高压开关线圈电阻测量的简捷方法的研究与运用

任华

（金华送变电（供配电）工程有限公司浙江金华321000）

摘要：针对高电压开关开口的传统测量方法的缺陷和关闭线圈电阻，高电压开关闭合和关闭线圈阻抗测量设备的开发，从而有效地解决了这个问题，目前的断路器的开闭线圈电路与整流模块不能测量电阻。。领域中的应用结果表明该装置的测量数据具有精度高，有效地提高了现场测试工作的效率，实现电路断路器的开闭线圈电阻的智能全面测试，并且改善了这个试验和检查过程之前，设备类型投产。为了确保电力设备的访问质量。

关键词：高压开关；分合闸线圈；整流模块；电阻测量

高压开关被命名为它的高真空绝热由于其灭弧介质和消弧后的接触间隙的绝缘介质。它具有体积小，重量轻，频繁操作，而无需灭弧大修的优势。它适用于在不需要油，少维护和频繁操作[1-2]场所使用。断路器的材料质量和制造过程导致不合格的线圈电阻的问题的缺陷，这就必须违反新变电站的“零缺陷”生产的要求，并且还带来隐患到正常操作的缺陷的断路器。

传统的万用表测量方法在闭合和闭合线圈的控制电路中只有线圈时更准确，但在实际变电站工程中使用的大多数闭合和闭合线圈电路中都有整流模块，这将给结果带来很好的效果。测量结果。偏差。另外，当电源未通电时，万用表用于直接测量闭合线圈，线圈的电阻可能偏离通电条件。安装完成后，闭合和闭合线圈完全密封在高压断路器中，操作人员必须熟悉断路器的内部工作原理，并对拆卸和装配结构有很好的了解。高压断路器的拆卸和组装过程很麻烦。在拆除或更换被测设备的测试接线之前，必须保证安全[3-6]。

下面描述一组高电压开关打开和关闭线圈的直流电阻（称为直接性）测量辅助装置，该装置是简单和方便的在现场使用，测量安全风险小，可以有效地解决高-电压开关开闭电路与整流模块，导致线圈电阻测量的问题。

1传统测量方法改进

1.1高压开关分合闸线圈电阻测量存在的缺陷

电阻测量是在高电压开关上进行。传统万用表测量方法的测试原理示于图1中。也就是说，电压VCC被施加到线圈电路被测量，并且在整个取样电阻器R1和电源电压的电压被测量。

图1传统测量线圈电阻原理

然而，在实际情况，也有其他电子装置，例如在线圈电路整流桥，有的开关线圈电路具有两个整流器桥和NMOS（N型金属氧化物半导体）管，如图2。

图2带有整流器件的线圈回路

图2中，以电源电压24V，取样电阻100Ω，线圈电阻129.6Ω和整流桥压降共1.4V为例，在不考虑测量偏差的情况下，根据现有的测量方法计算出线圈阻值约为143.8Ω，与实际相差较大。如果在线圈回路中多了一个NMOS管，系统的测量必须在NMOS管导通时进行，否则在NMOS管关断后无法测量。现有技术测量时间太长，测量准确度非常低，因此目前的试验设备无法在通电情况下对线圈电阻进行测量。

1.2高压开关分合闸线圈电阻测量方法改进

由于整流桥和NMOS晶体管两者都是高电压断路器的内部，和各种类型的断路器不同，则整流器电桥的电压降不能被直接已知的。

针对以上问题，在一方面，该NMOS管迅速在导通期间，以避免由在关机后的测量中的误差（如果没有NMOS管和无作用），该软件可提高该功能，实现快速的测量进行测定。在另一方面，有必要降低整流桥电压下降的影响。此方面可在两个部分中实现：一个能增加电流在环路中，如果电流增加，则大部分电压将被采样电阻和线圈之间的划分，在该点，整流器电桥的电压降相比采样电阻和线圈上的电压小，从而提高了测量精度在一定程度上，所以所测量的电源电压有待提高；其次，如果可以在电压升高后可进一步降低所造成的整流桥的电压降的误差，线圈电阻测量测试可以顺利进行。在这种情况下，不同尺寸的测量电阻器可以在两种测量中使用。由于整流桥改变在一定范围内的电流值，电压降也不会较大变动，因此，这两个测量的电压降可以被假设为是相同的，从而使线圈的电阻值可以更准确地进行计算。的设计思想是如图3所示。在图3中，R1和R2是2个测量值的取样电阻，分别通过2次测量可得：

