基于2.4G無線傳輸高壓鉗形電流表

葉小燕 孫張建 吳偉 吉斌

江蘇省電力公司海安縣供電公司 226600

摘要：通過2.4G無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，把現(xiàn)場的高壓電流數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端手持設(shè)備。高壓電路異常存在電流檢測難和安全性的問題，需要一種便捷的安全的設(shè)備來對現(xiàn)場的電流檢測。設(shè)備采用最新CT技術(shù)及掩膜數(shù)字集成技術(shù)，2.4G無線傳輸技術(shù)結(jié)合交流互感傳感器和LCD接收設(shè)備把采集到的電流值顯示到LCD手持端。

關(guān)鍵詞：CT技術(shù)；掩膜數(shù)字集成技術(shù)；2.4G無線；交流互感器；LCD

引言

通常在需要檢測電壓或電流的高壓設(shè)備或總控制盤的控制電路中，均在電路中設(shè)計測量電路。但在小型設(shè)備設(shè)備的控制盤一般不設(shè)計測量電路但當(dāng)小型設(shè)備出現(xiàn)故障時，我們又必須斷開電路后將電流表串接在被測電路中才能檢測電流的變化，以進(jìn)行故障分析使用高壓無線鉗形電流表可以在不斷開電源的情況下直接對設(shè)備電流進(jìn)行測量。

無線高低壓鉗形電流表突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，專為測量高壓電流而精心設(shè)計制造的，采用最新CT技術(shù)及掩膜數(shù)字集成技術(shù)，由專用鉗形電流表配高壓絕緣桿組成，無線傳送測試數(shù)據(jù)，配備無線接收器，能直線30米內(nèi)接收被測數(shù)據(jù)。若不使用絕緣桿，還可以當(dāng)作高精度低壓鉗形電流表、漏電流表使用，能準(zhǔn)確測出0.1mA的電流或漏電流。

無線高低壓鉗形電流表鉗頭與引導(dǎo)區(qū)創(chuàng)新的一體化設(shè)計，確保了常年無間斷測試的高精度、高可靠性、高穩(wěn)定性。

無線高低壓鉗形電流表連接絕緣桿，可用于60kV以下的高壓線路電流測量，在線電流測量，還具有峰值保持、數(shù)據(jù)保持、數(shù)據(jù)存儲、無線傳輸?shù)裙δ?，其專用鉗形電流表通過按壓或退拔絕緣桿能方便鉗夾或撤離被測導(dǎo)線，省時快捷，廣泛應(yīng)用于變電站﹑發(fā)電廠﹑工礦企業(yè)以及檢測站﹑電工維修部門進(jìn)行電流檢測和野外電工作業(yè)等。也可以取代高低壓變比測試儀，即分別測出一次回路與二次回路的高低壓電流，再計算就能得出高低壓的變比。絕緣桿輕便，具有防潮﹑耐高溫﹑抗沖擊﹑抗彎﹑高絕緣、可伸縮等特點。

一、高壓無線鉗形電流表的工作原理

高壓無線鉗形電流表是2.4G無線技術(shù)結(jié)合電流互感原理制作的，互感器的鐵芯有兩個活動部分，并于手柄相連，使用時只要接觸導(dǎo)線后推動手柄活動鐵芯使鉗口張開。將被測電流的導(dǎo)線放入鉗口中，鉗口閉合。此時通過電流的導(dǎo)線相當(dāng)于互感器的一次繞組，二次繞組將出現(xiàn)感應(yīng)電流，其大小由導(dǎo)線的工作電流和繞組圈數(shù)比來確定。采樣電路采集到電流信號送給微處理器，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通過2.4G無線設(shè)備傳輸?shù)绞殖纸邮斩耍殖侄说奈⑻幚砥靼呀邮盏降臄?shù)據(jù)處理后送到LCD液晶屏上把電流值顯示出來。

二、硬件系統(tǒng)

2.1采集端組成部分

1）電源電路：提供整個設(shè)備的電能，采用DC6V堿性干電池通過穩(wěn)壓芯片為各單元提供合適的電壓

2）數(shù)據(jù)采集電路：采集被測導(dǎo)線的電流數(shù)據(jù)，采用TI專用的電流采樣IC，給MCU提供數(shù)據(jù)。

3）MCU處理單元：對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。把MCU處理后的數(shù)據(jù)送給無線設(shè)備。

