基于2.4G无线传输高压钳形电流表

叶小燕 孙张建 吴伟 吉斌

江苏省电力公司海安县供电公司 226600

摘要：通过2.4G无线数据传输技术，把现场的高压电流数据传输到远端手持设备。高压电路异常存在电流检测难和安全性的问题，需要一种便捷的安全的设备来对现场的电流检测。设备采用最新CT技术及掩膜数字集成技术，2.4G无线传输技术结合交流互感传感器和LCD接收设备把采集到的电流值显示到LCD手持端。

关键词：CT技术；掩膜数字集成技术；2.4G无线；交流互感器；LCD

引言

通常在需要检测电压或电流的高压设备或总控制盘的控制电路中，均在电路中设计测量电路。但在小型设备设备的控制盘一般不设计测量电路但当小型设备出现故障时，我们又必须断开电路后将电流表串接在被测电路中才能检测电流的变化，以进行故障分析使用高压无线钳形电流表可以在不断开电源的情况下直接对设备电流进行测量。

无线高低压钳形电流表突破传统结构，专为测量高压电流而精心设计制造的，采用最新CT技术及掩膜数字集成技术，由专用钳形电流表配高压绝缘杆组成，无线传送测试数据，配备无线接收器，能直线30米内接收被测数据。若不使用绝缘杆，还可以当作高精度低压钳形电流表、漏电流表使用，能准确测出0.1mA的电流或漏电流。

无线高低压钳形电流表钳头与引导区创新的一体化设计，确保了常年无间断测试的高精度、高可靠性、高稳定性。

无线高低压钳形电流表连接绝缘杆，可用于60kV以下的高压线路电流测量，在线电流测量，还具有峰值保持、数据保持、数据存储、无线传输等功能，其专用钳形电流表通过按压或退拔绝缘杆能方便钳夹或撤离被测导线，省时快捷，广泛应用于变电站﹑发电厂﹑工矿企业以及检测站﹑电工维修部门进行电流检测和野外电工作业等。也可以取代高低压变比测试仪，即分别测出一次回路与二次回路的高低压电流，再计算就能得出高低压的变比。绝缘杆轻便，具有防潮﹑耐高温﹑抗冲击﹑抗弯﹑高绝缘、可伸缩等特点。

一、高压无线钳形电流表的工作原理

高压无线钳形电流表是2.4G无线技术结合电流互感原理制作的，互感器的铁芯有两个活动部分，并于手柄相连，使用时只要接触导线后推动手柄活动铁芯使钳口张开。将被测电流的导线放入钳口中，钳口闭合。此时通过电流的导线相当于互感器的一次绕组，二次绕组将出现感应电流，其大小由导线的工作电流和绕组圈数比来确定。采样电路采集到电流信号送给微处理器，数据经过处理后通过2.4G无线设备传输到手持接收端，手持端的微处理器把接收到的数据处理后送到LCD液晶屏上把电流值显示出来。

二、硬件系统

2.1采集端组成部分

1）电源电路：提供整个设备的电能，采用DC6V碱性干电池通过稳压芯片为各单元提供合适的电压

2）数据采集电路：采集被测导线的电流数据，采用TI专用的电流采样IC，给MCU提供数据。

3）MCU处理单元：对采集的数据进行处理。把MCU处理后的数据送给无线设备。

4）2.4G无线传输设备：把数据无线传给接收端。把MCU送给的数据无线传送到手持接收端。

2.2采集端框图

采集端系统组成

2.3手持端组成部分

5）电源电路：提供整个设备的电能，采用DC6V碱性干电池通过稳压芯片为各单元提供合适的电压

6）2.4G无线接收设备：接收采集端发来的数据。把接收到的电流采集数据送给MCU处理单元。

7）MCU处理单元：处理接收到的数据并把数据送到LCD。MCU接收到数据后经过处理把数据送到LCD液晶上。

8）LCD显示单元：显示电流值。把MCU处理过的数据以数值的方式显示在液晶屏上。

9）按键模块：唤醒，数据保持、数据保存、数据查询。把处于休眠状态的手持设备唤醒，使其工作在正常模式。对高处采集到的数据进行保持，需要保存的可以对数据进行保存方便查询。

2.4手持端框图

手持端系统组成

2.5系统电路设计

鉗形互感器选用工业级的交流互感器既保证了安全又保证准确性，供电电路采用DC6V碱性干电池通过ASM117-3.3稳压芯片保证电压的稳定性。处理单元使用超低功耗的MSP430系列MCU，提高了电池的续航能力。无线传输接收设备采用专用NRF24L01+PA无线传输设备，保证了数据传输的稳定性。显示设备采用工业级小尺寸LCD12864液晶显示屏，保证了其使用周期。以下是系统电路图