式中：I1为第一次测量时流过取样电阻R1的电流；I2为第二次测量时流过取样电阻R2的电流；VN为第一次测量时整流桥的压降；VN为第二次测量时整流桥的压降，假定2次压降相同；RX为要测量的线圈电阻。由式（1）和（2）可得，即可求得RX。

图3设计电路原理

2高压开关分合闸线圈电阻测量装置设计与研制

该测试系统包括运行功率，辅助功率，主控制装置，显示和按钮。操作电源提供的操作机构的正常打开和关闭的工作电压DC（30V-270V）。辅助电源通过主控制器和其它的采样电路和控制电路的工作的开关电源所产生。主控制器通过形成在显示屏幕和按钮的人机交互界面，控制测量输出和操作输出，测量的电压信号，计算直流电阻，并将其显示在屏幕上。

2.1电源模块

（1）在工程应用中，存在两种功率技术的常用，即，线性发电技术和开关电源技术，而开关电源技术是效率高，体积小，低发热，低耗电，且重量轻（仅线性电源为体积和重量）。20％-30％）和其他的优点，以及它自己的抗干扰性，宽的输出电压范围，易于模块化[7-8]。在实际需求相结合，决定基于开关电源技术，它主要达到以下两个目的采用电源模块：将220VAC电源转换成30-270V操作电源、24V的开关电源以及3.3V，5V，12V，-15V的辅助电源。

（2）实现操作电源的连续可调。设计采用电源模块的核心部分电路如图4所示。

开关电源技术用于获得对于装置的操作所需的直流电压，其中包括三个子模块：切换操作功率时线圈电阻测量电源和辅助电源。操作电源提供了操作机构的正常打开和关闭的DC工作电压。辅助电源通过线圈电阻测量所述主控制器和其它的采样电路和控制电路的工作电源产生的。

图4电源模块电路设计

2.2控制模块

设备需要在模块之间进行有效的协调控制，精确地监测所收集的电压和电流，并且输出电压和电流的数据至数据处理模块，并显示在显示屏幕上的处理的线圈电阻值。考虑使用单片机作为系统来构建控制模块的控制核心，主要目标如下：

（1）将接收到的指令信号进行处理并存储。

（2）有效控制其他各模块的运行状态。

数据控制处理模块主要实现由装置的控制和测试过程的保护，并采用单片机的MEGA64芯片。主电路示于图5所示。

图5控制模块电路设计

选用AVR的MEGA64作为主控制器，I/O口较多，将显示屏接口直接挂在控制器的数据总线上，操作速度快，无延时和闪屏现象。另外控制器内置的8通道10位A/D转换器，无需外部基准电压，就可以对各路电压信号进行测量。

2.3测量模块

常用的测量模式主要包括直接测量模式，间接测量模式和组合测量模式。通过比较，可以发现，在组合测量模式改变测量条件，以获得测量值的不同组合，并且所获得的值可以直接测量或间接测量。解决组合的方程，以获得测量值[9-10]。该方法结合的直接和间接的两种测量方法的优点，可以真实地反映该设备需要监视电压和电流值，并能充分反映设备的各部分的电气量的值。虽然稍微复杂，它满足了设备设计的监控要求。故采用组合测量模式来搭建测量模块，主要实现以下2个目标：

