摘要：在分析干式變壓器測試中測試信號特性的基礎(chǔ)上，介紹了基于PXI總線的通用干式變壓器測試系統(tǒng)的組成原理和基于LabWindows/CVI的測量驅(qū)動軟件的設(shè)計思想。關(guān)鍵詞：干式變壓器試驗；PXI巴士；lab WINDOWs/CVI；數(shù)據(jù)收集；隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)已經(jīng)成為測量革命的核心。測量核心技術(shù)的進(jìn)步從根本上改善了傳感器、數(shù)字化儀、信號處理和分布式測量的方法，逐漸將傳統(tǒng)的松散耦合、往往不匹配的先立儀器測量方法轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨燃伞⒏咝阅艿木W(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)和自動化解決方案。傳統(tǒng)干式變壓器產(chǎn)品的試驗主要按照IEC和家標(biāo)準(zhǔn)GB1094-85 《電力干式變壓器》進(jìn)行。不同類型的干式變壓器試驗項目不同，可分為常規(guī)試驗、型式試驗和特殊試驗。逐項測試不僅需要多種測試儀器，造成硬件資源的浪費，而且由于人工控制的方法，需要測試人員完成數(shù)據(jù)處理，勞動強(qiáng)度大，速度慢。針對傳統(tǒng)干式變壓器測試的上述特點，我們利用成熟先進(jìn)的虛擬儀器技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，應(yīng)用美家儀器公司(NI公司)開發(fā)的功能強(qiáng)大的儀器系統(tǒng)開發(fā)平臺LabWindows/CVI，以及NI公司提供的一套基于計算機(jī)的高性能數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品，設(shè)計一套通用干式變壓器自動測試系統(tǒng)，完成干式變壓器產(chǎn)品的自動測試。1干式變壓器產(chǎn)品的試驗項目和試驗信號分析干式變壓器試驗一般可分為半成品試驗、出廠試驗、型式試驗、特殊試驗、驗收試驗和修理后試驗。每臺干式變壓器出廠前必須經(jīng)過常規(guī)出廠試驗，其試驗項目主要包括電壓比的測量和繞組連接組的確定；絕緣電阻、吸收率和介電損耗的測量；工頻耐壓試驗；感應(yīng)耐壓試驗；空載試驗；負(fù)載測試。但對于指定結(jié)構(gòu)的干式變壓器產(chǎn)品，需要進(jìn)行鑒定試驗，即型式試驗，包括沖擊電壓試驗；溫升試驗；局部放電試驗和其他試驗項目。縱觀上述測試項目的測量原理和方法，不難發(fā)現(xiàn)在所有這些測量中，主要的測量工作是電壓、電流和電荷的測量。因此，根據(jù)這些測試信號的特性，利用NI數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品和NI測試軟件開發(fā)平臺，構(gòu)建一個通用的干式變壓器自動測試系統(tǒng)是完全可能的。該測試系統(tǒng)不僅可以自動測試干式變壓器的所有常規(guī)測試項目和型式測試項目，還可以處理、顯示和打印測試數(shù)據(jù)和測試波形，從而提高測試質(zhì)量，加快測試速度，降低測試勞動強(qiáng)度，減少測試硬件資源的浪費。2系統(tǒng)組成及工作原理2.1工作原理及功能測試系統(tǒng)主要由PC、數(shù)據(jù)采集設(shè)備(DAQ)、高速數(shù)字化儀和數(shù)字I/O設(shè)備(DIO)組成。PC機(jī)通過PCI總線與DAQ設(shè)備、高速數(shù)字化儀和DIO設(shè)備相連。利用DIO設(shè)備和自動測試控制箱實現(xiàn)待測干式變壓器的上電控制，并在測試不同測試項目時改變測試線路的連接方式。電壓、電流和電荷信號采集(DAQ)和高速數(shù)字化儀用于實現(xiàn)各種信號的數(shù)據(jù)采集以及測試數(shù)據(jù)和測試波形的處理、顯示和存儲，而PC機(jī)是整個自動測試系統(tǒng)的控制中心。它實現(xiàn)了測試項目選擇、各設(shè)備初始化、產(chǎn)品上電、改變測試線路接線方式、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、隨機(jī)查詢、顯示數(shù)據(jù)圖表和波形等一系列功能。 #p#分頁標(biāo)題#e#

2.2測試系統(tǒng)硬件組成整個測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。該系統(tǒng)主要由PC、NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備組合底盤、預(yù)信號調(diào)理裝置、自動測試控制箱、測試信號形成電路和測試所需的電源系統(tǒng)組成。測試電源系統(tǒng)包括常規(guī)測試和型式測試中的各種電源。測試信號形成電路用于形成每個測試項目所需的測試信號。雖然這些信號以電壓、電流或電荷的形式出現(xiàn)，但性質(zhì)上有很大不同，大部分是工頻信號，少數(shù)是瞬態(tài)信號。因此，電路應(yīng)具有各種形式，以滿足不同項目的測試要求，并應(yīng)有良好的性能。自動測試控制箱主要完成兩個功能：較好，從供電系統(tǒng)中選擇合適的電源，應(yīng)用于待測干式變壓器；其次，根據(jù)來自DIO設(shè)備的控制信號改變測試線路的連接方式，選擇測試信號的采樣點，完成相應(yīng)項目的測試。一方面，預(yù)信號調(diào)理裝置(SCXI)的使用方便了各種信號類型的多通道數(shù)據(jù)采集，通過信號隔離增強(qiáng)了系統(tǒng)的保護(hù)；另一方面，它通過信號放大、濾波和同步采樣提高了測量系統(tǒng)的性能。