一種新型電流互感器變比現場測試儀的研制

潘泳超 蔚曉明

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

電測計量檢定人員和用電檢查人員在現場工作中，需對10kV和35kV電流互感器的變比進行現場帶電測量。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，并與二側電流值進行比較，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

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

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

顯然，上述一次側電流和二次側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 硬件設計

新型電流互感器變比現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或二次側電流I2分別通過鉗形電流互感器接入 SOC片上系統 CC430F6137［2］的 12位A/D轉換器ADC12的輸入端，轉換結果直接送入片上系統的CC430 CPU部分進行計算處理，分別由一、二次電流測量儀的CPU計算出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，由其計算出I12和φi12，并送到段碼顯示器上進行顯示。

此外，由于SOC片上系統CC430F6137只有異步串口 UART，而目前大多數計算機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算機進行數據交換，我們還在片上系統的異步串口外擴展了一片串口轉USB芯片FT232B[3]。

圖1 新型電流互感器變比現場測試儀電路原理圖

3 軟件設計

新型電流互感器變比現場測試儀的軟件采用了模塊化設計，由C語言編寫。主程序框圖如圖2所示。SOC片上系統 CC430F6137初始化后，由其 CC430 CPU控制其12位A/D轉換器，對輸入的一次或二次電流信號進行采樣，并在頻域進行計算分析，得出電流信號的幅值和相位，然后一次側的CC430 CPU將所測得的幅值和相位通過 SOC無線模塊傳輸到二次側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行顯示。頻域分析采用了基2，128點快速傅里葉算法。同時，在進行快速傅里葉轉換時，我們采用了與時間窗配合使用的方法以減小泄漏誤差，達到了滿意的效果。

4 結論

綜上所述，新型電流互感器變比現場測試儀具有設計新穎和結構簡單等特點，可用于 10kV和35kV電流互感器的變比現場帶電測量，具有較高的推廣應用價值。

圖2 新型電流互感器變比現場測試儀軟件框圖

[1]奧本海姆.離散時間信號處理[M].北京:清華大學出版社,2005.

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

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