0 引言
低压配电网是电力系统中重要组成部分，而低压断路则是低压配电网中的关键节点。低压断路器、低压导电回路中回路电阻是评价其运行状态的重要指标。回路电阻反映了设备的工作状态，它加剧设备在运行时的损耗，也导致温度升高，是设备载流能力与短路电阻切断能力的一种体现，直接影响到开关设备分、合闸的可靠性以及运行的安全性 [1]。回路电阻测试仪则是测量各种开关类设备接触电阻、回路电阻的专用仪器，精度一般可以达到 0.01μΩ[2]。目前对回路电阻的测量方法有超导量子器件测量，电解槽法， 三次谐波法以及四线法。前三种主要用于实验研究使用，工业上一般采用四线法。
本文在传统回路电阻测试仪四线法的基础上，对回路电阻测试仪进行改进，使得改进后的仪器克服了传统回路电阻测试仪只能在被测对象断电情况下使用的缺点，增大了仪器的适用范围。
1 传统测量方式
传统测量方式采用四线法测试，也称开尔文测试，接线原理如图 1 所示。由电流源经 I+、I- 两端口供给被测电阻Rx 电流，输出电流大小 I 由电流检测模块计算得出。电压表测出 Rx 两端的电压降 V，经电压检测模块计算得出。测量模块测出 I、V，再经由计算模块算出被测电阻的阻值，这个阻值就是被测设备的回路电阻值。
通过以上描述可以看出，使用四线法测试时，需要外接直流电源。要求测量时，待测系统需要处于断电状态且试品的一端或双端进行接地。因此，在现场操作中，需要额外进行断电操作及接地电缆的连接，增加了工作量及劳动强度，使用限制较多，降低了测量效率。
2 新型回路电阻测试仪的研究与设计
2.1 测量原理
配电系统中的低压断路器、低压导电回路正常运行时有一定的电流流过，该电流在流过开关或者回路时会产生相应的电压，在电流恒定时阻值越大电压也就越大。通过对该电压及实际运行电流的测量，可以计算得出回路实际运行中接触电阻的大小。根据这个原理，本文提出了新的回路电阻测量方法，原理如图 2 所示。
图中 A、V 符号分别代表电流表和电压表，用于测量流过被测体 Rx 的电流和电压。在测出被测体的电压和电流的情况下，根据计算公式 R=V/I，可以得出被测体 Rx 的阻值。
根据此原理设计的回路电阻测试仪的内部结构如图 3所示。如图所示，该装置主要由电池、CPU、电流发生器、电流检测、电压检测以及人机界面组成，相比于传统测量仪既可以测量被测体运行状态下的直流电阻，也可以测量被测体断电状态下的回路电阻，有效提高了设备的使用率。该仪器工作时需要采集待测回路电阻的工作电流与两端电压，但考虑带电状态下的安全性及便捷性，电流信号的采集使用电流钳方式，电压信号的采集使用探针方式。
2.2 电流测量原理
电流信号的测量流程分为 ：电流钳 -IV 转换 - 程控放大 -A/D 转换 -CPU。电流钳在原理上可以看成一个简单的电流变压器 [3]，它可以将流过设备的实际电流大小成比例的改变，为了产生一个能通过相应倍数比例的输出水平，交流电流探头内置特有的探头线圈架。为了能够适应不同的电流量程，在钳形线圈上的匝数需设计成整数倍。电流信号很难直接供给被仪器内部的检测芯片，需要经过电流信号向电压信号的转换后，才能被准确识别，因此 IV 转换电路是必须的。IV 转换电路将电流信号转换为相应的电压信号，然后通过中间的程控放大芯片，将电压信号调整到合理的幅值范围，这样可以有效提高测量的**度。A/D 转换芯片是测量的核心部分，需要有较测量精度与测量速度，这样能够在有限时间内得到足够的样本数据进行数据处理计算，提高测量精度。电磁隔离部分保证了电流测量电路部分与控制 CPU 模块能够完全隔离，保证测量安全。CPU 模块进行电流数据的数字量采集与计算，它通过高速通信接口与 A/D 转换芯片连接。为了能够保证大数据量的电流数据及时读取与运算，CPU 需要使用高速的处理器芯片。
2.3 电压测量原理
电压信号的测量流程分为 ：电压采集 - 分压转换 - 程控放大 -A/D 转换 -CPU。
电压采集的方式为双探针直接获取接触电阻两端的电压。所以这种采集方式简单便捷，适合现场应用。采集的电压信号一般幅值较高，所以不能直接送给仪器内部芯片。因此需要经过**高精度的分压转换，将信号成比例的缩小至合理的幅值范围供给后级测量电路。程控放大电路负责将幅值缩小后的电压信号进行比例放大供给后级 A/D 转换芯片，以适应不同的现场测试电压，提高测量精度。电压信号的测量部分与电流信号的测量部分是互相独立隔离的，因此电压信号测量部分需要使用单独的 A/D 芯片进行信号转换。电磁隔离部分保证了电压测量电路部分与控制 CPU 模块能够完全隔离，保证测量安全。电压测量部分可以与电流测量部分共用CPU 测量模块，这样可以节约电路资源，同时保证测量信号的同步性，利于提高计算精度。
采集的电流信号与电压信号经仪器处理后，可以得出带电状态下回路电阻的实际大小，无需断电，使用方便。另外，通过回路电阻的实际工作电流越大，电压差越大，测量越**。这对于供电密度高、负荷集中、低压设备负荷较重的区域有着很重要的意义。
3 新型回路电阻测试方法验证
为了验证所提新型回路电阻测试方法的有效性，根据本文所测试方法制作了相应的仪器样品，对多个开关回路电阻值进行测量（测量结果为多次测量取平均值）。同样使用两个市面上常用的两种回路电阻测试仪的测量数据（多次测量取平均值）进行对比，得出测量数据如表 1 所示。
由以上表格可知，本文所设计的新型回路电阻测试仪的测量数据数据与市面传统测试仪所测数据基本一致，说明了新型回路电阻测试仪的准确性。
4 结论
通过对新旧两种回路电阻测试方法的对比，得出新型回路电阻测试方法可以在设备运行状态下使用，并设计实验验证了新型回路电阻测试方法的有效性。因此新型回路电阻测试方法相对于传统四线法具有更大的适用性与实用价值。
