本實用新型涉及高電壓設(shè)備和試驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種導體交流電阻測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力需求越來越大。為了提高載流能力，生產(chǎn)的架空線和高壓電纜的導體截面積越來越大以滿足電力增長的需求。對交流系統(tǒng)而言，提高載流能力的實質(zhì)是降低架空線和電纜的交流電阻，它除了包括直流電阻外，還包括交變電磁場引起的電阻增量，它們的總和為交流電阻。由于導體尺寸越來越大，由于集膚效應和鄰近效應電流沿導體截面的不均勻分布顯著地增加了它們的交流電阻。導線交流電阻關(guān)系到導線線損以及輸電系統(tǒng)的資本投資，因而需要準確獲得。導線除受集膚效應和鄰近效應影響之外，還受鋼芯磁滯現(xiàn)象引起的磁損影響，并且與磁場強度(涉及到載流量)有關(guān)。另外，無論是導線的導體部分還是承重的芯線部分，都是復雜的多層、多股絞線結(jié)構(gòu)。導線交流電阻除了受導線結(jié)構(gòu)影響外，還受到外部的環(huán)境如氣溫和日照等因素的影響。

傳統(tǒng)的交流電阻測量使用的試驗技術(shù)可以分為兩類：熱測法和電測法，熱測法能做絕對和相對測量而且每種測量可用于穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)條件，但是熱測法需要將待測導體放入恒溫環(huán)境中，否則精確度依然未知，存在隔熱和測量的困難；電測法需要用到很多儀器，使用功率表、電位計測量等，原理是測量導線在工頻和最大設(shè)計使用溫度下的電壓和電流，采用四點測量法，需要熟練的操作者和長時間來保證測量和精度兩方面。傳統(tǒng)的交流電阻的測量過程復雜且難以保證精度，可操作便利性和準確性低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對上述問題，提供一種可操作便利性強和準確性高的導體交流電阻測量系統(tǒng)。

一種導體交流電阻測量系統(tǒng)，同相電壓獲取裝置、放大裝置、自動增益調(diào)節(jié)裝置、移相器和交流電阻輸出裝置，所述同相電壓獲取裝置連接所述移相器，還用于連接待測導線，所述放大裝置連接所述交流電阻輸出裝置，還用于連接所述待測導線，所述移相器連接所述自動增益調(diào)節(jié)裝置，所述自動增益調(diào)節(jié)裝置連接所述放大裝置，所述交流電阻輸出裝置連接所述同相電壓獲取裝置和所述移相器的公共端。

上述導體交流電阻測量系統(tǒng)，同相電壓獲取裝置用于將測量得到的流過待測導線的電流變換為第一同相電壓，并將第一同相電壓發(fā)送至移相器和交流電阻輸出裝置，移相器用于對接收的第一同相電壓進行移相得到移相電壓，并將移相電壓發(fā)送至自動增益調(diào)節(jié)裝置，自動增益調(diào)節(jié)裝置根據(jù)接收的移相電壓得到初始增益電壓并發(fā)送至放大裝置，放大裝置用于測量待測導線的電壓降，接收自動增益調(diào)節(jié)裝置發(fā)送的增益電壓，根據(jù)電壓降和增益電壓計算得到電壓分量，并將電壓分量發(fā)送至交流電阻輸出裝置，交流電阻輸出裝置根據(jù)接收的第一同相電壓和電壓分量得到待測導體的交流電阻并輸出，對測試環(huán)境沒有要求，操作便利且準確性高。

附圖說明

圖1為一實施例中交流電阻測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為待測導線回路信號相量圖；

圖3為另一實施例中交流電阻測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖4為另一實施例中交流電阻測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖5為另一實施例中交流電阻測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

