0 引言
高压开关主要是用于关合及开断正常的或有故障的电路也可以用来隔离高压电源它是保证电力系统安全运行的重要设备。由于高压开关在电力系统中肩负着控制和保护的双重任务其性能的可靠性程度将对电力系统的安全运行起着至关重要的作用所以对高压开关的各个参数指标的可靠性进行评估十分必要其中导电回路电阻即接触电阻是这些参数中*重要的参数之一。高压开关的触头接触面经过多次的开断、关合电流后逐渐被电磨损导致接触电阻增大这对高压开关的开断和导电性能都会产生非常不利的影响。而通过测量接触电阻阻值可以估计出触头的磨损程度和回路的接触状况。
接触电阻一般是微欧级的小电阻。目前*常用的接触电阻测量方法是直流电压降法即向高压开关通入100 A 以上的恒定大电流测量高压开关两端的电压降根据欧姆定律计算出高压开关的接触电阻值。然而在长时间通入恒定大电流时容易使触头过度发热和加速氧化从而引起接触电阻测量值的附加误差而且通常使用的大电流发生器体积和重量都比较大（一般在几千克到十几千克左右）不利于携带和现场测试使用。因此设计一种既能保证在接触电阻上引起的附加电阻非常小、又能够减小测试仪器的体积和重量的新型电源工作方式有着重要的现实意义。
笔者采用脉冲电源测量接触电阻、智能化嵌入式系统采集和处理数据的方法设计出一种在**度和稳定度都满足要求的前提下便于携带和现场使用的高压开关接触电阻测试仪。
1 高压开关接触电阻测试仪原理
脉冲电源接触电阻测量方法即采用脉冲电源对电容充电然后该充电电容对串联的二阶电路进行放电产生的冲击电流即为脉冲电源的脉冲输出电流测量原理框图如图1所示（虚线框内为脉冲电源部分）。测量过程主要分为充电过程、放电过程、数据采集处理过程（数据采集是在放电过程中完成的）以及结果显示。
图1中首先由 LPC2378控制充电回路继电器开关 K1 闭合放电回路可控硅开关 K2 断开使得可控电源给电容器 C 充电充电完成后LPC2378控制充电回路继电器开关 K1 断开放电回路可控硅开关 K2 闭合此时电容器 C 放电产生一个冲击电流至高压开关和分流器同时 LPC2378通过A／D转换器连续采集分流器两端电压和高压开关两端电压并通过软件编程来判断放电电流是否达到峰值。
峰值电压是通过采集高压开关两端的电压得到的峰值电流是通过采集分流器两端的峰值电压除以分流器电阻得到的这样就可得到高压开关接触电阻
两端的电压和通过的电流进而得到高压开关的接触电阻阻值。
电流、电压信号采集部分均使用了四端子接线技术：使用2对测试夹测量高压开关两端电压电流引线接在导电杆外侧（图1中2和2＇ 点处）电压引线接在导电杆内侧（图1中1和1＇ 点处）；测量放电回路电流时采用具有4个端子的标准电阻－－－分流器分流器中2个大的端子是电流端子与被测高压开关串联2个小的端子是电压端子通过采集这2个小的端子之间的电压信号可确定放电回路的电流。采用四端子接线技术可有效地消除引线电阻和测试夹接触电阻的影响提高测量精度。
2 高压开关接触电阻测试仪的设计
为了提高测量精度和仪器的抗干扰能力该测试仪在硬件上选用的是飞利浦公司生产的 ARM7核的工业级32位处理器 LPC2378LPC2378具有512KB 的片内 FLAS H*高频率可达72 M Hz；在软件上采用平滑滤波方法以消除部分受干扰的数据。
2．1 硬件结构
该测试仪的硬件电路主要分为2个部分：一是脉冲电源部分主要包括充、放电回路和可控硅及继电器等；二是以 LPC2378为中心的数据采集部分主要包括信号调理、A／D 转换、信号隔离、人机接口等电路。
（1） 脉冲电源部分
如图2所示220V 交流电先经过隔离变压器进入到 J1 两端然后经二极管 D0 进行半波整流通过 LPC2378的 P2．1口控制继电器开关 K1 对电解电容 C1 进行充电。二极管 D2 用来限制 C1 放电电流的方向防止 C1 被反向充电。电阻 R1 为充电限流电阻。充电过程中继电器开关 K1 闭合可控硅开关 K2 断开当 C1 两端电压达到所需的电压值时通过 A／D 转换器不断检测分压电阻 R3 两端电压以判断充电是否完成。断开继电器开关 K1、闭合可控硅开关 K2则 C1 便开始对后面的电路进行放电。放电开始的同时进行分流器和被测高压开关两端电压信号的采集任务。
（2） 数据采集部分
由于分流器两端电压信号为毫伏级为减少测量误差选用 INA114仪用放大器INA114具有高输入阻抗、低输出阻抗、低温漂、高共模抑制能力、低
失调电压、高稳定增益等特点。A／D 转换器选用12位的逐次逼近型 MCP3204MCP3204具有4个通道可分别检测分压电阻 R3 两端电压、分流器两端电 压 和 高 压 开 关 两 端 电 压采 样 速 率 达100kbit／s。信号隔离采用常用的 T LP512隔离芯片。人机接口电路选用 HG240128液晶显示模块该模块支持字符显示带温度补偿自动调解背光抗干扰性较强有240×128个点可直观显示测量结果。
2．2 软件设计
由于在短时间内连续采集数据还要处理采集的数据、判断电流、电压峰值所以软件设计是该测试仪的一个重要部分其主程序流程如图3所示。
主程序的功能主要是进行脉冲电源的充放电控制调用各子程序模块并进行数据处理得出所要测量的高压开关接触电阻阻值。
（1） 初始化：包括 CPU 的输入、输出端口初始化、液晶显示初始化以及定时器初始化等。
（2） 采集信号：不断采集分流器、高压开关（断路器）两端电压进行 A／D 转换后送入 CPU由于要判断电流峰值所以放电过程中要连续采集20次
分流器两端电压采集次数主要与 CPU 频率和A／D转换频率有关采集次数越多结果越**。采集的数据暂时存储以供数据处理用。
（3） 处理数据：对采集的数据进行平滑滤波处理然后进行数据转换处理*后得到放电回路中的峰值电流和峰值电流时刻高压开关两端电压值进而得到高压开关接触电阻阻值。
（4） LCD 显示结果：主要调用显示子程序将检测到的电流值绘制成曲线以及显示接触电阻阻值。
3 高压开关接触电阻测试仪的技术性能指标
供电电压：AC220V；
测试对象：高压开关、接触器等开关器件的接触电阻；
测量范围：1～5000μΩ；
测试电流（峰值）：100～500A；
分辨率：1μΩ；
准确度：0．2％。
4 结语
本文采用脉冲电源结合嵌入式系统在数据采集和数据处理中的速度优势设计出一种在**度和稳定度都满足要求的前提下便于携带和现场使用的高压开关接触电阻测试仪。实际应用表明该测试仪在测量精度和稳定性上比采用传统测量方法有了较大的提高且体积小、重量轻给现场测试带来了方便有较好的应用推广价值。
