一种新型电流互感器变比现场测试仪的研制

2013-06-23潘泳超蔚晓明

电气技术 2013年5期

潘泳超蔚晓明

（1.沈阳供电公司浑南供电分公司，沈阳 110179；2.山西省电力公司计量中心，太原 030032）

电测计量检定人员和用电检查人员在现场工作中，需对10kV和35kV电流互感器的变比进行现场带电测量。为解决这一问题，我们研制了一种用于检测10kV和35kV电流互感器变比的新型电流互感器变比现场测试仪。该仪器采用无线的方法将电流互感器的一次电流值传回地面，并与二侧电流值进行比较，得出电流互感器的变比值。该仪器安全可靠，且体积小，重量轻，因而使用、操作和携带十分方便。

1 工作原理

电流互感器一次侧电流i1（t）和二次侧电流i2（t）均为周期函数，可分别表示为[1]

将一次侧电流i1（t）和二次侧电流i2（t）分别进行等时间间隔采样，则其相应的离散傅里叶变换可分别表示为

显然，上述一次侧电流和二次侧电流的基波幅值和相位可分别表示为

则一次电流基波与二次电流基波的比差和角差可分别表示为

2 硬件设计

新型电流互感器变比现场测试仪由一次电流测量仪和二次电流测量仪两部分组成，两测量仪间通过无线通道进行通信，其电路原理图如图1所示。被测的一次电流I1或二次侧电流I2分别通过钳形电流互感器接入 SOC片上系统 CC430F6137［2］的 12位A/D转换器ADC12的输入端，转换结果直接送入片上系统的CC430 CPU部分进行计算处理，分别由一、二次电流测量仪的CPU计算出I11和φi11，以及I21和φi21，然后由一次电流测量仪的CPU通过片上系统的 CC1101无线模块将I11和φi11通过无线通道传到二次电流测量仪的无线模块 CC1101中，继而送入二次电流测量仪的CPU中，由其计算出I12和φi12，并送到段码显示器上进行显示。

此外，由于SOC片上系统CC430F6137只有异步串口 UART，而目前大多数计算机已不再配备异步串口，只有USB接口，因而为了便于本仪器与计算机进行数据交换，我们还在片上系统的异步串口外扩展了一片串口转USB芯片FT232B[3]。

图1 新型电流互感器变比现场测试仪电路原理图

3 软件设计

新型电流互感器变比现场测试仪的软件采用了模块化设计，由C语言编写。主程序框图如图2所示。SOC片上系统 CC430F6137初始化后，由其 CC430 CPU控制其12位A/D转换器，对输入的一次或二次电流信号进行采样，并在频域进行计算分析，得出电流信号的幅值和相位，然后一次侧的CC430 CPU将所测得的幅值和相位通过 SOC无线模块传输到二次侧CC430 CPU中，最后得出一次电流与二次电流的比差和角差，并送入段码液晶显示器进行显示。频域分析采用了基2，128点快速傅里叶算法。同时，在进行快速傅里叶转换时，我们采用了与时间窗配合使用的方法以减小泄漏误差，达到了满意的效果。