敖健永

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司陽江供電局，廣東 陽江 529500）

1 電流互感器極性測試方法

電流互感器（Current Transformer，CT）是按比例將大電流變換成小電流，為繼電保護(hù)裝置、測控裝置、安全自動(dòng)裝置以及故障錄波裝置等二次設(shè)備提供電氣一次回路電氣量的傳感器[1]。電流互感器一次側(cè)、二次側(cè)引出端子上一般標(biāo)有“*”或“·”符號(hào)，端子上標(biāo)有同一符號(hào)的是同極性端子，一般采用“減極性”標(biāo)注，即從一次側(cè)標(biāo)“*”端子通入交流電流時(shí)，二次電流從其二次側(cè)標(biāo)“*”端子流出[2]。流入二次設(shè)備中的電流反映了電氣一次回路電流的相位、電流互感器及其二次回路接線極性是否正確，直接關(guān)系到繼電保護(hù)裝置、測控裝置、安全自動(dòng)裝置以及故障錄波裝置等二次設(shè)備的準(zhǔn)確工作，與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)[3,4]。

在電流互感器新安裝、更換或二次電流回路發(fā)生變動(dòng)時(shí)，為了避免電流互感器的極性錯(cuò)誤導(dǎo)致繼電保護(hù)不正確動(dòng)作或電能計(jì)量錯(cuò)誤等事件的發(fā)生，投運(yùn)前的驗(yàn)收階段需要進(jìn)行電流互感器極性試驗(yàn)，投運(yùn)期間需要進(jìn)行帶負(fù)荷測試，以確保電流互感器及其二次回路接線正確。傳統(tǒng)的電流互感器極性測試方法主要有直流電源法、主變一次通流法等，其中現(xiàn)場經(jīng)常使用直流電源法[5,6]。

直流電源法需要的工具材料主要包括2節(jié)干電池、1個(gè)指針式萬用表、1個(gè)小開關(guān)以及若干個(gè)試驗(yàn)線等，接線如圖1所示[7-9]。

圖1 直流電源法測試電流互感器極性連接

將干電池串聯(lián)后的正、負(fù)極接至電流互感器一次側(cè)兩端，正極接至電流互感器一次側(cè)標(biāo)“*”端子,負(fù)極接至電流互感器一次側(cè)非標(biāo)“*”端子。將指針式萬用表調(diào)至毫安檔，正極接至電流互感器二次側(cè)標(biāo)“*”端子,負(fù)極接至電流互感器二次側(cè)非標(biāo)“*”端子。做搭、抬試驗(yàn)（合上、斷開小開關(guān)K），觀察指針的偏轉(zhuǎn)方向。若小開關(guān)K合上瞬間萬用表指針正向偏轉(zhuǎn)，小開關(guān)K拉開瞬間萬用表指針反向偏轉(zhuǎn)，則說明該電流互感器及二次回路接線為減極性。若萬用表指針偏轉(zhuǎn)方向與上述相反，則說明此電流互感器及二次回路接線為加極性。

傳統(tǒng)直流電源法存在以下缺點(diǎn)：（1）使用工具較多、接線復(fù)雜煩瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率較低；（2）人工觀察指針偏轉(zhuǎn)，存在指針偏轉(zhuǎn)不明顯或偏轉(zhuǎn)過大造成誤判的情況；（3）需要多人配合操作，開關(guān)場地一次側(cè)接線操作及監(jiān)護(hù)需要2人，保護(hù)室二次側(cè)指針偏轉(zhuǎn)情況觀察及監(jiān)護(hù)需要2人，一般通過對(duì)講機(jī)或電話溝通，存在信息傳遞不順暢導(dǎo)致測試不準(zhǔn)確的問題。

針對(duì)以上問題，本文設(shè)計(jì)了一鍵式電流互感器極性測試儀?；谥绷麟娫捶?，以可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）一體機(jī)為核心，通過無線通信完成測試相別自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電源激勵(lì)及電流互感器二次側(cè)感應(yīng)電流響應(yīng)的快速準(zhǔn)確處理，由PLC一體機(jī)執(zhí)行邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流互感器極性的檢測和判定，將測試結(jié)果通過觸摸屏和語音模塊輸出，可以準(zhǔn)確、快速、便捷地完成電流互感器極性測試。

