真空滅弧室，又名真空開關管，是中高壓電力開關的核心部件，其主要作用是通過管內真空優良的絕緣性使中高壓電路切斷電源后能迅速熄弧并抑制電流，避免事故和意外的發生，主要應用于電力的輸配電控制系統，還應用于冶金、礦山、石油、化工、鐵路、廣播、通訊、工業高頻加熱等配電系統，具有節能、節材、防火、防爆、體積小、壽命長、維護費用低、運行可靠和無污染等特點[1_2]。真空滅弧室從用途上又分為斷路器用滅弧室和負荷開關用滅弧室，斷路器滅弧室主要用于電力部門中的變電站和電網設施，負荷開關用滅弧室主要用于電網的終端用戶口]。

 真空滅弧室在生產制造過程中有著復雜的工藝流程，在產品生產過程中及出廠之前需要對滅弧室的參數檢測，確保產品的質量。額定壓力的電阻、自閉力及反力便是其中較為重要的測試參數。在實際生產過程中，這些參數需要不同的測量手段，所以測量起來對人力和物力的消耗較為明顯口]。同時，人力的過多參與，導致測量的隨機誤差增多。為提高測試效率及測量準確性，設計制造了多功能回路電阻測試儀，實現滅弧室多種參數的準確，高效測量‘“。

1 多功能回路電阻測試儀設計思路

1．1 關鍵因素

 本系統的測量目標共包括三個，額定壓力值下的接觸電阻，自閉力以及反力。影響測量結果的關鍵因素主要包括以下幾點：

1)額定壓力值施加的準確性；

 真空滅弧室的動靜端觸頭的接觸電阻是指在滅弧室動端施加指定的壓力，在指定的壓力下，測量動端和靜端之間的電阻值即為接觸電阻。由于接觸電阻一般為5～20肚Q，壓力值的變化對接觸電阻的影響很大，本系統要求施加的壓力范圍為o～10000N，施加壓力的誤差≤±10 N，因此，如何快速精準的施加壓力便成為本系統的關鍵因素之一。

2)電阻值測量的準確性；

 由于接觸電阻阻值很小，*小分辨率需要達到o．01址Q常規的測量設備精度很難滿足使用要求，因此如何準確測量接觸電阻便成為本系統另一個關鍵因素。

3)力值測量的準確性；

 在測量接觸電阻過程中，系統施加范圍為o～10000 N的壓力，在自閉力與反力的測量過程中，系統需要測量o～300 N的拉力，測量誤差≤±10 N，現在可獲得的拉壓力傳感器都為對稱設計，即拉壓力測量范圍為相同的，本系統中為滿足10000 N壓力的測量要求，必須選用拉力測量范圍也為10000 N的傳感器，這將導致在o～300 N的范圍內拉力信號為一個較小的信號，較小的信號意味著更容易受到干擾，因此，如何快速準確采集力值成為本系統第三個關鍵因素。

1．2 解決方案

針對1．1中所提及的影響測量結果各項關鍵因素，本設備做出了如下解決方案：

(1)準確施加壓力

 本系統中壓力精度要求為±10 N，同時，為滿足生產線的節拍要求，壓力施加過程的時間也有相應的要求。因此，如何快速準確的進行壓力施加便成了本系統成功與否的關鍵。

 在現存的儀器中，PID控制得到了廣泛的應用，PID是比例、積分、微分的縮寫。比例調節作用是按比例反應系統的偏差，系統一旦出現了偏差，比例調

 節立即產生調節作用以減少偏差。比例作用大，可以加快調節，減少誤差，但是過大的比例，使系統的穩定性下降，甚至造成系統的不穩定。積分調節作

 用是使系統消除穩態誤差，提高無差度。因為有誤差，積分調節就進行，直至無差，積分調節停止，積分調節輸出一常值。積分作用的強弱取決于積分時間常數Ti，Ti越小，積分作用就越強，Ti越大，則積分作用弱。加入積分調節可使系統穩定性下降，動態響應變慢。積分作用常與另兩種調節規律結合，組

 成PI調節器或PID調節器。微分調節作用反映系統偏差信號的變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢。因此能產生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調節作用消除。因此，可以改善系統的動態性能。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調，減少調節時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的加微分調節，對系統抗干擾不利。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調節規律相結合，組成PD或PID控制器。

 由上述描述可知，在PID的使用過程中，參數整定過程是復雜的，但是PID的思想卻可以進行借鑒。

 在本系統中，使用了“分段式運動控制”，在該過程中，上壓頭中的設置線型探針，該探針有一定的伸縮性能。在樣品下端施加24 V電壓，當上端跟探針沒有接觸時，伺服電機以較高速度運動；當樣品上端接觸到探針時，與探針相連的控制器輸入點探測到24 V高電平，伺服電機開始減速，以較低速度運動，

 慢慢施加壓力，當壓力達到目標值的90％時，伺服電機轉入“點動”(單脈沖運動)過程，直至達到目標壓力。運動過程如圖1所示。

(2)準確測量電阻值

 本系統中，使用四端子法測量滅弧室接觸電阻。測量系統由電壓測試儀、電流測試儀和拉壓力測試裝置構成，首先在A+和A一端施加100 A電流，同時測量V+和V一的電壓，通過歐姆定律自動計算獲得*終的回路電阻值。

