CN107450042B - 一种电流互感器检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种电流互感器检测系统，包括任务管理平台、手持智能终端以及测试单元，手持智能终端与任务管理平台GPRS通讯连接，手持智能终端与测试单元使用BlueTooth通讯连接，任务管理平台负责下达测试任务和接受测试结果，手持智能终端负责发送测试命令给测试单，上传测试数据给任务管理平台，测试单元负责对被测互感器进行测试，并向上传输至手持智能终端。本发明可实现远程下发对互感器的测试任务，现场接收并完成测试工作，任务管理平台实现对互感器信息集中化管理，加强对互感器的管控能力，通过采用异频小信号测试方法，降低设备功耗需求，实现使用便携式设备测试，提高现场工作效率，通过使用BlueTooth无线通讯控制，隔离人员与被测高压设备，保证人身安全。
Description
技术领域：
本发明涉及一种电流互感器现场检测系统，具体讲是一种实时管控的便携式电流互感器检测系统。
背景技术：
电流互感器作为重要的一种计量器具，属于计量法规定的强检计量器具。随着我国电力改革的不断深入，电力计量器具的管控方式向集中化管理，实时传输方向发展。
目前，传统比较法设备和低压外推法是现场开展电流互感器检测的主要方法。比较法设备采用的是升流测差原理，测试时需要升流源、标准CT、负荷箱、校验仪、大电流导线等设备。存在检测效率低、设备多、接线复杂、运输安装困难、安全性差等弊端。而低压外推法通过施加小电压信号模拟电流互感器的工作状态，测量电流互感器的相关物理参数，运用公式计算实现对电流互感器的误差测试。该方法在一定程度上避免了比较法设备多，接线复杂等缺点。但现有设备存在测试信号频率单一，传输控制方式对线缆依赖性强等问题，造成现场测试安全性不高，抗干扰能力差，测试管控不及时等后果，对实现电力计量器具的管控方式向集中化管理，实时传输方向发展不利。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是，提供一种实时管控、抗干扰能力强、安全性高的电流互感器检测系统，该检测系统可远程下发对互感器的测试任务，现场接收并完成测试工作，实现对互感器信息集中化管理，加强对互感器的管控能力，解决现有设备抗干扰能力差难题，隔离人员与被测高压设备，保证人身安全，提高测试安全性。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的电流互感器检测系统，该检测系统包括任务管理平台、手持智能终端以及测试单元，其中：
所述任务管理平台与手持智能终端使用GPRS通讯，下达测试任务单至所述手持智能终端，并接收来自手持智能终端传输的测试结果数据，进行相关数据分析和记录；
所述手持智能终端向上与任务管理平台通讯，向下与测试单元使用BlueTooth通讯，用于接收来自任务管理平台下达的测试任务，输入被测互感器参数，向下发送测试命令至测试单元，接收来自测试单元传输的被测互感器测试数据进行显示读取，向上将测试数据上传输至任务管理平台；
所述测试单元与手持智能终端进行通讯，执行来自手持智能终端的测试命令，控制输出异频信号，并将异频信号施加至被测互感器，同时采集被测电流互感器的一、二次电压、电流信号进行处理和运算，得出被测互感器的误差、变比等参数，并向上传输至手持智能终端。
优选地，本发明所述的一种电流互感器检测系统，其中，测试单元可包括信号处理模块、全波整流模块、变频功放模块、选频滤波模块、信号采集模块和电源模块，所述信号采集模块和全波整流模块均与信号处理模块连接，所述变频功放模块两边分别与全波整流模块和选频滤波模块连接，所示电源模块负责向信号处理模块、全波整流模块、变频功放模块、选频滤波模块以及信号采集模块进行供电。
优选地，本发明所述的一种电流互感器检测系统，其中，信号处理模块可采用的是信号TMS320F2811DSP芯片。
优选地，本发明所述的一种电流互感器检测系统，其中，全波整流模块可包括电阻R51、电阻RY、电容C24、电容C25以及四个二极管D33、D34、D35、D36，所述四个二极管D33、D34、D35、D36相互连接成桥式结构并与电阻RY、电容C24、电容C25并联，所述D33与D35之间以及D34与D36之间各有一条用于与信号处理模块连接的输入线，且并联的电阻RY、电容C24及电容C25与电阻R51串联输出整流后信号进入变频功放模块。
