一、核心原理

（一）电气试验基础原理

1. 绝缘性能测试原理

• 耐压试验：通过施加高于额定电压的交流电 / 直流电，检测电器绝缘材料的耐受能力，原理基于欧姆定律和电场分布理论（如工频耐压试验、冲击耐压试验）。

• 绝缘电阻测量：利用高阻计（如兆欧表）施加直流电压，测量绝缘材料的电阻值，判断是否存在漏电或老化（原理基于伏安法）。

2. 机械特性测试原理

• 分合闸特性：通过传感器（如位移传感器、压力传感器）记录开关触头的动作时间、速度、行程，评估机械寿命和可靠性（基于运动学和动力学分析）。

• 接触电阻测试：采用低电压大电流法（如四端子法）测量触头接触电阻，判断接触性能（原理基于焦耳定律）。

3. 保护特性测试原理

• 过载 / 短路保护：模拟电流 / 电压异常工况，测试断路器、继电器的脱扣时间和动作精度（基于电磁感应、热效应原理）。

• 漏电保护：通过注入零序电流，检测剩余电流动作保护器（RCD）的响应时间（基于基尔霍夫电流定律）。

（二）自动化控制原理

1. 传感器与数据采集

• 利用电流互感器（CT）、电压互感器（PT）、霍尔传感器等将电气量转换为电信号，通过 ADC（模数转换器）实现数据数字化（基于电磁感应、磁电转换原理）。

• 温度、压力、振动等非电参数通过对应的传感器（如热电偶、应变片）转换为电信号采集。

2. 闭环控制原理

• 试验电源（如可调变压器、变频电源）通过 PID 算法实现电压 / 电流的精确调节，试验参数稳定（基于反馈控制理论）。

• 动作执行机构（如伺服电机、电磁阀）根据控制指令完成开关分合、负载切换等操作（基于电机驱动和液压 / 气动控制原理）。

3. 安全保护原理

• 过压、过流、漏电保护电路实时监测试验回路，异常时触发断路器跳闸或软件急停（基于继电保护原理）。

• 接地系统设计高压部分可靠接地，防止触电风险（基于等电位连接原理）。

二、技术架构

（一）硬件架构

1. 电源系统

   组件	功能描述	技术要点
   高压试验电源	产生工频 / 冲击高压（如 10kV~500kV），用于耐压试验	采用串联谐振、工频变压器升压，配合分压器实现电压测量
   低压电源与负载系统	提供 0~1000V 交流 / 直流电源及可调负载（电阻 / 电感 / 电容），用于通断能力测试	采用 IGBT 变频技术、可编程直流电源，支持恒流 / 恒压模式
   波形发生器	模拟雷击、操作过电压等暂态波形（如雷电波 1.2/50μs）	基于 LC 振荡电路或固态开关技术生成标准波形

2. 测量与传感器系统

• 电气量测量：高精度示波器（带宽≥100MHz）、功率分析仪（精度 0.1% FS）、电子式互感器（测量误差≤0.5%）。

• 非电气量测量：位移传感器（分辨率≤0.01mm）、压力传感器（精度 0.5 级）、温度传感器（PT100，误差 ±0.5℃）。

3. 执行与控制单元

• PLC / 控制器：采用西门子 S7-1500、三菱 Q 系列等工业 PLC，实现逻辑控制和 IO 接口管理。

• 运动控制模块：伺服驱动器配合滚珠丝杠，控制试验台位移精度（如触头行程控制误差≤0.1mm）。

• 开关执行机构：电磁式继电器、真空接触器，用于回路通断控制（响应时间≤10ms）。

4. 安全防护组件

• 高压屏蔽室（屏蔽效能≥60dB）、接地电阻≤4Ω 的接地网、急停按钮与安全联锁装置（响应时间≤50ms）。

（二）软件架构

1. 系统层级划分
2. 核心软件模块

• 功能：自动生成测试报告（支持 Word/Excel/PDF 格式）、数据趋势分析（如绝缘电阻劣化曲线）、不合格项智能标记。

• 技术：集成 MATLAB 算法库，支持机器学习模型（如神经网络）预测设备寿命。

• 功能：ADC 采样（采样率≥1MS/s）、PID 参数自整定、故障诊断（如电源异常预警）。

• 技术：采用 OPC UA 协议与硬件通信，支持 Modbus、CANopen 等工业总线。

• 功能：试验流程编辑（图形化拖拽式界面）、参数配置（如电压等级、测试时间）、标准库调用（GB/T 14048、IEC 60947 等）。

• 技术：基于 C#/LabVIEW 开发，支持多线程并行测试，实时显示波形曲线（刷新率≥100Hz）。

• 试验管理系统：

• 数据采集与控制模块：

• 数据分析与报告系统：

（三）通信与集成架构

1. 内部通信：采用工业以太网（如 EtherCAT、Profinet）实现控制器与传感器 / 执行器的高速通信（延迟≤1ms）。

2. 外部接口：支持 TCP/IP、MQTT 协议接入工厂 MES 系统，实现试验数据云端存储与远程监控（如通过 Web 端查看实时测试状态）。

三、关键技术趋势

1. 智能化：引入 AI 算法实现试验参数自优化（如根据历史数据自动调整耐压测试电压）、故障模式识别（如触头磨损程度智能评估）。

2. 数字化：基于数字孪生技术构建虚拟试验平台，模拟电器在不同工况下的特性（如温度场、电场分布仿真）。

3. 模块化：采用插拔式电源模块、可更换传感器接口，支持 100V~500kV 全电压等级试验设备的灵活配置。