導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電阻測試儀，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：鉗形電阻測試儀；接地裝置；接地電阻；架空地線；多點接地系統(tǒng)

作者簡介：王龍（1973-），男，寧夏固原人，固原供電局線路工區(qū)黨支部書記兼副主任，工程師。（寧夏 固原 756000）

中圖分類號：TM75  文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A  文章編號：1007-0079（2011）36-0152-02

近幾年在架空輸電線路上引進(jìn)了進(jìn)口或國產(chǎn)的鉗形接地電阻測試儀，該測試儀測量方法簡便，為廣大線路工作者提高工作效率、減輕工作負(fù)荷提供了利器，深受歡迎。

一、接地裝置與接地電阻的定義

1.接地裝置

是指接地極和接地引下線的總稱。接地極指埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，對桿塔接地極來說是指埋入地下的圓鋼、角鋼等金屬構(gòu)件。接地引下線是指使引雷設(shè)備（避雷線、避雷針等）與接地極相連的部分，對桿塔來說主要有獨立接地引下線、鋼筋混凝土桿的鋼筋、鐵塔鋼材等。

2.接地電阻

DL/T621-1997 《交流電氣裝置的接地》中將接地電阻定義為：“接地極或自然接地極的對地電阻和接地線電阻的總和，稱為接地裝置的接地電阻。接地電阻的數(shù)值等于接地裝置對地電壓與通過接地極流入地中電流的比值。按通過接地極流入地中工頻交流電流求得的電阻，稱為工頻接地電阻；按通過接地極流入地中沖擊電流求得的接地電阻，稱為沖擊接地電阻”。傳統(tǒng)的測量接地電阻（用ZC-8型電阻測量儀）測出的僅是接地極的接地電阻，而經(jīng)分析可知雷電流是從桿塔頂部經(jīng)過接地引下線泄入大地的，從導(dǎo)泄雷電流的角度講應(yīng)考慮整個泄流通道的電阻，而不僅是接地極的接地電阻，而且接地極和接地引下線及避雷線要依靠螺栓、連板和焊接等方法連接，他們之間又存在接觸電阻，所以接地電阻應(yīng)是接地極電阻、接地引下線電阻和接觸電阻的總和。

二、鉗形電阻測試儀的測試原理

為了能正確使用鉗形接地電阻測試儀（簡稱鉗形表）去測量接地電阻，首先，必須了解其測量原理。鉗形接地電阻測試儀是用來測量任何有回路系統(tǒng)之電阻，該儀器本身能產(chǎn)生一個電源電勢，在任何有回路系統(tǒng)中就能產(chǎn)生電流，因此其測量原理簡而言之是全電路歐姆定律，它測出的是這個回路系統(tǒng)的環(huán)路電阻值。如圖1。鉗表的鉗口部分由電壓線圈及電流線圈組成，電壓線圈提供激勵信號，并在被測回路上感應(yīng)一個電勢E。在電勢E的作用下將在被測回路產(chǎn)生電流I。鉗表對E及I進(jìn)行測量，并通過公式R=E/I即可得到被測電阻R。

鉗形表通過其前端卡環(huán)這一特殊的電磁變換器送入被測線纜的是1.7kHz的交流恒定電壓，在電流檢測電路中，經(jīng)過濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換，只有1.7kHz的電壓所產(chǎn)生的電流被檢測出來。正因這樣，鉗形表才排除了商用交流電和設(shè)備本身產(chǎn)生的高頻噪聲所帶來的地線上的微小電流，以獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，也正因為如此，鉗形表才具有了在線測量這一優(yōu)勢。實際上，該表測出的是整個回路的阻抗，而不是電阻，不過在通常情況下他們相差極小。

三、鉗形電阻測試儀在多點接地系統(tǒng)中的應(yīng)用

帶有架空非絕緣地線的輸電線路桿塔是典型的對多點接地系統(tǒng)，它們通過桿塔自身的金屬件、接地極與架空地線連接，組成了接地系統(tǒng)。圖2為輸電線路多點接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖，圖3為多點接地系統(tǒng)電路圖。

當(dāng)用鉗形表測量如圖2所示的多點接地系統(tǒng)的接地電阻時，其等效電路如圖4。

根據(jù)歐姆定律，E/I＝Rx+1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn），其中：Rx為欲測桿塔的接地電阻，R0＝1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn）為所有其它桿塔的接地電阻并聯(lián)后的等效電阻。在分布式多點接地系統(tǒng)中，通常有Rx＞＞1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn）。

雖然從嚴(yán)格的接地理論來說，由于有所謂的“互電阻”的存在，R0并不是通常的電工學(xué)意義上的并聯(lián)值（它會比電工學(xué)意義上的并聯(lián)值稍大），但是，由于每一基桿塔的接地極比起桿塔之間的距離要小得多，而且畢竟一條輸電線路的桿塔很多，接地點數(shù)量很大，R0要比Rx小得多。因此，可以從工程角度假設(shè)R0=0。這樣，我們所測的電阻就只有是Rx了。

四、鉗形電阻測試儀在輸電線路接地電阻測量應(yīng)用中的探討

1.鉗形電阻測試儀測量準(zhǔn)確性的驗證

大多使用者在使用鉗形表測量桿塔接地電阻時，并不知道測試儀是否準(zhǔn)確。為了保證接地電阻測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，首先要對測試儀本身進(jìn)行驗證，如何驗證，需要有一個標(biāo)稱阻值的測試環(huán)進(jìn)行測試驗證。打開測試儀的開關(guān)，待儀器自檢完成后，選擇電阻測量功能，進(jìn)行測試環(huán)的測量，將測量值與測試環(huán)標(biāo)稱阻值進(jìn)行對比，便可知儀器的準(zhǔn)確性了。假如測試環(huán)的標(biāo)稱阻值是10Ω，而測試儀測量的結(jié)果是10.2Ω或10.3Ω，這說明測試儀是準(zhǔn)確的，可以放心使用。國產(chǎn)的接地電阻測試儀一般都隨儀器附帶一個測試環(huán)，如果沒有測試環(huán)的，使用者為了驗證儀器，可以自制測試環(huán)，如圖5所示，隨便找一個阻值不要過大的電阻，用幾十厘米的軟銅線焊接在電阻的兩只腳上，便制成一個簡易的測試環(huán)。

2.現(xiàn)場測試中的誤區(qū)分析

輸電線路桿塔的一般接地連接如圖6所示，桿塔接地工程設(shè)計中為了保證桿塔與接地極可靠連接，采取自立角鋼塔為4腳與接地極連接，門型砼桿為雙腿與接地極連接的接地型式設(shè)計。在桿塔接地電阻測試應(yīng)用中存在以下幾方面比較典型的問題。

（1）不解引下線的測試。在帶非絕緣架空地線的線路上，測量某基桿塔的接地電阻時直接將鉗表鉗住待測接地引下線進(jìn)行測量，其他各側(cè)接地引下線未解開，此時所測得的數(shù)據(jù)是桿塔與接地極回路的阻值，而不是所要測的桿塔的接地電阻，當(dāng)接地連接良好時一般是小于1Ω的，當(dāng)接地連接不良或接地引下線與斷開時測量值比較大（如＞480Ω），超出報警上限值，儀器會發(fā)出報警蜂鳴聲。測試者將阻值小的判為合格，阻值大的判為不合格。這種測試誤區(qū)是對接地電阻的概念不清造成的，正確的測試方法是待測的一端引下線與塔身可靠連接，且卡鉗位置以下不得再有與塔身金屬部位的有效連接，其他各側(cè)引下線必須解開進(jìn)行測試，用上述方法依次可以測試其他各側(cè)的接地電阻。

（2）在帶絕緣架空地線桿塔的測試。在超高壓輸電線路上，為了減少電磁感應(yīng)損耗，將架空地線通過絕緣子與桿塔連接，正常工況下架空地線為絕緣狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生雷擊時地線絕緣子的放電間隙被擊穿形成泄流通道。帶絕緣架空地線的桿塔是單點接地系統(tǒng)，根據(jù)鉗形表的測試原理，單點接地系統(tǒng)沒有形成回路，是測不出真實的接地電阻值的，而是測出一個比較大的阻值，一般都在幾百歐姆。但大多數(shù)使用者往往忽略了這一點，將其視為非絕緣架空地線的桿塔直接用鉗形表進(jìn)行測量。

