0 引言
低壓配電網是電力系統中重要組成部分，而低壓斷路則是低壓配電網中的關鍵節點。低壓斷路器、低壓導電回路中回路電阻是評價其運行狀態的重要指標。回路電阻反映了設備的工作狀態，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，工業上一般采用四線法。
本文在傳統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 傳統測量方式
傳統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，待測系統需要處于斷電狀態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、電流發生器、電流檢測、電壓檢測以及人機界面組成，相比于傳統測量儀既可以測量被測體運行狀態下的直流電阻，也可以測量被測體斷電狀態下的回路電阻，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傳統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四線法具有更大的適用性與實用價值。