4）2.4G無線傳輸設(shè)備：把數(shù)據(jù)無線傳給接收端。把MCU送給的數(shù)據(jù)無線傳送到手持接收端。

2.2采集端框圖

采集端系統(tǒng)組成

2.3手持端組成部分

5）電源電路：提供整個設(shè)備的電能，采用DC6V堿性干電池通過穩(wěn)壓芯片為各單元提供合適的電壓

6）2.4G無線接收設(shè)備：接收采集端發(fā)來的數(shù)據(jù)。把接收到的電流采集數(shù)據(jù)送給MCU處理單元。

7）MCU處理單元：處理接收到的數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)送到LCD。MCU接收到數(shù)據(jù)后經(jīng)過處理把數(shù)據(jù)送到LCD液晶上。

8）LCD顯示單元：顯示電流值。把MCU處理過的數(shù)據(jù)以數(shù)值的方式顯示在液晶屏上。

9）按鍵模塊：喚醒，數(shù)據(jù)保持、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)查詢。把處于休眠狀態(tài)的手持設(shè)備喚醒，使其工作在正常模式。對高處采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保持，需要保存的可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存方便查詢。

2.4手持端框圖

手持端系統(tǒng)組成

2.5系統(tǒng)電路設(shè)計

鉗形互感器選用工業(yè)級的交流互感器既保證了安全又保證準(zhǔn)確性，供電電路采用DC6V堿性干電池通過ASM117-3.3穩(wěn)壓芯片保證電壓的穩(wěn)定性。處理單元使用超低功耗的MSP430系列MCU，提高了電池的續(xù)航能力。無線傳輸接收設(shè)備采用專用NRF24L01+PA無線傳輸設(shè)備，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。顯示設(shè)備采用工業(yè)級小尺寸LCD12864液晶顯示屏，保證了其使用周期。以下是系統(tǒng)電路圖

系統(tǒng)電路圖

三、軟件系統(tǒng)

3.1采樣端軟件系統(tǒng)

采樣軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)初始化，電流采樣、判斷是否有電流，有數(shù)據(jù)傳送無數(shù)據(jù)繼續(xù)采樣。

3.2采樣端軟件框圖

3.3手持端軟件系統(tǒng)

手持端軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)初始化，數(shù)據(jù)接收、按鍵是否按下、把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃CD顯示屏上

3.4手持端軟件流程圖

四、技術(shù)規(guī)格

功能 高壓交流電流測量，低壓交流電流、漏電流測量，在線交流電流監(jiān)測

電源 DC6V堿性干電池（1.5V AAA×4）

測試方式 鉗形CT，積分方式

傳輸方式 2.4GHZ無線傳送，傳輸距離約30m

顯示方式 4位LCD顯示，背光功能，適合昏暗場所

鉗口尺寸 φ48mm

采樣速率 2次/秒

測量范圍 0.0mA～1000A（50/60Hz自動）

分辨率 0.1mA

換擋 0.0mA～1000A 全自動換檔

數(shù)據(jù)存儲 99組，存儲過程中“”符號指示，“FULL”符號閃爍顯示表示存儲已滿

PEAK保持 自動保持高處的測試值，通常測試模式下按鍵，PEAK保持功能，再按鍵取

消此功能

線路電壓 60kV以下線路測試（帶絕緣桿操作）

自動關(guān)機 開機約15分鐘后，儀表自動關(guān)機，以降低電池消耗

總結(jié)

通常用普通電流表測量電流時，需要將電路切斷停機后才能將電流表接入進(jìn)行測量，這是很麻煩的，有時正常運行的電動機不允許這樣做。此時，使用高壓鉗形電流表就顯得方便多了，可以在不切斷電路的情況下來測量電流，在高出不方便讀數(shù)值的時候，無線接收端的手持設(shè)備可以方便度出數(shù)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文靜. 鉗形電流表[J]. 2012 年河北省教師教育學(xué)會教學(xué)設(shè)計主題論壇論文集，2012.

[2]張濟韜，刁建宏. 鉗型電流表檢定系統(tǒng)的研究[J]. 標(biāo)準(zhǔn)計量與質(zhì)量（陜西），1999，10（2）：25-25.