（3）接地引下線重復(fù)連接。在許多線路施工中制作塔腳保護(hù)帽時將塔腳的接地引下線與塔腳澆注在一起，造成接地引下線與塔身重復(fù)連接，接地引下與塔身形成一個小的金屬環(huán)路，在測量時即使解開了其他各側(cè)的接地引下線，但待側(cè)端所測的是將接地極短路了的一個小金屬環(huán)路的電阻，此測量值很小。對這種情況，不論是用鉗形表還是傳統(tǒng)的ZC-8型儀器都測不出真實的接地電阻的，只有破掉塔腳保護(hù)帽將接地引下線分離才能測試。

3.鉗形電阻測試儀在單點接地系統(tǒng)中的應(yīng)用

從測試原理來說，鉗形電阻測試儀只能測量回路電阻，對單點接地系統(tǒng)是測量不出真實的接地電阻的，即使測出了數(shù)據(jù)，其值也與目標(biāo)測試體的真實阻值相差很大。但是，我們可以利用一根測試線及輔助接地極人為地制造一個回路進(jìn)行測試。下面介紹一下用鉗形表測量單點接地的方法。制作一條長約40m導(dǎo)電性能好的測試線，將待測桿塔的接地引下線解開與測試線一端可靠連接，測試線的另一端與輔助接地極可靠連接，于是待測桿塔接地極與輔助接地極通過測試線形成一個兩點接地的回路，便可以用鉗形表測量了。 如圖7所示，被測桿塔接地極為RA，輔助接地極為RB，測試線為RL，鉗形表所測的值為RT，由于鉗表所測的阻值是兩個接地電阻和測試線阻值的串聯(lián)值。

RT=RA+RB+RL

其中：RT為鉗表所測的阻值，RL為測試線的阻值。

將測試線頭尾相連即可用鉗表測出其阻值RL。

所以，如果鉗表的測量值小于接地電阻的允許值，那么這兩個接地體的接地電阻都是合格的。

4.測量點的選擇

在多點接地系統(tǒng)中，如圖8所示，應(yīng)選擇一個正確的測量點進(jìn)行測量，否則會得到不同的測量結(jié)果。

在A點測量時，所測的支路未形成回路，鉗表顯示“OLΩ”，應(yīng)更換測量點；在B點測量時，所測的支路是金屬導(dǎo)體形成的回路，鉗表顯示“L 0.01Ω”或金屬回路的電阻值，應(yīng)更換測量點；在C點測量時，所測的是該支路下的接地電阻值。

參考文獻(xiàn)：

[1]ETCR2000鉗型接地電阻測試儀使用說明書[Z].

[2]DL/T621-1997.交流電氣裝置的接地[Z].

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【關(guān)鍵詞】電阻測試儀；自動換擋；LCD顯示；阻值變化曲線

隨著科技的進(jìn)步，電子元器件急劇增加，電阻的測量已經(jīng)在測量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用十分廣泛，利用萬用表測量電阻已經(jīng)不能滿足人們的需求，因此，設(shè)計安全、可靠、方便的電阻測試儀具有極大的現(xiàn)實必要性。該測量儀還具備自動篩選電阻，自動測量和顯示電位器阻值隨旋轉(zhuǎn)角度變化曲線，可直接從LCD顯示屏上讀出所測得的電阻值，測量精度高達(dá)±0.1%。不僅測量簡便，讀數(shù)直觀，且測量精度、分辨率也高于一般電橋。

1.理論分析與計算

1.1 電阻測量原理

根據(jù)基爾霍負(fù)電壓定律，兩個串聯(lián)的電阻和電源串接，兩電阻兩端的電壓是恒等于電源電壓的。改變其中的一個電阻阻值，其兩端的電壓是隨著阻值的變化而線性變化的，即：

因此，只要測得R1兩端的電壓，便可以計算出R1的阻值。

1.2 自動量程轉(zhuǎn)換

在自動量程轉(zhuǎn)換功能中，首先對采集來的電壓信號與該檔位的電壓范圍進(jìn)行比較，若該電壓信號在此范圍內(nèi)，則對再次采集的電壓信號進(jìn)行計算，轉(zhuǎn)換成電阻值進(jìn)行輸出顯示；若該電壓信號不在此范圍內(nèi)，則通過對繼電器的控制，使測量檔位跳轉(zhuǎn)至下一個檔位。如此循環(huán)，直至拔出電阻或跳出該測量模式。

1.3 篩選功能原理

當(dāng)測量模式切換到電阻篩選模式時，可通過鍵盤輸入篩選的電阻阻值和誤差范圍，實現(xiàn)對在誤差范圍內(nèi)電阻的篩選。其實現(xiàn)方法為：當(dāng)被測電阻在預(yù)設(shè)阻值范圍內(nèi)時，在液晶上顯示“符合”；當(dāng)被測電阻不在預(yù)設(shè)阻值范圍內(nèi)時，在液晶上顯示“不符合”，從而實現(xiàn)對電阻的篩選。

1.4 電位器阻值變化曲線裝置

該裝置是通過單片機(jī)控制ULN2003驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，從而帶動電位器的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，改變電位器的阻值。

2.硬件設(shè)計與實現(xiàn)

本自動電阻測量儀主要有控制器、電源、4*4鍵盤、顯示信號采集電路和檔位控制電路等組成。其框圖如圖1所示。

2.1 電源

采用輸出為5V/3A的穩(wěn)定性很強(qiáng)的開關(guān)電源為整個系統(tǒng)供電，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，提高了儀器的可靠性。

2.2 鍵盤

采用4*4的鍵盤，當(dāng)按下模式切換鍵，輸入模式被啟動時，可以通過鍵盤輸入相應(yīng)的電阻數(shù)值，鍵盤口與最小系統(tǒng)的接口為P1口，其中C鍵為模式切換鍵，A，E，F(xiàn)鍵為模式設(shè)置鍵。

2.3 顯示部分

采用12864A-1漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16X16點陣）、128個字符（8X16點陣）及64X256點陣顯示RAM（GDRAM）。接口與單片機(jī)的P0口和P2口相接，采用并行的數(shù)據(jù)傳送方法控制液晶。明顯提高了液晶的顯示速度，在屏幕顯示方面更加穩(wěn)定，并且頁面顯示更加舒適美觀。

2.4 AD采樣部分

選用精度為VERF*255/256的AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片為采樣主要設(shè)備，通過74LS74分頻為AD0809提供時鐘，采樣速率為200KBPMS，配以合適的電阻測試通道，將被測電阻兩端電壓采樣，轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)，接口為P3，經(jīng)過計算后控制繼電器選通合適的檔位再次進(jìn)行測量，可以更加精確的測試出被測電阻的阻值。

3.軟件設(shè)計（流程圖如下）

4.測試方案與測試結(jié)果

4.1 測試方案

（1）測試方法

通過測試可調(diào)電阻的阻值與標(biāo)準(zhǔn)萬用表的測量值進(jìn)行比較測試。

（2）測試數(shù)據(jù)

4.2 測試結(jié)果分析

分析測試結(jié)果，10k和1k檔可以較好的滿足設(shè)計要求，100Ω檔位誤差較大。

由測試結(jié)果可以看出，當(dāng)被測電阻阻值越大時，測量誤差越小，由于測試儀本身的內(nèi)阻和噪聲干擾等原因，當(dāng)測試電阻阻值較小時誤差較大。

5.小結(jié)

該自動電阻測試儀具有100Ω，1kΩ，10kΩ，10MΩ四檔自動轉(zhuǎn)換量程、三位數(shù)字顯示，可以實現(xiàn)根據(jù)鍵盤輸入的要求，自動篩選電阻并能顯示相應(yīng)的參數(shù)；可在10秒范圍內(nèi)自動精確測量和顯示電位器阻值隨角度變化的曲線；還具有通過輸入電阻的色環(huán)顏色，自動輸出電阻值的智能功能。

參考文獻(xiàn)

[1]陳海宴.51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.

[2]龍威林等.單片機(jī)應(yīng)用入門——AT89S51和AVR[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3]謝自美.電子線路設(shè)計·實驗·測試（第二版）[M].武漢：華中理工出版社，2000.

