一種新型電流互感器變比現(xiàn)場測試儀的研制

潘泳超 蔚曉明

（1.沈陽供電公司渾南供電分公司，沈陽 110179；2.山西省電力公司計(jì)量中心，太原 030032）

電測計(jì)量檢定人員和用電檢查人員在現(xiàn)場工作中，需對10kV和35kV電流互感器的變比進(jìn)行現(xiàn)場帶電測量。為解決這一問題，我們研制了一種用于檢測10kV和35kV電流互感器變比的新型電流互感器變比現(xiàn)場測試儀。該儀器采用無線的方法將電流互感器的一次電流值傳回地面，并與二側(cè)電流值進(jìn)行比較，得出電流互感器的變比值。該儀器安全可靠，且體積小，重量輕，因而使用、操作和攜帶十分方便。

1 工作原理

電流互感器一次側(cè)電流i1（t）和二次側(cè)電流i2（t）均為周期函數(shù)，可分別表示為[1]

將一次側(cè)電流i1（t）和二次側(cè)電流i2（t）分別進(jìn)行等時(shí)間間隔采樣，則其相應(yīng)的離散傅里葉變換可分別表示為

顯然，上述一次側(cè)電流和二次側(cè)電流的基波幅值和相位可分別表示為

則一次電流基波與二次電流基波的比差和角差可分別表示為

2 硬件設(shè)計(jì)

新型電流互感器變比現(xiàn)場測試儀由一次電流測量儀和二次電流測量儀兩部分組成，兩測量儀間通過無線通道進(jìn)行通信，其電路原理圖如圖1所示。被測的一次電流I1或二次側(cè)電流I2分別通過鉗形電流互感器接入 SOC片上系統(tǒng) CC430F6137［2］的 12位A/D轉(zhuǎn)換器ADC12的輸入端，轉(zhuǎn)換結(jié)果直接送入片上系統(tǒng)的CC430 CPU部分進(jìn)行計(jì)算處理，分別由一、二次電流測量儀的CPU計(jì)算出I11和φi11，以及I21和φi21，然后由一次電流測量儀的CPU通過片上系統(tǒng)的 CC1101無線模塊將I11和φi11通過無線通道傳到二次電流測量儀的無線模塊 CC1101中，繼而送入二次電流測量儀的CPU中，由其計(jì)算出I12和φi12，并送到段碼顯示器上進(jìn)行顯示。

此外，由于SOC片上系統(tǒng)CC430F6137只有異步串口 UART，而目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)已不再配備異步串口，只有USB接口，因而為了便于本儀器與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，我們還在片上系統(tǒng)的異步串口外擴(kuò)展了一片串口轉(zhuǎn)USB芯片F(xiàn)T232B[3]。

圖1 新型電流互感器變比現(xiàn)場測試儀電路原理圖

3 軟件設(shè)計(jì)

新型電流互感器變比現(xiàn)場測試儀的軟件采用了模塊化設(shè)計(jì)，由C語言編寫。主程序框圖如圖2所示。SOC片上系統(tǒng) CC430F6137初始化后，由其 CC430 CPU控制其12位A/D轉(zhuǎn)換器，對輸入的一次或二次電流信號(hào)進(jìn)行采樣，并在頻域進(jìn)行計(jì)算分析，得出電流信號(hào)的幅值和相位，然后一次側(cè)的CC430 CPU將所測得的幅值和相位通過 SOC無線模塊傳輸?shù)蕉蝹?cè)CC430 CPU中，最后得出一次電流與二次電流的比差和角差，并送入段碼液晶顯示器進(jìn)行顯示。頻域分析采用了基2，128點(diǎn)快速傅里葉算法。同時(shí)，在進(jìn)行快速傅里葉轉(zhuǎn)換時(shí)，我們采用了與時(shí)間窗配合使用的方法以減小泄漏誤差，達(dá)到了滿意的效果。

4 結(jié)論

綜上所述，新型電流互感器變比現(xiàn)場測試儀具有設(shè)計(jì)新穎和結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，可用于 10kV和35kV電流互感器的變比現(xiàn)場帶電測量，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

圖2 新型電流互感器變比現(xiàn)場測試儀軟件框圖

[1]奧本海姆.離散時(shí)間信號(hào)處理[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[2]CC430F6137 Datasheet[Z].Texas Instruments, 2011.

[3]FT232B Datasheet[Z].FTDI, 2011.