优选地，本发明所述的一种电流互感器检测系统，其中，变频功放模块可包括电容C9、电容C5、电容C18、电容C26、电容C6、电容C20、电容C12、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电容C27、电容C28、电容C34、电容C33、电容C31、电容C32、电阻R14、电阻R020、电阻R13、电阻R36、电阻R37、电阻R35、电阻R34、电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电感L6、MAX4080TAUA电流检测放大器以及四个STP22NF03L场效应管V7、V8、V11和V12，所述电容C9、电容C5和电阻R14相互并联，所述电容C6、电容C20、电容C12、电容C35和电容C36相互并联，所述电阻R020的一端同时与电阻R14的一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的RS+脚连接，电阻R020的另一端同时与电容C6的一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的RS-脚连接，所述电容C18的一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的VCC脚同时连接外部VCC，电容C18的另一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的GND脚同时接地，所述电阻R13的一端与MAX4080TAUA电流检测放大器的OUT脚连接，另一端与电容C26的一端连接，电容C26的另一端接地，所述STP22NF03L场效应管V12和V8的漏极同时与电容C36的一端连接，所述STP22NF03L场效应管V11和V7的源极同时与电容C36的另一端连接，STP22NF03L场效应管V12的源极与STP22NF03L场效应管V11的漏极连接，STP22NF03L场效应管V8的源极与STP22NF03L场效应管V7的漏极连接，所述电阻R36和电容C37串联且连接在STP22NF03L场效应管V11的漏极与源极之间，所述电阻R37和电容C38串联在STP22NF03L场效应管V7的漏极与源极之间，所述电感L4、电感L3、电感L6串联在STP22NF03L场效应管V12的源极与VOUTA输出端之间，所述电感L2、电感L1、电感L5串联在STP22NF03L场效应管V8的源极与VOUTN输出端之间，电容27和电容28并联在电感L3和电感L4的中间与电感L1和电感L2的中间之间，电阻R35和电容C33串联在电感L1的一端与电容C36的一端，电容C34与电阻R35和电容C33并联，电阻R34和电容C32串联在电感L6的一端与电容C36的一端，电容C31与电阻R34和电容C32并联。
优选地，本发明所述的一种电流互感器检测系统，其中，选频滤波模块可包括极性电容C35、极性电容C33A、极性电容C30、极性电容C26、极性电容C27、极性电容C29、电容C34、电容C33B、电容C31、电容C28、电感L7、电感L8以及TMR0512芯片，所述极性电容C35和电容C34并联连接，电容C33B和极性电容C33A并联连接在TMR0512芯片的+VIN脚与-VIN脚之间，极性电容C30、极性电容C26、电容C31并联连接在TMR0512芯片的+VOUT脚与-VOUT脚之间，极性电容C27、极性电容C29、电容C28并联连接，电感L7一端连接VCC，电感L7另一端连接TMR0512芯片的+VIN脚，电感L8一端连接TMR0512芯片的+VOUT脚，电感L8另一端连接极性电容C27的正极。
优选地，本发明所述的一种电流互感器检测系统，其中，信号采样模块可包括电阻R59、电容C59、二极管D4、二极管D5和AD芯片，电阻R59一端与AD芯片连接，电容C59一端连接在电阻R59与AD芯片的中间，二极管D4和二极管D5串联在AVDD端与AGND端之间，电阻R59和AD芯片连接线与二极管D4和二极管D5的连接线相交接。
优选地，本发明所述的一种电流互感器检测系统，其中，AD芯片可为AD7600芯片。
采用以上结构后，本发明的优点是：
1、通过任务管理平台远程下发电流互感器的测试任务及管理被测互感器测试数据，并可扩展与国家电网SG186或MIS营销系统对接，有效提高了对电流互感器的管控能力，实现对被测互感器进行长期跟踪监测，及时发现异常并处理。
2、采用异频小信号信号测试技术,降低测试时设备功耗需求，实现设备便携式，解决了比较法测量互感器时的设备多、接线复杂、运输困难等弊端，大大减轻了现场工作的劳动强度，提升了劳动效率。
3、通过采用手持智能终端在现场对互感器进行遥控测试，隔离人员与高压设备，保证测试人员的人身安全。
附图说明：
图1为本发明一种电流互感器检测系统的结构示意图；
图2为本发明中测试单元的结构示意图；
图3为本发明中全波整流模块的电路结构示意图；
图4为本发明中变频功放模块的电路结构示意图；
图5为本发明中选频滤波模块的电路结构示意图；
图6为本发明中信号采样模块的电路结构示意图。
具体实施例：
下面结合附图和具体实施例对本发明一种电流互感器检测系统作进一步说明：
如图1所示，本发明一种电流互感器检测系统包括任务管理平台100、手持智能终端200以及测试单元300，其中，