[4]富昭.805l單片機(jī)典型模塊設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[5]沙占友等.新型單片開關(guān)電源的設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[6]徐梅.基于51單片機(jī)的自動電阻測試儀設(shè)計[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，31（4）：18-21.

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【關(guān)鍵詞】單片機(jī)，555多諧振蕩電路，LED動態(tài)顯示模塊，電容三點式振蕩

【中圖分類號】TM53【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0400-02

【基金項目】 本文為《大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目》 項目編號：0205-02010008，指導(dǎo)老師：趙波、郝武幫。

1、設(shè)計的背景及意義

目前，常見的高精度L、C、R電橋均采用阻抗―矢量電壓測量L、C、R參數(shù)。通常這些儀器都設(shè)置了高精度差動放大器、精密鑒相電路、高性能的濾波器、比較器、積分器、高分辨率的雙斜式A/D等一系列功能電路。因正弦信號源直接影響測量精度，所以在正弦電路中均采取了一系列穩(wěn)頻、穩(wěn)幅和降低失真的措施[1]。雖然這類儀器的精度較高，但整個儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對元器件要求高，選配和調(diào)試?yán)щy，生產(chǎn)成本高，體積較大，需220VAC供電等，使其推廣受到限制。

本設(shè)計開發(fā)的這測試儀采取阻抗―相角法測量L、C、R參數(shù)。這測試儀以MCS―51單片機(jī)[2]為核心，采用過零鑒相填充計數(shù)法[3]進(jìn)行測相，由程序控制定時實測正弦信號頻率，從而大大降低了儀器對正弦信號電路的要求，故不必像阻抗―矢量電壓法儀表那樣對正弦發(fā)生電路采取專門的穩(wěn)壓、穩(wěn)頻措施。儀器采用自行設(shè)計的低成本、高精度測相電路和正弦發(fā)生電路，并由程序控制定時實測正弦信號頻率，采用多次測量中值濾波等，既保證了儀器的精度，又降低了儀器的生產(chǎn)成本，適應(yīng)了普通測量的需要。

新型R、L、C測試儀設(shè)計的創(chuàng)新點：成本低、體積小、便于攜帶、測試方便、雙電源模式。

2、系統(tǒng)的原理框圖

本設(shè)計中，考慮到單片機(jī)具有物美價廉、功能強(qiáng)、使用方便靈活、可靠性高等特點，擬采用MCS -51系列的單片機(jī)為核心來實現(xiàn)電阻、電容、電感測試儀的控制[4]。系統(tǒng)分四大部分：測量電路、控制電路、通道選擇和顯示電路。通過P1.3和P1.4向模擬開關(guān)送兩位地址信號，取得相應(yīng)的振蕩頻率，然后根據(jù)所測頻率判斷是否轉(zhuǎn)換量程，或者是把數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，得出相應(yīng)的參數(shù)值。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖2-1如下所示。

框圖各部分說明如下：

1）控制部分：本設(shè)計以單片機(jī)為核心，采用AT89C52單片機(jī)，利用其管腳的特殊功能以及所具備的中斷系統(tǒng)，定時/計數(shù)器和LED顯示功能等。LED燈：本設(shè)計中，設(shè)置了1盞電源指示燈，采用紅色的LED以共陽極方式來連接，直觀易懂，操作也簡單。數(shù)碼管顯示：本設(shè)計中有1個74HC02、2個74LS573、1個2803驅(qū)動和6個數(shù)碼管，采用共陽極方式連接構(gòu)成動態(tài)顯示部分，降低功耗。鍵盤：本設(shè)計中有Sr，Sc，SL三個按鍵，可靈活控制不同測量參數(shù)的切換，實現(xiàn)一鍵測量。

2）通道選擇：本設(shè)計通過單片機(jī)控制CD4052模擬開關(guān)來控制被測頻率的自動選擇。

3）測量電路：RC震蕩電路是利用555振蕩電路實現(xiàn)被測電阻和被測電容頻率化。電容三點式振蕩電路是利用電容三點式振蕩電路實現(xiàn)被測電感參數(shù)頻率化。通過51單片機(jī)的I/O口自動識別量程切換，實現(xiàn)自動測量。

3、電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 MCS―51單片機(jī)電路的設(shè)計

在本設(shè)計中，考慮到單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。還具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實現(xiàn)。另外，本設(shè)計還需要利用單片機(jī)的定時計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行接口等等，所以，選擇以單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計具有極大的必要性。在硬件設(shè)計中，選用MCS-51系列單片機(jī)，其各個I/O口分別接有按鍵、LED燈、七位數(shù)碼管等，通過軟件進(jìn)行控制[5]。

MCS-51單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、定時/計數(shù)器、并行I/O口、串行口和中斷系統(tǒng)等幾大單元，以及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。

3.2 測量電阻電路的設(shè)計

由于555定時器是一種中規(guī)模集成電路，只需外接少量R、C元件，就可以構(gòu)成多諧、單穩(wěn)及施密特觸發(fā)器[6]。電阻的測量采用“脈沖計數(shù)法”，由555電路構(gòu)成的多諧振蕩電路，通過計算振蕩輸出的頻率來計算被測電阻的大小。

555接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為：

參考文獻(xiàn)

[1] 邱關(guān)源主編.電路[M].4版.高等教育出版社，2009

[2] 張毅剛.MCS―51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997

[3] 余孟嘗主編，清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程[M].3版.高等教育出版社，2010

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關(guān)鍵詞：MSP430單片機(jī)；DC-DC變換器；電阻測試

1 設(shè)計方案

采用恒流法測電阻，通過搭建恒流源，取樣待測電阻兩端電壓的方法，通過歐姆定律，來求被測電阻的阻值，這種方法測量比較準(zhǔn)確，但是電路搭建比較麻煩并且只能測小電阻和中值電阻。采用恒壓法測量電阻，通過把精密電阻與待測電阻串聯(lián)的分壓形式，采集待測電阻兩端的電壓，即可求出待測電阻的阻值，這種方法也是比較準(zhǔn)確的，同時電路搭建起來也非常方便，只需采用電路的標(biāo)準(zhǔn)電壓來提供固定電壓，通過相應(yīng)的處理，即可快速精確的計算出待測電阻值。

2 總體設(shè)計

該系統(tǒng)主要由功能轉(zhuǎn)換及變換電路、電源變換電路，單片機(jī)控制系統(tǒng)、顯示部分和輸入部分組成，電源變換部分主要完成低功耗系統(tǒng)電源設(shè)計。被測量對象首先經(jīng)變換電路取得電阻兩端的電壓送給MSP430單片機(jī)控制系統(tǒng)。然后在輸出設(shè)備上顯示電阻的阻值。

3 詳細(xì)設(shè)計

3.1 DC-DC電源處理電路的設(shè)計

常用的線性穩(wěn)壓芯片搭建的電源電路，設(shè)計方便簡單，但是功耗比較大，不滿足低功耗設(shè)計要求。采用DC-DC電源模塊功耗小，效率高。其PWM開關(guān)控制方式，可極大地提高電源轉(zhuǎn)換效率，可高達(dá)90%以上，并且輸出電壓可以很方便的調(diào)節(jié)，所以非常適合低功耗，電源要求高的產(chǎn)品。

DC-DC電源處理電路如圖2所示。通過DC-DC電源芯片TPS54331產(chǎn)生3.3V電源，給CPU、運放等芯片供電。該電源具有功耗低、效率高、紋波小等特點。

3.2 電阻測量電路設(shè)計

電阻測量電路如圖3所示。將被測電阻的測量轉(zhuǎn)化為電壓測量，對100Ω量程電阻的電壓實行11倍放大，對1kΩ、10kΩ量程電阻的電壓實行1倍放大。

3.3 顯示部分

采用萬用表常用的段式顯示屏，其優(yōu)點是功耗小，顯示簡單，缺點是這種顯示屏需要特別定制，采購不方便，同時顯示過于單調(diào)，不適合人機(jī)界面相對豐富的產(chǎn)品。采用無背光也可以清晰顯示的128*64液晶屏顯示，其功耗較普通萬用表段式液晶屏大不了多少，這既解決了液晶屏功耗高的問題，同時在環(huán)境較暗的時候還可以手動開啟背光，方便作業(yè)。同時它的顯示功能相對強(qiáng)大，可以顯示很豐富的界面，這是非常適合智能化，人性化的電子產(chǎn)品的。