（1）由该装置的电压和电流信号输出以100％的正确收集。

（2）所收集的数据反馈到环路和数据处理模块的准确度是100％。

测量模块电路示于图6，其中K1是用来切换测量电源和操作电源输出；K2是跳闸输出继电器；继电器K3是用来切换一个测量和第二测量的环路电阻；K4是闭合输出继电器；运算放大器U1测量在电阻器R1和R2的上端的电压；运算放大器U2测量在电阻器R1和R2的下端的电压。两次测量的电压是由方程，并可以计算负载的线圈电阻。

图6测量模块电路设计

2.4装置整体组装验证

为了验证在测量闭合线圈电阻的电阻装置的精度，6分量合闸线圈被任意选择并且由万用表方法和装置测量，并与铭牌数据进行比较。将测定结果示于表1中。它可以从由该设备测量的电阻值符合闭合和关闭线圈的铭牌数据实验的比较数据可看出，在测量的数据具有高的精度，并且该装置被有效地验证。

表1线圈电阻测量对比数据

3高压开关分合闸线圈电阻测量装置的应用

据统计，该公司的2016个项目13所涉及的高电压开关闭合和闭合线圈电阻的测量，只有一个成功地实现电阻测量。在2017年进行的项目的九涉及的高压开关闭合和闭合线圈的直接电阻测量。该设备被开发之前，直接电阻测量无法实现，和后直接电阻试验研制成功。和设备被开发之后，在图7同时示出了由航空插头测得的高压开关合闸线圈电阻的完成率之前，测试报告内容进行了改进，并且该设备的过程中的质量得到了有效遏制，以确保设备是零叛逃并投入运行。

图7高压开关分合闸线圈电阻通过航空插头测量完成率

所开发的高电压开关闭合和关闭线圈直接电阻测量装置已在断路器安装和移交测试中得到应用，并取得了良好的效果。测试的准确率和效率都非常高。该装置被显影之后，高压开关被划分。制动线圈已经成功地进行了电阻值的测量，并且测量率达到100％，这解决了关闭和关闭线圈的电阻是难以测量。这是具有重大意义，为全面检查高压开关的质量，并确保零缺陷项目的建成投产。

4结论

（1）该装置可以直接测量通过航空插头的高压开关打开和关闭线圈的电阻值，并且不需要拆卸高压开关的内部部件，从而实现了电路断路器断开的智能和全面的测试和关闭线圈电阻，从而确保了电设备的质量。

（2）装置的研制革新了采用万用表测量线圈电阻的传统模式，实现断路器分合闸线圈电阻的智能化测试，测量数据模拟运行状态使得试验结果更加真实可靠，提升现场试验工作效率，具有较大的经济效益。

参考文献：

[1]张宗伟．VS1型真空断路器合闸线圈烧毁故障处理及对策[J]．高压电器，2010，46（5）：89－91．

[2]张俊锋，高波，张卫华．10kV真空断路器操作机构分合闸线圈烧毁原因分析[J]．电工技术，2012，32（10）：38－39．

[3]李振华．一种高压断路器分/合闸线圈在线保护电路及其保护方法：CN201310447661.4[P].2013-09-25．

[4]曲晓斌，孙振勇，胡东，等．含压敏电阻的断路器的电阻测量装置：CN201320725527.1[P]．2013-11-15．

[5]孙银山，张文涛，张一茗，等．高压断路器分合闸线圈电流信号特征提取与故障判别方法研究[J]．高压电器，2015，51（9）：134-139．

[6]钟建英，孙银山，张文涛，等．基于分合闸线圈电流信号的高压断路器在线监测系统[J]．现代电子技术，2016，39（22）：133-137．

[7]孙起良，张志宏，何宏．基于TMS320F2812软开关技术的开关电源设计[J]．天津理工大学学报，2012，28（5）：46-50．

[8]唐岩．浅谈线性稳压电源LDO和开关电源[J]．集成电路应用，2013，29（12）：32-33．

[9]赵波，胡景泰，黄文涛．ARD3T智能电动机保护器主体和测量模块设计原理[J]．电力系统保护与控制，2012，40（12）：136-140．

[10]马成．基于双臂电桥的组合式测微方法[J]．物理与工程，2011，21（6）：29-31．