一种绝缘耐压自动测试系统的设计与开发论文_卢益明,刘司宇,董敬超,李辉,高永亮

摘要：随着轨道交通行业的发展，列车中央控制单元(CCU)的绝缘耐压测试需求与日俱增。为此，设计了一套基于Qt的绝缘耐压自动测试系统，用来完成CCU的批量绝缘耐压测试任务，以节约测试成本，提高测试效率。

关键词：绝缘；耐压测试；设计

1 测试系统总体设计

CCU绝缘耐压测试台主要由电源开关部件、绝缘耐压测试仪、测试小车、上位计算机等部件组成。

电源开关部件负责整个试验台的电源控制，包含总开关、应急开关、指示灯、空开等保护器件。

绝缘耐压测试仪是测试CCU的绝缘耐压的实验设备。

显示屏、工控机、键盘鼠标组成上位计算机系统。

CCU绝缘耐压测试台系统组成如下图所示。

图1 CCU绝缘耐压测试台样机图

CCU绝缘耐压测试台利用程控绝缘耐压仪对CCU设备的电源、MVB、WTB等回路进行耐压和绝缘测试。将CCU设备的电源、MVB、WTB其中一个回路接到绝缘耐压仪正极，将机壳、大地、其余回路连接到一起后接到绝缘耐压仪负极，进行测试。

CCU绝缘耐压测试台原理框图如下图所示。

图2 绝缘耐压测试原理图

1.1 绝缘试验

绝缘电阻应用直流500兆欧表进行测试并记录，耐压试验之前和之后，应重做该试验，产品的最低绝缘电阻按技术条件规定，从最初测量开始，其基本性能不应降低。

1.2 耐压试验

应尽可能使用50Hz的交流电，否则，应采用相对于交流电压峰值的直流电压，通过逐渐升压，将试验电压加到装置上，并在规定电压等级上保持1min。标称直流输入电压或交流电压是试验电压的决定性因素。

试验电压的正弦方均根值应为：

（1）500V，对应于72V以下的标称直流电压（或交流50V）；

（2）电路隔离的电源二次电路除外，此时，试验电压可取相对较低的范围。

（3）当电子装置某处与主电路有电连接时，装置的此部分应承受与主电路同样的介电试验，试验验收要求：不产生击穿或闪烁。

2 测试系统硬件平台

2.1绝缘耐压仪

绝缘耐压测试仪HIOKI 3153可充分远程控制，可进行绝缘（500/1000V）/ 耐压（变压器容量100VA）连续测试，可以在自动测试模式下连续绝缘耐压、耐压绝缘测试，保存耐压模式、绝缘模式、各种最大8通道的测试条件，根据PWM方式，产生精准的测试电压。

2.2 测试小车

图3 测试小车样机图

测试前需将小车固定。测试过程接线均在小车的测试柱上，如图所示。

位置1：红色测试柱用于连接测试电路，通孔用于连接测量装置的正探针（红色鳄鱼夹）；

位置2：大地短接片。黑色测试柱用于短接其余三个非测试电路，通孔用于连接测量装置的接地探针（黑色鳄鱼夹）；

位置3：与位置2连接，此地线用于连接被测CCU箱体。

2.3 CCU测试回路

根据CCU设备各电路板的性能，将CCU设备分为4个回路进行测试。

TC1：电池电压（额定电压 110V），OV2

TC2：MVB 总线（从-8V 到最大+12.5V），OV2

TC3：WTB 总线（从+48V 到最大+65V）， OV2

TC4：CCU 内部共地的电源、RS232，OV2

3 测试系统软件实现

3.1 测试软件平台的原理及组成

测试软件平台基于QT5.9.8的支持库，使用VS2015开发工具，采用串口通讯与绝缘耐压仪进行数据互传。通过绝缘耐压仪对CCU进行电压、频率、保持时间等参数的设置，采集绝缘耐压仪反馈回来的测试结果，并以图表的形式进行显示，对于数据进行实时保存，并将测试结果以PDF形式输出。

PC机通过RS232串口与绝缘耐压仪进行通信，测试软件平台具有友好的人机界面，操作者可以根据界面提示，输入相关信息，完成测试任务。通过PC机的键盘操作可实现控制绝缘耐压测试仪开始或停止测试，PC机还可监视过程，显示每个步骤的测试结果及整个测试的结果，自动保存测试报告。

测试软件平台开发流程如图所示。

图4 测试软件平台设计图

测试软件平台可由软件开发人员采用更新配置文件的方式，对测试回路参数进行设置，也可由操作人员在操作界面进行测试用例选择，实现测试用例的灵活修改。

测试软件平台开发界面如图所示：

图5 测试软件平台界面

3.2 测试结果的输出

在测试软件平台执行绝缘耐压测试完成后，可选择打印报告，软件平台将自动输出一份测试报告（可根据用户需求选择PDF或word格式），详细列举所有的测试结果，实现全自动的诊断。绝缘耐压测试报告实例如图所示。

图6 测试报告

4 总结

绝缘耐压自动测试系统已进入试用阶段。基于Qt的测试软件平台运行良好，无论是操作界面还是数据交换机测试结果的处理都满足技术要求。此绝缘耐压自动测试系统自动化程度高、可维护性强。操作简单、安全，人机界面直观，极大的提高了CCU绝缘耐压测试的工作效率。

论文作者:卢益明,刘司宇,董敬超,李辉,高永亮

论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期

论文发表时间:2020/4/29

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