智能型電線電纜的絕緣電阻與通斷測試儀的研究

徐瑋

摘 要 當前對電氣工程和電子設施的電線電纜的連通及絕緣電阻相關情況進行測試，對于保證電氣設施和供電系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，有著非常重要的作用。特別是對一些智能型的最大化電氣設備，更是必不可少的一個環(huán)節(jié)。但是以往測試的辦法不僅效率不高，需要很大的工作強度，并且檢測的結(jié)果也不是很令人滿意。本文對智能型電線電纜的絕緣電阻與通斷測試儀的應用，進行分析和闡述，希望改進以往測試方法的不科學和不合理性，保證電氣設施的安全、高效運行。

關鍵詞 電線電纜；智能類型；絕緣電阻；通斷測試；關系研究

中圖分類號 TM7 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）160-0140-01

在當前經(jīng)濟社會日益發(fā)展和科技日益進步的背景下，航天、航海、軍事以及特種技術(shù)等領域廣泛地應用了智能型電線電纜，有效地提升了電力資源和信息信號的快速傳輸。但是一旦遇到潮濕、腐蝕、燒灼以及溫差過度變化等不利情況，并且很多電線電纜由于是鋪設在戶外移動場所，如果遇到外力擠壓、伸縮、拉彎等因素，就會出現(xiàn)故障，影響電線電纜的正常使用。因此，測試這種智能型電線電纜絕緣電阻和通斷的關系，以往國內(nèi)普遍應用的是人工操作的形式。但是因為這種測試具有相當高的技術(shù)含量，工作時間非常長，要非常精密、準確的測算，對測試人員和技術(shù)的要求比較高，不僅增加了工作難度，也不能保證測試的準確性和科學性。筆者試就智能型電線電纜的絕緣電阻與通斷測試儀的科學應用，對于改善電氣設施檢測效果，提升設備檢修維護的技術(shù)性能等方面的作用，談些粗淺的認識。

1 傳統(tǒng)測試方法的利弊

當前在對電線電纜絕緣電阻進行測試的時候，往往采用很多方法，然而在實驗室條件下測試的比較多，并且往往通過高壓搖表儀器進行測試，如果是檢測智能型的電線電纜，就明顯需要很多時間和人力。按照2007年頒布實施的《電線電纜電性能試驗方法》（GB/T 3048-2007）規(guī)定，測試絕緣電阻可以使用檢流計比較法與電流—電壓法。但是這兩種檢測技術(shù)各有利弊，比如，檢流計比較法是依托相同的電壓環(huán)境，對需要檢測的絕緣電阻和標準電阻測試數(shù)值分別對比，測試的最后數(shù)值同電壓的精準系數(shù)關聯(lián)不大，雖然測試的安全性能比較高，不過測試相對不是很快，測試的儀器比較大，在固定的場所檢測比較適宜。電流—電壓法雖然對前一個方法進行了完善，不過在測試儀器的準確程度、安全性能和內(nèi)阻數(shù)值上要求比較嚴，而且如果電壓環(huán)境不一樣，測試出來的結(jié)果也不一樣，準確性不是很強。

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

2 智能型電線電纜的絕緣電阻與通斷測試儀研究

2.1 測試裝置的基本結(jié)構(gòu)

對于智能型電線電纜絕緣電阻與通斷關系進行測試，目前主要是應用上位機和下位機統(tǒng)一的方法，通常包含測試、控制和人機交互等環(huán)節(jié)（如圖1）。

為了保證測試結(jié)果的安全性和穩(wěn)定性，一般選用的是IPC一610工業(yè)控制計算機作為上位機，而使用兼具了回路測試和控制電路測試功能的嵌入式單片機作為下位機，使用航空插座作為電線電纜檢測插座，一共利用了12個插座，一個插座有128個芯，一共有1536個芯，測試電線電纜絕緣電阻和通斷關系的時候，將測試裝置和電線電纜通過專門的電纜進行了連通，同時使用USB端口進行了上、下位機的連接，以保證電源和信號能夠及時傳送。

