贾黎霞，林方漫，曾祥明

（海南电网公司海口供电局，海南 海口 570100）

0 引 言

随着各行各业用电需求的不断提升，我国电力系统得到迅猛发展。然而在电力系统运行过程中，用电异常现象时有发生，为保障电力系统可靠供电，需定期进行用电检查工作。电力系统在开展用电检查作业时，必须选择合适的工具，以此保证电力测量现场工作顺利完成。钳形电流表是电力系统计量现场常用的检查工具，其使用的便捷性和适用性直接关系到测试人员的工作效率与人身安全。然而，我国市场上的钳形电流表多为普适设计，虽然可应用于多种行业，但并没有针对电力行业做必要的针对性设计，所以在钳形电流表使用过程中，很多特殊场景的测量不便，为电力系统用电检查工作带来一定困难[1]。因此，本文在确保钳形电流表基本功能的基础上，设计一种可适应多种复杂作业环境的可换钳头电流表，以期解决电力系统用电检查现场排线拥挤、空间狭小不方便读数等问题，对于我国电力系统低压的测试具有重大意义。

1 可换钳头电流表设计原理

本文设计一种用于电力系统用电检查的可换钳头电流表，通过自组网方式可应用于各种计量场景。其用于电力系统用电检查的原理就是通过计量回路不同位置的电流、电压等特征数据，采用异常特征归一距离法进行分析诊断，以此确定现场用电异常原因，进而快速完成测量检查工作[2]。由于该可换钳头电流表采集的电力系统电压、电流等用电特征数据的维度不同，无法直接判断电力系统是否存在异常，因此在该可换钳头电流表的使用过程中，首先对电流表采集的用电特征数据进行归一化处理，计算公式为

式中：X'为归一化之后的用电特征数据；X为电流表采集的原始电力系统用电特征数据；Xmax、Xmin分别为原始用电特征数据的最大与最小值。在基础上，本文基于欧氏距离来度量采集数据与正常数据之间相似性，从而实现用电异常检查，表达式为

式中：D(X',Y')为T维欧式空间中，可换钳头电流表采集的电力系统用电特征数据X'与正常用电特征数据Y'之间的欧式距离；n为用电特征数据数量。在实际的电力系统用电检查过程中，需要提前设置一个合理阈值，并将式（2）所求欧氏距离和阈值对比，如果超过设置阈值，则说明实际采集数据和正常数据之间的距离偏大，此时用电系统处于异常用电状态。综上，可换钳头电流表是电力系统用电检查现场的必备工具，针对现场实际测量用电特征数据，通过式（1）、式（2）所示的异常特征归一距离法，实现电力系统用电异常的分析诊断。

2 可换钳头电流表设计方案

2.1 结构设计

本文针对电力计量回路检查，研究开发一套可更换钳头的现场测量工具，用于测量电压、电流，为现场测量工作提供测试数据，是一种便携、快速、实用的测试检查工具[3]。一套工具包含主机、鹰嘴电流钳及可开启环形电流钳，同时钳头采用可伸缩、钳体可旋转设计，设备配备了可扩展延长杆，可灵活应用于排线拥挤、空间狭小不方便读数的场合[2]。本文通过对现有钳形电流表的使用原理、适用场景、使用方法进行调研，制定出以下可行的可伸缩转向钳形电流表的实施方案。

如图1 所示，本文设计的可换钳头电流表套装主要由一个主机、3 个低压从机和一个高压从机组成，主机、高压从机、低压从机可单独使用，也可以组合使用。与此同时，本文设计电流表套装主要采用主从机配套使用模式，针对高供高计计量回路、高供低计计量回路、直通表计量回路、单相表计量回路不同的测量场景实施不同的测量方案，在不同回路下分别采取主从机配套安装模式，安装可更换钳头的电流表套装，对计量回路进行测量，主从机之间采用无线通信方式，并且电流表套装内嵌了电能智能诊断模块，通过自组网方式可应用于各种计量场景、各自计量回路的实时诊断分析，示意如图2 所示[4]。