(3)準確測量力值

 本系統從軟件和硬件兩個方面進行了處理。硬件方面，在電機的動力線上使用二次屏蔽網，屏蔽網可靠接地，將壓力變送器至于鐵盒中，鐵盒可靠接地。同時，控制系統的供電使用隔離變壓器及濾波模塊。軟件方面，首先，在控制器采集端進行數據預處理，選擇合適的采樣數及“死區”，如圖3所示；其

 次，在進行數據存儲時，使用中值濾波，減小隨機誤差。拉壓力傳感器采用s型稱重傳感器，該傳感器采用合金鋼材質，膠密封防護處理，廣泛應用于固體

 間拉力和壓力的測量。本系統中使用的傳感器為量程±1 T，重復精度o．5％F．S。由于在數據傳輸過程中電壓信號容易干擾，所以本系統中使用了壓力變送器，將傳感器的電壓信號轉化為4～20 mA的電流信號，減少傳輸過程中的干擾。

 為提高系統的響應速度，使用PLC作為壓力控制過程的控制器，PI。C控制系統，又稱可編程邏輯控制器，是專為工業生產設計的一種數字運算操作的電子裝置，它采用一類可編程的存儲器，用于存儲內部程序，執行邏輯運算，定時，計數等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入輸出控制各種類型的生產過程，是工業控制的核心部分。本系統中使用的數據采集模塊為西門子EM235模擬量采集模塊，可以跟西門子s7—200進行通信，實現壓力值的閉環控制。EM235的量程為o～20 mA，精度為12位。PLC對應的*小分辨電壓5肚A，由此可以得出系統*小分辨力值為6．25 N。

2 多功能回路電阻測試儀制造實現

2．1 多功能回路電阻測試儀結構

 根據上述解決方案，設計制造出的多功能回路電阻測試儀結構如圖4所示，多功能回路電阻測試儀主要由兩部分組成：一部分是自動化測量輔助裝置；另一部分包括測量系統、控制系統與通訊系統等。前一部分集中于檢測操作臺，后一部分安裝于標準機柜中。

 自動化測量輔助裝置是滅弧室多功能回路電阻測試的基礎，它主要包括以下裝置及機構：T作臺、上下壓頭、伺服電機及傳動機構、力傳感器、恒流源電極、測試電極移動裝置等部分，如圖4所示。

2．2 多功能回路電阻測試儀控制過程

 控制系統作為檢測系統的**，控制各部分的邏輯與時序，在系統中占有重要地位。在本系統中，控制系統需完成以下工作。

(1)根據管型信息預設相應的測試電流、施壓壓力和額定開距等信息。

(2)檢測各傳感器的輸入信息并對信息進行判斷。

(3)驅動相應的電機，完成上下動板及測試電極的位置調節。

(4)向電阻測試儀、壓力測試儀發出測控信號，進行相應的測量。

(5)測試參數手動設置、測試結果對比，測試結果統計計算。

 綜合以上要求，本項目控制系統采用了T控機結合PLC的控制模式，相關的測試硬件包括：位置傳感器、光電傳感器、電機驅動器等，具體結構如圖5所示。

 工控機作為控制中心，主要完成以下T作：接收用戶的輸入信息、向PI。C控制器發出相關的控制指令、讀取PI。C控制器中的信息、控制恒流源和電壓

 測試儀的邏輯與時序、與系統主控或其他部分進行通訊、進行相關測試數據的統計與分析T作。PI。C控制器檢測各傳感器的輸入信息，與工控機傳輸信

息進行對比，進而控制電機驅動器驅動相應的機構，實現所需動作，完成相應參數的調節。

 本設備所有測試過程均采用程控自動化，用戶在上位機軟件中調取相應的控制參數，如圖6所示，設備將按照給定的參數及流程全自動完成整套測試流程。程控程序流程如圖7所示。

2．3 多功能回路電阻測試儀實現指標

 設計制造完成的多功能回路電阻測試儀在接觸電阻、自閉力、反力等方面均實現了很好的測試效果，經實踐測試本設備達到了表1所列出的各項技術指標。

3 多功能回路電阻測試儀使用效果

 多功能回路電阻測試儀驗收初期，選擇兩種型號的真空滅弧室作為測試樣品，每個型號測試100只，每只測試10次，具體實驗結果如表2所示。

 經客戶反饋，多功能回路電阻測試儀投入正常生產后，測試效率較傳統方式提高50％，一致性提高80％。

4 結論

 多功能回路電阻測試儀就真空滅弧室測試過程中壓力施加、接觸電阻測量、自閉力測量以及反力測量等關鍵因素進行了針對性攻關設計，解決了傳統測試方法存在的瓶頸問題，實現了高質量、高效率的測試工藝。

 通過測試多功能回路電阻測試儀達到各項設計指標，經用戶反映，設備性能穩定，運行效果良好。衷心感謝參與該設備設計制造的相關人員。