3.4 軟件設(shè)計

在硬件設(shè)計中選用了JFET型運放及精密電阻組成的模擬信號調(diào)理電路，然后使用MSP430內(nèi)部的ADC對其進(jìn)行采樣，用軟件算法實現(xiàn)電壓、電阻計算、校準(zhǔn)和自動量程切換功能；采用MSP430的定時器捕捉功能實現(xiàn)電容測量中脈沖周期的精確測量。此設(shè)計方案中，將大部分的功能實現(xiàn)工作放到了軟件中來實現(xiàn)，有助于降低系統(tǒng)的硬件復(fù)雜性，從而提高整個系統(tǒng)的可靠性，同時又能提供極佳的靈活性。

軟件包含了MSP430相關(guān)外設(shè)的配置驅(qū)動、核心算法的實現(xiàn)以及用戶界面等，主要包含主調(diào)度模塊、核心算法模塊（包括過采樣算法、有效值算法、脈沖捕捉變換算法、電橋采樣還原算法等）、液晶顯示模塊、按鍵掃描模塊等。主程序主要完成的功能是等待按鍵并執(zhí)行相應(yīng)的按鍵操作，根據(jù)具體的功能計算數(shù)據(jù)，通過動態(tài)方式不斷的刷新顯示。其他功能都在各自的中斷服務(wù)程序中完成。

4 結(jié)束語

基于單片機(jī)的電阻測量儀既能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的萬用表，又具有擴(kuò)展各種輸入輸出模塊，讓測量的過程和數(shù)據(jù)能滿足用戶的需求。另外常用的線性穩(wěn)壓芯片搭建的電源電路，設(shè)計方便簡單，但是功耗比較大，不滿足低功耗設(shè)計要求。在設(shè)計中采用了DC-DC電源模塊，這一模塊的特點是功耗小，效率高，可以提高生產(chǎn)自動化水平，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]MSP430F149用戶手冊[Z].

篇5

關(guān)鍵詞：電阻測量；設(shè)計性實驗；物理

物理是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，不論是理科綜合能力測試還是單學(xué)科的高考，都十分重視實驗?zāi)芰Φ目疾?。近年來高考物理中的實驗題已從側(cè)重于考查實驗的原理、器材選擇、步驟、數(shù)據(jù)處理、得出結(jié)論、誤差的定性原因等即考查實驗儀器的使用、基本操作等最基礎(chǔ)的實驗?zāi)芰?，向著更?cè)重于考查對實驗原理的理解、實驗方法的靈活運用等更高層次的能力要求轉(zhuǎn)變，從常見的學(xué)生分組實驗、演示實驗及課后小實驗的考查向更高層次的設(shè)計性實驗考查過渡。高考實驗題的設(shè)計性實驗常見于電學(xué)實驗中，而電阻測量的設(shè)計性實驗更是其重點、熱點，對學(xué)生而言當(dāng)然也是難點。本文擬就如何突破這一難點做些討論．

一、千變?nèi)f變，原理不變

縱觀近幾年高考中的電阻測量設(shè)計性實驗題目，立意新穎、靈活多變。為了應(yīng)對這種實驗，總結(jié)了不少方法，如“伏伏法”、“安安法”，名目繁多，不一而足。其實不論題目多么新穎，不論怎么變化，須知萬變不離其宗，這個“宗”就是實驗原理。原理是實驗的總綱、靈魂，設(shè)計性實驗也概莫能外。高考理科綜合能力測試《考試大綱》對設(shè)計性實驗題目的考查有具體明確的要求：“能靈活地運用已學(xué)過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題”。設(shè)計性實驗考題都是根據(jù)現(xiàn)行教學(xué)大綱和考試大綱，立足于課本，在已學(xué)實驗（包括學(xué)生分組實驗、演示實驗及課后小實驗）的基礎(chǔ)上演變而來的，是建立在對所學(xué)實驗原理的深入理解的基礎(chǔ)上的。具體到電阻的測量，其實驗原理最主要的應(yīng)是兩個，一是部分電路歐姆定律（即所謂伏安法），二是閉合電路歐姆定律，茲分述于后：

⑴伏安法。設(shè)待測電阻阻值為Rx．若測得Rx兩端的電壓為U，通過Rx的電流為I，則由其定義可得Rx＝U/I。此處應(yīng)注意“測”的含義，例如，電壓U既可用電壓表直接測得，也可由其他方式算出即間接測得。電流亦然。

⑵閉合電路歐姆定律。將待測電阻Rx做為某一電源的外電路或外電路的一部分，利用閉合電路歐姆定律測量，這當(dāng)然也是間接測得的。

二、方案選擇，應(yīng)看條件

電阻測量設(shè)計性實驗之所以難，對很多學(xué)生來說，不是不知道有哪些實驗原理，而是不清楚對一個具體的實驗應(yīng)該用哪個原理。實際上，在一道具體的實驗題目中實驗原理的選擇受實驗器材、實驗精度的要求等多種因素的制約。如考慮用伏安法測電阻時，一般而言應(yīng)有電壓表、電流表。若只有兩個電流表，沒有電壓表，并不意味著無法用伏安法。只要滿足一定條件，實驗仍然能夠完成。前面說過，只要能算出待測電阻兩端的電壓即可。在什么情況下可以“算出”？這就需要注意電壓表、電流表的一些指標(biāo)。一般來說，電壓（流）表應(yīng)看三個指標(biāo)即滿偏電壓、滿偏電流和內(nèi)阻，由于電表此時滿足部分電路歐姆定律，故三個指標(biāo)中只有兩個是獨立的，利用任意兩個指標(biāo)可由歐姆定律求出第三個指標(biāo)。這也說明電表可扮演三種角色，例如一個電壓表，既是一個電壓表（測內(nèi)阻RV兩端的電壓），又是一個定值電阻（阻值為內(nèi)阻RV），同時還能反串電流表（“測”通過RV的電流）．能否“測出”通過RV的電流，就取決于其內(nèi)阻是否已知。故若題目明確說明其電表的內(nèi)阻是多少，則可考慮讓此電表反串另一種電表的角色（當(dāng)然，可能還須考慮其偏轉(zhuǎn)角度是否滿足精確的要求或是否會超出其量程）。但若題目只是說此電表的內(nèi)阻約為多少，則不能反串。題目給出這個條件通常是用來考慮用外接法還是內(nèi)接法的，此時應(yīng)另尋他法。若考慮用閉合電路歐姆定律測電阻時，則應(yīng)注意電源的兩個指標(biāo)即電源的電動勢E和內(nèi)阻r。如果電動勢E和內(nèi)阻r未知，則應(yīng)做待測量加以考慮。

三、體會例題，學(xué)會應(yīng)變

例1：2004年高考理綜（全國卷二）22題：用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值（900～1000Ω）：電源E，具有一定內(nèi)阻，電動勢約為9.0V；電壓表V1，量程為1.5V，內(nèi)阻r1=750Ω；電壓表V2，量程為5V，內(nèi)阻r2=2500Ω；滑線變阻器R，最大阻值約為100Ω；單刀單擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。

(1) 測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3，試畫出測量電阻Rx的一種實驗電路原理圖（原理圖中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注。

(2) 根據(jù)你所畫的電路原理圖在題給的實物圖上畫出連線。

(3) 若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示，電壓表V2的讀數(shù)用U2表示，則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx=__________。

分析：首先考慮實驗原理。若利用伏安法測電阻，則需測出Rx兩端的電壓和通過的電流。雖然器材中沒有電流表，但給出的兩只電壓表，既知道它們的量程，又知道它們的內(nèi)阻，因此，當(dāng)接在電路中時，既可直接讀出它們的電壓值，又可算出通過它們的電流。由此可知，當(dāng)用伏安法測電阻Rx的值時可有圖1或圖2所示的兩種電路。當(dāng)用圖1所示電路時，Rx先與電壓表串聯(lián)，讀出電表電壓從而算出通過電表的電流也就是通過Rx的電流，然后再與另一只電表V并聯(lián)直接讀出電壓，此電壓減去的電壓即是Rx兩端的電壓，這樣就可用歐姆定律算出Rx的值；當(dāng)用圖2所示電路時，Rx先與電壓表V并聯(lián)，可直接讀出Rx兩端的電壓，再與另一只表串聯(lián)，由兩只電表電流之差算出Rx中的電流，同樣可用歐姆定律算出Rx的值。

