徐瑋

摘 要 當(dāng)前對(duì)電氣工程和電子設(shè)施的電線(xiàn)電纜的連通及絕緣電阻相關(guān)情況進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于保證電氣設(shè)施和供電系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，有著非常重要的作用。特別是對(duì)一些智能型的最大化電氣設(shè)備，更是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。但是以往測(cè)試的辦法不僅效率不高，需要很大的工作強(qiáng)度，并且檢測(cè)的結(jié)果也不是很令人滿(mǎn)意。本文對(duì)智能型電線(xiàn)電纜的絕緣電阻與通斷測(cè)試儀的應(yīng)用，進(jìn)行分析和闡述，希望改進(jìn)以往測(cè)試方法的不科學(xué)和不合理性，保證電氣設(shè)施的安全、高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞 電線(xiàn)電纜；智能類(lèi)型；絕緣電阻；通斷測(cè)試；關(guān)系研究

中圖分類(lèi)號(hào) TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）160-0140-01

在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)日益發(fā)展和科技日益進(jìn)步的背景下，航天、航海、軍事以及特種技術(shù)等領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用了智能型電線(xiàn)電纜，有效地提升了電力資源和信息信號(hào)的快速傳輸。但是一旦遇到潮濕、腐蝕、燒灼以及溫差過(guò)度變化等不利情況，并且很多電線(xiàn)電纜由于是鋪設(shè)在戶(hù)外移動(dòng)場(chǎng)所，如果遇到外力擠壓、伸縮、拉彎等因素，就會(huì)出現(xiàn)故障，影響電線(xiàn)電纜的正常使用。因此，測(cè)試這種智能型電線(xiàn)電纜絕緣電阻和通斷的關(guān)系，以往國(guó)內(nèi)普遍應(yīng)用的是人工操作的形式。但是因?yàn)檫@種測(cè)試具有相當(dāng)高的技術(shù)含量，工作時(shí)間非常長(zhǎng)，要非常精密、準(zhǔn)確的測(cè)算，對(duì)測(cè)試人員和技術(shù)的要求比較高，不僅增加了工作難度，也不能保證測(cè)試的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。筆者試就智能型電線(xiàn)電纜的絕緣電阻與通斷測(cè)試儀的科學(xué)應(yīng)用，對(duì)于改善電氣設(shè)施檢測(cè)效果，提升設(shè)備檢修維護(hù)的技術(shù)性能等方面的作用，談些粗淺的認(rèn)識(shí)。

1 傳統(tǒng)測(cè)試方法的利弊

當(dāng)前在對(duì)電線(xiàn)電纜絕緣電阻進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，往往采用很多方法，然而在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)試的比較多，并且往往通過(guò)高壓搖表儀器進(jìn)行測(cè)試，如果是檢測(cè)智能型的電線(xiàn)電纜，就明顯需要很多時(shí)間和人力。按照2007年頒布實(shí)施的《電線(xiàn)電纜電性能試驗(yàn)方法》（GB/T 3048-2007）規(guī)定，測(cè)試絕緣電阻可以使用檢流計(jì)比較法與電流—電壓法。但是這兩種檢測(cè)技術(shù)各有利弊，比如，檢流計(jì)比較法是依托相同的電壓環(huán)境，對(duì)需要檢測(cè)的絕緣電阻和標(biāo)準(zhǔn)電阻測(cè)試數(shù)值分別對(duì)比，測(cè)試的最后數(shù)值同電壓的精準(zhǔn)系數(shù)關(guān)聯(lián)不大，雖然測(cè)試的安全性能比較高，不過(guò)測(cè)試相對(duì)不是很快，測(cè)試的儀器比較大，在固定的場(chǎng)所檢測(cè)比較適宜。電流—電壓法雖然對(duì)前一個(gè)方法進(jìn)行了完善，不過(guò)在測(cè)試儀器的準(zhǔn)確程度、安全性能和內(nèi)阻數(shù)值上要求比較嚴(yán)，而且如果電壓環(huán)境不一樣，測(cè)試出來(lái)的結(jié)果也不一樣，準(zhǔn)確性不是很強(qiáng)。

