測(cè)量回路電阻值是電力工程項(xiàng)目交接和預(yù)防試驗(yàn)必要的檢測(cè)步驟。 在電力系統(tǒng)運(yùn)維和管理工作中，手持回路電阻測(cè)試儀不僅能在保證短路器安全運(yùn)行的情況下實(shí)時(shí)檢測(cè)待測(cè)位置的電阻值，還可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和隨用隨測(cè)。 測(cè)試儀具有大電流輸出、抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。
1 研發(fā)背景
1.1 當(dāng)前設(shè)備使用不便捷
當(dāng)前市場(chǎng)上的電阻測(cè)量?jī)x主要為開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)接觸測(cè)量?jī)x、微歐姆電阻測(cè)量?jī)x和回路電阻儀，其中前 2 種測(cè)試儀運(yùn)行過(guò)程中需要保證具有較大的電流恒流源，電流值通常高達(dá) 100A、200A 甚至以上，且電流恒流源的獲得只能通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)電源和大電流變壓器，才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的大電流恒流效果。 但這些測(cè)試儀測(cè)試電流較大，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，因此對(duì)被測(cè)電阻有溫升的影響，降低了測(cè)量的精度。 而傳統(tǒng)的回路電阻測(cè)量?jī)x又由于儀器笨重體量大，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收過(guò)程中需要耗費(fèi)大量人力物力進(jìn)行搬運(yùn)，為項(xiàng)目驗(yàn)收帶來(lái)不必要的困擾，所以為了滿足電氣設(shè)備項(xiàng)目交接驗(yàn)收的便利性，研發(fā)手持式回路電阻測(cè)量?jī)x是非常必要的。
1.2 電力電子技術(shù)發(fā)展迅速
伴隨我國(guó)電子科技的快速發(fā)展， 基于 5G 網(wǎng)絡(luò)加持的 AI 智能化應(yīng)用也越來(lái)越便捷， 在當(dāng)前電子技術(shù)優(yōu)勢(shì)下強(qiáng)化了手持測(cè)試儀電池效率管理模塊，并著重對(duì)手持測(cè)試儀中電池維護(hù)分析、智能快充分析、智能放電分析和電池溫度管理系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)和管控，經(jīng)過(guò)電子智能升級(jí)后的電池壽命和效率都有較大提升，這也為促成手持回路測(cè)阻儀能夠適應(yīng)多場(chǎng)所運(yùn)用奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)。
2 測(cè)試原理
手持回路電阻測(cè)試儀測(cè)量方法采用以四線制測(cè)量法為主，由石墨烯電池板提供脈寬調(diào)制式高頻電源保障運(yùn)行過(guò)程中持續(xù)提供≥100A 的穩(wěn)定電流。 將儀器接入待測(cè)電路按下測(cè)量鍵后，高頻開(kāi)關(guān)電源輸出測(cè)試電流（100A），同時(shí)采集待測(cè)電路中的電壓輸入端與內(nèi)部電流分流器的電壓，采集信號(hào)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)放大器放大后，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，隨后測(cè)試儀終端的微處理器將會(huì)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，剩下有效數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和處理，*終得到輸入端電壓值和內(nèi)部電流并顯示到屏幕板。
在對(duì)待測(cè)電路進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，如果電流測(cè)試回路出現(xiàn)斷路或接觸**的情況，回路電阻測(cè)量?jī)x就啟動(dòng)智能自主判別任務(wù)，進(jìn)而對(duì)電流回路進(jìn)行電壓判別。 如果待測(cè)回路電阻值小于 400μΩ 時(shí)，測(cè)量的*小分辨率為 0.1μΩ；如果待測(cè)回路電阻值大于400μΩ 時(shí)，測(cè)量的*小分辨率為 1μΩ。
3 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
3.1 供電電源
