本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)測量工具，具體為一種手持式低壓電纜電流測試記錄儀。

背景技術(shù)：

在電力公司低壓用電檢查中，存在電纜混淆導(dǎo)致變壓器與用戶對應(yīng)關(guān)系不清的問題。在供電配電室內(nèi)，變壓器的多根出線電纜入地敷設(shè)，另一頭出口分別敷設(shè)在各個樓宇前。因?yàn)闊o法觀察到電纜在地表下的走向，故無法判斷哪根電纜帶著的是哪些用戶，造成變壓器與用戶對應(yīng)關(guān)系不清的問題。第一使供電公司在要檢修停運(yùn)某臺變壓器時，不知道需要提前通知哪些用戶停電。第二，供電公司在考核線損時，需要提前知道變壓器具體帶著哪些用戶，再用變壓器全部用戶當(dāng)日的售電量除以變壓器總表上當(dāng)日的總供電量來計算線損，變戶關(guān)系錯誤導(dǎo)致無法計算出真實(shí)的線損。

在目前的工作中，主要有兩種方法來對入地電纜進(jìn)行識別。第一是停電識別法，在配電室內(nèi)依次切斷各電纜電源，通過觀察哪些用戶停電來判斷每根電纜分別帶著哪些用戶。但是目前根據(jù)國家相關(guān)要求，不得隨意對用戶斷電，故該方法無法使用。第二是載波信號法，即在電纜一頭施加高頻載波信號，電纜另一頭接收比對，以此識別電纜。但是，現(xiàn)場的情況是相鄰變壓器共用零線，載波信號會通過零線互相傳達(dá)，使得該方法在變壓器共零時無法使用，而變壓器與用戶對應(yīng)不清的情況基本發(fā)生相鄰變壓器上。

目前，在電網(wǎng)中對電力電纜進(jìn)行識別的方法主要有以下幾種方法：

1、工頻感應(yīng)法：在低壓用戶臺區(qū)，電纜出線繁雜，相鄰電纜間容易產(chǎn)生感應(yīng)，極易造成誤判甚至無法判斷。

2、音頻感應(yīng)法：通過電纜節(jié)距扭絞特性識別電纜走向及埋設(shè)深度，極易受外界干擾而造成誤判，在多根電纜交錯布置的低壓電纜用戶區(qū)幾乎無法判斷。

3、脈沖電流法：由于脈沖電流法必須停電才能施加脈沖信號，在供電可靠性要求極高的低壓用戶區(qū)無法實(shí)現(xiàn)停電的要求。

4、基于電磁感應(yīng)原理的電纜識別法：此方法要求多個電纜之間必須構(gòu)成回路，依舊不適用于電纜已深埋無法做出回路判斷的低壓用戶電纜區(qū)。

以上幾種電纜識別方法均不適用于低壓電纜的識別。故，目前在低壓電纜識別領(lǐng)域，尚無較好的辦法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種低壓電纜電流測試記錄儀，旨在不停電的情況下對鋪設(shè)入地的電力電纜進(jìn)出線進(jìn)行有效識別，對同一條電纜的幾個出線進(jìn)行自動對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對繁雜的低壓電力電纜的梳理和識別標(biāo)記。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種低壓電纜電流測試記錄儀，包括殼體；所述殼體表面設(shè)有電源按鈕、啟動/停止按鈕、usb接口及傳感器接口；所述傳感器接口連接交流電流互感器；所述殼體內(nèi)安裝控制模塊，所述控制模塊雙向連接有信號轉(zhuǎn)換模塊、存儲器、讀數(shù)模塊及時鐘模塊，所述信號轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接殼體上的傳感器接口；所述信號轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊及存儲器由電源模塊供電，所述電源模塊連接電池；所述啟動按鈕與控制模塊連接，所述usb接口與讀數(shù)模塊連接，所述電源按鈕與電源模塊連接。

所述殼體內(nèi)安裝顯示模塊，所述顯示模塊與控制模塊雙向連接；所述顯示模塊連接位于殼體表面的顯示屏幕。

所述殼體表面設(shè)有狀態(tài)指示燈，所述狀態(tài)指示燈與控制模塊連接。

該手持式電流測試記錄儀主要用來測量供電電網(wǎng)中各用戶電纜的交流電流并進(jìn)行存儲記錄，通過讀數(shù)與控制端口，接收上位機(jī)發(fā)送的控制指令，對手持式電流測試記錄儀進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取、顯示、分析及打印。

