1、基于無線傳輸?shù)谋銛y式高壓電流互感器變比測試儀設計Design of Portable Current Ratio Tester for High-voltage Current Transformer Based on Wireless Communication摘要：研制了適合戶外在線檢測的便攜式無線高壓電流互感器變比測試儀。該測試儀由一次側和二次側電流檢測系統(tǒng)組成，采用nRF905芯片構建無線收發(fā)電路進行無線通信，解決了高壓側測量安全問題，采用準同步采樣和FFT處理方法獲取電流基波之比，解決了諧波干擾引起的測量誤差，實現(xiàn)電流變比實時高精度測量。采用32位DSP芯片，計算速度快，測量精度高。

2、關鍵詞：無線通信；電流變比；測試Abastract：A portable current transformation tester for high voltage was developed. With wireless transceiver, this tester is very suitable for outdoor online testing. Two-side current testing circuits have been used in the system, and the wireless transceiver circuit is based on IC c

3、hip nRF905 to ensure the safety testing at high voltage side. The based current waves is obtained by synchronous-sampling and FFT, which can greatly decrease the measurement errors caused by harmonic interferences and realize the high measurement precision real timely. The device caculated very fast

4、 and accurate because the 32 bit DSP is used in device.Key Words: wireless communication, current ratio, test0 引言隨著電網(wǎng)建設的逐步完善, 相應的電力配電裝置得到了迅猛的發(fā)展，高壓電流互感器已在高壓電網(wǎng)中得到廣泛的應用。目前市場上許多電能現(xiàn)場校驗儀具有低壓端CT變比校驗功能，對高壓電流互感器變壓比由于安全原因無法校驗。為解決高壓變比測試問題，當今較好的兩種方法一種是高壓檢測端與檢測主裝置用光纖連接；另一種是高壓檢測端與檢測主裝置采用無線通信方式即無線高壓變比測試儀。本文介紹的是一種基

5、于TMS320F2812便攜式無線高壓電流互感器變比測試儀的設計方法。1 無線高壓變比測試原理無線高壓CT變比測試儀主要由高壓側電流檢測模塊、低壓側電流檢測模塊兩部分構成，其系統(tǒng)結構如圖1所示。手持式低壓側檢測模塊高壓側檢測模塊圖??；無線高壓CT變比測試儀結構圖 進行變比測量時，安裝在高壓絕緣桿頂部的高壓側檢測模塊所采集的一次電流信號，將采用無線傳輸方式發(fā)送到手持式低壓側檢測終端模塊，終端模塊則直接采集高壓電流互感器的二次電流；手持式終端將根據(jù)一次、二次電流信號，計算出高壓電流互感器一次、二次電流、變比及變比誤差。電流變比算法采用的是基波比值計算法，該方法先對高、低壓端同步采樣的電流值為x1（

6、n）、x2（n）進行FFT計算，得到其基波幅值，然后再對其基波幅值進行比較獲得變比，因此不受諧波的影響，測量精確可靠。 由于本系統(tǒng)采用的是交流準同步采樣，用FFT算法獲取電流基波參數(shù)進行電流變比測量，減少諧波影響，提高測量精度，其運算量相對較大，同時考慮便攜式低功耗的特點，CPU選用了TI 公司最新推出的32 位定點高性能低功耗TMS320F2812處理器2，主頻最高150MHz，可滿足本系統(tǒng)的精度和實時性需要。2 硬件電路設計2.1 電流檢測電路 電流取樣電路分為高壓一次側端和低壓二次側端取樣電路，二次側端取樣電路結構如圖2所示。低壓端采用5A/2mA鉗形電流互感器，由鉗形電流互感器得到電流

