智能无线二次核相仪：革新变电站相量测量技 CNR218-222

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了智能无线二次核相仪：革新变电站相量测量技，有效提升了作业效率与安全水平。变电站二次回路调试中，相量测量是继电保护专门的基础工作。传统核相方法需要在不同测量地点分别接入参考电压相量，作业人员往往要重复接线、多次核对，工作量大且存在安全风险。

随着变电站规模扩大和二次系统复杂度提高，场站内多点电流相量测量的需求日益增多。传统仪器对测量地点参考相量的依赖，导致跨间隔、跨电压等级的核相工作效率低下，二次电压重复接线还可能引发短路隐患。

针对上述问题，项目团队研制了智能无线二次核相仪，目标是摆脱参考相量的地点束缚，实现无线同步测量，提高核相作业的安全性和效率。

存在问题

• 参考相量依赖性强。传统相量测量仪器必须接入本地参考电压，测量地点一旦变化就需重新接线，跨间隔作业时尤为不便。
• 二次电压接线风险高。重复接入二次电压回路存在短路可能，威胁人身和设备安全，也增加了调试前的安全措施工作量。
• 多点测量效率低。场站内多点电流相量测量需逐点接线、逐点核对，费时费力，继电保护专门工作效率受到明显制约。
• 现场操作不便捷。传统仪器体积较大、操作界面复杂，在变电站二次回路现场检测中携带和操作都不够方便。
• 同步测量手段不足。缺乏稳定的无线同步机制，不同测量点之间的数据难以直接比对，影响核相结果的准确性。

创新目标

研制一款集电压电流信号采集、转换、测量与无线通讯于一体的二次核相仪，通过无线同步方式解决参考相量地点依赖问题，避免二次电压重复接线和短路风险，实现图形化操作、体积小巧、适合现场检测的目标，并在实验室和变电站现场验证其测试精度与可操作性。

技术方案

仪器可同时采集3路电压信号和3路电流信号。电压信号经电路板上的微型电压互感器转换，电流信号经外部电流测试钳转换，高电压、高电流被变为低压、低电流信号。信号经运算放大器放大后，转换为峰值电压不超过5V的交流信号，再由AD7608芯片采样，获取电压和电流的幅值与相位信息。

仪器以STM32微控制器为核心，两个串口分别连接7寸触摸液晶屏和APC340无线通讯模块。液晶屏实时显示测量结果，无线模块实现与参考相量测量单元之间的通讯和同步，使测量点不再依赖本地参考相量。

操作时，作业人员在测量点接入电压和电流信号，通过触摸屏查看实时相量数据；参考相量测量单元同步采集参考信号，经无线链路与主机同步，完成相量比对。整个过程无需重复接入二次电压，接线简化，现场操作流程明显缩短。

创新亮点

• 无线同步测量：通过APC340无线通讯模块与参考相量测量单元同步，摆脱测量地点对参考相量的依赖，支持跨间隔核相。
• 多路信号采集：同时采集3路电压和3路电流信号，配合AD7608芯片采样，可获取幅值和相位信息，适应多点电流相量测量需求。
• 安全接线设计：避免二次电压重复接线，降低二次电压短路风险，提高电力系统运行稳定性和二次系统调试安全性。
• 图形化现场操作：采用7寸触摸液晶屏，界面完全图形化，体积小、功能强，适合变电站二次回路现场检测。
• 精度与效率兼顾：实验室验证中测试精度、可操作性和快捷性均得到验证，现场测试中显著提高继电保护专门工作效率。

落地应用效果

在实验室环境验证中，智能无线二次核相仪的测试精度、操作可操作性和快捷性均得到很好验证。在亳州供电公司220kV赵桥变的现场测试中，仪器表现出出色性能，大幅提高了继电保护专业的工作效率，减少了传统核相方法中的重复接线和核对环节。

现场应用表明，该仪器特别适用于场站内多点电流相量测量，既避免了二次电压重复接线和短路风险，又提高了电力系统运行可靠性和二次系统调试工作效率。

产出物：智能无线二次核相仪样机及配套参考相量测量单元、7寸触摸液晶屏操作界面、无线同步通讯模块。

适用场景：变电站二次回路现场检测、场站内多点电流相量测量、继电保护专业核相作业。

常见问题

Q：该仪器是否需要接入本地参考电压？

A：不需要。仪器通过APC340无线通讯模块与参考相量测量单元同步，测量点不再依赖本地参考相量，跨间隔作业时无需重复接线。

Q：现场操作是否复杂？

A：仪器采用7寸触摸液晶屏，完全图形化界面，体积小、功能强，适合变电站二次回路现场检测，操作快捷。

Q：该成果的产业化方向是什么？

A：聚焦装置小型化和硬件改进设计，降低功耗、提高电池待机时间，转化后广泛应用于各地市公司二次核相工作，解决现有核相方法费时费力的问题。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。