Page 126 - 电力与能源2024年第一期
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120 杨柳青，等：一种带接地测试模式的手持式回路电阻测试仪的研制
阻；然原则量分闸状态下的电阻 R 2 = R 0，则根据 求。为此，定制了一款体积小巧、内阻小、效率高
电阻并联等效公式可得断路器实际回路电阻： 的高频开关电源模块 ，最高输出电压为 2 V，完
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全满足现场使用的要求。
R 1 •R 2
R s = （1）
由于新仪器具备带接地线测量的功能，如图
R 2 - R 1
1 所示，在带接地线的情况下，接地电阻和断路器
回路电阻并联，从而接地电阻存在分流现象。为
了应对这一情况，本仪器根据实际断路器回路电
阻和接地线电阻的比值，设计了恒流源输出，保证
恒定电流为 110 A。即使存在分流现象，仪器也
能保证流过断路器回路的电流不小于 100 A。
2.3 采集模块
为了满足对高精度电压电流采集系统的需
图 1 带接地线回路电阻测试原理图
求，本设计选用 AD7705 作为采集模块。AD7705
将传统回路电阻测试仪直流降压法的计算模
可以满足 16 位高精度的采集，其自带片内数字滤
块中嵌入式（1），即可在理论上实现在不拆接地线
波器可以很大程度上滤掉工频 50 Hz 的干扰，使
的情况下准确计算断路器的回路电阻。这样不仅
仪器测量精度高，抗干扰性强。
节省了拆除接地线所需的人力和时间成本，提高
2.4 单片机模块
了工作效率，而且保留了原有的安全措施，保证了
目 前 ，市 面 上 单 片 机 种 类 很 多 ，如 宏 晶 、
现场试验安全。
STM32、AVR 等 ，本 新 型 仪 器 采 用 Microchip 的
1.2 系统总体设计
PIC18F452 单片机。Microchip 的单片机是公认
新型回路电阻测试设计包含系统硬件设计、
软件设计和结构设计三大部分。其中硬件设计包 的抗干扰性最强的单片机，可靠性也很强。
通过在单片机模块中嵌入带接地线测量公
含电池模块、电源模块、采集模块、单片机模块等。
新仪器通过单片机控制“传统模式”与“接地 式，可实现带接地线测量和拆除接地线测量的“双
模式”的切换，提升了其应用灵活性。单片机模块 模式”灵活切换。同时，它还实现了对仪器设置、
还负责仪器的控制、按键操作语音播报、外联打印 数据保存、语音播报、限时关机等拓展功能。
和数据存储等功能；电池、恒流源模块则仪器具备
3 系统软件设计
手持便携特点。
系统软件设计采用 C 语言在 MPLAB IDE 中
2 系统硬件设计 编写。主要设计思路是将各个功能模块化，包括
2.1 电池模块 程序模块、数据存储模块、时钟模块、按键和显示
仪器采用进口高性能锂离子聚合物电池供 模块等。其中主程序主要包括系统初始化、双模
电，具有体积小、容量大安全性高等特点，其电压 式测试控制、数据处理、人机界面控制等。
12.6 V，容量为 5 200 mAh。锂电池采用纳米级优
4 结构设计
质 A 电芯，利用先进的电源管理技术，一次充电可
进行至少 400 次开关测量。 新型回路电阻测试仪在结构上以轻量化、便
2.2 电源模块 捷化为原则，与传统回路电阻测试仪相比，它更小
目前市场上的回路电阻都是采用大功率的开 巧、更轻便，设计为手持式。新仪器外观设计图如
关电源，需要交流 220 V 供电，体积大，内阻大，接 图 2 所示。相比于传统测试仪的 4～5 kg，新仪器
线多，不方便现场使用，也不符合新仪器的设计要 仅 重 0.5 kg，尺 寸 仅 为 240 mm×135 mm×40
