

72

90

92

92

95

93

90

95

96

95

30

30

32

1.6　检测系统接线编号识别模块设计

针对已经训练完成的网络，配电柜接线编号识

别就是网络重复训练信息的过程，在配电柜接线识别

过程中，首先需要向检测系统输入识别制度特征向量，

其次利用已经完成训练的权值进行循环传播，经过筛

选和分析后最终获取配电柜接线识别结果向量。检测

系统输出层共包含36个节点，经过初分类后，每个

节点均有对应的待识别字符。节点经过初分类后，当

待识别字符节点输出结果为1，其他节点输出结果为

0时，系统会判断输入字符为该输出节点对应字符。

检测系统采用Sigmoid函数，该函数输出字符会无限

趋近于1或0。考虑到配电柜接线编号识别率，当输

出结果小于1时，系统默认该值为0；当输出结果大

于9时，系统默认该值为1

[5]

。

1.7　检测系统操作界面设计

配电柜接线检测系统的应用界面采用微软基

础类库（Microsoft Foundation Classes，MFC）和

OpenCV，功能结构如图5所示。

检测系统操作界面

表2　配电柜接线检测系统的检测结果

配电柜接线检测个位置检测精定位精接线异常识别检测时间

名称数/个度/%度/%精度/%

/min

配电柜1

配电柜2

配电柜3

72

72

72

97

98

97

99

98

98

97

98

99

10

10

10

输入模块

判断输出模块

识别

图像

显示

模块

连线

编号

定位

模块

识别

模块

编号

判断

模块

图5　检测系统用户界面功能结构

从表1可以看出，3台配电柜接线检测作业中，

位置检测精度最高为92%；定位精度最高为95%；

接线异常识别精度最高为96%；平均检测时间为

30 min左右。从表2可以看出，利用本文设计的检测

系统对配电柜接线异常情况进行检测时，位置检测精

度可以达到98%，与人工检测结果相比提高了6%；

定位精度最高为99%，比人工检测结果提高了4%；

接线异常识别精度最高为99%，比人工检测结果提

高了3%；平均检测时间为10 min，与人工检测相比

节省了20 min。由此可见，本文设计的配电柜接线检

（下转第87页）

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 2022年12月25日第39卷第24期

李　浩：高速铁路信号系统联调联试中

若干问题的分析与对策

Telecom Power Technology

Ｄｅｃ．　２５，　２０２２，　Ｖｏｌ．３９　Ｎｏ．２４　

5　结　论

中国高速铁路系统的设计、开发、测试及深入

分析和运行问题完善等是1个需要不断去总结、改进

和优化的过程性建设活动。因此，加强中国高速铁路

系统的整体设计，展开行之有效的运行前测试，对于

改善和优化高速列车运行中的安全问题，保障人们安

全出行具有积极意义，是高速列车管理系统安全和稳

定的重要保证。

参考文献：

[1] 禹志阳，陈晓明，霍黎明.高速铁路信号系统联调联

试技术发展新思路[J].铁路技术创新，2021（3）：

45-50.

[2] 霍黎明，程　远，郜新军.联调联试信号系统问题统

计分析[J].铁路技术创新，2021（3）：51-56.

[3] 司　静.高速铁路通信信号系统联调联试标准化管

理[J].铁路通信信号工程技术，2021，18（1）：

85-90.

[4] 代礼强.关于高速铁路信号系统联调联试的研究[D].

北京：中国铁道科学研究院，2020.

[5] 杨金让.高速铁路通信、信号系统联调联试方案的探

讨[J].价值工程，2015，34（9）：91-94.

[6] 赵德生，曹　峰.高速铁路信号系统联调联试中若干

问题的分析与对策[J].高速铁路技术，2014，5（4）：

25-28.

[7] 禹志阳.高速铁路信号系统联调联试常见问题分析与

对策[J].铁路通信信号工程技术，2013，10（1）：1-4.

[8] 覃继航.浅谈高速铁路信号设备联调联试[J].技术与

市场，2012，19（5）：115-116.

[9] 张秀广.高速铁路通信信号系统联调联试关键技

术[J].铁路通信信号工程技术，2011，8（6）：1-6.

[10] 禹志阳.高速铁路信号系统联调联试技术的研究与

实践[J].铁路通信信号工程技术，2011，8（3）：

19-24.

（上接第80页）

测系统无论是在位置检测精度、定位精度、接线异常

识别精度还是检测时间方面，都比人工检测的结果好，

且提升幅度较高，具有良好的应用价值。

参考文献：

[1] 万　泉.电力系统中高压配电柜的调整试验操作及注

意事项[J].河南建材，2020（2）：117-118.

[2] 江相伟，汪　瀚，吴一庆，等.综合配电柜（JP柜）

温度监测与健康状态评估技术[J].科技创新与应用，

2022，12（22）：71-74.

[3] 袁　涛，宋鹏飞，龚晓璐.精细化工10 kV及以下变

配电所供配电设计要点[J].现代建筑电气，2022，13

（2）：29-33.

[4] 周立人，刘　苹，孙孝娟，等.数字中心机房配电柜

微环境监控系统的研究[J].仪表技术与传感器，2021

（11）：63-67.

[5] 郭伦敦.配电房高低压配电柜的优化选择分析[J].设

备管理与维修，2021（18）：146-148.

[6] 肖克伟.一种配电柜用具有温度监控能力的语音报警

装置[J].电子测试，2022，36（13）：24-26.

[7] 栗跃杰.电气工程中高低压配电柜安装施工以及质量

控制要点分析[J].建材发展导向，2021，19（16）：

22-23.

3　结　论

本文主要介绍了配电柜接线检测的设计方案，

检测系统可以通过配电柜接线标签轮廓实现对接线标

签的快速定位，在定位的同时记录检测结果，然后输

出配电柜接线标签图像。利用顺利完成的神经网络对

配电柜接线编号进行识别，通过应用界面直观显示配

电柜接线检测结果。为验证本文设计检测系统的有效

性，选取3台配电柜，采用人工检测方法和检测系统

开展检测作业，检测结果表明，本文设计的检测系统

在位置检测精度、定位精度、接线异常识别精度方面

均比人工检测的高，且提高幅度较大，同时检测效率

较快，可以节省20 min，进一步提升了配电柜接线检

测作业的效率。

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