而目前應(yīng)用效果比較好的就是回復(fù)電壓法，不進(jìn)操作起來(lái)很便捷，而且測(cè)試的結(jié)果很準(zhǔn)確。這種方法通常是借助絕緣材料對(duì)于電壓的極化情況，形成束縛作用的電力負(fù)荷，讓內(nèi)部的偶極子向著同一個(gè)方向組合，讓外部的電壓消失后，將電力負(fù)荷散發(fā)出去，電線(xiàn)電纜的內(nèi)部出現(xiàn)了去極化現(xiàn)象，撤除兩極中的短接線(xiàn)，這種現(xiàn)象還可以持續(xù)，這時(shí)候自由的電力荷載就將以電勢(shì)差的形式出現(xiàn)到兩個(gè)電極中間，形成回復(fù)的電壓。一旦電線(xiàn)電纜遇到潮濕環(huán)境或者出現(xiàn)了老化問(wèn)題，絕緣性能失效，回復(fù)電壓就會(huì)出現(xiàn)變化。這種測(cè)試原理近幾年已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到了成套的測(cè)試設(shè)備，并且對(duì)于已經(jīng)潮濕或者老化的電線(xiàn)電纜絕緣電阻的測(cè)試效果非常明顯。

2 智能型電線(xiàn)電纜的絕緣電阻與通斷測(cè)試儀研究

2.1 測(cè)試裝置的基本結(jié)構(gòu)

對(duì)于智能型電線(xiàn)電纜絕緣電阻與通斷關(guān)系進(jìn)行測(cè)試，目前主要是應(yīng)用上位機(jī)和下位機(jī)統(tǒng)一的方法，通常包含測(cè)試、控制和人機(jī)交互等環(huán)節(jié)（如圖1）。

為了保證測(cè)試結(jié)果的安全性和穩(wěn)定性，一般選用的是IPC一610工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，而使用兼具了回路測(cè)試和控制電路測(cè)試功能的嵌入式單片機(jī)作為下位機(jī)，使用航空插座作為電線(xiàn)電纜檢測(cè)插座，一共利用了12個(gè)插座，一個(gè)插座有128個(gè)芯，一共有1536個(gè)芯，測(cè)試電線(xiàn)電纜絕緣電阻和通斷關(guān)系的時(shí)候，將測(cè)試裝置和電線(xiàn)電纜通過(guò)專(zhuān)門(mén)的電纜進(jìn)行了連通，同時(shí)使用USB端口進(jìn)行了上、下位機(jī)的連接，以保證電源和信號(hào)能夠及時(shí)傳送。

2.2 測(cè)試裝置的技術(shù)要點(diǎn)

但是這種測(cè)試方法需要克服一定的技術(shù)難題，比如，需要了解絕緣高壓的形成過(guò)程，如何能夠穩(wěn)定地經(jīng)由測(cè)試裝置的電路板和電子部件，連接在被測(cè)試電線(xiàn)電纜的上下端口，電線(xiàn)電纜數(shù)量很多要予以編號(hào)和進(jìn)行繼電設(shè)備矩陣的設(shè)計(jì)，使用USB端子對(duì)電路和通信協(xié)議進(jìn)行連接要把握好，而且需要科學(xué)地設(shè)計(jì)測(cè)試工作程序、確定數(shù)據(jù)庫(kù)和合理分析、利用測(cè)試結(jié)果。

一是科學(xué)設(shè)計(jì)測(cè)試回路系統(tǒng)。測(cè)試智能型電線(xiàn)電纜絕緣電阻的時(shí)候，首先應(yīng)當(dāng)在需要測(cè)試的電線(xiàn)電纜兩側(cè)經(jīng)由插座接上高壓，設(shè)計(jì)成測(cè)試回路，通過(guò)精確的電阻系統(tǒng)與電子元件組成分壓的電路系統(tǒng)，保證測(cè)試回路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在電壓取樣系數(shù)的范疇內(nèi)。因?yàn)闄z測(cè)的信號(hào)不是很強(qiáng)，波形變化很大，因而很容易受到外來(lái)電磁波和噪音的影響而變得相當(dāng)小。所以在測(cè)試回路設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮濾波設(shè)施，以增強(qiáng)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，防止絕緣電阻測(cè)試出來(lái)的信號(hào)不符合數(shù)據(jù)采集的需要，也不利于分辨取樣，影響測(cè)算到信號(hào)的精確度。

