技术与应用 一种新型 电流互 感器极性测试仪的研制 武 琼 宁国丽 王志远 邓志阳２ 王添慧２ ４３０２２３） （１．国网天津城南供电公司，天津 ３００２０１； ２．武汉豪迈电力自动化技术有限责任公司，武汉摘要 电流互感器（ＣＴ）是电力系统中实现电能变换的关键设备之一，其准确与否将直接影 响保护装置动作准确性。传统电流互感器极性测试存在方法繁琐、时间长、效率低等问题。本文 设计了一种新型极性测试仪，可通过无线通信实现开关的同步切换，经测试该装置准确度高、操 作简单、应用广泛。 关键词：电流互感器；极性；无线通信；开关；同步切换 Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｎｅｗ Ｔｙｐｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｐｏｌａｒｉｔｙ Ｔｅｓｔｅｒ Ｗｕ Ｑｉｏｎｇｌ Ｎｉｎｇ Ｇｕｏｌｉｌ Ｗａｎｇ Ｚｈ￣ｕａｎｉ Ｄｅｎｇ Ｚｈ￣ａｎｇ：Ｗａｎｇ￣ａｎｈｕｉ２ （１．Ｃｈｅｎｇｎａｎ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆＴｉａｎｊｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００２０１； ２．Ｗｕｈａｎ Ｈａｏｍａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ ４３０２２３） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ｉｔｓ ａｃｃｕｒａｃｙ ｗｉｌｌ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｐｏｌａｒｉｔｙ ｔｅｓｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｍｅｔｈｏｄ，ｌｏｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｃｕｒｆｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｐｏｌａｒｉｔｙ ｔｅｓｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｓｗｉｔｃｈ ｂｙ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｔｅｓｔｅｒ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ，ｓｉｍｐｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｐｏｌａｒｉｔｙ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｓｗｉｔｃｈ；ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ 电流互感器是电力系统中实现电能变换的关键 设备之一，其准确与否将直接影响保护装置动作准 确性…。目前，二次保护人员在ＣＴ检修工作中，需 要对互感器进行极性试验，以使互感器二次回路接 线满足保护和测量的极性要求，传统的测试方法包 直流电源法是将干电池的正负极分别接到电流 互感器一次侧两端，做搭、抬试验，在互感器二次 侧接电流表或万用表的ｍＡ档观察指针的偏转方 向。若互感器标识为“减极性”，做搭、抬试验时， “搭”上电池瞬间，电流表正向偏转，“抬”起瞬问， 电流表反向偏转，则证明极性标识正确。直流电源 法的接线如图１所示。 