記錄儀工作原理：交流電流傳感器把交流電流轉(zhuǎn)換為小信號，以便進(jìn)行電流測試；控制模塊對整個記錄儀進(jìn)行控制，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換、存儲、讀數(shù)、時鐘的讀取等功能；存儲模塊在控制模塊的作用下對測量的交流電流和測試時間進(jìn)行存儲記錄；讀數(shù)模塊通過usb接口接收上位機(jī)指令并回讀數(shù)據(jù)；信號轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)信號的轉(zhuǎn)換，把傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)換為a/d轉(zhuǎn)換器所需的信號，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；時鐘模塊產(chǎn)生時鐘，用戶可以掌握記錄時間，以便分析數(shù)據(jù)。

記錄儀具體工作過程如下：

（1）、啟動和存儲

傳感器與測試電纜連接后，按下電源按鈕，給記錄儀通電。按下啟動/停止按鈕發(fā)送啟動命令，記錄儀開始工作，存入測試的起始時間，測試并存入電流數(shù)據(jù)。

（2）、停止

斷開啟動/停止按鈕或存儲器已滿，停止記錄。

（3）、讀數(shù)

測試完成后，關(guān)閉電源，斷開啟動/停止按鈕，連接讀數(shù)電纜及上位機(jī)。按下電源按鈕，運(yùn)行上位機(jī)軟件，通過數(shù)據(jù)讀出接口模塊將數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)中，可對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、顯示、分析及打印。

具體使用過程中，本裝置具有如下功能：

功能一：核對變戶關(guān)系

1）用鉗形交流電流傳感器測電纜電流，將測得一系列動態(tài)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)反映的實(shí)際是該電纜的負(fù)荷曲線。如果同時在電纜的兩端測量電纜電流大小，將得到大致相同的兩條負(fù)荷曲線。該負(fù)荷曲線就是這條電纜獨(dú)一無二的特征值，就好比是電纜的指紋。在一個配電室兩臺箱變錯帶的小區(qū)，分別繪制箱變出線電纜（a點(diǎn)采樣）和樓宇進(jìn)線電纜（b點(diǎn)采樣）的負(fù)荷曲線，再進(jìn)行比對（如圖9所示），就可以在不停電的情況下，識別電纜，分析變戶對應(yīng)情況。

2）在實(shí)際工作中，往往遇到如圖10所示情況，一號箱變給某小區(qū)的1號樓和2號樓供電，二號箱變給某小區(qū)的3號樓和4號樓供電，但是，箱變與小區(qū)之間隔著建筑物或者馬路，變壓器的多根出線電纜入地敷設(shè)，另一頭出口分別敷設(shè)在各個樓宇前，導(dǎo)致運(yùn)維人員無法準(zhǔn)確分清對應(yīng)關(guān)系。此時，分別在兩側(cè)分別安裝4個本裝置，每個記錄儀通過交流電流傳感器連接電纜，分別記錄上午八點(diǎn)至九點(diǎn)負(fù)荷曲線，通過比對兩側(cè)負(fù)荷曲線，即可得出對應(yīng)關(guān)系。

如圖11所示，獲得a、b、c、d四點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)，傳入上位機(jī)后獲得四條負(fù)荷曲線，對比后可知a、c兩點(diǎn)對應(yīng)的是同一電纜，b、d兩點(diǎn)對應(yīng)的是同一電纜。

同理，可知a′、c′兩點(diǎn)對應(yīng)的是同一電纜，b′、d′兩點(diǎn)對應(yīng)的是同一電纜。

功能二：縮小線損檢查范圍

由于電纜電壓大致穩(wěn)定，所以根據(jù)電流曲線即可折算出采樣點(diǎn)的電量，在臺區(qū)各趟出線上采樣，即可統(tǒng)計各趟線路供電量，相當(dāng)于在各趟出線上安裝了“總表”，再統(tǒng)計該趟出線所帶用戶售電量，即可折算出該趟出線線損，便于檢查人員分析臺區(qū)線損。也可以在檢查某戶時，在用戶室外采樣，避免進(jìn)入現(xiàn)場打草驚蛇。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過測量實(shí)時的電力電纜交流電流，避免了其它測量載波方法的極易受外界干擾而造成誤判甚至無法判斷的問題。具體設(shè)計為，電力電纜交流電流測量范圍為ac0-250a，采樣頻率3hz，采樣精度ma級，測量數(shù)據(jù)精確可靠。而以往方法所測載波數(shù)據(jù)從原理上分析就要受到外界和電纜之間的各種干擾而不夠準(zhǔn)確，誤判性很高。

2、在不停電的情況下對電力電纜進(jìn)行長時間實(shí)時測量，大大保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。具體設(shè)計采用的存儲器選用內(nèi)部的48kb的非易失性flash存儲器，掉電時存儲的數(shù)據(jù)不會丟失。48kb/6=8192秒=2.27小時，即記錄儀可以連續(xù)記錄2.27小時的數(shù)據(jù)。時鐘模塊是美國dallas公司的實(shí)時時鐘模塊ds1302，可以對年、月、日、時、分、秒進(jìn)行計時。采用三線接口和控制器同步通信，具備主電源/后備電源雙電源供電。通過上位機(jī)軟件進(jìn)行自動比對較其他方法的現(xiàn)場人工比對大大提高了準(zhǔn)確度，并且對分析數(shù)據(jù)的保存保證了以后的復(fù)查實(shí)現(xiàn)。