二是科學(xué)設(shè)計(jì)繼電設(shè)備矩陣。對(duì)智能型電線(xiàn)電纜的絕緣電阻和通斷關(guān)系進(jìn)行測(cè)試，往往需要采集很多電路的信號(hào)資源，并且需要在不一樣的測(cè)試環(huán)境下，檢測(cè)各種電路連通的信號(hào)情況。傳統(tǒng)的測(cè)試方法，往往是利用A/D增加值對(duì)電線(xiàn)電纜上部的客觀(guān)情況進(jìn)行取樣，不過(guò)卻使得測(cè)試變得非常繁瑣，而且也讓技術(shù)人員操作的時(shí)候需要多次反復(fù)進(jìn)行。所以目前使用比較多的就是通過(guò)構(gòu)建繼電設(shè)備矩陣模型，以及時(shí)地獲取測(cè)試裝置里面各個(gè)信號(hào)的數(shù)據(jù)資源，非常靈活方便，而且有著非常好的擴(kuò)展效果。

三是科學(xué)應(yīng)用USB端口連接模式。近幾年USB端子連接技術(shù)在電腦上應(yīng)用的非常廣泛。這種技術(shù)與RS-232接口比較接近，具備能夠連接USB端口的硬件設(shè)施，并且可以滿(mǎn)足USB通信協(xié)議中的相關(guān)數(shù)據(jù)，就能夠?qū)⑵溥B接到嵌入式測(cè)試裝置內(nèi)，利用電腦設(shè)備眾多的信息組件，滿(mǎn)足USB通信的測(cè)試功能。

四是科學(xué)設(shè)計(jì)軟件控制系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，電腦設(shè)備能夠通過(guò)可視系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)來(lái)滿(mǎn)足不同的需求，所以對(duì)于智能型電線(xiàn)電纜絕緣電阻和通斷關(guān)系的測(cè)試，就可以通過(guò)科學(xué)地設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)可視的嵌入式軟件控制系統(tǒng)，減少對(duì)于技術(shù)人員的工作時(shí)間要求，提高作業(yè)效率，而且能夠直觀(guān)地連接測(cè)試結(jié)果。而這種嵌入式系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候要綜合運(yùn)用多種計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，如果通過(guò)模型封裝的方法，就能夠確?？刂葡到y(tǒng)的工作程序有效進(jìn)行，同時(shí)由于每個(gè)模型都是各自獨(dú)立的，避免了擴(kuò)大軟件數(shù)據(jù)誤差的比例，對(duì)控制系統(tǒng)智能化糾錯(cuò)容錯(cuò)性能的實(shí)現(xiàn)，具有很大作用。

3 結(jié)論

智能型電線(xiàn)電纜絕緣電阻與通斷關(guān)系測(cè)試儀在經(jīng)過(guò)了科研論證、參數(shù)測(cè)試和實(shí)踐檢驗(yàn)之后，測(cè)試效果非常理想，不僅扭轉(zhuǎn)了以往測(cè)試技術(shù)不科學(xué)、測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確的弊端，實(shí)現(xiàn)了嵌入式測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新，而且有效地保證了電力設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和電力資源的及時(shí)輸送，改善了工作效能，為提升軍事、航天等領(lǐng)域應(yīng)用性能發(fā)揮了積極作用。

參考文獻(xiàn)

[1]丁桂榮.淺談如何進(jìn)行電纜絕緣電阻測(cè)試[J].科技咨詢(xún)導(dǎo)報(bào)，2007（7）：113.

[2]秦德滿(mǎn)，李勇，吳長(zhǎng)雷，等.一種高絕緣電阻測(cè)試儀的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2015，23（7）：39-42.

[3]李琳琳，王二寶，孫繼銀，等.電纜絕緣電阻測(cè)試儀中高壓電源的設(shè)計(jì)[J].電測(cè)與儀表，2013（5）：101-104.

[4]霍東曉，張合新，高飛.基于PC104的電纜通斷測(cè)試儀設(shè)計(jì)[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2009，28（10）：37-40.