括交流注流法、直流电源法、主变一次通流法等ｆ２～１， 但常规校验方法需要两人配合且试验距离较远（５～ ｌＯＯｍ），因此信息传递不顺畅、测试准确度低、频 繁插拔试验接线容易造成二次回路虚接和端子排损 坏。文献［４．５］研制的数字极性测试仪虽然应用了单 片机原理对传统试验方法进行了改进、可靠性和准 确率有所提高但仍然不能避免频繁插拔试验接线。 １传统极性测试原理 以现场应用最多的直流电源法为例来说明传统 互感器极性测试原理。互感器极性有“加极性”和 “减极性”两种，现场一般采用互感器“减极性” 标注 刚，即互感器一次侧电流从电流互感器同名端 流入，二次电流从电流互感器同名端流出。 ｌ 图１极性试验接线方式 上述方法在操作过程中需要三个人共同完成： 其中一人在一次侧接线，一人在二次侧观察指针偏 转情况，一人负责监护。一组ＣＴ线圈有ＡＢＣ三相， ８６ ｆ胃ｌ＿Ｉ蠢柬２０１５年第９期 技术与应用 每相需要做６次试验，共需做１８次搭抬试验，更改 １８次接线，过程相当繁琐。 与被测绕组为同一回路。 ３）功能指示灯：包括“相别同步成功”、“极性 指示（４ｌｅｄ）”和“试验出错”指示灯。 ２硬件设计 新型电流互感器极性测试仪由室外机与室内机 ４）功能按键：包括极性测试、保存、打印。 诜 两部分组成，室内机选择试验回路并向室外机发送 嚣 实验开始同步选相命令，室外机自动甄别互感器相 别，为互感器一次侧提供脉冲电流，由室内机监测 二次侧感应电流极性是否正确。室外机和室内机通 过无线信号进行联系，实现同步切换。 新型极性测试仪测试原理【７Ｊ如图２所示。 一次侧试验接线 二次侧试验接线 图２ 新型极性测试仪接线原理图 室外机包含脉冲源、无线接收单元、选通相指 示（４ｌｅｄ）、无线通信正常（１ｉｅｄ）等功能，原理框 图如图３所示。微处理器接收无线单元提供的选相 指令，控制选相继电器组切换到指定绕组，而后控 制电容充放电，提供互感器一次侧线圈所需的脉冲 电流，加入到选相继电器组指定绕组中。 选 通 相 输 出 图３室外机原理框图 室内机包含试验相选择（主动同步室外机）、脉 冲电流放大、检测与指示、报告打印与Ｕ盘存储等 功能，室内机原理框图如图４所示，详情如下： １）一套脉冲极性检出电路，电压信号钳位和比 较器后驱动±１００￣ｔＡ直流表头，通过ＬＥＤ指示极性 （锁定）。ＣＰＵ需保存回路编号与测试极性。 ２）选相（选择试验回路）：室内机通过开关手 动切换，可以选择ＡＮ、ＢＮ、ＣＮ、ＡＢ、ＢＣ、ＣＡ 档这６种组合。ＣＰＵ通过辅组触点检测到相应试验 回路，并通过无线通信同步室外机，确保测试绕组 出 霜 图４室内机原理框图 室外机和室内机的主控芯片采用ＳＴ公司的 ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｘ芯片，ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｘ是增强型系列使 用高性能的ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ．Ｍ３ ３２位的ＲＩＳＣ内核，工 作频率为７２ＭＨｚ，内置高速存储器ｆ高达１２８Ｋ字节 的闪存和２０Ｋ字节的ＳＲＡＭ），丰富的增强Ｉ／Ｏ端口 和联接到两条ＡＰＢ总线的外设。所有型号的器件都 包含２个１２位的ＡＤＣ、３个通用１６位定时器和１ 个ＰＷＭ定时器，还包含标准和先进的通信接口： 多达２个Ｉ２Ｃ接口和ＳＰＩ接口、３个ＵＳＡＲＴ接口、 一个ｕＳＢ接口和一个ＣＡＮ接口。 无线同步模块采用ＡＰＣ２３０无线模块，该模块 是高度集成半双工微功率无线数据传输模块，其嵌 入高速单片机和高性能射频芯片。创新的采用高效 的循环交织纠检错编码，抗干扰和灵敏度都大大提 高，最大可以纠２４ｂｉｔｓ连续突发错误，达到业内的 领先水平。