0 引言
低壓配電網是電力系統(tǒng)中重要組成部分，而低壓斷路則是低壓配電網中的關鍵節(jié)點。低壓斷路器、低壓導電回路中回路電阻是評價其運行狀態(tài)的重要指標?；芈冯娮璺从沉嗽O備的工作狀態(tài)，它加劇設備在運行時的損耗，也導致溫度升高，是設備載流能力與短路電阻切斷能力的一種體現，直接影響到開關設備分、合閘的可靠性以及運行的安全性 [1]。回路電阻測試儀則是測量各種開關類設備接觸電阻、回路電阻的專用儀器，精度一般可以達到 0.01μΩ[2]。目前對回路電阻的測量方法有超導量子器件測量，電解槽法， 三次諧波法以及四線法。前三種主要用于實驗研究使用，工業(yè)上一般采用四線法。
本文在傳統(tǒng)回路電阻測試儀四線法的基礎上，對回路電阻測試儀進行改進，使得改進后的儀器克服了傳統(tǒng)回路電阻測試儀只能在被測對象斷電情況下使用的缺點，增大了儀器的適用范圍。
1 傳統(tǒng)測量方式
傳統(tǒng)測量方式采用四線法測試，也稱開爾文測試，接線原理如圖 1 所示。由電流源經 I+、I- 兩端口供給被測電阻Rx 電流，輸出電流大小 I 由電流檢測模塊計算得出。電壓表測出 Rx 兩端的電壓降 V，經電壓檢測模塊計算得出。測量模塊測出 I、V，再經由計算模塊算出被測電阻的阻值，這個阻值就是被測設備的回路電阻值。
通過以上描述可以看出，使用四線法測試時，需要外接直流電源。要求測量時，待測系統(tǒng)需要處于斷電狀態(tài)且試品的一端或雙端進行接地。因此，在現場操作中，需要額外進行斷電操作及接地電纜的連接，增加了工作量及勞動強度，使用限制較多，降低了測量效率。
2 新型回路電阻測試儀的研究與設計
2.1 測量原理
配電系統(tǒng)中的低壓斷路器、低壓導電回路正常運行時有一定的電流流過，該電流在流過開關或者回路時會產生相應的電壓，在電流恒定時阻值越大電壓也就越大。通過對該電壓及實際運行電流的測量，可以計算得出回路實際運行中接觸電阻的大小。根據這個原理，本文提出了新的回路電阻測量方法，原理如圖 2 所示。
圖中 A、V 符號分別代表電流表和電壓表，用于測量流過被測體 Rx 的電流和電壓。在測出被測體的電壓和電流的情況下，根據計算公式 R=V/I，可以得出被測體 Rx 的阻值。
根據此原理設計的回路電阻測試儀的內部結構如圖 3所示。如圖所示，該裝置主要由電池、CPU、電流發(fā)生器、電流檢測、電壓檢測以及人機界面組成，相比于傳統(tǒng)測量儀既可以測量被測體運行狀態(tài)下的直流電阻，也可以測量被測體斷電狀態(tài)下的回路電阻，有效提高了設備的使用率。該儀器工作時需要采集待測回路電阻的工作電流與兩端電壓，但考慮帶電狀態(tài)下的安全性及便捷性，電流信號的采集使用電流鉗方式，電壓信號的采集使用探針方式。
2.2 電流測量原理
電流信號的測量流程分為 ：電流鉗 -IV 轉換 - 程控放大 -A/D 轉換 -CPU。電流鉗在原理上可以看成一個簡單的電流變壓器 [3]，它可以將流過設備的實際電流大小成比例的改變，為了產生一個能通過相應倍數比例的輸出水平，交流電流探頭內置特有的探頭線圈架。為了能夠適應不同的電流量程，在鉗形線圈上的匝數需設計成整數倍。電流信號很難直接供給被儀器內部的檢測芯片，需要經過電流信號向電壓信號的轉換后，才能被準確識別，因此 IV 轉換電路是必須的。IV 轉換電路將電流信號轉換為相應的電壓信號，然后通過中間的程控放大芯片，將電壓信號調整到合理的幅值范圍，這樣可以有效提高測量的**度。A/D 轉換芯片是測量的核心部分，需要有較測量精度與測量速度，這樣能夠在有限時間內得到足夠的樣本數據進行數據處理計算，提高測量精度。電磁隔離部分保證了電流測量電路部分與控制 CPU 模塊能夠完全隔離，保證測量安全。CPU 模塊進行電流數據的數字量采集與計算，它通過高速通信接口與 A/D 轉換芯片連接。為了能夠保證大數據量的電流數據及時讀取與運算，CPU 需要使用高速的處理器芯片。
2.3 電壓測量原理
電壓信號的測量流程分為 ：電壓采集 - 分壓轉換 - 程控放大 -A/D 轉換 -CPU。
電壓采集的方式為雙探針直接獲取接觸電阻兩端的電壓。所以這種采集方式簡單便捷，適合現場應用。采集的電壓信號一般幅值較高，所以不能直接送給儀器內部芯片。因此需要經過**高精度的分壓轉換，將信號成比例的縮小至合理的幅值范圍供給后級測量電路。程控放大電路負責將幅值縮小后的電壓信號進行比例放大供給后級 A/D 轉換芯片，以適應不同的現場測試電壓，提高測量精度。電壓信號的測量部分與電流信號的測量部分是互相獨立隔離的，因此電壓信號測量部分需要使用單獨的 A/D 芯片進行信號轉換。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CPU 測量模塊，這樣可以節(jié)約電路資源，同時保證測量信號的同步性，利于提高計算精度。
采集的電流信號與電壓信號經儀器處理后，可以得出帶電狀態(tài)下回路電阻的實際大小，無需斷電，使用方便。另外，通過回路電阻的實際工作電流越大，電壓差越大，測量越**。這對于供電密度高、負荷集中、低壓設備負荷較重的區(qū)域有著很重要的意義。
3 新型回路電阻測試方法驗證
為了驗證所提新型回路電阻測試方法的有效性，根據本文所測試方法制作了相應的儀器樣品，對多個開關回路電阻值進行測量（測量結果為多次測量取平均值）。同樣使用兩個市面上常用的兩種回路電阻測試儀的測量數據（多次測量取平均值）進行對比，得出測量數據如表 1 所示。
由以上表格可知，本文所設計的新型回路電阻測試儀的測量數據數據與市面?zhèn)鹘y(tǒng)測試儀所測數據基本一致，說明了新型回路電阻測試儀的準確性。
4 結論
通過對新舊兩種回路電阻測試方法的對比，得出新型回路電阻測試方法可以在設備運行狀態(tài)下使用，并設計實驗驗證了新型回路電阻測試方法的有效性。因此新型回路電阻測試方法相對于傳統(tǒng)四線法具有更大的適用性與實用價值。
