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技術(shù)文章

油自動(dòng)震蕩儀參數(shù)監(jiān)查測(cè)試體系研討
1系統(tǒng)功能特點(diǎn)
　　油自動(dòng)震蕩儀參數(shù)監(jiān)查測(cè)試體系研討，選擇開(kāi)放式的LabVIEW虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，將LabVIEW軟件引入低壓電器產(chǎn)品的檢驗(yàn)中，形成基于LabVIEW的低壓電器多功能參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可分別實(shí)現(xiàn)電量參數(shù)與溫度，溫升參數(shù)的監(jiān)控。
　　電量參數(shù)監(jiān)控部分的功能包括：
　　⑴可以實(shí)現(xiàn)三相三線制或三相四線制情況下A，B，C，N相電流，A，B，C相電壓的實(shí)時(shí)采集，通過(guò)計(jì)算可得到電壓，電流，有功功率，無(wú)功功率，視在功率，有功電能，無(wú)功電能，視在電能，功率因數(shù)，頻率等參數(shù)及波形。該系統(tǒng)對(duì)電流，電壓，頻率與視在功率的測(cè)量精度可達(dá)0.1級(jí)，有功功率，無(wú)功功率，電能及功率因數(shù)的測(cè)量精度可達(dá)0.2級(jí)；（2）電流互感器系數(shù)可以根據(jù)實(shí)際來(lái)任意設(shè)置；（3）電量參數(shù)實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線可以放大查看；（4）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電量參數(shù)波形的保存。
　　溫度，溫升參數(shù)監(jiān)控部分的功能包括：⑴可以對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)具有環(huán)境溫度顯示功能，界面中即可以顯示當(dāng)前室溫，也可查看*高室溫，*低室溫，平均室溫；（2）系統(tǒng)可以循環(huán)監(jiān)測(cè)30個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度與溫升數(shù)據(jù)與曲線，并可保存測(cè)試數(shù)據(jù)及曲線以備離線分析；（3）溫度循環(huán)采集間隔可以任意設(shè)置；（4）溫度或溫升顯示類型可以在界面上選擇。溫度實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線可以利用縮放工具進(jìn)行放大查看，主要為時(shí)間軸放大；（5）系統(tǒng)具有手工保存溫度曲線選項(xiàng)（默認(rèn)則為退出自動(dòng)保存，手工保存后退出時(shí)可不另外保存），同時(shí)具有自動(dòng)記錄（存儲(chǔ)）功能，以防止出現(xiàn)意外斷電等情況；（6）監(jiān)控的溫度通道數(shù)量可以任意組合選擇；（7）系統(tǒng)初始化后將以*快的速度對(duì)所選擇的通道信息進(jìn)行循環(huán)自檢，以確認(rèn)所用的熱電偶連接好，沒(méi)有斷開(kāi)的。
　　2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
　　低壓電器多功能參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用虛擬儀器技術(shù)來(lái)構(gòu)建，其原理框圖如圖2所示。硬件部分主要由電流互感器，電壓傳感器，溫度傳感器，多通道溫度信號(hào)切換電路，信號(hào)調(diào)理電路（包括電氣隔離，接線端子板等），基于PCI總線的內(nèi)置高精度數(shù)據(jù)采集卡（型號(hào)為PCI-6254，可提供16路差分模擬輸入通道，48路數(shù)字量I/O通道等），工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和檢測(cè)臺(tái)等組成。軟件部分采用面向圖形化的編程軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW開(kāi)發(fā)相關(guān)采集及數(shù)據(jù)分析與處理軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理。
　　電量參數(shù)監(jiān)控部分的工作過(guò)程為：低壓電器檢驗(yàn)過(guò)程中A，B，C，N相電流，A，B，C相電壓信號(hào)分別經(jīng)電流互感器與電壓傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路處理后變成PCI-6254數(shù)據(jù)采集卡模擬輸入通道允許輸入的電壓（范圍為-10V~ 10V）送入PCI-6254高速數(shù)據(jù)采集卡。通過(guò)上位計(jì)算機(jī)與LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)編制相應(yīng)程序?qū)⒏咚俨杉ㄝ斎氲男盘?hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集記錄和分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)電量參數(shù)的測(cè)量，顯示，分析，保存等功能。
　　溫度，溫升參數(shù)監(jiān)控部分的工作過(guò)程為：系統(tǒng)選用銅-康銅熱電偶作為溫度傳感器，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的mV信號(hào)，然后通過(guò)多通道溫度信號(hào)切換電路連接至NISCC-TC02熱電偶信號(hào)輸入模塊，對(duì)mV信號(hào)進(jìn)行**放大100倍后，通過(guò)NISCC-68信號(hào)調(diào)理電路及接線板進(jìn)入PCI-6254數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，由上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與處理。NISCC-68信號(hào)調(diào)理電路及接線板同時(shí)起到冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償作用。
　　在此系統(tǒng)中，原始信號(hào)的轉(zhuǎn)換是關(guān)鍵，信號(hào)調(diào)理和采集卡是樞紐，上位機(jī)程序則是整個(gè)系統(tǒng)的核心。