7、信號后將電流信號通過具有自動校準功能的運放組成的I/V轉換電路進行信號轉換，再經(jīng)放大電路將信號電平提高，以便于A/D轉換。高壓側端電流取樣電路和低壓側類似，就是增加了高壓端鉗形電流互感器，測量完成后再進行相應的信號調理即可進入A/D轉換。圖2：二次側端取樣電路2.2 交流準同步采樣電路為實現(xiàn)交流準同步采樣，采用波形變換電路，將輸入的工頻信號經(jīng)濾波、放大和比較后變成與輸入信號同頻率的脈沖信號，由DSP的外部中斷XINT1對其進行檢測和周期計算后256分頻產(chǎn)生A/D同步采樣控制信號，實現(xiàn)256點準同步采樣，電路如圖3所示。圖3：同步波形變換電路2.3 AD采樣電路在便攜式儀器設備中,往往要求其數(shù)據(jù)

8、采集系統(tǒng)不僅具有速度快、精度高的特點,而且還要求其具有供電電壓低、體積小以及功耗低等特性。本系統(tǒng)采用的ADS8320是一種逐次逼近式、單通道、16位、高速、微功耗A/D轉換器，它的采樣最高頻率可達100kHz。在2.7V供電和100kHz采樣速率下,其功耗僅為1.8mW。其接口電路如圖4所示。信號采樣用準同步采樣方法。根據(jù)準同步采樣定理, 同步信號獲取模塊動態(tài)跟隨電網(wǎng)頻率,定時刷新采樣模塊的采樣間隔值。采樣模塊按采樣間隔值定時對信號進行整周期256 點采樣。在使用中,要確保A/D 采樣頻率和串行口傳輸速率的設置相互協(xié)調, 以確保在下一個采樣間隔里DSP有足夠的時間讀取當前采樣數(shù)據(jù)。圖4：A/D

9、接口電路2.4 無線收發(fā)電路無線收發(fā)電路采用Nordic公司的單片無線收發(fā)芯片nRF905。nRF905全部高頻元件集成,工作穩(wěn)定、可靠性高，可工作在433/868/915MHz三個頻段。采用高抗干擾GFSK調制，內(nèi)置完整的通信協(xié)議和CRC，進一步保證了通信的可靠性。最大發(fā)射功率+10dBm，使傳輸距離100m。3 系統(tǒng)的軟件設計本系統(tǒng)軟件設計是以CCS2000為開發(fā)平臺，采用C語言編程。主要由數(shù)據(jù)采集、FFT、無線通信、顯示驅動，鍵盤管理和主程序組成。其主程序流程如圖5所示。圖5：主程序流程 外部XINT1中斷用于測量信號周期，采用定時器1進行計數(shù)；定時器0用于信號周期256等份后定時啟動A

10、/D，實現(xiàn)256點準同步采樣。在研制過程中采用相關技術措施，所開發(fā)的測試儀具有如下特點：（1）采用FFT算法獲取基波電流進行高壓變比測量，排除諧波干擾，提高了測量精度。（2）高壓電流信號采用無線傳輸方式，絕對確保操作的安全性。（3）采用準同步實現(xiàn)單周期256點的采樣，減小測量誤差。（4）采用32位高速DSP作為主控制器，提供高速的數(shù)據(jù)處理及圖形處理能力。圖6即是本測試儀的外形圖；圖7即是本測試儀的運行界面： 圖6：測試儀外形圖圖7：測試儀的運行界面4 測試情況 本裝置用江西省新余市八達電子有限公司生產(chǎn)的0.05級BD-3H型多功能電源采樣校驗裝置和升流器模擬變比200的電流互感器測試, 高壓一次側配置0.2級1000A / 200 mA 鉗形電流互感器測升流器輸出工頻電流，二次側配置0.1級5A/2mA鉗形電流互感器測BD-3H輸出工頻電流，相距100米。多次測試結果表明該裝置達到如下技術指標：（1）高壓鉗表無障礙傳輸距離為150米；（2） 電流量程：一次高壓鉗表：200A；二次低壓鉗表：6A；（3）變比測量范圍：1300； （4）測量精度：高壓電流1；低壓電流0.2；變比1；（5）耐壓：70000V/分鐘；（6）整機功耗<3VA 。裝置的 外形尺寸：195×100×45（mm），重量0.5kg，便于攜帶。5 結束語 本系統(tǒng)采用無線全雙工通信手段，