接下來需要考慮的是，對于上述每種電路，由于有兩只不同規(guī)格的電壓表，則若在上述電路中將電壓表互換位置，就會有四種可能。但要注意題目有“電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3”的要求，因此，每只電壓表接在何處應(yīng)結(jié)合它們的量程和內(nèi)阻做進(jìn)一步的分析。采用圖1電路時，

若為電壓表V1，V為電壓表V2，則當(dāng)V1兩端的電壓達(dá)到滿偏時，可估算出并聯(lián)電路兩端的電壓即V2兩端的電壓可達(dá)3V左右，兩只電壓表的讀數(shù)均可超過其量程的1/3，滿足題目要求；采用圖2電路時，可從兩只電表通過的電流考慮，V測支路電流而測干路電流，量程應(yīng)大些，故V用電壓表V1而用電壓表V2。

再次應(yīng)考慮的是滑線變阻器的使用。由于電源電動勢較大，變阻器的最大阻值比電壓表的內(nèi)阻小得多，故若把滑線變阻器串接在電路中即做限流使用，將會使電壓表超過量程且操作不方便，因此應(yīng)接成分壓電路。

需要說明的是，上述電路不必考慮內(nèi)、外接的問題。因為Rx是算出來的，沒有因電壓表分流或電流表分壓帶來的系統(tǒng)誤差。

以上從原理出發(fā)討論了電阻測量設(shè)計性實驗的主要方法。電阻測量設(shè)計性實驗還有一些特殊方法如替代法等等，由于篇幅原因，在此不再贅述。

四、小試牛刀，專題訓(xùn)練

⑴用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值（約100Ω）：電源E，電動勢約為6.0V，內(nèi)阻可忽略不計；電流表A1，量程為0~50mA，內(nèi)電阻r1=20Ω；電流表A2，量程為0~300mA，內(nèi)阻r2=4Ω；定值電阻R0，阻值R0=20Ω，滑動變阻器R，最大阻值為10Ω；單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。

①測量中要求兩塊電流表的讀數(shù)都不小于其量程的1/3，試畫出較準(zhǔn)確地測量電阻Rx的一種實驗電路原理圖（原理圖中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注）。

②若某次測量中電流表A1的示數(shù)為I1，電流表A2的示數(shù)為I2．則由已知量和測量量計算Rx的表達(dá)式為Rx=。（用相應(yīng)英文字母表示）

⑵如果測量一個待測電阻R的阻值時，器材中沒有給電壓表，給出的器材是：電池（電動勢的具體值未知，但內(nèi)阻可忽略不計）、電流表（內(nèi)阻可忽略不計）、滑動變阻器、定值電阻R0（R0的值與用多用電表粗測出的待測電阻R的阻值相等），調(diào)節(jié)范圍在0.1Ω―9999.9Ω的電阻箱R′（電阻箱的最大值大于待測電阻R的阻值）、單刀單擲開關(guān)、單刀雙擲開關(guān)、若干導(dǎo)線。測量前將待測電阻R和電流表串聯(lián)后直接和電池相連，電流表的示數(shù)接近滿量程。

要求：①選用所給的器材，設(shè)計兩個不同的測量待測電阻R的阻值的電路，畫出電路圖；②簡要說明實驗步驟，寫出最后的測量結(jié)果（如果需要計算，則必須寫出計算公式）。

參考解答：

⑴解法Ⅰ：通過Rx的最大電流大于電流表A1的滿偏電流且為電流表A2的滿偏電流的1/5．測量中要求兩塊電流表的讀數(shù)都不小于其量程的1/3，故可用電流表A1測Rx的電流；將A2與R0串聯(lián)后改裝為電壓表，此電壓表測出的是Rx與A1的端電壓，故。

解法Ⅱ：若將電流表A1與Rx串聯(lián)后再與電流表A2并聯(lián)即用A2測其端電壓，則由于當(dāng)A2中的電流較大時A1中的電流將不會達(dá)到其量程的1/3，故可用定值電阻R0來測電壓。

②（a）（替代法）撥動S使R接通，記錄電流表的示數(shù)；撥動S使R′接通，記錄電流表的示數(shù)與R接通時的示數(shù)相同，記錄此時R′的值R0′，則R＝R0′。

（b）設(shè)電源的電動勢為E，S閉合后通過電流表的示數(shù)為I1，S斷開時電流表的示數(shù)為I2，有E＝I1R，E＝I2（R＋R0），解得。

（c）設(shè)電源的電動勢為E，S閉合前將R′調(diào)到最大值（或較大值），然后閉合S，調(diào)R′使電流表的示數(shù)盡量接近滿量程，此時R′的值為R0′，電流表的示數(shù)為I1．?dāng)嚅_S后電流表的示數(shù)為I2（也可采用在S斷開后調(diào)節(jié)R′，使電流表的示數(shù)為1/2滿量程的方法）

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部考試中心“高考內(nèi)容、形式與能力考查”課題組.物理－歷年高考試題精選解析[Z].北京：中國人民大學(xué)出版社，2004.

篇6

（國網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司，河北保定071000）

摘要：在電力系統(tǒng)運行過程中，變壓器的分接開關(guān)有著十分重要的作用，當(dāng)分接開關(guān)出現(xiàn)故障時，電力系統(tǒng)的運行就會受到比較嚴(yán)重的影響，因此，要十分重視分接開關(guān)故障的分析與處理。鑒于此，針對某具體實例闡述了分接開關(guān)故障情況，分析了故障產(chǎn)生的原因，提出了故障處理措施及防范措施，以便保證電力系統(tǒng)的正常運行，促進(jìn)電力事業(yè)的繁榮發(fā)展。

關(guān)鍵詞 ：變壓器；直流電阻；分接開關(guān)

0引言

變壓器繞組直流電阻的測量試驗是變壓器試驗中一個重要項目，也被作為變壓器例行試驗和交接試驗的基本項目之一。直流電阻測試試驗不僅可以反映出變壓器繞組內(nèi)部的焊接質(zhì)量、引線與繞組的焊接質(zhì)量、繞組所用導(dǎo)線的規(guī)格是否符合設(shè)計要求、三相電阻是否平衡等問題［1］，還能有效地反映出變壓器分接開關(guān)、引線與套管等載流部分的接觸是否良好?？梢哉f，直流電阻對于變壓器性能是否良好起著至關(guān)重要的作用，關(guān)乎變壓器穩(wěn)定良好運行。本文介紹了一起在主變大修后高壓試驗中變壓器直流電阻測試數(shù)據(jù)異常反映出分接開關(guān)故障的缺陷案例，通過分析缺陷原因，發(fā)現(xiàn)問題所在，制定消缺方案，給出防范措施。

1故障情況

本文中選取的案例為河北保定地區(qū)110kV某變電站，對其1#主變進(jìn)行改造性大修，此項工作的主要內(nèi)容包含兩項，一是對現(xiàn)有有載分接開關(guān)進(jìn)行更換，二是改造變壓器風(fēng)冷系統(tǒng)。由于工作內(nèi)容比較多，因此，計劃本次工作所需花費的時間為9天。

大修前油化、高壓試驗數(shù)據(jù)均無異常。大修中進(jìn)行主變吊罩，當(dāng)日按試驗規(guī)程要求對有載分接開關(guān)切換部分進(jìn)行試驗檢查無異常。檢查有載分接開關(guān)出廠合格證及試驗數(shù)據(jù)均無異常。

在進(jìn)行大修后高壓試驗時發(fā)現(xiàn)主變高壓側(cè)直流電阻試驗數(shù)據(jù)不合格，表現(xiàn)為：高壓側(cè)C相直流電阻在1～8分接頭時顯示電流開路，10分接頭數(shù)據(jù)正常（9和11分接頭是過渡分接，不單獨測試），11～19分接頭直流電阻測試數(shù)據(jù)無異常；A、B相數(shù)據(jù)無異常，具體數(shù)據(jù)如表1所示，表中除10分接頭外未列出直阻測試正常數(shù)據(jù)。

