一種高壓電能計量裝置電流回路故障檢查儀器的研制

汪萍 張小龍

摘要：為了將電流回路故障檢查的工作范圍縮小至計量柜，不需要操作或測量高壓客戶電力設備，且在一次側不停電的情況下能夠快速準確地判斷出高壓用戶計量裝置電流回路是否存在接地或短路等故障;提出研制一種高壓計量裝置電流回路故障檢查裝置，通過對計量電流回路施加高頻可調節電壓信號，通過觀察阻抗變化情況進行故障研判。

關鍵詞：電流回路;不停電;故障研判

1? 故障測試原理

高壓計量裝置電流回路故障測試儀的基本工作原理是在計量裝置電流進線回路（電流互感器出線至電表電流進線段，具體可在接線盒上）對電流出線回路之間施加一個1～2kHz高頻的可調節電壓信號，通過調節頻率值觀察電壓施加點對電流出線回路阻抗值的變化情況進行故障判斷，若電流回路存在接地或短路故障，則觀測到的阻抗值為恒定不變的值，不存在接地或短路故障時觀測到的電阻值隨著電壓頻率的變化而改變。

2.裝置的結構及測試方法

2.1 結構介紹

測試儀包括數字處理部分、高頻電壓信號產生部分、二次回路電流檢測部分，如圖所示。

數字處理部分包括操作鍵盤、LCD顯示屏和ARM處理器等電路，ARM處理器控制高頻電壓信號產生部分和二次回路電流檢測部分。

高頻電壓信號產生部分包括：功率放大器、DDS頻率合成器、以及升壓器;DDS頻率合成器通過 SPI 總線與ARM 處理器連接，其通過模擬單端信號線與功率放大器連接 ;功率放大器通過模擬信號線與升壓器的一次繞組連接。

二次回路電流檢測部分包括 ：鉗形電流互感器、信號調理單元、高通濾波器、以及AD轉換器;信號調理單元的輸入端通過模擬信號線與鉗形電流互感器的二次繞組連接，其輸出端通過模擬信號線與高通濾波器的輸入端連接 ;高通濾波器的輸出端通過差分模擬信號線與AD轉換器的輸入端連接。

2.2? 故障測試方法

高壓裝置接地故障測試儀檢測電流回路故障方法：

（1）測試儀的升壓器輸出電壓信號并接“被檢測電流互感器”的二次回路導線上，對二次回路注入電壓 ;測試儀的檢測用鉗形電流互感器串接在表計端用于檢測二次回路上電流，該電流為工頻電流和注入電壓產生的電流的疊加信號 ;

（2）ARM處理器與 DDS 頻率合成器通過 SPI 總線連接，通過讀寫SPI總線對DDS頻率合成器產生相應設置信息，驅動DDS產生1～2KHz的高頻正弦波形。

（3）DDS頻率合成器與功率放大器通過模擬單端信號線連接，功率放大器用于放大 DDS頻率合成器產生的信號，提高其驅動能力 ;

（4）功率放大器與升壓器通過模擬信號線連接，驅動升壓器向被檢測CT二次回路注入頻率為 1KHz 的正弦波形，幅值為 0～0.5V ;

（5）鉗形電流互感器的二次繞組與信號調理單元通過模擬信號線連接，信號調理單元對電流互感器檢測到的高頻信號和工頻信號進行去除直流分量，選頻放大，產生相應的電壓信號提供給后級 ;

（6）信號調理單元通過模擬信號線與截止頻率為 1000Hz 的高通濾波器連接。1000Hz的高通濾波器用過濾除混合信號中的50Hz工頻信號和其他雜訊信號，獲取干凈的注入信號產生的電流相應;

（7）1000Hz 的高通濾波器與 AD 轉換器通過差分模擬信號線連接。用于對高通濾波器輸出的信號進行 AD 轉換 ;

（8）ARM處理器根據AD轉換數據計算得到 CT 二次回路阻抗等相關參數，通過測量到的參數可判斷被檢測電流互感器二次回路是否有接地或短接故障，為二次回路的故障分析提供了全面可靠的數據來源。

3 結束語

研制出的高壓運行計量裝置電流回路接地故障測試儀，可供公司各基層單位的計量技術一線工作人員在現場檢查高壓計量裝置電流不平衡異常;也可以作為配合線損管理中對疑似竊電用戶的現場檢查中使用。通過“高壓計量裝置電流回路故障測試儀”的推廣應用，預期可實現如下應用成效：

一、可免去協調用戶操作電容補償設備的煩惱，避免了因此產生糾紛的隱患。

二、檢查人員不用測量一次電流，工作范圍縮小至計量柜范圍，大大節省了現場檢查時間，同時有效降低了人身安全隱患。

三、對防竊電檢查工作能夠起到有效的現場技術支撐作用。

四、各基層單位可利用該裝置進行疑似電流回路故障大排查，對歷史遺留的難以發現的計量電流回路故障進行全面清查、處理及退補電量，可為公司挽回可觀的經濟損失（此類故障一般發現周期較長、差錯電量較大）。

五、該裝置的應用可有效提升工作人員的計量故障檢查水平，避免不必要的協調停電工作，可維護供電公司良好的優質服務形象。

參考文獻：

[1]高壓電能計量故障檢測電路與系統設計研究[D]. 王廣飛. 河南大學.? 2013

[2] 電力計量系統分流竊電分析與建模[J]. 秦春斌，趙建軍.? 電測與儀表. 2009（02）

作者簡介：

汪萍（1971-），女，南京，工程師，從事計量檢測檢驗方面工作

張小龍（1993—），男，南京，工程師，從事計量檢測檢驗方面工作