ＡＰＣ２３０模块提供了多个频道的选择， 可在线修改串口速率，发射功率，射频速率等各种 参数。能够应用在非常广泛的领域。 ３软件设计 软件部分采用模块化设计，由Ｃ语言编写，室 内机主程序框图如图５所示，室内机和室外机上电 初始化以后，室内机检测功能选择开关到极性测试， 并按下开始按键后，极性测试试验开始。室内机向 室外机发送实验开始同步选相命令，室外机同步切 换继电器在ＣＴ的一次侧加脉冲信号，室内机检测 ＣＴ二次侧的脉冲信号极性，并存储到存储器中。当 实验结束，试验结构由打印机自动输出。 室外机的主要功能是实现同步切换，并在在ＣＴ 的一次侧加脉冲信号，软件流程图如图６所示。 ２０１５年第９期ｔ￣１ｔｔｔ ｌ ８７ 技术与应用 相别测试结果与传统测试方法结果完全一致，测试 、、 ——————————．——————— ｌ初始化 结论正确。 表１极性测试试验报告 一次 ａ—ｎ ｂ—ｎ 二次相别 Ｃ－ｎ ａ—ｂ Ｏ Ｉ Ｙ Ｊ Ｙ 向室外机发送试验 开始命令 相别 Ａ—Ｎ ｂ—ｃ ａ－Ｃ Ｂ—Ｎ Ｃ．Ｎ 女 ０ ０ Ｏ ０ ＋ 二二二［二 同步切换极性并发 送无线命令 ５ 结论 应用该新型电流互感器极性测试仪一次接线可 以完成全部１８组极性测试试验，原有三名工作人员 减少为两人，其中一人负责接线，一人监护，经测 算单间隔回路试验时问减少约３／４的时间。该测试 仪通过无线通信可以实现开关的同步切换，避免了 二二二工二二二 检测ＣＴＺ．￣侧极性 Ｉ试验结束 发送无线结束命令 二二二［二 打印并存储试验结果 频繁插拔试验接线，减少了试验过程中可能出现的 图６室外机软件流程图 图５室内机软件流程图 安全隐患；通过单片机应用大大提高了测试结果的 准确性，显著提高了试验效率与检修质量，缩短了 试验所需停电时间，提升了重要用户的供电可靠性， ４现场应用 现场以某１０ｋＶ线路电流互感器极性测试进行 了验证，该ＣＴ仅有ＡＣ两相。将互感器一次侧接到 室外机一次侧端子上、互感器二次侧接到室内机二 次侧端子上，接线方式如图７所示。打开装置电源， 钮子开关指向极性测试，极性测试灯亮。按开始键， 有利于电力系统安全稳定运行。 参考文献 【１】 马锃墨．电流互感器接线和二次阻抗对继电保护可 靠性影ｎＮ［Ｊ］．电力学报，２００７，２２（４）：４６８—４７０，４７４． ［２］王怡．怎样测量电流互感器的极性［Ｊ］．农村电气化， 试验开始。如果测极性区域内上端标有“＋”的红色 发光二极管闪动，即为同极性；下端标有“一”的绿 色发光二极管闪动，则为反极性。实验结束后，打 ２００３（５）：３８． ［３］ 卢迪勇．主变一次通流校验电流互感器二次极性［Ｊ］． 变压器，２０１２，４９（３）：６４—６６． 印机可打印当前的实验结果。打印与存储试验报告 格式见表１：其中，“ ’表示不存在，“０”表示不 通，“一”表示反极性，“＋”表示同极性。由于该１０ｋＶ 线路ＣＴ仅有ＡＣ两相，因此除Ｂ相不通外，其余 ［４］寿挺．一种新型的电流互感器极性测试仪的研制［Ｊ］． 制冷空调与电力机械，２００８，２９（４）：８６．８７． ［５］郑杰文．新型电流互感器极性测试装置的研制［Ｊ】． 科技传播，２０１３（１）：４９． ［６］马利人，刘建华，李帆．电流互感器减极性和相量 图常见疑惑辨析［Ｊ］．仪表技术，２０１４（３）：１２—１４． ［７］ＪＢ／Ｔ ５３５６－－２００２．电流互感器试验导则［Ｓ】． （ ） ： ＿＿Ｊ。 Ｊ ● （ —— Ｃ ● ．ＪＮ 宏 ｋ★ｎ ｎ ——●Ｎ●Ｉ 室内机 ④雹 作者简介 武 琼（１９８８．），女，天津人，本科，助理工程师，主要从事电网 二次检修工作。 ‘ 电流互感器 图７极性试验接线图 ８８ Ｉ ｍｌｌ，，，ｌｍｌｔｔ ２０１５￣９
