一种高压电能计量装置电流回路故障检查仪器的研制
2021-04-11汪萍张小龙
汪萍 张小龙
摘要：为了将电流回路故障检查的工作范围缩小至计量柜，不需要操作或测量高压客户电力设备，且在一次侧不停电的情况下能够快速准确地判断出高压用户计量装置电流回路是否存在接地或短路等故障;提出研制一种高压计量装置电流回路故障检查装置，通过对计量电流回路施加高频可调节电压信号，通过观察阻抗变化情况进行故障研判。
关键词：电流回路;不停电;故障研判
1 故障测试原理
高压计量装置电流回路故障测试仪的基本工作原理是在计量装置电流进线回路（电流互感器出线至电表电流进线段，具体可在接线盒上）对电流出线回路之间施加一个1～2kHz高频的可调节电压信号，通过调节频率值观察电压施加点对电流出线回路阻抗值的变化情况进行故障判断，若电流回路存在接地或短路故障，则观测到的阻抗值为恒定不变的值，不存在接地或短路故障时观测到的电阻值随着电压频率的变化而改变。
2.装置的结构及测试方法
2.1 结构介绍
测试仪包括数字处理部分、高频电压信号产生部分、二次回路电流检测部分，如图所示。
数字处理部分包括操作键盘、LCD显示屏和ARM处理器等电路，ARM处理器控制高频电压信号产生部分和二次回路电流检测部分。
高频电压信号产生部分包括：功率放大器、DDS频率合成器、以及升压器;DDS频率合成器通过 SPI 总线与ARM 处理器连接，其通过模拟单端信号线与功率放大器连接 ;功率放大器通过模拟信号线与升压器的一次绕组连接。
二次回路电流检测部分包括 ：钳形电流互感器、信号调理单元、高通滤波器、以及AD转换器;信号调理单元的输入端通过模拟信号线与钳形电流互感器的二次绕组连接，其输出端通过模拟信号线与高通滤波器的输入端连接 ;高通滤波器的输出端通过差分模拟信号线与AD转换器的输入端连接。
2.2 故障测试方法
高压装置接地故障测试仪检测电流回路故障方法：
（1）测试仪的升压器输出电压信号并接“被检测电流互感器”的二次回路导线上，对二次回路注入电压 ;測试仪的检测用钳形电流互感器串接在表计端用于检测二次回路上电流，该电流为工频电流和注入电压产生的电流的叠加信号 ;
（2）ARM处理器与 DDS 频率合成器通过 SPI 总线连接，通过读写SPI总线对DDS频率合成器产生相应设置信息，驱动DDS产生1～2KHz的高频正弦波形。
（3）DDS频率合成器与功率放大器通过模拟单端信号线连接，功率放大器用于放大 DDS频率合成器产生的信号，提高其驱动能力 ;
（4）功率放大器与升压器通过模拟信号线连接，驱动升压器向被检测CT二次回路注入频率为 1KHz 的正弦波形，幅值为 0～0.5V ;
（5）钳形电流互感器的二次绕组与信号调理单元通过模拟信号线连接，信号调理单元对电流互感器检测到的高频信号和工频信号进行去除直流分量，选频放大，产生相应的电压信号提供给后级 ;
（6）信号调理单元通过模拟信号线与截止频率为 1000Hz 的高通滤波器连接。1000Hz的高通滤波器用过滤除混合信号中的50Hz工频信号和其他杂讯信号，获取干净的注入信号产生的电流相应;
（7）1000Hz 的高通滤波器与 AD 转换器通过差分模拟信号线连接。用于对高通滤波器输出的信号进行 AD 转换 ;
（8）ARM处理器根据AD转换数据计算得到 CT 二次回路阻抗等相关参数，通过测量到的参数可判断被检测电流互感器二次回路是否有接地或短接故障，为二次回路的故障分析提供了全面可靠的数据来源。
3 结束语
研制出的高压运行计量装置电流回路接地故障测试仪，可供公司各基层单位的计量技术一线工作人员在现场检查高压计量装置电流不平衡异常;也可以作为配合线损管理中对疑似窃电用户的现场检查中使用。通过“高压计量装置电流回路故障测试仪”的推广应用，预期可实现如下应用成效：
一、可免去协调用户操作电容补偿设备的烦恼，避免了因此产生纠纷的隐患。
二、检查人员不用测量一次电流，工作范围缩小至计量柜范围，大大节省了现场检查时间，同时有效降低了人身安全隐患。
三、对防窃电检查工作能够起到有效的现场技术支撑作用。
四、各基层单位可利用该装置进行疑似电流回路故障大排查，对历史遗留的难以发现的计量电流回路故障进行全面清查、处理及退补电量，可为公司挽回可观的经济损失（此类故障一般发现周期较长、差错电量较大）。
五、该装置的应用可有效提升工作人员的计量故障检查水平，避免不必要的协调停电工作，可维护供电公司良好的优质服务形象。
参考文献：
[1]高压电能计量故障检测电路与系统设计研究[D]. 王广飞. 河南大学. 2013
[2] 电力计量系统分流窃电分析与建模[J]. 秦春斌，赵建军. 电测与仪表. 2009（02）
作者简介：
汪萍（1971-），女，南京，工程师，从事计量检测检验方面工作
张小龙（1993—），男，南京，工程师，从事计量检测检验方面工作
