新型斷路器回路電阻測試儀的研究

1、    新型斷路器回路電阻測試儀的研究    賈永斌摘要：我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展推動(dòng)我國各行業(yè)發(fā)展迅速，其中電力行業(yè)的發(fā)展尤為顯著。電力系統(tǒng)中斷路器起著切斷故障電流和關(guān)合正常電流的作用，其回路電阻包括導(dǎo)電材料本身的電阻，固定連接電阻以及動(dòng)、靜觸頭間的接觸電阻，其中，接觸電阻占主要部分。回路電阻直接影響斷路器通載額定工作電流時(shí)的溫升以及短路狀態(tài)下的動(dòng)、熱穩(wěn)定性，關(guān)系到斷路器分合閘的可靠性和安全性。關(guān)鍵詞：新型斷路器回路;電阻測試儀引言科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)我國整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展迅速的同時(shí)帶動(dòng)我國各行業(yè)有了新的發(fā)展機(jī)遇和發(fā)展空間?；芈冯娮璺从沉嗽O(shè)備的工作狀態(tài)，

2、它加劇設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的損耗，也導(dǎo)致溫度升高，是設(shè)備載流能力與短路電阻切斷能力的一種體現(xiàn)，直接影響到開關(guān)設(shè)備分、合閘的可靠性以及運(yùn)行的安全性。1回路電阻測量原理法拉電容又名超級(jí)電容，具有功率密度高、循環(huán)壽命長、免維護(hù)和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。由于法拉電容具有電容量大、等效電阻低、內(nèi)阻小、充電效率和放電效率高、線路簡單、安全性高、維護(hù)成本低等特殊性，可以為回路電阻的現(xiàn)場檢測設(shè)備分析提供基礎(chǔ)元件。例如，測試斷路器的回路電阻系統(tǒng)中，法拉電容的電容值參數(shù)為100f-600f，而等效內(nèi)阻為0.5m-3m，并能夠快速產(chǎn)生大容量的電流。由于有較小的回路等效電感存在，因此，可以在一定時(shí)間內(nèi)暫時(shí)忽略感性因素帶來的影響。2回

3、路電阻測試儀設(shè)計(jì)思路關(guān)鍵因素1.額定壓力值施加的準(zhǔn)確性;真空滅弧室的動(dòng)靜端觸頭的接觸電阻是指在滅弧室動(dòng)端施加指定的壓力，在指定的壓力下，測量動(dòng)端和靜端之間的電阻值即為接觸電阻。由于接觸電阻一般為5-20，壓力值的變化對(duì)接觸電阻的影響很大，系統(tǒng)要求施加的壓力范圍為0-10000n，施加壓力的誤差±10n，因此，如何快速精準(zhǔn)的施加壓力便成為本系統(tǒng)的關(guān)鍵因素之一。2.電阻值測量的準(zhǔn)確性;由于接觸電阻阻值很小，最小分辨率需要達(dá)到0.01常規(guī)的測量設(shè)備精度很難滿足使用要求，因此如何準(zhǔn)確測量接觸電阻便成為本系統(tǒng)另一個(gè)關(guān)鍵因素。3.力值測量的準(zhǔn)確性;在測量接觸電阻過程中，系統(tǒng)施加范圍為0-1000

4、0n的壓力，在自閉力與反力的測量過程中，系統(tǒng)需要測量0-300n的拉力，測量誤差±10n，現(xiàn)在可獲得的拉壓力傳感器都為對(duì)稱設(shè)計(jì)，即拉壓力測量范圍為相同的，本系統(tǒng)中為滿足10000n壓力的測量要求，必須選用拉力測量范圍也為10000n的傳感器，這將導(dǎo)致在0-300n的范圍內(nèi)拉力信號(hào)為一個(gè)較小的信號(hào)，較小的信號(hào)意味著更容易受到干擾，因此，如何快速準(zhǔn)確采集力值成為本系統(tǒng)第三個(gè)關(guān)鍵因素。3電流測量原理電流鉗在原理上可以看成一個(gè)簡單的電流變壓器，它可以將流過設(shè)備的實(shí)際電流大小成比例的改變，為了產(chǎn)生一個(gè)能通過相應(yīng)倍數(shù)比例的輸出水平，交流電流探頭內(nèi)置特有的探頭線圈架。為了能夠適應(yīng)不同的電流量程，在