2.2 測試裝置的技術(shù)要點

但是這種測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程，如何能夠穩(wěn)定地經(jīng)由測試裝置的電路板和電子部件，連接在被測試電線電纜的上下端口，電線電纜數(shù)量很多要予以編號和進行繼電設備矩陣的設計，使用USB端子對電路和通信協(xié)議進行連接要把握好，而且需要科學地設計測試工作程序、確定數(shù)據(jù)庫和合理分析、利用測試結(jié)果。

一是科學設計測試回路系統(tǒng)。測試智能型電線電纜絕緣電阻的時候，首先應當在需要測試的電線電纜兩側(cè)經(jīng)由插座接上高壓，設計成測試回路，通過精確的電阻系統(tǒng)與電子元件組成分壓的電路系統(tǒng)，保證測試回路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在電壓取樣系數(shù)的范疇內(nèi)。因為檢測的信號不是很強，波形變化很大，因而很容易受到外來電磁波和噪音的影響而變得相當小。所以在測試回路設計的時候需要考慮濾波設施，以增強測試結(jié)果的準確性，防止絕緣電阻測試出來的信號不符合數(shù)據(jù)采集的需要，也不利于分辨取樣，影響測算到信號的精確度。

二是科學設計繼電設備矩陣。對智能型電線電纜的絕緣電阻和通斷關系進行測試，往往需要采集很多電路的信號資源，并且需要在不一樣的測試環(huán)境下，檢測各種電路連通的信號情況。傳統(tǒng)的測試方法，往往是利用A/D增加值對電線電纜上部的客觀情況進行取樣，不過卻使得測試變得非常繁瑣，而且也讓技術(shù)人員操作的時候需要多次反復進行。所以目前使用比較多的就是通過構(gòu)建繼電設備矩陣模型，以及時地獲取測試裝置里面各個信號的數(shù)據(jù)資源，非常靈活方便，而且有著非常好的擴展效果。

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

四是科學設計軟件控制系統(tǒng)。一般來說，電腦設備能夠通過可視系統(tǒng)的研發(fā)設計來滿足不同的需求，所以對于智能型電線電纜絕緣電阻和通斷關系的測試，就可以通過科學地設計開發(fā)可視的嵌入式軟件控制系統(tǒng)，減少對于技術(shù)人員的工作時間要求，提高作業(yè)效率，而且能夠直觀地連接測試結(jié)果。而這種嵌入式系統(tǒng)在設計的時候要綜合運用多種計算機編程語言，如果通過模型封裝的方法，就能夠確保控制系統(tǒng)的工作程序有效進行，同時由于每個模型都是各自獨立的，避免了擴大軟件數(shù)據(jù)誤差的比例，對控制系統(tǒng)智能化糾錯容錯性能的實現(xiàn)，具有很大作用。

3 結(jié)論

智能型電線電纜絕緣電阻與通斷關系測試儀在經(jīng)過了科研論證、參數(shù)測試和實踐檢驗之后，測試效果非常理想，不僅扭轉(zhuǎn)了以往測試技術(shù)不科學、測試結(jié)果不準確的弊端，實現(xiàn)了嵌入式測試技術(shù)領域的創(chuàng)新，而且有效地保證了電力設施的正常運轉(zhuǎn)和電力資源的及時輸送，改善了工作效能，為提升軍事、航天等領域應用性能發(fā)揮了積極作用。

參考文獻

[1]丁桂榮.淺談如何進行電纜絕緣電阻測試[J].科技咨詢導報，2007（7）：113.

[2]秦德滿，李勇，吳長雷，等.一種高絕緣電阻測試儀的設計[J].電子設計工程，2015，23（7）：39-42.

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

[4]霍東曉，張合新，高飛.基于PC104的電纜通斷測試儀設計[J].國外電子測量技術(shù)，2009，28（10）：37-40.