2故障原因分析

C相在“+”極性轉(zhuǎn)換開關(guān)接觸的1～8分接頭數(shù)據(jù)均異常，顯示電流開路，而從11開始“-”極性轉(zhuǎn)換開關(guān)接觸后數(shù)據(jù)均正常，初步推斷，有載分接開關(guān)C相“+”極性轉(zhuǎn)換開關(guān)不能轉(zhuǎn)換到位或接觸不良，造成C相直流電阻測試不能正常進(jìn)行［2］。

該主變大修為改造性大修，進(jìn)行有載調(diào)壓分接開關(guān)改造，由SYXZ保變產(chǎn)早期產(chǎn)品改為上海華明產(chǎn)M型開關(guān)，由于兩種產(chǎn)品存在尺寸差異，有載選擇開關(guān)上所有引線全部進(jìn)行改造，加長或縮短，重新調(diào)整引線。施工人員既要考慮引線對主變油箱壁電氣安全距離，又要考慮整體布線的合理性，造成B相9分接頭引線接頭影響到C相“+”極轉(zhuǎn)換。而在吊開外罩后有載開關(guān)不能進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致不能在當(dāng)時發(fā)現(xiàn)此問題，進(jìn)而導(dǎo)致了故障的發(fā)生。

3故障處理

進(jìn)行主變放油，將主變?nèi)丝住?10kV套管及升高座打開，施工技術(shù)人員進(jìn)入主變本體，發(fā)現(xiàn)B相9分接頭引線接頭安裝角度存在偏差，影響極性選擇器C相到位，導(dǎo)致“+”極C相接觸不到位，致使高壓側(cè)C相直流電阻在1～8分接頭時顯示開路，現(xiàn)場進(jìn)行引線角度調(diào)整，經(jīng)觀察及試驗，缺陷消除。

缺陷處理完畢后，現(xiàn)場連夜進(jìn)行主變抽真空及真空注油工作，按照規(guī)程要求保證變壓器油靜止時間后進(jìn)行電氣試驗工作。

4防范措施

今后會同施工及生產(chǎn)廠家研發(fā)能夠在不回裝主變外罩的情況下進(jìn)行有載分接開關(guān)切換的工具，以便在改造完成后實時驗證有載分接開關(guān)的功能性，避免此類問題重復(fù)發(fā)生，提升分接開關(guān)的性能，保證其運行的安全性及穩(wěn)定性［3］。

同時，在有載分接開關(guān)工作過程中，還需要采取相應(yīng)的防范措施，以便保證其正常運行，避免故障的發(fā)生。具體說來，工作中的防范措施主要包含以下兩種：

第一，加強(qiáng)對分接開關(guān)運行的管理。有載分接開關(guān)在運行過程中需要開展巡視工作，在進(jìn)行巡視時，要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)定，一般來說，巡視內(nèi)容主要包含以下幾種：外觀的清潔度、是否存在滲漏油的現(xiàn)象、進(jìn)行調(diào)壓時聲音是否正常，另外，對于油箱的溫度也需要進(jìn)行監(jiān)視，以免出現(xiàn)過熱的情況。分接開關(guān)需要進(jìn)行定期檢查，檢查人員必須認(rèn)真檢查，不能敷衍了事，在進(jìn)行分接開關(guān)試驗時，要嚴(yán)格按照規(guī)定的試驗程序進(jìn)行，從而保證分接開關(guān)運行的正常性。對于直流電阻測試工作，需要十分重視，除此之外，過渡過程中切換波形圖分析等試驗也要同等重視，在測試過程中，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，就需要及時查找出現(xiàn)異常的原因，進(jìn)而進(jìn)行有針對性的處理［4］。

第二，重視分接開關(guān)檢修后的檢查。在檢修完成之后，分接開關(guān)的故障排除，為了保證分接開關(guān)的正常運行，還需要展開檢查工作，檢查包含許多內(nèi)容，每項都需要仔細(xì)而又全面地檢查。比如在對儲油柜進(jìn)行檢查時，重點檢查的內(nèi)容為閥門，檢修完成之后，閥門應(yīng)處于開啟狀態(tài)，如果未開啟，需要進(jìn)行開啟處理；在對密封性進(jìn)行檢查時，要確保無滲漏油現(xiàn)象出現(xiàn)；在對電動機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行檢查時，要處于水平位置，垂直轉(zhuǎn)動軸的垂直度要保證，且具備較強(qiáng)的靈活性，當(dāng)不滿足檢查要求時，就需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。這樣一來，分接開關(guān)才能正常運行，降低故障發(fā)生的可能。

5結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，電力企業(yè)也得到了比較好的發(fā)展，在這個過程中，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，從而顯著提升了供電質(zhì)量。在電力系統(tǒng)運行過程中，變壓器有著十分重要的作用，其運行的狀態(tài)直接決定了電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。在變壓器中，分接開關(guān)具有不可替代的重要作用，在進(jìn)行直流電阻測試時，當(dāng)某些數(shù)據(jù)異常時，就說明分接開關(guān)可能存在故障，由此，就需要及時對故障進(jìn)行分析和處理，以便保證分接開關(guān)的正常運行，同時保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

［

參考文獻(xiàn)］

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關(guān)鍵詞：有載分接開關(guān)；校準(zhǔn)裝置；過渡電阻；過渡時間；不確定度

中圖分類號： TM410.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

1引言

有載分接開關(guān)測試儀是供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的設(shè)備之一，其工作的狀態(tài)關(guān)系著整個供電網(wǎng)絡(luò)的安全。長期以來，由于有載分接開關(guān)測試儀質(zhì)量參差不齊，市面上沒有專門的有載分接開關(guān)測試儀校準(zhǔn)裝置能夠涵蓋全部，故計量工作者在實際工作中很難對有載分接開關(guān)的過渡電阻、過渡時間等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確校驗，使得校準(zhǔn)結(jié)果存在很大差異，有載分接開關(guān)測試儀的可靠性得不到保障，直接影響電力系統(tǒng)運行的安全。

2 校準(zhǔn)裝置的特性及技術(shù)參數(shù)

2.1 校準(zhǔn)裝置的工作特性

校準(zhǔn)裝置主要對有載分接開關(guān)測試儀的過渡電阻和過渡時間進(jìn)行校準(zhǔn)。如圖1所示，首先在被校準(zhǔn)儀器未啟動之前按圖所示進(jìn)行接線，圖1是以單相二端法為例，三相或四端法除接線稍有不同外，校驗流程與二端法相同。需要注意電流的流向。

2.2 校準(zhǔn)裝置的技術(shù)指標(biāo)

校準(zhǔn)裝置采用的是YZ-15有載分接開關(guān)測試儀校準(zhǔn)裝置，有三組過渡過程模擬通道，可以在模擬過渡電阻的同時模擬電阻過渡時間，其中模擬過渡過程的兩個主要參量（電阻和時間）均可溯源；A、B、C三相的過渡電阻范圍≤40Ω，過渡時間≤999ms，過渡電阻的準(zhǔn)確度≤0.2%±0.01Ω，過渡時間的準(zhǔn)確度≤10us。

3、實驗結(jié)果

以保定金迪科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的有載分接開關(guān)測試儀為被檢設(shè)備，得到的過渡電阻實驗結(jié)果如表1所示：

過渡時間試驗結(jié)果如表2所示：

4 過渡電阻和過渡時間不確定度評定

4.1 過渡電阻和過渡時間測量方法及模型建立

有載分接開關(guān)測試儀過渡電阻和過渡時間校準(zhǔn)的測量不確定度來源主要有：被校準(zhǔn)的有載分接開關(guān)測試儀過渡電阻和過渡時間的重復(fù)性誤差引入的不確定度分量；校準(zhǔn)裝置中標(biāo)準(zhǔn)電阻器和標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器計量性能引入的不確定度；

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

重復(fù)性引入的不確定度分析：在重復(fù)條件下，對有載分接開關(guān)測試儀過渡電阻10Ω點和過渡時間100ms點進(jìn)行連續(xù)10次測試，所得數(shù)據(jù)如表所示。

校準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)電阻器最大允許誤差引入的不確定度分析：標(biāo)準(zhǔn)電阻器最大允許誤差0.2%，設(shè)定為均勻分布，置信因子為 ，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