任务管理平台100与手持智能终端200使用GPRS通讯连接，手持智能终端200与测试单元300使用BlueTooth通讯链接，两种通讯方式均可自动确认通信是否连接。任务管理平台100下达测试任务单至手持智能终端200，并接收来自手持智能终端200传输的测试结果数据，进行相关数据分析和记录，可扩展与国家电网SG186或MIS营销系统进行对接，提高对互感器的管控能力。任务管理平台100采用的是WINDOWS系统。
手持智能终端200向上与任务管理平台100通讯，向下与测试单元300使用BlueTooth通讯，用于现场接收来自任务管理平台100下达的测试任务，输入被测互感器参数，并确认测试单元300与被测互感器是否正确接线，然后向下发送测试命令至测试单元300，接收来自测试单元300传输的被测互感器测试数据进行显示读取，向上将测试数据上传输至任务管理平台100。手持智能终端200采用的是WINDOWS系统。
测试单元300与手持智能终端200进行通讯，执行来自手持智能终端200的测试命令，控制输出异频信号，并将异频信号施加至被测互感器，同时采集被测电流互感器的一、二次电压、电流信号进行处理和运算，得出被测互感器的误差、变比等参数，并向上传输至手持智能终端200。测试单元300采用TMS 2811 DSP处理器。
如图2所示，测试单元300包括信号处理模块301、全波整流模块302、变频功放模块303、选频滤波模块304、信号采集模块305和电源模块306，信号采集模块305和全波整流模块302均与信号处理模块301连接，变频功放模块303两边分别与全波整流模块302和选频滤波模块304连接，电源模块306负责向测试单元300供电，即电源模块306负责向信号处理模块301、全波整流模块302、变频功放模块303、选频滤波模块304以及信号采集模块305进行供电。
测试单元300接收手持智能终端200的命令后，信号处理模块301控制输出预设信号，测试信号经全波整流模块302整流后输入到变频功放模块303放大，再由选频滤波模块304逆变处理后，施加在被测互感器端子。同时，信号采集模块305自动采集被测互感器一、二次侧的电压、电流信号，上传至信号处理模块301对数据进行处理运算，结果向手持智能终端200上传，完成测试。所述信号处理模块301采用采用的是TI公司生产的信号TMS320F2811DSP芯片。该芯片是32位数字信号处理器，处理性能可达150MIPS，每条指令周期6.67ns，信号处理运算效率高。
如图3所示，全波整流模块302包括电阻R51、电阻RY、电容C24、电容C25以及四个二极管D33、D34、D35、D36，所述四个二极管D33、D34、D35、D36相互连接成桥式结构并与电阻RY、电容C24、电容C25并联，所述D33与D35之间以及D34与D36之间各有一条用于与信号处理模块301连接的输入线，且并联的电阻RY、电容C24及电容C25与电阻R51串联输出整流后信号进入变频功放模块。
如图4所示，变频功放模块303包括电容C9、电容C5、电容C18、电容C26、电容C6、电容C20、电容C12、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电容C27、电容C28、电容C34、电容C33、电容C31、电容C32、电阻R14、电阻R020、电阻R13、电阻R36、电阻R37、电阻R35、电阻R34、电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电感L6、MAX4080TAUA电流检测放大器以及四个STP22NF03L场效应管V7、V8、V11和V12，所述电容C9、电容C5和电阻R14相互并联，所述电容C6、电容C20、电容C12、电容C35和电容C36相互并联，所述电阻R020的一端同时与电阻R14的一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的RS+脚连接，电阻R020的另一端同时与电容C6的一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的RS-脚连接，所述电容C18的一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的VCC脚同时连接外部VCC，电容C18的另一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的GND脚同时接地，所述电阻R13的一端与MAX4080TAUA电流检测放大器的OUT脚连接，另一端与电容C26的一端连接，电容C26的另一端接地，所述STP22NF03L场效应管V12和V8的漏极同时与电容C36的一端连接，所述STP22NF03L场效应管V11和V7的源极同时与电容C36的另一端连接，STP22NF03L场效应管V12的源极与STP22NF03L场效应管V11的漏极连接，STP22NF03