在一個實施例中，如圖1所示，一種導體交流電阻測量系統(tǒng)，包括同相電壓獲取裝置110、放大裝置120、自動增益調(diào)節(jié)裝置130、移相器140和交流電阻輸出裝置150，同相電壓獲取裝置110連接移相器140，還用于連接待測導線200，放大裝置120連接交流電阻輸出裝置150，還用于連接待測導線200，移相器140連接自動增益調(diào)節(jié)裝置130，自動增益調(diào)節(jié)裝置130連接放大裝置120，交流電阻輸出裝置150連接同相電壓獲取裝置110和移相器140的公共端，同相電壓獲取裝置110用于將測量得到的流過待測導線200的電流變換為第一同相電壓，并將第一同相電壓發(fā)送至移相器140和交流電阻輸出裝置150；移相器140用于對接收的第一同相電壓進行移相得到移相電壓，并將移相電壓發(fā)送至自動增益調(diào)節(jié)裝置130自動增益調(diào)節(jié)裝置130根據(jù)接收的移相電壓得到增益電壓并發(fā)送至放大裝置120；放大裝置120用于測量待測導線200的電壓降，接收自動增益調(diào)節(jié)裝置130發(fā)送的增益電壓，根據(jù)電壓降和增益電壓計算得到電壓分量，并將電壓分量發(fā)送至交流電阻輸出裝置150；交流電阻輸出裝置150根據(jù)接收的第一同相電壓和電壓分量計算得到待測導線200的交流電阻并輸出。

具體地，待測導線200回路信號相量關(guān)系如圖2所示，同相電壓獲取裝置110用于將測量得到的流過待測導線200的電流變換為第一同相電壓第一同相電壓在移相器140中相位前移90度后成移相電壓移相電壓經(jīng)自動增益調(diào)節(jié)裝置130放大后成增益電壓放大裝置120用于測量待測導線200的電壓降，將待測導線200的電壓降變換為第二同相電壓待測導線200認為是純電阻和電感的串聯(lián)，流過電流信號時，待測導線200中會產(chǎn)生阻性電壓分量和感性電壓分量移相電壓與第二同相電壓中的感性電壓分量同相，當增益電壓與第二同相電壓中的感性電壓分量相等時，放大裝置120輸出為與待測導線200的交流電阻的電壓降成比例且同相的阻性電壓分量最終通過阻性電壓分量和第一同相電壓計算得到待測導線200的交流電阻r并輸出。

具體地，上述導體交流電阻測量系統(tǒng)，同時測量待測導線200中流過的電流和待測導線200的電壓降，將流過待測導線200中的電流變換為第一同相電壓，通過移相器140、放大裝置120和自動增益調(diào)節(jié)裝置130對電壓降和第一同相電壓進行處理，得到電壓分量，通過待測導線200的電壓降中的電壓分量與第一同相電壓之比計算得到待測導線200的交流電阻，對測試環(huán)境沒有要求，操作便利且準確性高。

在一個實施例中，同相電壓獲取裝置110包括電流傳感器112和電阻114，電流傳感器112的一端連接電阻114的一端，電流傳感器112的另一端和電阻114的另一端接地，電流傳感器112和電阻114的公共端連接移相器140。

具體地，同相電壓獲取裝置110的具體類型并不唯一，在本實施例中，電流互感器112感應流過待測導線200中的電流信號電流互感器112和純電阻114R_s串聯(lián)成一個回路，電阻114R_s的一端接地，電阻114R_s的另一端電壓為因此同相電壓獲取裝置110的輸出信號為與同相的第一同相電壓

在一個實施例中，放大裝置120包括差分放大器122和差動放大器124，差分放大器122的輸入端連接待測導線200，差分放大器122的輸出端連接差動放大器124的同相輸入端，差動放大器124的反相輸入端還連接自動增益調(diào)節(jié)裝置130的輸出端，差動放大器124的輸出端連接交流電阻輸出裝置150的輸入端；差分放大器122用于測量待測導線200的電壓降，并將待測導線200的電壓降變換為第二同相電壓，并將第二同相電壓發(fā)送至差動放大器124；差動放大器124用于根據(jù)接收的第二同相電壓和增益電壓得到電壓分量并發(fā)送至至交流電阻輸出裝置150。

具體地，差分放大器122的輸入端連接待測導線200的兩個端子，用于測量待測導線200的電壓降，因此差分放大器122的輸入信號就是待測導線200上的電壓降，實現(xiàn)電平變換，因為待測導線200被認為是純電阻和電感的串聯(lián)，流過電流信號時，待測導線200中會產(chǎn)生阻性電壓分量和感性電壓分量這兩個電壓降共同構(gòu)成了差分放大器122的輸入，差分放大器122按照一定的放大倍數(shù)將這個輸入信號放大，得到第二同相電壓輸出信號第二同相電壓與輸入信號相位相同，只是大小發(fā)生了改變；差動放大器124輸入端獲得的為與待測導線200電壓降成線性比例的電壓，以及與導線電流正交的、線性比例于待測導線200感性電壓降的電壓，輸出為與導線電流同相、線性比例于導線阻性電壓降的電壓。