校準(zhǔn)裝置中標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器最大允許誤差引入的不確定度分析：標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器最大允許誤差0.2%，設(shè)定為均勻分布，置信因子為 ，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算：由于各不確定度分量彼此不相關(guān)，各靈敏度系數(shù)均為1，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

過渡電阻： 0.01229Ω

過渡時間： 0.1251ms

擴(kuò)展不確定度計算：取包含因子k=2，則

過渡電阻：U=k× =0.02Ω

過渡時間：U=k× =0.25ms

5 結(jié)束語

在長期實踐使用經(jīng)驗基礎(chǔ)上，本文介紹了使用YZ-15有載分接開關(guān)測試儀校準(zhǔn)裝置進(jìn)行過渡電阻和時間進(jìn)行校準(zhǔn)，并給出了針對市面上有載分接開關(guān)測試儀的校準(zhǔn)接線圖，同時進(jìn)行了過渡電阻和時間的測量不確定度的評定。經(jīng)過驗證，本校準(zhǔn)裝置操作簡單、精度高，可以開展有載分接開關(guān)測試儀的校準(zhǔn)工作。

參考文獻(xiàn)

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【關(guān)鍵詞】諧波干擾;電容器組危害;異常運行分析;控制措施

一、諧波對電容器組的負(fù)面影響

1、損害絕緣層功能：電容器的絕緣材料通常是有機(jī)的材料，其老化的規(guī)律通常與電壓有直接關(guān)系，電壓升高10%就會導(dǎo)致壽命縮短50%。諧波造成的電容器過電壓和具備放電增加，都可以加速電容器絕緣材料的老化，從而造成電容器壽命縮短。同時引發(fā)的過電壓形成的電暈會直接降低絕緣性能。

2、電容器發(fā)熱：在電壓恒定的情況下，對于有機(jī)介質(zhì)的電容器，其溫度的改變也會影響壽命，如果溫度波動超過一定范圍其壽命也會成倍縮減。當(dāng)電容器在諧波影響下，因為諧波而產(chǎn)生的過電壓、過電流、過負(fù)荷等會導(dǎo)致?lián)p耗功率波動增加。所以諧波對電容器的負(fù)面影響就是使其升溫進(jìn)而影響壽命。

3、電容器振動：在變電站電容器安裝在支架上，外殼與接線在交流電壓的作用下會產(chǎn)生振動，有時也會出現(xiàn)聲音，而電容器內(nèi)部的極板在諧波電壓的影響下會引發(fā)極板彈性振動，諧波電壓如果對電容器極板產(chǎn)生影響而出現(xiàn)諧振則會改變固有的振動頻率，從而產(chǎn)生噪聲的改變，也會影響其介質(zhì)壽命。根據(jù)變電站運行管理的經(jīng)驗，如果周邊存在冶煉企業(yè)時就容易產(chǎn)生噪聲，這就是諧波影響所致。

二、變電站電容器組運行異常的檢測與控制

1、異常情況

某變電所在日常管理中發(fā)現(xiàn)10KV的一側(cè)段電容器組運行時噪音異常，且分為時段改變，夜間的運行噪音大于日間運行。10KV一二兩段電容器組同時運行時，二段的正常此時的運行模式為一二段母線分列狀態(tài)。

2、異常運行情況測試

針對變電站出現(xiàn)的電容組異常的情況，首先對該段的10KV電容器組進(jìn)行電流波形測試，電流測試的信號來源是從10KV一段電容器間隔電流互感器二次側(cè)，電壓測試信號則來自與該段母線變壓器的二次側(cè)。通過對檢測數(shù)據(jù)的分析，10KV一段的電容器組存在高次諧波電流經(jīng)過。電容器單相的額定電流為94.5A，而在檢測后發(fā)現(xiàn)通過電容器的單相電流高達(dá)120A，此電流已經(jīng)超過了額定的電流近1.3倍，也超過了相關(guān)國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，因此出現(xiàn)了電容器運行條件改變，從而導(dǎo)致了電容器的噪聲加大。

在10KV二段電容器組正常的運行的情況下，對出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行排查，包括了各個出線的諧波測試，發(fā)現(xiàn)其諧波電壓和電流都沒有超標(biāo)的跡象，說明其出線沒有異常。然而在進(jìn)線側(cè)的檢查中發(fā)現(xiàn)，在35KV進(jìn)線段，測試出異常的諧波超標(biāo)情況。在某企業(yè)側(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)，非生產(chǎn)狀況下，其諧波的畸變頻率較低，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，對進(jìn)線側(cè)沒有干擾。而在生產(chǎn)狀態(tài)下，其諧波測試的結(jié)果顯示，隨著負(fù)荷的增加其電壓總諧波的畸變率比非生產(chǎn)狀況下的1.2%要高，達(dá)到了3.6%，其已經(jīng)超過了相關(guān)規(guī)范要求，諧波電流超過限值因此產(chǎn)生了諧波干擾。

經(jīng)過進(jìn)一步的檢測和驗證，技術(shù)人員對現(xiàn)場進(jìn)行了勘測，發(fā)現(xiàn)該企業(yè)一家冶煉企業(yè)，其中頻電爐開始進(jìn)行生產(chǎn)時，負(fù)荷達(dá)到了7000KW的時候，就會對變電的10KV一段的電容組產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾，進(jìn)行出現(xiàn)噪聲異常，企業(yè)的調(diào)度人員對負(fù)荷進(jìn)行降低，從7000KW降至2000KW時，變電站的電容器組的噪聲也隨之明顯減弱。變電站10KV一段的電容器組的阻抗特征也隨之改變。分析表明電容器組諧振點在10次諧波的頻段內(nèi)，即500Hz，9次與11次諧波的阻抗則很小。

3、諧波的治理

通過對變電站出現(xiàn)的電容器組異常的分析，綜合電容器、出線段參數(shù)、以及冶金企業(yè)的諧波參數(shù)，進(jìn)行對比和分析發(fā)現(xiàn)，得出以下結(jié)論：對變電站產(chǎn)出干擾的諧波來自與冶金企業(yè)的中頻生產(chǎn)設(shè)備，其運行異常的諧波來自于9次諧波以上的高次諧波，電容器運行的電流超過了額定的電流，這就造成了變電站電容器組的運行條件改變。

在處理該問題的時候，因為企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的諧波影響了變單站電容器組的運行條件，在進(jìn)行日常操作的時候，如電容器的投入就會導(dǎo)致諧波的作用被放大，而對電容器組產(chǎn)生負(fù)面影響，建議調(diào)度先將電容器退出運行。其次要求冶金企業(yè)采用控制諧波的負(fù)面影響，治理期間不能將電容器組投入使用，這樣就可對整供電系統(tǒng)產(chǎn)生影響，尤其是110KV的供電網(wǎng)絡(luò)都不能正常工作，也會影響到電容器的可投率。因此消除諧波干擾還要從企業(yè)開始，即要求企業(yè)對生產(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行控制，即降低其負(fù)荷達(dá)到1500KW以下。

4、其他措施

解決電容器組發(fā)生諧波放大和諧振問題的原則應(yīng)該是:1)杜絕諧波諧振;2)限制電容器對諧波的放大程度;3)綜合考慮電容器和電抗器對諧波的承受能力,當(dāng)超出承受范圍時,應(yīng)考慮采用濾波器。

抑制諧波放大和諧振的方法是多種多樣的,采用何種方法應(yīng)視網(wǎng)絡(luò)情況、負(fù)荷性質(zhì)等因素確定。在公共電網(wǎng)應(yīng)主要考慮對3次、5次諧波的抑制;在用戶站則應(yīng)針對不同負(fù)荷的特征諧波予以抑制,如三相橋式整流設(shè)備主要是抑制5、7次諧波。抑制諧波采取的措施可遵循以下原則:1)當(dāng)諧波不是特別嚴(yán)重時,應(yīng)考慮采用偏調(diào)諧電容器組,其主要目的是抑制諧振,部分濾除諧波和降低造價。2)當(dāng)諧波較為嚴(yán)重時,應(yīng)考慮采用調(diào)諧濾波器,其目的是濾除諧波,改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量,濾波器應(yīng)濾除80%～90%的諧波;3)當(dāng)負(fù)荷是大功率波動性負(fù)荷時,除考慮濾波外,還應(yīng)考慮無功功率的動態(tài)補(bǔ)償,以改善電壓的波動和閃變。