手持儀器采用可反復(fù)充電的石墨烯電池供電，為保護(hù)電池壽命和儀器性能， 運(yùn)用電子 AI 技術(shù)對(duì)電源管理系統(tǒng)進(jìn)行了合理升級(jí)。 在電流輸入端對(duì)輸入電流施加濾波設(shè)計(jì)，防止多余波段對(duì)儀器分析進(jìn)行干擾并避免電量浪費(fèi)；對(duì)電流輸出端進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)，防止較高電流或短路現(xiàn)象出現(xiàn)對(duì)手持儀器電池?zé)龤?；運(yùn)用 AI 技術(shù)提升電源芯片的使用效率，達(dá)到增加儀器單次使用時(shí)長(zhǎng)和延長(zhǎng)電源壽命的目的。
3.2 大電流恒流源發(fā)生模塊
在大電流恒流源設(shè)計(jì)過(guò)程中， 運(yùn)用 PWN 和動(dòng)態(tài)反饋技術(shù)來(lái)保障恒流源有完善的過(guò)壓過(guò)流保護(hù)。測(cè)量待測(cè)回路電阻過(guò)程中手持儀器需要穩(wěn)定的大電流恒流源， 筆者在儀器開(kāi)關(guān)電源采用 PWM技術(shù)來(lái)保證高效、可靠地調(diào)節(jié)脈沖寬度，將輸入的9~12V 直流電壓轉(zhuǎn)換為 100A 的恒流源輸出， 且恒流電源輸出電流數(shù)值有 30A、50A、100A 三個(gè)檔次且都有儀器 CPU 統(tǒng)一輸出和調(diào)節(jié)。由于待測(cè)回路通常為微阻值電阻，為保障測(cè)量?jī)x較高精細(xì)度和穩(wěn)定的測(cè)量分辨率，還需要?jiǎng)討B(tài)反饋技術(shù)來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)。
3.3 采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
本測(cè)量?jī)x采樣模塊主要包含為 4 類電路設(shè)計(jì)，包括平衡信號(hào)源的差分信號(hào)輸入電路；完成模擬信號(hào)交換的電壓、電流切換電路；保護(hù)數(shù)據(jù)采樣安全實(shí)施的端口保護(hù)電路；能夠捕捉 mv 信號(hào)的 AD7705型號(hào)加持的 AD 芯片采集電路。
4 研發(fā)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方案
在項(xiàng)目測(cè)試過(guò)程中，筆者將手持回路電阻測(cè)試儀在使測(cè)試的過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及有效的應(yīng)對(duì)方案做了詳細(xì)記錄。
（1）接入電路后測(cè)試儀打開(kāi)各表均不顯示數(shù)值或電流表不顯示數(shù)值微歐表*高位顯示 1。分析原因：交流電源處為斷路或者電路中未安裝保險(xiǎn)管和熔斷，測(cè)量?jī)x沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)。解決方案：在測(cè)量待測(cè)回路前應(yīng)該先對(duì)手持回路電阻測(cè)量?jī)x是否有安全故障進(jìn)行排查，常見(jiàn)檢查內(nèi)容包含測(cè)試線是否安全無(wú)損壞、測(cè)試儀開(kāi)關(guān)是否閉合等。
（2）測(cè)量過(guò)程中電壓信號(hào)未接通或電流表正常工作，微歐表*高位上顯示 1。
分析原因：測(cè)量回路的電壓夾與實(shí)際電壓夾位置不符，待測(cè)電阻實(shí)際阻值超出測(cè)量?jī)x額定范圍。解決方案： 測(cè)量前檢查測(cè)量?jī)x線路是否合格，并統(tǒng)一更換合格電源線，如果所測(cè)阻值較大且超出量程，可以利用萬(wàn)能表測(cè)量電壓，這樣利用公式 R=U/I 計(jì)算得出。
（3）直流輸入電壓不足 190V，測(cè)試儀輸出電流不足 100A。
分析原因：測(cè)量?jī)x線柱未夾緊且時(shí)常出現(xiàn)松動(dòng)情況，及測(cè)試線夾與電源電源線接觸**。解決方案：更換新的測(cè)量夾，且連接接線柱時(shí)應(yīng)適當(dāng)用力確保通路。
（4）測(cè)量過(guò)程中實(shí)際值與測(cè)量顯示的數(shù)值存在誤差，微歐表數(shù)值異?；虺霈F(xiàn)負(fù)值。
分析原因：通過(guò)多次試驗(yàn)導(dǎo)致誤差出現(xiàn)的原因?yàn)椋弘妷盒盘?hào)回路接觸**，信號(hào)采集經(jīng)常出現(xiàn)斷線情況；測(cè)量員錯(cuò)誤使用測(cè)量夾進(jìn)行測(cè)量，接線柱接反；被測(cè)電阻自身接觸存在問(wèn)題。
解決方案： 通過(guò)測(cè)試檢查工作確保整體線路正常。 如果測(cè)試值出現(xiàn)持續(xù)性波動(dòng)，可以嘗試?yán)美y(cè)試線的方式降低互感量，提高測(cè)量過(guò)程穩(wěn)定性。
5 結(jié)束語(yǔ)
手持回路電阻測(cè)量?jī)x有效繼承和突破了原有傳統(tǒng)回路電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量**的性能，同時(shí)又克服了傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x本身笨重、不便攜帶的缺陷，具有廣闊的市場(chǎng)前景和良好的實(shí)際應(yīng)用效果。
