摘要：随着我国社会经济和科技水平的不断发展，电力资源在我国工业和人民生活中占有越来越重要的地位。同时，电力系统的电网稳定也提升到新的高度。目前，计量自动化系统每隔15min才采集一次总开关电流数据，15min中的数据采集时间过长可能导致错过异常电流数据的采集。并且，配网生产中缺乏0.4kV开关电流监测装置，当遇到开关跳闸时，运维人员未能掌握开关负荷峰值，若隔天再开展测量，也只能凭借经验，在常规负荷高峰时段到现场测电流值，但该电流值往往和实际负荷高峰存在一定差距。以上原因，使得运维人员在分析台区开关跳闸，特别是分路开关跳闸时未能掌握开关负荷峰值，造成跳闸原因分析不准确，不能快速地提出有效整改方案，造成人力及物力资源浪费。因此设计一种电流记录仪具有非常重要的意义，它可以准确记录线路运行过程中的最大电流，同时在发生故障后记录数据电流变化，起到一定的保护、分析作用，这对于整改电力系统长期稳定运行时非常重要。
关键词：电流记录仪；数据采集；抗干扰措施；
引言
便携式低压电流记录仪是一种便携式的故障录波装置，它能够对各种强弱电信号包括直流、交流、方波、锯齿波脉冲波以及其他非规则电信号，进行测量记录、分析及输出的微机型通用测试装置，它集波形记录、信号测量、数据分析和结果输出于一体，相对于固定安装在变电站内的故障录波装置，它具有便于携带接线简单等特点。
一、整体方案设计
1、整体功能需求分析
电流记录仪主要作用是采集线路运行过程中的最大电流、记录发生故障后记录数据电流变化，为运维人员提供准确有效的分析数据。电法勘探过程中通常需要工作同步，这种同步既包括发送机端电流发送与接收机端电压采集的同步，也包括发送机端电流发送与电流记录的同步，所以该电流波形记录需要具备时间同步功能。该仪器根据环境设置其工作参数，并向使用者及时反馈必要的工作信息，应具备直观友好的人际交互功能。同时，该仪器还应有配套的程序，用来回访记录的数据并成图显示。
2、硬件性能需求
2.1电源
（1）电源的额定电压：220V/380V，其最大允许误差为正负10%。
（2）频率：47Hz~63Hz。
（3）波形：正弦，波形畸变不大于5%。
2.2测量精度
（1）直流零漂：主机≤±10mV，模拟量≤±0.4%FSR。
（2）主机时标精度：≤0.001%±1LSB。
（3）主机直流测量精度：≤±0.2%±10mV。
（4）模拟量交流测量精度：±0.4%FSR
（5）频率测量范围30Hz~200Hz，测量误差不大于0.03Hz。
2.3过载能力
电流测量回路：其最大的量程400A，能够支持1.2倍电流，同时在此环境下能够长期进行工作，在5倍电流条件下，能够支撑1秒；2.4冲击电压
基于正常试验大气压的情况下，通过装置电源输入回路，对回路对地电压进行测量，对于额定绝缘电压60V的回路，应能承受GB/T7261-2000中19.4.3规定的电压等级为5kV的冲击电压；对于额定绝缘电压小于或等于60kV的回路，应能承受GB/T7261-2000中19.4.3规定的电压等级为1kV的冲击电压，装置应无绝缘损坏。
2.5耐湿热性能
装置必须能够承受GB/T7261-2000当中第20章提出的湿热试验环境，其最高试验温度达40℃，最大湿度达95%，试验2周期，每一周期历时24h，在试验结束前2h内，测量各导电回路与其它外露非带电金属以及其它外壳之间、在其电气上无联系的相关的回路之间，其绝缘电阻值应超过1.5MΩ，对于其他介质强度而言，不能低于介质强度试验电压的75%。
3、软件的功能需求
便捷式电流记录仪能够通过PC机或者笔记本电脑实现装置通信，可从后台对装置进行配置、触发、接收装置的数据，同时可将数据保存在后台PC机或者笔记本电脑中。
二、装置硬件设计
1、装置结构设计
本案件表达的电流峰值的记录方法强化了其对线径、负荷电流大小的适用性，既能适用于架空线路、又能适用于电缆线路。在CT二次回路侧增加小型单片机，记录并保存一段时间以来的电流峰值。运维人员在负荷高峰过后，到现场即可了解该回线路的电流峰值，从而为线路负荷的调整提供决策依据。
2、电路设计
通过各种传感器和信号调理器对现场的信号进行处理成为能够接收的信号，然后再通过采集卡将模拟信号转成为数字信号；这些信号和GPS秒脉冲等信息信号通过高速USB或网络通讯输入计算机，装置由电源板、信号调理板、高速采集板组成。
该系统的电路原理图见图一：
图一
图中，线圈通过电磁感应，产生电压，经运算放大器后，得到U1；电压再经过ADC滤波处理，连续变化的电压由模拟信号转换为数字信号后，再将有效信息传递给单片机处理器；最后，单片机处理器经过一系列的运行处理后，传递给储存器和通信串口。
三、装置采用的抗干扰措施
电流记录仪主要应用的场所是户外，户外存在多种电磁干扰，因此抗干扰设计是装置硬件设计时必须看看考虑的。常见的干扰源有：雷击造成的暂态干扰、因开关操作导致的暂态干扰、因直流回路操作而导致暂态干扰、因直流电源瞬间中断或者瞬间恢复而导致的干扰。因此，该电流记录仪可利用浪涌试验模拟雷击干扰、用阻尼震荡波坑扰度实验模拟开关动作干扰等。
四、仪器测试
便捷式电流记录仪研发后，需要对装置整体测试，测试包括外观检查、机械性能测试、精度测试、绝缘电阻测试等上是否达到设计需求。
通过继电保护测试仪仪器产生三相电流模拟信号输出，将其输入电流记录仪中，观察仪器液晶屏幕上的电流信息。采集电流的有效值与继电保护测试仪器对比是否在误差范围内，调整不同的输出量程验证装置的采集精度。
五、结束语
本文介绍了电流记录仪的研制过程，包括装置硬件设计思路、设计方法、抗扰措施、仪器测试等方面内容。该记录仪能清晰准确地记录电流的波形、峰值频率等信息，具有携带接线简单方便等特点。其最主要能在发生故障后记录数据电流变化，起到一定的保护、分析作用，给电力运维人员反馈出必要的工作信息。
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资金支持项目：广东电网公司职工创新项目（微型电流记录器的研制，项目编号：030600kk521880073）
论文作者:李嘉辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/16
标签：电流论文; 记录仪论文; 装置论文; 电压论文; 回路论文; 测量论文; 波形论文; 《电力设备》2018年第25期论文;