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隨著計算機(jī)的普及發(fā)展，計算機(jī)機(jī)房的建設(shè)也成為了各行各業(yè)業(yè)務(wù)建設(shè)的重要組成部分，為了及時發(fā)現(xiàn)和消除通訊大樓防雷防靜電安全隱患，規(guī)范檢測工作的量化操作，確保防雷防靜電安全設(shè)施的性能有效，重點介紹了防直擊雷、防靜電的檢測方法，提出了測量中常見問題及解決方法。

1通訊樓直擊雷的檢測

1．1檢測項目1）接閃器的檢測，這包括避雷針、避雷帶、引下線、水塔等金屬構(gòu)件。2）防側(cè)擊雷的檢測應(yīng)按照防雷類別進(jìn)行檢測。

1．2檢測方法直擊雷檢測設(shè)備主要是等電位測試儀和4102A接地電阻測試儀。4102A在各省防雷中心使用多年，它最大的優(yōu)點就是輕小。但是在樓頂及防側(cè)擊雷檢測時需要攜帶少量的水，測量時要將接地棒平放水泥地面并加水，同時因測試線長度的因素，不斷更換接地棒的位置，很不方便，檢測的數(shù)據(jù)存在一定誤差。當(dāng)被檢測單位對這種檢測方法提出質(zhì)疑時，因無規(guī)范理論的支持，檢測人員也只能解釋為按照儀器使用說明進(jìn)行操作?，F(xiàn)在新《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057－2010的條文說明中，第4．3．5第二條對此已做出明確解釋。即鋼筋混凝土的導(dǎo)電性，在其干燥時，是不良導(dǎo)體，但當(dāng)具有一定濕度時就成較好的導(dǎo)電物質(zhì)。等電位測試儀主要是用于建筑物中金屬構(gòu)件間等電位連接質(zhì)量的檢測、接地質(zhì)量檢查、過渡電阻或微電阻的測量。如何提高工作效率減少誤差呢？筆者認(rèn)為，應(yīng)將接地電阻測試儀和等電位測試儀器兩種設(shè)備配合使用，先用接地電阻測試儀測出某一點的接地阻值，比如避雷帶，再以該點為基準(zhǔn)點，用等電位測試儀測試其他檢測點。等電位測試儀最長的測試線為20m，其工作半徑也在20m范圍。這樣擴(kuò)大了檢測面積，提高了工作效率也減少了誤差。

2通訊機(jī)房設(shè)備的檢測

檢測人員須穿防靜電工作服和防靜電鞋進(jìn)行作業(yè)。

2．1檢測項目1）等電位連接測試，這包括電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架、屏蔽電纜外層接地、信息設(shè)備的防靜電接地、安全保護(hù)接地。2）電氣和電子設(shè)備靜電電壓測試。3）靜電地板導(dǎo)通率測試。

2．2檢測方法及步驟檢測人員首先要劃定被檢測機(jī)房雷電防護(hù)等級（表略），然后檢查各級電源浪涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流是否符合要求。關(guān)于浪涌保護(hù)器的檢測方法，楊仲江老師在《防雷工程檢測審核與驗收》一書中已有詳盡的說明，這里就不再贅述。

2．2．1靜電電壓的測試檢測人員進(jìn)入機(jī)房要按照先檢測通訊、電子設(shè)備的靜電電壓，再檢測等電位的順序進(jìn)行操作。這樣可以保證靜電電壓測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。測量電子、電氣設(shè)備、靜電地板時，將EST－101型靜電電壓表距被測設(shè)備1CM處讀數(shù)。此時的測量范圍為＋0．02kV～5kV。靜電電壓不應(yīng)大于1kV。

2．2．2等電位的測試現(xiàn)代通訊機(jī)房等電位設(shè)計技術(shù)已經(jīng)比較完善，有S型和M型或兩種形式的組合，等電位連接導(dǎo)線不應(yīng)小于16mm2銅線。機(jī)房的接地系統(tǒng)一般采用聯(lián)合接地形式，即防雷接地與防靜電接地、交流工作接地、安全保護(hù)接地公用一組接地裝置。檢測時，先用接地電阻測試儀找出一個基準(zhǔn)點，再用等電位測試儀測試金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架、屏蔽電纜外層接地、信息設(shè)備的防靜電接地、安全保護(hù)接地。

2．2．3靜電地板電阻率的測試機(jī)房活動地板的底面及側(cè)面一般由導(dǎo)電材料制成，上表面貼有導(dǎo)靜電材料面層，地板的系統(tǒng)電阻取決于導(dǎo)靜電地面的電阻值。機(jī)房應(yīng)保持溫度為15～30℃、相對濕度30％～75％。測試時，將ESD－102型表面阻抗表平放與地板表面，并與地板緊密接觸，然后讀取數(shù)據(jù)。活動地板系統(tǒng)電阻值在1．0×107～1．0×1010之間。

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一、系統(tǒng)方案

電阻測量的方法常用的有直流恒流源測量法、直流恒壓源測量法、分壓法等。多個方案比較后，學(xué)生最終選擇分壓法測量作為最終的方案，測量原理就是通過串聯(lián)已知電阻，分壓后，檢測待測電阻電壓來計算其阻值?；驹砣鐖D1所示：本測量方法的優(yōu)點是測量電路簡單，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，短時間內(nèi)容易搭建，另一方面可以簡化程序中的算法。本次設(shè)計要求測量量程為100Ω，1kΩ，10kΩ，10MΩ四檔。即要求測量范圍為：1～10MΩ，在全量程范圍內(nèi)測量準(zhǔn)確度為±（1%讀數(shù)+2字）。在A/D轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計中，采用PIC16F877單片機(jī)，該單片機(jī)內(nèi)有10位A/D，A/D輸入信號為0～5V時，轉(zhuǎn)換字為D=0～1024，則分辨率為4.8mV/字。設(shè)計的量程分配和測量精度的詳細(xì)情況如下表：本設(shè)計自動量程轉(zhuǎn)換功能主要由單片機(jī)控制繼電器的通斷來調(diào)節(jié)，原理為單片機(jī)根據(jù)采樣來的電壓數(shù)據(jù)來判斷是否要切換到更大或更小的量程，因為本次設(shè)計共四個檔位，前三個檔位為自動切換。采用繼電器可以減小回路中的不必要電阻，這樣在分析電路和程序中算法的設(shè)置可以減少很多麻煩。電位器阻值變化曲線的實現(xiàn)主要由單片機(jī)在顯示裝置如12864等液晶裝置中不斷的寫入數(shù)據(jù)和液晶屏的移屏操作來實現(xiàn)。因為不同的電阻反映在電路中是不同的電壓，將采集到的電壓信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，反饋到液晶屏即可，這就要求AD有更高的處理速度。

二、硬件與程序設(shè)計

本系統(tǒng)包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分內(nèi)容：

（一）硬件設(shè)計

根據(jù)上述思路，我們以PIC16F877單片機(jī)為核心，配以量程切換電路，測量電路，顯示電路等構(gòu)成簡易的電阻測試儀。PIC16F877是由Microchip公司所生產(chǎn)開發(fā)的新產(chǎn)品，屬于PICmicro系列單片微機(jī)，具有Flashprogram程序內(nèi)存功能，可以重復(fù)燒錄程序；而其內(nèi)建ICD（InCircuitDebug）功能，可以讓使用者直接在單片機(jī)電路或產(chǎn)品上進(jìn)行如暫停微處理器執(zhí)行、觀看緩存器內(nèi)容等，快速地進(jìn)行程序除錯與開發(fā)。量程切換電路主要使用了ULN2003八路NPN達(dá)林頓連接晶體管，ULN2003特別適用于低邏輯電平數(shù)字電路（諸如TTL，CMOS或PMOS/NMOS）和較高的電流/電壓要求之間的接口。液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，因此顯示電路采用的是1602液晶顯示屏而沒有用數(shù)碼管顯示。報警電路采用一個普通三極極管加一個蜂鳴器實現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)故障時的報警提示功能。

（二）軟件設(shè)計

程序流程圖如下：