系统电路图

三、软件系统

3.1采样端软件系统

采样软件系统包括系统初始化，电流采样、判断是否有电流，有数据传送无数据继续采样。

3.2采样端软件框图

3.3手持端软件系统

手持端软件系统包括系统初始化，数据接收、按键是否按下、把数据传输到LCD显示屏上

3.4手持端软件流程图

四、技术规格

功能 高压交流电流测量，低压交流电流、漏电流测量，在线交流电流监测

电源 DC6V碱性干电池（1.5V AAA×4）

测试方式 钳形CT，积分方式

传输方式 2.4GHZ无线传送，传输距离约30m

显示方式 4位LCD显示，背光功能，适合昏暗场所

钳口尺寸 φ48mm

采样速率 2次/秒

测量范围 0.0mA～1000A（50/60Hz自动）

分辨率 0.1mA

换挡 0.0mA～1000A 全自动换档

数据存储 99组，存储过程中“”符号指示，“FULL”符号闪烁显示表示存储已满

PEAK保持 自动保持高处的测试值，通常测试模式下按键，PEAK保持功能，再按键取

消此功能

线路电压 60kV以下线路测试（带绝缘杆操作）

自动关机 开机约15分钟后，仪表自动关机，以降低电池消耗

总结

通常用普通电流表测量电流时，需要将电路切断停机后才能将电流表接入进行测量，这是很麻烦的，有时正常运行的电动机不允许这样做。此时，使用高压钳形电流表就显得方便多了，可以在不切断电路的情况下来测量电流，在高出不方便读数值的时候，无线接收端的手持设备可以方便度出数值。

参考文献：

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[4]邓琳，陈光贵. 数字钳形表交流电流测量结果的不确定度评定[J]. 计量与测试技术，2011，38（4）：58-58.

[5]陈梅梅. 钳形电流表的组成，使用与故障检修[J]. 家电检修技术：资料版，2009（2）：44-45.

[6]刘月明. 数字式钳形电流表测量结果不确定度的评定[J]. 计量与测试技术，2005，31（12）：38-38.

[7]王立斌，张颖，杨新华，等. 采用安匝平衡原理校验钳形表可行性探讨[J]. 工业计量，2005，14（6）：30-32.

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此外，电缆线路是敷设在地下的隐蔽工程。为了补偿电缆运行后，由于温度变化而引起的长度伸缩以及因事故等造成重做电缆终端头和中间接头要一般在下列处所敷设电缆时，应考虑留有适量的裕度：从垂直面引向水平面；穿管时，管子的两端；建筑物的伸缩缝附近；电缆终端头和中间接头附近引入引出建筑物、隧道处和河流的两岸等处直埋电缆应按电缆沟全长的0.5%～1%留裕度，并敷设成波形。

3.5做好检测防护工作

电缆敷设结束之后，要通过电子系统对敷设工作进行初步调试，以此来确认是否附合电网正常工作运行范围，调试要求高精准度。从而保证在检测中能够发现问题并及时解决。

对于地线保护，为了防止架空电缆及分线设备被电力线或雷电击伤，在架空电缆及吊线上应做地线保护。一般在有分线箱的电杆、电缆引上杆、终端杆及可能或曾经被电力线、雷电击伤过的电杆上的全部电缆与吊线，均应装设地线。 地线用4.0mm镀锌钢线制成，其上端用接地夹板与吊线连接，然后再用7/1.2软铜线焊连在电缆接头铅套管或电缆金属外皮上；地线下端焊接在接地棒上。地线出土后约2m处装设接地夹板以便测试。

分线箱的地线装设方法与上述基本相同，其地线上端先用分线箱的地线螺钉拧紧，然后再引至吊线。当地线与避雷线同杆装设时，其安装方法除与一般电缆及吊线的地线相同外，地线应伸出杆顶约10cm。

4.结束语

电缆敷设是电力系统工作的前期工作，也是电力输送能否顺利进行的一项重要保证。地下电缆的敷设是整个电网工作中工作最复杂，难度最高的，同时也是出现问题最多的，电缆敷设的合格与否直接影响电网能否正常运行。在电缆敷设的过程中要求每一个环节都必须认真完成，避免重复敷设给整个工程甚至系统造成损失。随着经济和和供电网络要求的不断提高，电缆敷设技術要求也在不断提高，这就要求敷设技术人员在技术上能有相应水平的提高，在敷设技术上的优化就是对电力系统持续发展的有力保证。

参考文献：

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[3]田源.电缆敷设施工中电缆材料控制优化措施及管理流程研究.电源技术应用.2013