智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀的研究與應(yīng)用

董召?gòu)?qiáng)，郭永翔，魏 斌，趙玉婷，石家樂

（國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司天水供電公司，甘肅 天水 741000）

一般每年都會(huì)新增加許多大電力客戶及變壓器，其計(jì)量柜內(nèi)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(jìn)行互感器試驗(yàn)時(shí)，須將身體探入計(jì)量柜內(nèi)進(jìn)行接線，而柜內(nèi)計(jì)量設(shè)備布局較滿，操作起來(lái)難度較大，有時(shí)還需要操作兩三次才能將線夾連接到互感器。既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力[1-2]。對(duì)現(xiàn)有的工作流程進(jìn)行逐個(gè)排查分析，發(fā)現(xiàn)互感器試驗(yàn)工作中存在安全隱患，工作小組每年要進(jìn)行近2 000 組次互感器試驗(yàn)，并且工作人員與一次母線設(shè)備距離在0.1 m 以內(nèi)甚至接觸，存在危險(xiǎn)因素[3]。

因此，須要研制互感器試驗(yàn)輔助裝置，解決目前變電站和大用戶10 kV 和35 kV 高壓室內(nèi)不方便試驗(yàn)接線互感器的檢定，從而提高工作效率和人員的安全防護(hù)，而試驗(yàn)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)在于試驗(yàn)裝置與互感器在變電站柜體內(nèi)人員時(shí)常無(wú)法有足夠距離接線、同時(shí)一次接線能否良好接觸[4]。

1 智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀的原理和框架

智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀的工作原理如下。

將通斷電測(cè)試部分在一次側(cè)連接好，二次側(cè)電信號(hào)接收部分連接好；

在無(wú)線接收和發(fā)射部分，按通一鍵測(cè)試按鈕，通斷電測(cè)試部分接收通斷電無(wú)線信號(hào)，開關(guān)進(jìn)行通斷操作，二次側(cè)接收部分接收電信號(hào)；

同時(shí)反饋給無(wú)線信號(hào)接收和發(fā)射部分，判斷互感器極性正負(fù)，并顯示正反信號(hào)。

智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀結(jié)構(gòu)框架如圖1 所示。該智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀通過(guò)紅外傳輸信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)以下技術(shù)指標(biāo)：

圖1 智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀結(jié)構(gòu)框架

按下一鍵測(cè)試按鈕，能夠在1～3 s 內(nèi)測(cè)試出互感器極性，并顯示在手持終端；

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

該互感器極性測(cè)試儀1 s 內(nèi)發(fā)出5 組測(cè)試信號(hào)，4 組反饋信號(hào)相同顯示測(cè)試結(jié)果，否則重新發(fā)送測(cè)試信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。

2 智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀的組成

智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀由4 部分組成：接線夾和操作桿、電源及信號(hào)檢測(cè)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(shè)計(jì)圖，確定出了接線夾各部分的尺寸，按照設(shè)計(jì)尺寸，對(duì)接線夾個(gè)部件進(jìn)行了加工，并進(jìn)行組合，制作出完整的接線夾，如圖2 所示。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，接線夾連接牢固，未發(fā)生松脫，操作桿可調(diào)節(jié)長(zhǎng)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(shí)物圖

2.2 電源及信號(hào)檢測(cè)電路

通過(guò)光耦對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別、判斷，并經(jīng)輸出觸發(fā)單向可控硅進(jìn)行保持，為單片機(jī)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的開入信號(hào)。繪制電源及信號(hào)檢測(cè)部分的原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)電路功能可實(shí)現(xiàn)。對(duì)制作好的50 個(gè)電路板進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，50 個(gè)電路板均滿足要求。

表1 智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀電源及信號(hào)檢測(cè)電路測(cè)試情況

2.3 指示電路

采用單片機(jī)控制指示，指示明顯并且功率損耗小，可擴(kuò)展性強(qiáng)。繪制出單片機(jī)及指示部分的原理圖，完成了電路板的制作，同樣對(duì)電路進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)電路功能可實(shí)現(xiàn)。對(duì)50 只單片機(jī)的各輸入輸出端口電平值開展測(cè)試，發(fā)光二極管能可靠指示，如表2 所示。

表2 智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀單片機(jī)的各輸入輸出端口電平值

2.4 裝置外殼

外殼與內(nèi)部電路尺寸吻合、匹配，經(jīng)過(guò)測(cè)量電路板和各種元器件尺寸，確定內(nèi)部容積為230 mm ×180 mm × 60 mm。因此，根據(jù)電路板和各種元器件的組裝位置確定選用內(nèi)部容積為250 mm × 220 mm ×80 mm 的不銹鋼飯盒作為裝置外殼，對(duì)外殼進(jìn)行了改裝，將接線插孔、復(fù)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(nèi)，如圖3、圖4 所示。

圖3 裝置外殼

圖4 智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀實(shí)際使用圖

3 應(yīng)用效果

為驗(yàn)證裝置有效性，以國(guó)網(wǎng)甘肅天水供電公司在建110 kV 天寶變電站為對(duì)象，結(jié)合驗(yàn)收工作，對(duì)裝置的使用效果進(jìn)行檢查 ，在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中電路搭接可由接線夾完成，并且電源通斷操作可通過(guò)遙控開關(guān)實(shí)現(xiàn)，不須要登高搭接和人員監(jiān)護(hù)，只需兩名人員即可完成測(cè)試，具有很好的安全性，避免登高觸電危險(xiǎn)。重新統(tǒng)計(jì)了使用新裝置的極性測(cè)試時(shí)間，總平均用時(shí)僅為12 min，提高了極性測(cè)試質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研制一種智能無(wú)線互感器極性測(cè)試儀，以單片機(jī)控制技術(shù)為核心，對(duì)各部分電路進(jìn)行設(shè)計(jì)改裝，制作出一種互感器極性測(cè)試裝置。利用操作桿輕松實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)導(dǎo)線的連接，解決了傳統(tǒng)引接試驗(yàn)線模式下，多節(jié)操作桿連接費(fèi)時(shí)費(fèi)力，試驗(yàn)線雜亂、操作桿外引接線易擺動(dòng)等問題，節(jié)約人力物力，確保高空引接試驗(yàn)線的安全性。通過(guò)無(wú)線遙控，讓遙控試驗(yàn)儀代替一組試驗(yàn)人員，原2 組人員減少為1 組，極性試驗(yàn)前完成一次側(cè)三相引接試驗(yàn)線，縮短試驗(yàn)時(shí)間、又提高極性測(cè)試質(zhì)量。