5、鉗形線圈上的匝數(shù)需設(shè)計(jì)成整數(shù)倍。電流信號(hào)很難直接供給被儀器內(nèi)部的檢測芯片，需要經(jīng)過電流信號(hào)向電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換后，才能被準(zhǔn)確識(shí)別，因此iv轉(zhuǎn)換電路是必須的。iv轉(zhuǎn)換電路將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)，然后通過中間的程控放大芯片，將電壓信號(hào)調(diào)整到合理的幅值范圍，這樣可以有效提高測量的精確度。a/d轉(zhuǎn)換芯片是測量的核心部分，需要有較測量精度與測量速度，這樣能夠在有限時(shí)間內(nèi)得到足夠的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理計(jì)算，提高測量精度。cpu模塊進(jìn)行電流數(shù)據(jù)的數(shù)字量采集與計(jì)算，它通過高速通信接口與a/d轉(zhuǎn)換芯片連接。為了能夠保證大數(shù)據(jù)量的電流數(shù)據(jù)及時(shí)讀取與運(yùn)算，cpu需要使用高速的處理器芯片。4測量方法用標(biāo)準(zhǔn)電阻法檢

6、定回路電阻測試儀的直流電阻、直流電流示值誤差時(shí)，將被檢回路電阻測試儀的電流輸出端和電壓采樣端分別與標(biāo)準(zhǔn)電阻器的電流端和電壓端相接，根據(jù)被檢測試儀而選擇標(biāo)準(zhǔn)電阻器的額定電流100a，比率c置于×1，比率b置于×1，比率a置于×1000，并調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻器的步進(jìn)盤輸出電阻至檢定點(diǎn)相應(yīng)的電阻值。接通被檢測試儀的測試開關(guān)，當(dāng)被檢測試儀的工作電流穩(wěn)定后，分別讀取被檢測試儀的直流電阻值和標(biāo)準(zhǔn)器上的直流電流值。5回路電阻測試效率低的原因1.測試儀接線鉗數(shù)量多，現(xiàn)場操作時(shí)需儀器測試接線鉗數(shù)量多（4個(gè)），易造成接線鉗接觸不良、誤碰松動(dòng)，首測成功率很低，需反復(fù)測試，影響工作效率。2測試

7、連接線笨重現(xiàn)有回路電阻測試儀連接線平均質(zhì)量為5.3kg（僅統(tǒng)計(jì)電流連接線），反復(fù)測試時(shí)，工作強(qiáng)度較大。6電壓測量原理采集的電壓信號(hào)一般幅值較高，所以不能直接送給儀器內(nèi)部芯片。因此需要經(jīng)過一級(jí)高精度的分壓轉(zhuǎn)換，將信號(hào)成比例的縮小至合理的幅值范圍供給后級(jí)測量電路。程控放大電路負(fù)責(zé)將幅值縮小后的電壓信號(hào)進(jìn)行比例放大供給后級(jí)a/d轉(zhuǎn)換芯片，以適應(yīng)不同的現(xiàn)場測試電壓，提高測量精度。電壓信號(hào)的測量部分與電流信號(hào)的測量部分是互相獨(dú)立隔離的，因此電壓信號(hào)測量部分需要使用單獨(dú)的a/d芯片進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。電磁隔離部分保證了電壓測量電路部分與控制cpu模塊能夠完全隔離，保證測量安全。電壓測量部分可以與電流測量部分共用

8、cpu測量模塊，這樣可以節(jié)約電路資源，同時(shí)保證測量信號(hào)的同步性，利于提高計(jì)算精度。采集的電流信號(hào)與電壓信號(hào)經(jīng)儀器處理后，可以得出帶電狀態(tài)下回路電阻的實(shí)際大小，無需斷電，使用方便。另外，通過回路電阻的實(shí)際工作電流越大，電壓差越大，測量越精確。這對(duì)于供電密度高、負(fù)荷集中、低壓設(shè)備負(fù)荷較重的區(qū)域有著很重要的意義。7準(zhǔn)確施加壓力系統(tǒng)中壓力精度要求為±10n，同時(shí)，為滿足生產(chǎn)線的節(jié)拍要求，壓力施加過程的時(shí)間也有相應(yīng)的要求。在現(xiàn)存的儀器中，pid控制得到了廣泛的應(yīng)用，pid是比例、積分、微分的縮寫。比例調(diào)節(jié)作用是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用以減少偏差。比例作

9、用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。積分調(diào)節(jié)作用是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)ti，ti越小，積分作用就越強(qiáng)，ti越大，則積分作用弱。加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成pi調(diào)節(jié)器或pid調(diào)節(jié)器。微分調(diào)節(jié)作用反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢。因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因此，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。在微分時(shí)間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用，因此過強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。微分作用不能單獨(dú)使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成pd或pid控制器。結(jié)語回路電阻測試儀就真空滅弧室測試過程中壓力施加、接觸電阻測量、自閉力測量以及反力測量等關(guān)鍵因素進(jìn)行了針對(duì)性攻關(guān)設(shè)計(jì)，解決了傳統(tǒng)測試方法存在的瓶頸問題，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、高效率的測試工藝。參考文獻(xiàn)1齊向東，葉建鑄，劉春濤，譚華安，羅新，彭浩.基于新型供電方式的回