　　3監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　低壓電器多功能參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)電量參數(shù)及溫度，油自動(dòng)震蕩儀參數(shù)監(jiān)查測(cè)試體系研討，溫升參數(shù)的自動(dòng)實(shí)時(shí)采集，數(shù)據(jù)處理，分析計(jì)算，管理設(shè)置，報(bào)表生成等功能。系統(tǒng)軟件的整體框架包括數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊，數(shù)字濾波處理模塊，波形分析模塊，參數(shù)計(jì)算模塊，報(bào)表生成模塊和波形數(shù)據(jù)顯示模塊。如圖3所示為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體框圖，以下重點(diǎn)介紹多功能參數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊和參數(shù)計(jì)算模塊的實(shí)現(xiàn)。
　　3.1數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊
　　為提高系統(tǒng)的抗干擾能力及測(cè)量精度，低壓電器檢驗(yàn)過(guò)程中A，B，C，N相電流，A，B，C相電壓及溫度信號(hào)采用模擬差分輸入的連續(xù)采集方式，即在DAQ中開(kāi)辟一段循環(huán)緩沖區(qū)，設(shè)備連續(xù)采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)向緩沖區(qū)中存放，同時(shí)LabVIEW依據(jù)設(shè)置，將緩存中的數(shù)據(jù)依次讀取出來(lái)。整個(gè)過(guò)程包括給定DAQmx任務(wù)，創(chuàng)建通道，配置通道，設(shè)置采樣時(shí)鐘，啟動(dòng)任務(wù)，讀取任務(wù)，**任務(wù)，停止任務(wù)等。根據(jù)此編程思路，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊。實(shí)時(shí)連續(xù)采集軟件編程流程。
　　3.2參數(shù)計(jì)算模塊
　　交流采樣是按一定的規(guī)律對(duì)被測(cè)物理量的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣，油自動(dòng)震蕩儀參數(shù)監(jiān)查測(cè)試體系研討，用一定的算法計(jì)算出被測(cè)物理量的有效值。在系統(tǒng)中，首先對(duì)各相電流，電壓進(jìn)行采集，然后根據(jù)電量參數(shù)計(jì)算原理計(jì)算出功率因數(shù)，有功功率，無(wú)功功率等參數(shù)，完成電量參數(shù)的監(jiān)測(cè)和分析。
　　低壓電器多功能參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)A，B，C，N相電流與A，B，C相電壓共7路信號(hào)的實(shí)時(shí)采集，得到相電壓，相電流，通過(guò)計(jì)算還可得到有功功率，無(wú)功功率，視在功率，有功電能，無(wú)功電能，視在電能，功率因數(shù)，頻率等參數(shù)。相應(yīng)的計(jì)算原理與方法如下。
　　⑴電流電壓計(jì)算
　　令每一周期T內(nèi)同步采樣次數(shù)為N，則基于離散數(shù)值算法的電流有效值I和電壓有效值U計(jì)算公式分別。
　?。?/span>2）功率與功率因數(shù)計(jì)算
　　三相三線制系統(tǒng)采用二元件法，其有功功率，無(wú)功功率，視在功率的計(jì)算公式分別。
　　三相四線制系統(tǒng)采用三元件法，其有功功率，無(wú)功功率，視在功率的計(jì)算公式。
　　參數(shù)計(jì)算模塊主要包括電量參數(shù)的算法實(shí)現(xiàn)，根據(jù)采集到的溫度信號(hào)計(jì)算溫升數(shù)據(jù)與波形參數(shù)等。溫度，溫升參數(shù)監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)的程序前面板如圖5所示。
　　4結(jié)論
　　將虛擬儀器技術(shù)的思想和設(shè)計(jì)方法引入低壓電器檢驗(yàn)過(guò)程的參數(shù)監(jiān)測(cè)中，在相對(duì)簡(jiǎn)單和通用化的硬件配置下，設(shè)計(jì)了一種主要由軟件完成各項(xiàng)監(jiān)測(cè)與分析功能，具有良好用戶界面的多功能參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以滿足多方位，多需求的低壓電器參數(shù)監(jiān)測(cè)和分析的需要。系統(tǒng)已在常熟開(kāi)關(guān)制造有限公司出廠檢驗(yàn)，產(chǎn)品試制部門成功投入使用，實(shí)際運(yùn)行表明，系統(tǒng)測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)；監(jiān)測(cè)結(jié)果直觀，方便靈活，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，為公司低壓電器產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)提供了可靠的質(zhì)量保障。
　　由數(shù)據(jù)可以看出，本文提出的校驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)與GHJ-2型電子式互感器校驗(yàn)儀的測(cè)試數(shù)據(jù)基本吻合，本系統(tǒng)可以用來(lái)對(duì)0.2級(jí)電子式電壓\電流互感器進(jìn)行校驗(yàn)。
　　5結(jié)語(yǔ)
　　本文根據(jù)GB/T20840.7-2007和GB/T20840.8-2007的定義，討論了模擬輸出型電子式互感器相位誤差和比值誤差的概念，提出了一套以LabVIEW為開(kāi)發(fā)平臺(tái)的模擬輸出型電子式互感器校驗(yàn)系統(tǒng)。該校驗(yàn)系統(tǒng)能準(zhǔn)確測(cè)定出電子式互感器的比值誤差，相角誤差等性能指標(biāo)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，測(cè)試結(jié)果正確。由于采用LabVIEW虛擬儀器技術(shù)，該系統(tǒng)的算法及功能便于修改和擴(kuò)充。
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