[3]苑鐸. 基于多功能校準(zhǔn)源的鉗型電流表電路自動測試研究[D]. 電子科技大學(xué)，2009.

[4]鄧琳，陳光貴. 數(shù)字鉗形表交流電流測量結(jié)果的不確定度評定[J]. 計量與測試技術(shù)，2011，38（4）：58-58.

[5]陳梅梅. 鉗形電流表的組成，使用與故障檢修[J]. 家電檢修技術(shù)：資料版，2009（2）：44-45.

[6]劉月明. 數(shù)字式鉗形電流表測量結(jié)果不確定度的評定[J]. 計量與測試技術(shù)，2005，31（12）：38-38.

[7]王立斌，張穎，楊新華，等. 采用安匝平衡原理校驗鉗形表可行性探討[J]. 工業(yè)計量，2005，14（6）：30-32.

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此外，電纜線路是敷設(shè)在地下的隱蔽工程。為了補償電纜運行后，由于溫度變化而引起的長度伸縮以及因事故等造成重做電纜終端頭和中間接頭要一般在下列處所敷設(shè)電纜時，應(yīng)考慮留有適量的裕度：從垂直面引向水平面；穿管時，管子的兩端；建筑物的伸縮縫附近；電纜終端頭和中間接頭附近引入引出建筑物、隧道處和河流的兩岸等處直埋電纜應(yīng)按電纜溝全長的0.5%～1%留裕度，并敷設(shè)成波形。

3.5做好檢測防護工作

電纜敷設(shè)結(jié)束之后，要通過電子系統(tǒng)對敷設(shè)工作進(jìn)行初步調(diào)試，以此來確認(rèn)是否附合電網(wǎng)正常工作運行范圍，調(diào)試要求高精準(zhǔn)度。從而保證在檢測中能夠發(fā)現(xiàn)問題并及時解決。

對于地線保護，為了防止架空電纜及分線設(shè)備被電力線或雷電擊傷，在架空電纜及吊線上應(yīng)做地線保護。一般在有分線箱的電桿、電纜引上桿、終端桿及可能或曾經(jīng)被電力線、雷電擊傷過的電桿上的全部電纜與吊線，均應(yīng)裝設(shè)地線。 地線用4.0mm鍍鋅鋼線制成，其上端用接地夾板與吊線連接，然后再用7/1.2軟銅線焊連在電纜接頭鉛套管或電纜金屬外皮上；地線下端焊接在接地棒上。地線出土后約2m處裝設(shè)接地夾板以便測試。

分線箱的地線裝設(shè)方法與上述基本相同，其地線上端先用分線箱的地線螺釘擰緊，然后再引至吊線。當(dāng)?shù)鼐€與避雷線同桿裝設(shè)時，其安裝方法除與一般電纜及吊線的地線相同外，地線應(yīng)伸出桿頂約10cm。

4.結(jié)束語

電纜敷設(shè)是電力系統(tǒng)工作的前期工作，也是電力輸送能否順利進(jìn)行的一項重要保證。地下電纜的敷設(shè)是整個電網(wǎng)工作中工作最復(fù)雜，難度最高的，同時也是出現(xiàn)問題最多的，電纜敷設(shè)的合格與否直接影響電網(wǎng)能否正常運行。在電纜敷設(shè)的過程中要求每一個環(huán)節(jié)都必須認(rèn)真完成，避免重復(fù)敷設(shè)給整個工程甚至系統(tǒng)造成損失。隨著經(jīng)濟和和供電網(wǎng)絡(luò)要求的不斷提高，電纜敷設(shè)技術(shù)要求也在不斷提高，這就要求敷設(shè)技術(shù)人員在技術(shù)上能有相應(yīng)水平的提高，在敷設(shè)技術(shù)上的優(yōu)化就是對電力系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的有力保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉艷艷.機械化條件下敷設(shè)電纜在電廠安裝中的可知性探究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2012.（27）

[2]高明.秦如意.城市綜合管溝中電力電纜敷設(shè)施工技術(shù)探討[J].中國科技成果.2013

[3]田源.電纜敷設(shè)施工中電纜材料控制優(yōu)化措施及管理流程研究.電源技術(shù)應(yīng)用.2013