L场效应管V8的源极与STP22NF03L场效应管V7的漏极连接，所述电阻R36和电容C37串联且连接在STP22NF03L场效应管V11的漏极与源极之间，所述电阻R37和电容C38串联在STP22NF03L场效应管V7的漏极与源极之间，所述电感L4、电感L3、电感L6串联在STP22NF03L场效应管V12的源极与VOUTA输出端之间，所述电感L2、电感L1、电感L5串联在STP22NF03L场效应管V8的源极与VOUTN输出端之间，电容27和电容28并联在电感L3和电感L4的中间与电感L1和电感L2的中间之间，电阻R35和电容C33串联在电感L1的一端与电容C36的一端，电容C34与电阻R35和电容C33并联，电阻R34和电容C32串联在电感L6的一端与电容C36的一端，电容C31与电阻R34和电容C32并联。
经整流后的测试信号先由电容C5、电容C9、电阻R14并联后进入MAX4080TAUA电流检测放大器，经C6、C20、C12、C35、C36五个电容并联进行高频滤波，再由4个STP22NF03L场效应管V7、V8、V11、V12进行放大，STP22NF03L场效应管V11和V12以及STP22NF03L场效应管V7和V8的中间各引出一个接头输出信号。V11和V12接头输出后与电感L4串联，STP22NF03L场效应管V7和V8接头输出后与电感L2串联，电容C27、C28并联，最后测试信号经共模电感L3滤除高频干扰后，分别与电感L5、L6串联输出放大后的测试信号。
如图5所示，选频滤波模块304包括极性电容C35、极性电容C33A、极性电容C30、极性电容C26、极性电容C27、极性电容C29、电容C34、电容C33B、电容C31、电容C28、电感L7、电感L8以及TMR0512芯片，所述极性电容C35和电容C34并联连接，电容C33B和极性电容C33A并联连接在TMR0512芯片的+VIN脚与-VIN脚之间，极性电容C30、极性电容C26、电容C31并联连接在TMR0512芯片的+VOUT脚与-VOUT脚之间，极性电容C27、极性电容C29、电容C28并联连接，电感L7一端连接VCC，电感L7另一端连接TMR0512芯片的+VIN脚，电感L8一端连接TMR0512芯片的+VOUT脚，电感L8另一端连接极性电容C27的正极。
极性电容C35和电容C34并联后与电感L8串联后再与极性电容C33A和C33B并联输入TMR0512中进行直流间转换，由芯片转换后输出先与C30、C31、C26并联后串联L1，再与C27、C29、C28并联输出信号。这种滤波电路的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。最后再经逆变后输出1～55Hz范围内的交流电压信号施加于被测互感器进行测试。
如图6所示，信号采样模块305包括电阻R59、电容C59、二极管D4、二极管D5和AD芯片，电阻R59一端与AD芯片连接，电容C59一端连接在电阻R59与AD芯片的中间，二极管D4和二极管D5串联在AVDD端与AGND端之间，电阻R59和AD芯片连接线与二极管D4和二极管D5的连接线相交接。
反馈的信号从ADCINB0进入，经过电阻R59、电容C59下拉接地。二极管D4和二极管D5反向相接，即D4的负极连接AVDD，D5正极连接AGND，正极指向负极，最后由ADCB0输出进入AD芯片。由此使反馈的模拟信号通过ADC转化成数字信号。信号采集模块305采用的是AD公司的AD7600芯片进行采样。该芯片拥有90db信纳比，10KHz时的总谐波失真为96db，以及16位直流精度。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种电流互感器检测系统，其特征在于：该检测系统包括任务管理平台、手持智能终端以及测试单元，其中：
所述任务管理平台与手持智能终端使用GPRS通讯，下达测试任务单至所述手持智能终端，并接收来自手持智能终端传输的测试结果数据，进行相关数据分析和记录；
所述手持智能终端向上与任务管理平台通讯，向下与测试单元使用BlueTooth通讯，用于接收来自任务管理平台下达的测试任务，输入被测互感器参数，向下发送测试命令至测试单元，接收来自测试单元传输的被测互感器测试数据进行显示读取，向上将测试数据上传输至任务管理平台；
所述测试单元与手持智能终端进行通讯，执行来自手持智能终端的测试命令，控制输出异频信号，并将异频信号施加至被测互感器，同时采集被测电流互感器的一、二次电压、电流信号进行处理和运算，得出被测互感器的误差、变比等参数，并向上传输至手持智能终端；
所述测试单元包括信号处理模块、全波整流模块、变频功放模块、选频滤波模块、信号采集模块和电源模块，所述信号采集模块和全波整流模块均与信号处理模块连接，所述变频功放模块两边分别与全波整流模块和选频滤波模块连接，所示电源模块负责向信号处理模块、全波整流模块、变频功放模块、选频滤波模块以及信号采集模块进行供电；