图1 可换钳头电流表套装设备组成

图2 可换钳头电流表计量回路示意（部分）

综上，本文设计的可换钳头电流表适用于接线密、线间距小的测量环境，同时适用于距离高、人手不容易测量的环境，钳头可更换设计，可以适应不同粗细的导线。

2.2 功能设计

结合文中上述内容，本文为用于电力系统用电检查的可换钳头电流表配备了智能诊断、参数测量、波形显示、CT核查、谐波测量、电表误差校验等功能[5]。可换钳头电流表功能界面如图3 所示。

图3 可换钳头电流表功能界面（部分）

当该可换钳头电流表测量线缆的电压、电流等数据时，会在电流表显示屏上显示测量数值，多设备同步测量，使测量数据更准确。该可换钳头电流表自带的显示屏可实时显示电压、电流示值以及频率数值，并可显示实时波形、向量图、谐波含量谐波等，具有多组波形分析的智能检测传感器协作，实现主回路和二次回路的实时数据显示功能。

3 实际应用

在可换钳头的电流表套装设计完成后，需要对其进行装配，并应用于实际电力系统用电检查作业中，以此判断本文设计套装是否可行可靠。2022 年10 月，某台区线损较高，经过多次用电检查作业仍未发现任何问题，详细分析有可能存在漏电现象，所以采用本文设计的可换钳头电流表进行用电检查作业[3]。作业人员首先使用本文设计的电流表在台区总表出线处进行测量，发现三相四线回路通过钳口的电流为12 A，表明在台区总表后发生漏电现象；其次再采用电流表测量分支线路的电流，其中第1、3 条分支线路通过钳口的电流为0 A，第2 条分支线路通过钳口的电流为12 A，表明漏电现象发生在第2 条分支线路上；最后作业人员使用本文设计的可换钳头电流表沿着第2 条分支线路逐步检测，最终在第二个下火线处测到了12 A 的漏电电流，表明此处存在漏电点。在本次漏电检查作业过程中，可换钳头电流表的漏电查找界面如图4 所示。

图4 可换钳头电流表漏电查找界面

由上述内容可知，本文设计的可换钳头电流表可以准确检测到电力系统的漏电现象，且通过直观读取漏电电流数值，克服了验电笔查找漏电点安全性低等缺点。与此同时，为验证本文设计可换钳头电流表套装的工作效率，使用传统钳形电流表作为对照组，以同样的操作顺序对台区漏电电流进行检测，逐步记录下完成每一步检测工作所需时间，并与本文设计电流表进行对比，结果如表1 所示。

表1 电力系统漏电检查实测报告

本文设计可换钳头电流表检查台区漏电点仅需128 s，较传统钳形电流表的检查时间缩短了89 s，说明本文设计的电流表具有更快的工作效率[4]。综上，本文设计的可换钳头电流表具有良好的可扩展性，可适应多种复杂作业环境。电流表配备的伸缩杆简单实现了设备伸缩测量功能，可顺利进入很多不便进入的测量场景，同时通过更换不同钳头，适用于不同直径、不同测量环境下的测试线缆。该电流表不仅小巧便携，易于测量，而且可以显著提升工作效率[5]。

4 结 论

本文设计的可换钳头电流表属于用电检查实用工具，可解决目前电力行业钳式电流表针对接线密、线间距小、距离高、人手不容易测量等特殊测量环境测量不方便的问题。但由于时间有限，文中设计的电流表仍存在一定不足，如项目采用成熟电流钳外形样式，以达到便携易用的效果，但受限于外壳结构和大小，硬件选型必须适应外壳尺寸，给芯片选型和线路板的绘制带来一定的难度，因此需要增强硬件知识储备，为今后开发更实用化的设备奠定研发基础。