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摘要：本文采用高速多通道同步采样A/D技术、高速DSP数字信号处理技术、基于CC2500（A7108）射频芯片的无线同步模块，实现了PT二次压降快捷、高效的测量，解决了传统PT二次压降测试过程中长距离线缆铺设带来的不便。
关键词：无线同步；A/D技术；二次压降；测量
引言
互感器二次压降及二次负荷直接关系到电能计量的误差，是电力系统必须定期检定的项目[1]。电压互感器（PT）二次压降测试是电力部门计量管理的工作内容之一，依据管理要求需要定期对变电站的PT二次测的压降进行测试以确定线路状态，以免造成计量误差，传统的PT二次压降测试仪是有线的方式，其用专用测试线缆将PT二次测的信号引至仪表侧，接入二次压降测试仪进行同步采样测试，这种方式现场接线操作麻烦，效率低下，在实际运行时误差正偏严重，甚至超差。本文选取了433MHz频段A7108和2.4GHz频段的CC2500射频芯片设计了两种带同步脉冲及测试数据传输的专用无线同步模块，并将两款模块在二次压降测试仪上进行了进行了应用及对比测试，并依据测试结果，选取了合适的模块最终应用。
1 硬件结构设计
在本文设计中，硬件部分采用主机单元、副机单元的同步测试模式，主机单元设置在PT二次测，副机单元设计在仪表侧，两者采用同步模块的产生同步触发信号进行信号采样，在PT二次侧和仪表侧计算出各自电压的幅值和相位，然后从机将电压幅值和相位等数据再通过无线模块传输给主机，在主机侧收到数据后计算出压降数据。
如图1和图2所示，图1为主机模块，其输入端为UA、UB、Uc，该模块主要由A/D模块、DSP处理器、主模考、从模块、天线组成。图2为从机模块，其输入端为UA、UB、Uc，该模块主要由A/D模块、DSP处理器、从模块、天线组成。在该系统中，主模块主要用来协调两个从模块产生同步脉冲，主机的主模块和分机的从模块用来进行数据传输。
使用这两种无线同步模块，需将其中一个多功能GIO口配置为接收到数据产生下降沿脉冲，在不传输数据时向无线模块发送同步心跳帧，当各接收模块连续累计够一定数量的同步心跳帧即产生一个有效的同步信号，此时，DSP触发A/D采样器进行N次数据转换，然后将A/D转换器的数据经过傅立叶变换得出相应的电压幅值及相位信息，这时，主分机分别把无线同步模块切换到正常的数据传输模式，并把数据传送给对方，进而主分机分别计算各自的角差和比差。
2 关键技术设计
2.1 基于A7108的无线同步模块设计
本文中的一种可选方案是基于A7108进行的设计，A7108是一款单芯片低中频CMOS FSK/GFSK无线收发器，具有超优质的RF性能，可应用在315、433、470、510、868、915MHz ISM频段，其采用FSK与GFSK调频模式。输出功率可达20dBm（433MHz频段，不含低通和高通滤波），低噪声高灵敏度的接收器（-114dBm @10Kbps），其电路原理图如图3所示，
2.2 基于CC2500的无线同步模块设计
本文中另一种可选的方案是基于CC2500的无线同步设计，CC2500是一款低功耗2.4GHz射频收发器，专为极低功耗无线应用而设计。这款射频收发器集成了高度集成可配置的基带调制解调器—可以支持各种调制格式且配置数据速率可达500Kbps。CC2500为数据包提供了广泛的硬件支持、数据缓冲区、突发传输、信号连接指示等。其电路图如图4所示。
3 实验结果分析
为了验证不同模块同步效果，在自行研制的两款模块的基础上，又选用了一款第三方生产的同步模块（SI448无线同步模块）进行比对分析，下面对这三款的信号的稳定度进行分析。三种模块在同样条件下进行稳定性测试，即主副机均测试同一标准信号源，连续测试10分钟，以观察同步的信号稳定性。其数据如表1所示。
在上图中，5为A7108无线模块角差稳定曲线图，图6为SI4463无线模块角差稳定曲线图，图7为CC2500无线模块角差稳定曲线图，由图5至图7所示，由CC2500无线模块组成的系统，角差测试功能最为稳定；A7108次之，SI4463最差。
4结束语
本文通过采用无线同步技术对PT二次压降测试仪进行了研究，对PT二次压降测试仪进行了整体结构设计，通过三种不同无线同步模块的设计和研究，指出了三种不同形式通信模块的优、缺，指出了本设计的重点，通过试验，论证了无线同步技术PT二次压降测试仪设计的可行性。
参考文献：
[1]宋天斌，吴迪，乐文静.互感器二次压降及二次负荷模拟测试系统研究[J]. 电测与仪表，2012，49（4）：64-67.
论文作者:唐伟宁1,张悦1,鞠默欣1,孔凡强1,余达菲1,王
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
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