在一個實施例中，如圖3所示，自動增益調(diào)節(jié)裝置130還用于連接放大裝置120和交流電阻輸出裝置150的公共端，放大裝置120還用于將電壓分量發(fā)送至自動增益調(diào)節(jié)裝置130，以及根據(jù)接收的第一增益電壓和電壓降對電壓分量進行更新，得到更新后的電壓分量并發(fā)送至交流電阻輸出裝置150；自動增益調(diào)節(jié)裝置130還用于根據(jù)接收的電壓分量和移相電壓進行運算，調(diào)節(jié)增益電壓得到第一增益電壓并發(fā)送至放大裝置120。

具體地，自動增益調(diào)節(jié)裝置130連接放大裝置120的差動放大器124和交流電阻輸出裝置150的公共端。

具體地，放大裝置120將輸出的電壓分量發(fā)送至自動增益調(diào)節(jié)裝置130，自動增益調(diào)節(jié)裝置130判斷電壓分量中是否包含有與增益電壓同相的分量，若電壓分量中包含有與同相的分量，自動增益調(diào)節(jié)裝置130則根據(jù)接收的電壓分量和移相電壓進行運算調(diào)節(jié)增益G，得到第一增益電壓，以使第一增益電壓與中的感性電壓分量相等，抵消中的感性分量，放大裝置120輸出更新后的電壓分量并發(fā)送至交流電阻輸出裝置150，最終通過更新后的電壓分量和第一同相電壓計算得到待測導線200的交流電阻r并輸出，通過自動增益調(diào)節(jié)裝置130對接收的電壓分量進行判斷，抵消掉電壓中的感性電壓分量，從而對電壓分量進行更新，最終得到純阻性電壓分量，精確計算到待測導線200的交流電阻r，有效提高了準確性。

在一個實施例中，如圖4所示，自動增益調(diào)節(jié)裝置130包括運算裝置132和自動增益控制放大器134，運算裝置132的輸入端連接放大裝置120的輸出端，運算裝置132的輸入端還連接移相器140和自動增益控制放大器134的公共端，運算裝置132的輸出端連接自動增益控制放大器134的輸入端，自動增益控制放大器134的輸出端連接放大裝置120的輸入端，運算裝置132根據(jù)接收的電壓分量和移相電壓進行運算，得到控制信號，并將控制信號發(fā)送至自動增益控制放大器134；自動增益控制放大器134根據(jù)接收的控制信號對增益進行調(diào)節(jié)，并根據(jù)調(diào)節(jié)后的增益和移相電壓得到增益電壓，并將增益電壓發(fā)送至放大裝置120。

具體地，運算裝置132的輸入端連接放大裝置120的差動放大器124的輸出端，自動增益調(diào)節(jié)放大器的輸出端連接放大裝置120的差動放大器124的反相輸入端。

具體地，運算裝置132用于根據(jù)接收的電壓分量和移相電壓進行運算，判斷電壓分量中是否仍存在感性方向的分量，若仍然存在有感性方向的分量，則根據(jù)運算結(jié)果對增益G進行調(diào)節(jié)，G增益是一個變量，它的值是由移相電壓和運算裝置132的輸出共同決定的，以使第一增益電壓與相等，最終得到純阻性電壓分量，精確計算到待測導線200的交流電阻r，有效提高了準確性。

在一個實施例中，運算裝置132包括乘法器1322和積分器1324，乘法器1322的輸入端連接放大裝置120的輸出端，乘法器1322的輸出端連接積分器1324的輸入端，積分器1324的輸出端連接自動增益控制放大器134的輸入端，乘法器1322根據(jù)接收的電壓分量和移相電壓進行乘積運算得到運算值，并將運算值發(fā)送至積分器1324；積分器1324對接收的運算值進行積分得到控制信號，并將控制信號發(fā)送至自動增益控制放大器134。

