基于新型供電方式的回路電阻測量技術(shù)研究

齊向東，葉建鑄，劉春濤，譚華安，羅新 ，彭浩

(1.中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東廣州，510000；2.上海啟亦電子科技有限公司，上海，200000）

基于新型供電方式的回路電阻測量技術(shù)研究

齊向東1，葉建鑄1，劉春濤1，譚華安1，羅新1，彭浩2

(1.中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東廣州，510000；2.上海啟亦電子科技有限公司，上海，200000）

本文主要對(duì)回路電阻進(jìn)行分析，解析其測量的意義，之后對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)典回路電阻測量技術(shù)進(jìn)行分析，解析其優(yōu)缺點(diǎn)，最終提出新型供電方式下的智能回路電阻測量技術(shù)。

新型供電方式；回路電阻；測量技術(shù)

0 引言

現(xiàn)有的超高壓直流站，站內(nèi)開關(guān)設(shè)備繁多，且分布范圍廣、安裝高度高，因此回路電阻測試是一項(xiàng)艱巨的工作。同時(shí)，現(xiàn)有的回路電阻試驗(yàn)設(shè)備，都是采用的檢修電源供電方法，需要很長的供電電源線路，而在實(shí)際的測試的過程中，會(huì)有各種問題：（1）設(shè)備附近無檢修電源或者檢修電源很遠(yuǎn)，目前廣州局所有直流站點(diǎn)的接地極有大量的刀閘需要進(jìn)行回阻測試，且接地極地處偏僻，附近均無220V的交流電源，測試無法正常進(jìn)行；（2）直流開關(guān)、刀閘等設(shè)備安裝高度較高，進(jìn)行回阻測量時(shí)需將電源線從地面連接上十幾米的高空車上，不方便測量，同時(shí)具有高空墜物的安全風(fēng)險(xiǎn)；（3）配電線盤很重，引線較長，不利于搬運(yùn)轉(zhuǎn)移。因此，需要改進(jìn)現(xiàn)有的回路電阻測試儀電源供電方式，提高作業(yè)效率。另外，在新型供電方式背景下，還必須要加強(qiáng)對(duì)電阻測量技術(shù)的研究。

1 回路電阻分析

在電力系統(tǒng)中，開關(guān)電器具有電力傳輸、分配以及保護(hù)等功能，而該功能的實(shí)現(xiàn)主要通過觸頭系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，開關(guān)電器的電氣性能也直接受到觸頭系統(tǒng)可靠性影響。在開關(guān)電器閉合狀況下，動(dòng)靜觸頭接觸處電阻作為觸頭點(diǎn)接觸工作狀況的主要表征因素，直接能夠反映出開關(guān)設(shè)備電接觸的可靠性。在傳統(tǒng)研究中發(fā)現(xiàn)，電連器總失效中的最主要原因是點(diǎn)接觸失效，這種情況也會(huì)導(dǎo)致觸頭表面出現(xiàn)化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，最終導(dǎo)致接觸電阻逐漸增大，觸點(diǎn)電路連接出現(xiàn)問題，甚至不導(dǎo)通問題出現(xiàn)。另外對(duì)于接觸電阻而言，當(dāng)電阻過高時(shí)，通過線路的電流會(huì)增大，觸頭會(huì)發(fā)熱并且溫度升高，造成不必要功率損失。

回路電阻主要是由于動(dòng)靜觸頭之間接觸電阻引起的，另外導(dǎo)電材料本身電阻以及固定連接端子的電阻也會(huì)造成回路電阻。其中作為主要占比的接觸電阻，基本組成回路電路的總值。

2 回路電阻測試意義分析

以斷路器為代表的開關(guān)設(shè)備作為電網(wǎng)的重要組成部分，電器參數(shù)的不僅僅關(guān)系到開關(guān)設(shè)備質(zhì)量，而且直接影響電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