3、長時間記錄能有效彌補(bǔ)數(shù)據(jù)突變帶來的誤差干擾，時鐘精確保證了對多條電纜測量數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行同時比對時的精度要求。

本發(fā)明所述的低壓電力電纜識別分析儀以3hz的采樣頻率測量低壓供電電網(wǎng)中各電纜的交流電流并能有效存儲記錄≥2小時的數(shù)據(jù)，通過usb接口連接上位機(jī)，通過上位機(jī)軟件，自動讀取數(shù)據(jù)，并能在完整的時間軸上顯示、分析及打印出所測數(shù)值。通過對數(shù)據(jù)曲線的分析，軟件可以將所測的幾組電力電纜交流電流數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行自動比對，以實(shí)現(xiàn)電力電纜的出線判斷和臺區(qū)識別功能，具有較好的市場應(yīng)用推廣價值。

附圖說明

圖1表示殼體的操作界面示意圖。

圖2表示電流測試記錄儀的殼體內(nèi)部組成框圖。

圖3表示單片機(jī)電路示意圖。

圖4表示電源模塊電路示意圖。

圖5表示時鐘模塊電路示意圖。

圖6表示信號轉(zhuǎn)換模塊電路示意圖。

圖7表示記錄儀上位機(jī)軟件流程示意圖。

圖8表示記錄儀的總體電路示意圖。

圖9表示同一電纜兩個取樣點(diǎn)的負(fù)荷曲線。

圖10表示實(shí)際使用時采樣點(diǎn)分布示意圖。

圖11表示實(shí)際使用時對比的負(fù)荷曲線。

圖中，1-殼體，2-電源按鈕，3-啟動/停止按鈕，4-usb接口，5-狀態(tài)指示燈，6-顯示屏幕，7-傳感器接口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

一種低壓電纜電流測試記錄儀，包括殼體1；如圖1所示，所述殼體1表面設(shè)有電源按鈕2、啟動/停止按鈕3、usb接口4、狀態(tài)指示燈5、顯示屏幕6及傳感器接口7。記錄儀內(nèi)部由電流傳感器、電源轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、控制模塊、存儲模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊、讀數(shù)模塊、時鐘模塊等組成，系統(tǒng)組成如圖2所示。具體連接關(guān)系為，所述傳感器接口7連接交流電流互感器；所述殼體1內(nèi)安裝控制模塊，所述控制模塊雙向連接有信號轉(zhuǎn)換模塊、存儲器、讀數(shù)模塊及時鐘模塊，所述信號轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接殼體1上的傳感器接口7；所述信號轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊及存儲器由電源模塊供電，所述電源模塊連接電池；所述啟動/停止按鈕2與控制模塊連接，所述usb接口4與讀數(shù)模塊連接，所述電源按鈕5與電源模塊連接。所述顯示模塊與控制模塊雙向連接；所述顯示模塊連接位于殼體1表面的顯示屏幕6。所述狀態(tài)指示燈5與控制模塊連接。

工作時，電流傳感器把交流電流轉(zhuǎn)換為小信號，以便進(jìn)行電流測試；控制模塊對整個記錄儀進(jìn)行控制，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換、存儲、讀數(shù)、時鐘的讀取等功能；存儲模塊在控制模塊的作用下對測量的交流電流和測試時間進(jìn)行存儲記錄；讀數(shù)模塊通過usb接口接收上位機(jī)指令并回讀數(shù)據(jù)；信號轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)信號的轉(zhuǎn)換，把傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)換為a/d轉(zhuǎn)換器所需的信號，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；時鐘模塊產(chǎn)生時鐘，用戶可以掌握記錄時間，以便分析數(shù)據(jù)。

具體實(shí)施時，1、交流電流傳感器采用輸入為電流信號，輸出為電壓型號的外接開合式鉗型電流互感器（可從市場直接購買得到），參數(shù)如下表所示。

2、控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊及存儲模塊

控制模塊以單片機(jī)為核心，通過內(nèi)置a/d轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，采樣頻率為3hz，即每秒采集3次數(shù)據(jù)。存儲器選用內(nèi)部的48kb的非易失性flash存儲器，掉電時存儲的數(shù)據(jù)不會丟失。48kb/6=8192秒=2.27小時，即記錄儀可以連續(xù)記錄2.27小時的數(shù)據(jù)。