所述变频功放模块包括电容C9、电容C5、电容C18、电容C26、电容C6、电容C20、电容C12、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电容C27、电容C28、电容C34、电容C33、电容C31、电容C32、电阻R14、电阻R020、电阻R13、电阻R36、电阻R37、电阻R35、电阻R34、电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电感L6、MAX4080TAUA电流检测放大器以及四个STP22NF03L场效应管V7、V8、V11和V12，所述电容C9、电容C5和电阻R14相互并联，所述电容C6、电容C20、电容C12、电容C35和电容C36相互并联，所述电阻R020的一端同时与电阻R14的一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的RS+脚连接，电阻R020的另一端同时与电容C6的一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的RS-脚连接，所述电容C18的一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的VCC脚同时连接外部VCC，电容C18的另一端和MAX4080TAUA电流检测放大器的GND脚同时接地，所述电阻R13的一端与MAX4080TAUA电流检测放大器的OUT脚连接，另一端与电容C26的一端连接，电容C26的另一端接地，所述STP22NF03L场效应管V12和V8的漏极同时与电容C36的一端连接，所述STP22NF03L场效应管V11和V7的源极同时与电容C36的另一端连接，STP22NF03L场效应管V12的源极与STP22NF03L场效应管V11的漏极连接，STP22NF03L场效应管V8的源极与STP22NF03L场效应管V7的漏极连接，所述电阻R36和电容C37串联且连接在STP22NF03L场效应管V11的漏极与源极之间，所述电阻R37和电容C38串联在STP22NF03L场效应管V7的漏极与源极之间，所述电感L4、电感L3、电感L6串联在STP22NF03L场效应管V12的源极与VOUTA输出端之间，所述电感L2、电感L1、电感L5串联在STP22NF03L场效应管V8的源极与VOUTN输出端之间，电容27和电容28并联在电感L3和电感L4的中间与电感L1和电感L2的中间之间，电阻R35和电容C33串联在电感L1的一端与电容C36的一端，电容C34与电阻R35和电容C33并联，电阻R34和电容C32串联在电感L6的一端与电容C36的一端，电容C31与电阻R34和电容C32并联。
2.根据权利要求1所述的一种电流互感器检测系统，其特征在于：所述信号处理模块采用的是信号TMS320F2811DSP芯片。
3.根据权利要求1所述的一种电流互感器检测系统，其特征在于：所述全波整流模块包括电阻R51、电阻RY、电容C24、电容C25以及四个二极管D33、D34、D35、D36，所述四个二极管D33、D34、D35、D36相互连接成桥式结构并与电阻RY、电容C24、电容C25并联，所述D33与D35之间以及D34与D36之间各有一条用于与信号处理模块连接的输入线，且并联的电阻RY、电容C24及电容C25与电阻R51串联输出整流后信号进入变频功放模块。
4.根据权利要求1所述的一种电流互感器检测系统，其特征在于：所述选频滤波模块包括极性电容C35、极性电容C33A、极性电容C30、极性电容C26、极性电容C27、极性电容C29、电容C34、电容C33B、电容C31、电容C28、电感L7、电感L8以及TMR0512芯片，所述极性电容C35和电容C34并联连接，电容C33B和极性电容C33A并联连接在TMR0512芯片的+VIN脚与-VIN脚之间，极性电容C30、极性电容C26、电容C31并联连接在TMR0512芯片的+VOUT脚与-VOUT脚之间，极性电容C27、极性电容C29、电容C28并联连接，电感L7一端连接VCC，电感L7另一端连接TMR0512芯片的+VIN脚，电感L8一端连接TMR0512芯片的+VOUT脚，电感L8另一端连接极性电容C27的正极。
5.根据权利要求1所述的一种电流互感器检测系统，其特征在于：所述信号采集模块包括电阻R59、电容C59、二极管D4、二极管D5和AD芯片，电阻R59一端与AD芯片连接，电容C59一端连接在电阻R59与AD芯片的中间，二极管D4和二极管D5串联在AVDD端与AGND端之间，电阻R59和AD芯片连接线与二极管D4和二极管D5的连接线相交接。
6.根据权利要求5所述的一种电流互感器检测系统，其特征在于：所述AD芯片为AD7600芯片。
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