2.1 回路電阻是最重要的設(shè)備電器參數(shù)特性指標(biāo)之一

在新型電路中，回路電阻對(duì)于新型供電方式而言具有重要意義，也是新型供電方式中電異常早期警告的關(guān)鍵信息，在新型供電方式中系統(tǒng)性能方面也是重要指標(biāo)。回路電阻穩(wěn)定性測試和其他測試方式相比，其效果最有效。回路電阻的大小對(duì)于新型供電方式通載額定工作電流穩(wěn)定性以及電路中合閘可靠性具有重要作用。如果新型供電方式中回路電路增大，會(huì)導(dǎo)致原來熱平衡被打破，導(dǎo)致導(dǎo)電體電阻率的增加，發(fā)熱量也會(huì)明顯提高，最終引起線路開關(guān)接觸面氧化現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)于絕緣子等也會(huì)出現(xiàn)軟化以及老化的狀況，最終可能引起新型供電方式中線路故障，出現(xiàn)短路等問題不能正常工作。

2.2 回路電阻作為一項(xiàng)重要質(zhì)檢指標(biāo)

通過前面分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)回路電阻增大時(shí)會(huì)導(dǎo)致能量損失等問題。除此之外，在新型供電方式中所需要的各種設(shè)備在出廠質(zhì)檢。而回路電阻也是質(zhì)檢的重要指標(biāo)，在相關(guān)設(shè)備出廠試驗(yàn)、型式試驗(yàn)以及預(yù)防性實(shí)驗(yàn)中均需進(jìn)行檢測和分析。通過回路電阻測試，能夠?qū)崟r(shí)了解電力設(shè)備狀況，還能夠了解電力設(shè)備故障，從而能夠及時(shí)處理。

3 經(jīng)典回路電阻測試方法解析

3.1 交流整流電流源測試

交流電經(jīng)過變壓器實(shí)現(xiàn)變壓，整流后的電流進(jìn)行傳遞，最終傳遞到新型供電方式的相關(guān)設(shè)備中。對(duì)設(shè)備兩端的電壓以及回路電流進(jìn)行實(shí)施記錄，并根據(jù)相應(yīng)原理來計(jì)算電壓與電流有效值，結(jié)合歐姆定律得出回路電阻值。對(duì)于新型供電方式相關(guān)設(shè)備進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其中部分設(shè)備存在感性觸頭，這些具有感性觸頭的感性因素會(huì)對(duì)測試結(jié)果造成影響，因此這種交流整流電流源測試方式往往只能應(yīng)用于忽略觸頭感性因素和對(duì)測試精度要求不高的場合。

3.2 脈沖電流源測試

圖1 脈沖電流源測試原理圖

前面提出交流整流電流源測試不能應(yīng)用于具有感性因素的電力設(shè)備中。面對(duì)這種局限性，人們進(jìn)行了廣泛研究最終提出了脈沖電流源測試方法。原理圖如圖1所示，工頻電會(huì)經(jīng)過降壓處理對(duì)電容組充電，最終達(dá)到一定電壓值，然后電容器進(jìn)行放電，能夠產(chǎn)生需要的測試電流。如圖1所示，本測試方法的回路為RLC二階振蕩回路，控制晶閥管的導(dǎo)通，最終能夠測試得出回路電流，另外還應(yīng)該測出被測設(shè)備兩端電壓，得出電壓以及電流曲線，對(duì)脈沖電流源的電壓和電流圖進(jìn)行分析，最終能夠得出回路電阻。為進(jìn)一步提高回路電阻的測量精度，還可以通過濾波器來消除線路中干擾信號(hào)。

3.3 恒流源測試

恒流源測試也是為了避免電力設(shè)備中感性因素的影響，電源模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工頻電流的整流，整流之后再經(jīng)過電力電子器件轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪褐绷麟娏鳌Ｔ诤懔髟礈y試技術(shù)中還采用了脈寬調(diào)制技術(shù)，通過這一技術(shù)來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)穩(wěn)流，通過穩(wěn)流能夠保證測試電路中電流的穩(wěn)定性。當(dāng)恒定電流經(jīng)過測試電器后，會(huì)自動(dòng)檢測電壓并記錄，然后直接計(jì)算得出回路電阻值。這種恒流源測試中使用的測試儀往往體積比較大，質(zhì)量也往往比較大，在進(jìn)行測量中不易于攜帶，并且成本也往往較高。