本設(shè)計選擇美國ti公司的msp430f1611單片機(jī)作為系統(tǒng)的mcu（如圖3所示），每一個時鐘就可以是一個機(jī)器周期，最小為125ns。用到單片機(jī)外圍模塊是：i/o管腳，a/d模塊和串口1模塊。單片機(jī)電路設(shè)計部分如圖3所示，采用一個電容和一個電阻組成上電復(fù)位電路。采用8m有源晶振作為單片機(jī)的晶振，保證單片機(jī)高速的處理數(shù)據(jù)。用p6.0管腳作為a/d轉(zhuǎn)換的輸入端與處理后的信號相連，p3.6管腳和p3.7管腳作為usart串口通信的發(fā)送端和接收端，通過接插件j2采用usb接口與上位機(jī)通信。通過p4.3管腳控制指示燈，指示燈閃爍，表示正在測量并存儲數(shù)據(jù)，讀數(shù)時指示燈常亮。s1是啟動按鈕，按下啟動/停止按鈕，記錄儀開始工作；斷開啟動/停止按鈕，記錄儀停止工作。

3、電源轉(zhuǎn)換模塊

電源轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換，把電池輸出的電壓轉(zhuǎn)換為3.3v，給單片機(jī)供電，具體電路結(jié)構(gòu)如圖4所示。

4、時鐘模塊

時鐘模塊選用美國dallas公司的實(shí)時時鐘模塊ds1302，可以對年、月、日、時、分、秒進(jìn)行計時。采用三線接口和控制器同步通信，具備主電源/后備電源雙電源供電，通過后備電源可進(jìn)行涓細(xì)電流充電，時鐘電路如圖5所示。x1和x2是時鐘輸入，外接32.768khz晶振。vcc2為主電源，vcc1為后備電源，主電源有電時給電容充電，在主電源掉電時，可以給ds1302供電。主電源串接電阻可有效防止電源沖擊。單片機(jī)通過ce選中時鐘芯片，sck做為通信時鐘，sio讀寫時鐘數(shù)據(jù)。

5、傳感器輸出信號通過j1接插件輸入，信號轉(zhuǎn)換模塊原理如圖6所示。因?yàn)閍/d轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換范圍是0-2.5v，所以傳感器輸出的信號分壓后，轉(zhuǎn)換至a/d轉(zhuǎn)換器所需電壓范圍，即可實(shí)現(xiàn)交流電流的測量。

6、殼體操作界面

殼體操作界面如圖1所示。按下電源按鈕，記錄儀通電；啟動按鈕按下，記錄儀開始工作；狀態(tài)指示燈閃爍，表示記錄儀正在測量并存儲數(shù)據(jù)，讀數(shù)時指示燈常亮；通過usb接口連接上位機(jī)，可以傳送數(shù)據(jù)，通過上位機(jī)軟件顯示、分析、打印測試曲線。

7、總體電路如圖8所示，即將圖3、4、5、6綜合后獲得。

8、記錄儀工作流程（如圖7所示）：

（1）、記錄儀通電后，先對串口、a/d轉(zhuǎn)換器、時鐘等進(jìn)行初始化；

（2）、判斷啟動鍵是否按下，如果按下，轉(zhuǎn)向第（3）步；如果未按下，轉(zhuǎn)向第（6）步；

（3）、存儲當(dāng)前的系統(tǒng)時間；

（4）、開始采集并存儲；

（5）、判斷啟動鍵是否斷開，如未斷開且存儲器未滿，轉(zhuǎn)向（4）；如果啟動鍵斷開或存儲空間已滿，測試結(jié)束，關(guān)閉電源；

（6）、判斷上位機(jī)有沒有讀數(shù)指令，如果接收到讀數(shù)指令，開始發(fā)送數(shù)據(jù)；未接收到讀數(shù)指令，轉(zhuǎn)向（2）。

9、數(shù)據(jù)存儲記錄儀性能及技術(shù)指標(biāo)要求

（1）、測量范圍ac0-250a；

（2）、采樣頻率3hz，存儲時長≥2小時；

（3）、性能可靠，不會因誤動作而引起重新記錄，覆蓋原有數(shù)據(jù)；

（4）、通過usb接口與上位機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取、顯示、分析及打??；

（5）、能夠可靠讀取存儲模塊內(nèi)的存儲數(shù)據(jù)，在工作狀態(tài)下突然斷電和數(shù)據(jù)中斷時，確保已存儲的數(shù)據(jù)可靠、有效。

總之，本發(fā)明主要實(shí)現(xiàn)以下兩個功能：

1、通過對低壓供電電網(wǎng)中電力電纜交流電流的測量、存儲與分析，實(shí)現(xiàn)對變壓器低壓側(cè)電力電纜出線與用戶側(cè)電纜的自動識別和對應(yīng)功能。

2、通過對低壓供電電網(wǎng)中電力電纜交流電流的測量、存儲與分析，使得在線損檢查時能縮小檢查范圍。

最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋權(quán)利要求保護(hù)范圍中。