2 總體設(shè)計(jì)方案

一鍵式電流互感器極性測試儀由主機(jī)和從機(jī)組成。按下測試鍵后，主機(jī)依次選擇測試相別，通過無線通信技術(shù)發(fā)送選相及測試命令給從機(jī)。從機(jī)接收到指令后，同步切換相別，并向指定相別電流互感器提供脈沖電流。主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測電流互感器二次側(cè)感應(yīng)電流，由PLC一體機(jī)執(zhí)行邏輯判斷功能，判定電流互感器極性是否正確。測試儀接線原理如圖2所示。

圖2 測試儀接線原理

3 軟硬件設(shè)計(jì)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

一鍵式電流互感器極性測試儀主機(jī)、從機(jī)硬件架構(gòu)基本一致，主要由PLC、電源模塊、外部開入模塊、激勵(lì)輸出模塊、響應(yīng)檢測模塊、語音模塊、觸摸屏以及通信模塊等組成，整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 整體結(jié)構(gòu)

（1）核心部件采用三菱公司型號(hào)為FX1N的PLC。PLC是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)和繼電器控制相結(jié)合的工業(yè)控制器，一般由中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、電源及其他各種接口組成，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛[10]。

（2）激勵(lì)輸出模塊主要由電池、電解電容以及繼電器接點(diǎn)組成。準(zhǔn)備極性測試前，電解電容通過繼電器接點(diǎn)切換到電池側(cè)，給電解電容充電。極性檢測時(shí)，電解電容通過繼電器接點(diǎn)切換到電流互感器側(cè)，向電流互感器的一次側(cè)放電，從而在電流互感器二次側(cè)感應(yīng)出電動(dòng)勢。

（3）響應(yīng)檢測模塊主要由高精度電流檢測模塊、二極管、電阻以及繼電器接點(diǎn)組成。電流互感器二次側(cè)線圈、高精度電流檢測模塊、二極管、電阻以及繼電器接點(diǎn)等構(gòu)成回路，當(dāng)電流互感器二次側(cè)感應(yīng)出電動(dòng)勢時(shí)，二次側(cè)回路將出現(xiàn)感應(yīng)電流，利用二極管的單向?qū)ㄐ裕ㄟ^高精度電流檢測模塊檢測電流有無，再通過PLC進(jìn)行極性判斷。

（4）通信模塊主要由全網(wǎng)通遠(yuǎn)程控制器和433 MHz射頻遙控收發(fā)器組成。采用4G通信和射頻通信相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)主機(jī)和從機(jī)間高速、可靠的數(shù)據(jù)傳輸，滿足現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境和遠(yuǎn)距離測試需求。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

一鍵式電流互感器極性測試儀軟件部分采用梯形圖編寫，軟件流程如圖4所示。

圖4 軟件流程

主機(jī)、從機(jī)上電初始化，根據(jù)按鍵選擇判斷是否測試。按下測試鍵后，主機(jī)將依次選擇測試相別，通過無線通信技術(shù)向從機(jī)發(fā)送選相命令和激勵(lì)輸出測試命令。從機(jī)接收到指令后，同步切換相別，并給CT一次側(cè)施加脈沖信號(hào)。同時(shí)，主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測CT二次側(cè)的感應(yīng)電流，通過PLC一體機(jī)判斷電流互感器的極性，通過觸摸屏和語音模塊輸出結(jié)果。

4 樣機(jī)研制

根據(jù)上述軟硬件設(shè)計(jì)，自主研制了一鍵式電流互感器極性測試儀樣機(jī)，如圖5所示。

圖5 測試儀樣機(jī)

將該測試儀試用于變電站新建110 kV線路間隔驗(yàn)收現(xiàn)場，開展實(shí)際電流互感器極性測試，測試結(jié)果與傳統(tǒng)直流電源法的結(jié)果一致，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié) 論

采用一鍵式電流互感器極性測試儀可以快速、準(zhǔn)確、便捷地測試電流互感器的極性，通過無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)測試相別切換和測試指令傳輸，避免了人工頻繁改接線和對(duì)講機(jī)溝通不暢等問題，可以大幅提高現(xiàn)場工作效率，有效提升供電可靠性。通過PLC一體機(jī)自動(dòng)判別，有利于提高繼電保護(hù)的可靠性和電網(wǎng)安全性。該測試儀效果卓越，發(fā)展前景良好，可以廣泛應(yīng)用于電流互感器極性測試。