智能無線互感器極性測試儀的研究與應用

董召強，郭永翔，魏 斌，趙玉婷，石家樂

（國網甘肅省電力公司天水供電公司，甘肅 天水 741000）

一般每年都會新增加許多大電力客戶及變壓器，其計量柜內電流/電壓互感器安裝于離地0.1～1 m，深度1.5～0.2 m 處，工作人員在進行互感器試驗時，須將身體探入計量柜內進行接線，而柜內計量設備布局較滿，操作起來難度較大，有時還需要操作兩三次才能將線夾連接到互感器。既費時又費力[1-2]。對現有的工作流程進行逐個排查分析，發現互感器試驗工作中存在安全隱患，工作小組每年要進行近2 000 組次互感器試驗，并且工作人員與一次母線設備距離在0.1 m 以內甚至接觸，存在危險因素[3]。

因此，須要研制互感器試驗輔助裝置，解決目前變電站和大用戶10 kV 和35 kV 高壓室內不方便試驗接線互感器的檢定，從而提高工作效率和人員的安全防護，而試驗最關鍵的環節在于試驗裝置與互感器在變電站柜體內人員時常無法有足夠距離接線、同時一次接線能否良好接觸[4]。

1 智能無線互感器極性測試儀的原理和框架

智能無線互感器極性測試儀的工作原理如下。

將通斷電測試部分在一次側連接好，二次側電信號接收部分連接好；

在無線接收和發射部分，按通一鍵測試按鈕，通斷電測試部分接收通斷電無線信號，開關進行通斷操作，二次側接收部分接收電信號；

同時反饋給無線信號接收和發射部分，判斷互感器極性正負，并顯示正反信號。

智能無線互感器極性測試儀結構框架如圖1 所示。該智能無線互感器極性測試儀通過紅外傳輸信號，能夠實現以下技術指標：

圖1 智能無線互感器極性測試儀結構框架

按下一鍵測試按鈕，能夠在1～3 s 內測試出互感器極性，并顯示在手持終端；

如果極性是負極性，能夠判斷出TV 和TA 的A、B、C 相具體哪一相接線錯誤，并在手持終端上面顯示；

該互感器極性測試儀1 s 內發出5 組測試信號，4 組反饋信號相同顯示測試結果，否則重新發送測試信號進行測試。

2 智能無線互感器極性測試儀的組成

智能無線互感器極性測試儀由4 部分組成：接線夾和操作桿、電源及信號檢測電路、指示電路、裝置外殼。主要部件介紹如下。

2.1 接線夾和操作桿

繪制了接線夾和操作桿的設計圖，確定出了接線夾各部分的尺寸，按照設計尺寸，對接線夾個部件進行了加工，并進行組合，制作出完整的接線夾，如圖2 所示。測試發現，接線夾連接牢固，未發生松脫，操作桿可調節長度為2～3 m，滿足地面操作2.5 m 的要求。

圖2 接線夾和操作桿實物圖

2.2 電源及信號檢測電路

通過光耦對信號進行識別、判斷，并經輸出觸發單向可控硅進行保持，為單片機系統提供穩定的開入信號。繪制電源及信號檢測部分的原理圖，并對電路進行了仿真試驗，經過試驗電路功能可實現。對制作好的50 個電路板進行測試，測試結果如表1所示。測試發現，50 個電路板均滿足要求。

表1 智能無線互感器極性測試儀電源及信號檢測電路測試情況

2.3 指示電路

采用單片機控制指示，指示明顯并且功率損耗小，可擴展性強。繪制出單片機及指示部分的原理圖，完成了電路板的制作，同樣對電路進行了仿真試驗，經過試驗電路功能可實現。對50 只單片機的各輸入輸出端口電平值開展測試，發光二極管能可靠指示，如表2 所示。

表2 智能無線互感器極性測試儀單片機的各輸入輸出端口電平值

2.4 裝置外殼

外殼與內部電路尺寸吻合、匹配，經過測量電路板和各種元器件尺寸，確定內部容積為230 mm ×180 mm × 60 mm。因此，根據電路板和各種元器件的組裝位置確定選用內部容積為250 mm × 220 mm ×80 mm 的不銹鋼飯盒作為裝置外殼，對外殼進行了改裝，將接線插孔、復位按鈕、指示燈安裝于不銹鋼飯盒的頂蓋處。并將所有的電路板組裝在不銹鋼飯盒內，如圖3、圖4 所示。

圖3 裝置外殼

圖4 智能無線互感器極性測試儀實際使用圖

3 應用效果

為驗證裝置有效性，以國網甘肅天水供電公司在建110 kV 天寶變電站為對象，結合驗收工作，對裝置的使用效果進行檢查 ，在現場使用過程中電路搭接可由接線夾完成，并且電源通斷操作可通過遙控開關實現，不須要登高搭接和人員監護，只需兩名人員即可完成測試，具有很好的安全性，避免登高觸電危險。重新統計了使用新裝置的極性測試時間，總平均用時僅為12 min，提高了極性測試質量。

4 結束語

本文研制一種智能無線互感器極性測試儀，以單片機控制技術為核心，對各部分電路進行設計改裝，制作出一種互感器極性測試裝置。利用操作桿輕松實現試驗導線的連接，解決了傳統引接試驗線模式下，多節操作桿連接費時費力，試驗線雜亂、操作桿外引接線易擺動等問題，節約人力物力，確保高空引接試驗線的安全性。通過無線遙控，讓遙控試驗儀代替一組試驗人員，原2 組人員減少為1 組，極性試驗前完成一次側三相引接試驗線，縮短試驗時間、又提高極性測試質量。