敖健永

（广东电网有限责任公司阳江供电局，广东 阳江 529500）

1 电流互感器极性测试方法

电流互感器（Current Transformer，CT）是按比例将大电流变换成小电流，为继电保护装置、测控装置、安全自动装置以及故障录波装置等二次设备提供电气一次回路电气量的传感器[1]。电流互感器一次侧、二次侧引出端子上一般标有“*”或“·”符号，端子上标有同一符号的是同极性端子，一般采用“减极性”标注，即从一次侧标“*”端子通入交流电流时，二次电流从其二次侧标“*”端子流出[2]。流入二次设备中的电流反映了电气一次回路电流的相位、电流互感器及其二次回路接线极性是否正确，直接关系到继电保护装置、测控装置、安全自动装置以及故障录波装置等二次设备的准确工作，与电网的安全稳定运行息息相关[3,4]。

在电流互感器新安装、更换或二次电流回路发生变动时，为了避免电流互感器的极性错误导致继电保护不正确动作或电能计量错误等事件的发生，投运前的验收阶段需要进行电流互感器极性试验，投运期间需要进行带负荷测试，以确保电流互感器及其二次回路接线正确。传统的电流互感器极性测试方法主要有直流电源法、主变一次通流法等，其中现场经常使用直流电源法[5,6]。

直流电源法需要的工具材料主要包括2节干电池、1个指针式万用表、1个小开关以及若干个试验线等，接线如图1所示[7-9]。

图1 直流电源法测试电流互感器极性连接

将干电池串联后的正、负极接至电流互感器一次侧两端，正极接至电流互感器一次侧标“*”端子,负极接至电流互感器一次侧非标“*”端子。将指针式万用表调至毫安档，正极接至电流互感器二次侧标“*”端子,负极接至电流互感器二次侧非标“*”端子。做搭、抬试验（合上、断开小开关K），观察指针的偏转方向。若小开关K合上瞬间万用表指针正向偏转，小开关K拉开瞬间万用表指针反向偏转，则说明该电流互感器及二次回路接线为减极性。若万用表指针偏转方向与上述相反，则说明此电流互感器及二次回路接线为加极性。

传统直流电源法存在以下缺点：（1）使用工具较多、接线复杂烦琐、费时费力、效率较低；（2）人工观察指针偏转，存在指针偏转不明显或偏转过大造成误判的情况；（3）需要多人配合操作，开关场地一次侧接线操作及监护需要2人，保护室二次侧指针偏转情况观察及监护需要2人，一般通过对讲机或电话沟通，存在信息传递不顺畅导致测试不准确的问题。

针对以上问题，本文设计了一键式电流互感器极性测试仪。基于直流电源法，以可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）一体机为核心，通过无线通信完成测试相别自动切换，实现对直流电源激励及电流互感器二次侧感应电流响应的快速准确处理，由PLC一体机执行逻辑判断，实现对电流互感器极性的检测和判定，将测试结果通过触摸屏和语音模块输出，可以准确、快速、便捷地完成电流互感器极性测试。

2 总体设计方案

一键式电流互感器极性测试仪由主机和从机组成。按下测试键后，主机依次选择测试相别，通过无线通信技术发送选相及测试命令给从机。从机接收到指令后，同步切换相别，并向指定相别电流互感器提供脉冲电流。主机实时监测电流互感器二次侧感应电流，由PLC一体机执行逻辑判断功能，判定电流互感器极性是否正确。测试仪接线原理如图2所示。

图2 测试仪接线原理

3 软硬件设计

3.1 硬件设计

一键式电流互感器极性测试仪主机、从机硬件架构基本一致，主要由PLC、电源模块、外部开入模块、激励输出模块、响应检测模块、语音模块、触摸屏以及通信模块等组成，整体结构如图3所示。

图3 整体结构

（1）核心部件采用三菱公司型号为FX1N的PLC。PLC是一种将计算机技术和继电器控制相结合的工业控制器，一般由中央处理器、存储器、输入/输出接口、电源及其他各种接口组成，应用领域非常广泛[10]。

（2）激励输出模块主要由电池、电解电容以及继电器接点组成。准备极性测试前，电解电容通过继电器接点切换到电池侧，给电解电容充电。极性检测时，电解电容通过继电器接点切换到电流互感器侧，向电流互感器的一次侧放电，从而在电流互感器二次侧感应出电动势。

（3）响应检测模块主要由高精度电流检测模块、二极管、电阻以及继电器接点组成。电流互感器二次侧线圈、高精度电流检测模块、二极管、电阻以及继电器接点等构成回路，当电流互感器二次侧感应出电动势时，二次侧回路将出现感应电流，利用二极管的单向导通性，通过高精度电流检测模块检测电流有无，再通过PLC进行极性判断。

（4）通信模块主要由全网通远程控制器和433 MHz射频遥控收发器组成。采用4G通信和射频通信相结合的方式实现主机和从机间高速、可靠的数据传输，满足现场复杂环境和远距离测试需求。

3.2 软件设计

一键式电流互感器极性测试仪软件部分采用梯形图编写，软件流程如图4所示。

图4 软件流程

主机、从机上电初始化，根据按键选择判断是否测试。按下测试键后，主机将依次选择测试相别，通过无线通信技术向从机发送选相命令和激励输出测试命令。从机接收到指令后，同步切换相别，并给CT一次侧施加脉冲信号。同时，主机实时监测CT二次侧的感应电流，通过PLC一体机判断电流互感器的极性，通过触摸屏和语音模块输出结果。

4 样机研制

根据上述软硬件设计，自主研制了一键式电流互感器极性测试仪样机，如图5所示。

图5 测试仪样机

将该测试仪试用于变电站新建110 kV线路间隔验收现场，开展实际电流互感器极性测试，测试结果与传统直流电源法的结果一致，具有较好的应用价值。

5 结 论

采用一键式电流互感器极性测试仪可以快速、准确、便捷地测试电流互感器的极性，通过无线通信技术实现测试相别切换和测试指令传输，避免了人工频繁改接线和对讲机沟通不畅等问题，可以大幅提高现场工作效率，有效提升供电可靠性。通过PLC一体机自动判别，有利于提高继电保护的可靠性和电网安全性。该测试仪效果卓越，发展前景良好，可以广泛应用于电流互感器极性测试。