4 回路電阻測試方法發(fā)展趨勢分析

4.1 高精度

在進(jìn)行回路電阻測試中，往往需要對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確快速測試，尤其是對(duì)于微歐級(jí)的線路，因此在未來回路電阻測試中需要對(duì)新型電力方式中的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行穩(wěn)定測試，保證測試高精度。

4.2 微型化

在前面對(duì)回路電阻測試方法的分析中發(fā)現(xiàn)，恒流源測試中相關(guān)設(shè)備的體積和質(zhì)量較大，而在未來回路電阻的測試中希望相關(guān)測試設(shè)備的體積和質(zhì)量相對(duì)較小，從而保證其能便于攜帶，也能夠減小能耗，降低設(shè)備相關(guān)成本。

4.3 智能化

隨著信息技術(shù)以及通信技術(shù)發(fā)展，電阻回路智能化測試也成為重要發(fā)展方向。在智能化測試中，不僅僅測量電阻的范圍能夠選擇，而且測試電流大小范圍也能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過系統(tǒng)以及相關(guān)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

5 基于新型供電方式的智能回路電阻測量技術(shù)

圖2 新型供電方式的智能回路電阻測量技術(shù)圖

在本智能回路電阻測量技術(shù)的設(shè)計(jì)中，希望能夠盡可能減少測量誤差，因此采用了四線制接線技術(shù)，整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。單片機(jī)控制繼電器和可控硅相互結(jié)合，對(duì)電容進(jìn)行充電以及放電操作。脈沖電源主要由電容組成，然后對(duì)分流器以及斷路器所在的回路進(jìn)行放電，并且單片機(jī)也能夠?qū)Ψ至髌鳡顟B(tài)以及相關(guān)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)回路電流的測量，另外還能直接測量回路電壓，結(jié)合歐姆定律最終得出回路電阻值。系統(tǒng)處理之后的電阻值以及電流值可以通過數(shù)碼管顯示出來。在本智能回路電阻測量技術(shù)中還采用了X24045看門狗，通過其能夠保證程序正常運(yùn)行。智能化回路電阻測量技術(shù)，不僅僅能夠保證測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，回路電阻中電流等數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，還可以通過智能化手段直觀顯示出來，方便、快捷、高效。

6 結(jié)論

檢測導(dǎo)電回路電阻是新型供電方式中相關(guān)設(shè)備出廠以及應(yīng)用中必然需要的檢測項(xiàng)目，因此需要對(duì)回路電阻檢測技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，本文針對(duì)傳統(tǒng)回路電阻檢測技術(shù)中存在的感性因素等各種問題，提出智能回路電阻檢測技術(shù)，希望能夠提高回路電阻檢測的準(zhǔn)確性與可靠性。

[1]程亭婷,高文勝,陳鋒,鄭浩.試驗(yàn)電流對(duì)高壓斷路器動(dòng)態(tài)回路電阻的影響[J].高電壓技術(shù),2015,41(09):3142-3147.

[2]劉佳鑫,魯旭臣,韋德福,李爽.GIS長母線回路電阻測試方法研究[J].東北電力技術(shù),2015,36(05):16-19.

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Study on circuit resistance measurement technology based on new power supply mode

Qi Xiangdong1,Ye Jiantao1,Liu Chuntao1,Tan Huaan1,Luo Xin1,Peng Hao2
（1.China southern power grid co., LTD. Ultra high voltage power transmission co., LTD. Guangzhou bureau,Guangzhou Guangdong,510000.2.Shanghai qiyi electronic technology co., LTD,Shanghai,200000）

s：In this paper, we analyze the loop resistance, parse the meaning of the measurement, after the analysis of the traditional classic circuit resistance measurement technology, analyzing its advantages and disadvantages, finally put forward the new power supply mode of intelligent circuit resistance measurement technology.

new power supply mode; Circuit resistance; Measurement technology