具體地，乘法器1322的輸入端連接放大裝置120的差動放大器124和交流電阻輸出裝置150的公共端。

具體地，運算裝置132獲得差動放大器124輸出中的、對應于待測導線200電壓降中的感性分量并積分，使用乘法器1322和積分器1324級聯(lián)來獲得自動增益控制放大器134的控制信號，判斷過程是通過乘法器1322判斷的，如果增益電壓與仍然存在差值，差動放大器124輸出的電壓分量中就會存在感性方向的分量，那么電壓分量與移相電壓的通過乘法器1322進行乘積運算不為零，乘法器1322的輸出也就不為零，通過積分器1324進行積分運算的輸出不為零，就會有反饋信號進入到自動增益控制放大器134，這時候自動增益控制放大器134就會根據(jù)積分器1324的輸出信號和移相電壓進行增益G的調(diào)節(jié)，得到第一增益電壓，以使第一增益電壓與中的感性分量相等，對電壓分量進行更新，最終得到純阻性電壓分量，精確計算到待測導線200的交流電阻r，有效提高了準確性。

進一步地，自動增益控制放大器134的增益G初始值設(shè)定為增益范圍內(nèi)一個定值，當小于中的感性分量即時，通過差動放大器124的輸出信號中就含有一個與同相的分量，通過乘法器1322與進行乘積運算后輸入到積分器1324中的值是一個正值，經(jīng)過積分器1324積分后的信號輸入到自動增益控制放大器134的控制端，使得自動增益控制放大器134增益降低；反之當大于中的感性分量即時，通過差動放大器124的輸出信號中就含有一個與反相的分量，通過乘法器1322與進行乘積運算后輸入到積分器1324中的值是一個負值，經(jīng)過積分器1324積分后的信號輸入到自動增益控制放大器134的控制端，使得自動增益控制放大器134增益增加，達到系統(tǒng)平衡。如果系統(tǒng)達到平衡即此時差動放大器124的輸出就只含有更新后的電壓分量即阻性電壓分量，那么在乘法器1322中進行運算的就是純阻性電壓信號和同純感性電壓信號同相的移相電壓也就是說此時和相位差90度，那么乘法器1322的運算結(jié)果就為0，即乘法器1322沒有輸出信號，積分器1324也就沒有輸入信號，此時自動增益控制放大器134就會達到平衡狀態(tài)，最終得到待測導線200的純阻性電壓分量，精確計算到待測導線200的交流電阻r，有效提高了準確性。

在一個實施例中，交流電阻輸出裝置150為除法器。

具體地，除法器的類型并不唯一，除法器接收放大裝置120輸出的電壓分量或更新后的電壓分量和與感性電壓分量同相的移相電壓二者經(jīng)過除法器后相除得到待測導線200的交流電阻。

在一個較為詳細的實施例中，如圖5所示，電流互感器檢測流過待測導線200的電流信號電流互感器和電阻R_s串聯(lián)成一個回路，該回路輸出電壓為第一同相電壓差分放大器122測量待測導線200的電壓降，將待測導線200的電壓降變換為第二同相電壓第一同相電壓相位前移90度后成移相電壓并與第二同相電壓中的感性電壓分量同相，移相電壓經(jīng)G增益放大后為增益電壓當增益電壓與感性分量相等時，差動放大器124輸出為與待測導線200的交流電阻的電壓降成比例且同相的電壓分量即阻性電壓分量若電壓分量尚有與增益電壓同相的分量時，將電壓分量和移相電壓相乘并積分后去調(diào)節(jié)增益G，以抵消中的感性電壓分量，對電壓分量進行更新得到更新后的電壓分量，最終通過更新后的電壓分量和第一同相電壓計算得到待測導線200的交流電阻r并輸出。

上述導體交流電阻測量系統(tǒng)，同時測量待測導線200中流過的電流和待測導線200的電壓降，將流過待測導線200中的電流變換為第一同相電壓，通過移相器140、放大裝置120和自動增益調(diào)節(jié)裝置130對電壓降和第一同相電壓進行處理，得到更新后的電壓分量即阻性電壓分量，通過待測導線200的電壓降中的阻性電壓分量與第一同相電壓之比得到待測導線200的交流電阻，對測試環(huán)境沒有要求，操作便利、快速且準確性高，適應研究機構(gòu)以及廠家試驗要求。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。