NI組合底盤包括各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備和高速數(shù)字化儀，主要完成各種調(diào)理信號的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和波形處理。簡要介紹2.3NI-DAQ和SCXI產(chǎn)品的性能特點為了縮短開發(fā)周期，統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，降低開發(fā)成本，NI公司在構(gòu)建基于計算機(jī)的自動測試方案方面，提供了一套性能優(yōu)異的數(shù)據(jù)采集DAQ和信號調(diào)理SCXI產(chǎn)品。結(jié)合先進(jìn)的測試軟件，可以輕松構(gòu)建高度集成、高性能的自動測量系統(tǒng)。它具有以下顯著特點：(1)在基于PC的測試系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的采樣率和分辨率是決定測量應(yīng)用系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。NI公司的DAQ測量板配有可編程放大器PGIA，不僅輸入電阻在1g以上，而且通道在采集過程中的穩(wěn)定時間不受通道增益和采樣率的影響，即使在高增益和高采樣率的情況下，也能完全提供12位以上的精度。此外，先特的設(shè)計、正確的屏蔽和徹底的接地保證了系統(tǒng)的噪聲較小化，殘余噪聲以高斯方式均勻分布。(2)鎳-DAQ測量板采用優(yōu)質(zhì)元件和補償元件，使溫度變化引起的測量誤差降低到6ppm/以下；帶校準(zhǔn)電路的卡，應(yīng)用

中只需通過一個軟件命令即可進(jìn)行校準(zhǔn)，減少運行中因時間和溫度漂移引起的誤差對測量結(jié)果的影響。(3)在一個系統(tǒng)中同時使用多種測量板卡和在一個開發(fā)平臺下集成大量技術(shù)的前提是在測量系統(tǒng)中進(jìn)行前端信號調(diào)理。NI的信號調(diào)理產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計，具有對多種類信號進(jìn)行調(diào)理的功能；通道增益、濾波和激勵電平的配置均可編程；擁有高速總線，模擬信號的采樣速率可達(dá)333ks/s；同時提供系統(tǒng)保護(hù)功能。(4)不管是DAQ產(chǎn)品還是信號調(diào)理裝置，它們均具有較佳的軟件集成功能。這些設(shè)備的配置軟件不僅可以快速診斷板卡本身或連接上的問題，而且設(shè)置的虛擬通道可以將采集所得數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換成具有工程含義的單位。(5)支持多種總線標(biāo)準(zhǔn)，如ISA總線，PCI總線，PXI/CPCI總線，PCMCIA總線，USB總線。3系統(tǒng)軟件的設(shè)計LabWindows/CVI是NI公司提供給用戶的虛擬儀器軟件之一，是用于開發(fā)數(shù)據(jù)采集、儀器控制及自動測試的一個開發(fā)平臺，在該平臺下用戶可以快速方便地編寫、調(diào)試和修改應(yīng)用程序，形成可執(zhí)行文件。使用LabWindows/CVI設(shè)計的虛擬儀器可脫離LabWindows/CVI開發(fā)環(huán)境，用戶較終看見的是和實際硬件儀器相似的操作面板。本系統(tǒng)以LabWindows/CVI為開發(fā)平臺，采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計思想編寫系統(tǒng)控制軟件。用戶主界面控制包括所有菜單及參數(shù)控制按鈕和實時/分析控制按鈕。菜單及參數(shù)控制按鈕主要用來選擇試驗項目以及設(shè)置測試該項目時的有關(guān)參數(shù)；實時/分析控制按鈕用來選擇對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集還是對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)流程如圖2所示。3.1數(shù)據(jù)的采集由于干式變壓器試驗測試項目多，不同測試項目中測試信號的性質(zhì)不同，對測試的采樣率要求也不一致，為了滿足不同項目的測試要求，設(shè)計數(shù)據(jù)采集軟件時可以采用動態(tài)連接庫(DLL)技術(shù)。先先把對儀器進(jìn)行配置和數(shù)據(jù)讀取的函數(shù)做成動態(tài)連接庫，然后在運行主程序中通過加載動態(tài)連接庫，獲取其函數(shù)指針來調(diào)用函數(shù)，從而實現(xiàn)對儀器的操作。3.2數(shù)據(jù)的存儲為方便對不同測試項目的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理、分析以及對某些測試項目中顯示波形，本系統(tǒng)利用開放數(shù)據(jù)庫互連(ODBC)技術(shù)來存儲數(shù)據(jù)。先先應(yīng)用SQL建立一個描述存入內(nèi)存的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫之間關(guān)系的表格，然后將讀取的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。較后利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，就可以更方便地對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，可以很方便地對要顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位以及選擇不同測試項目的波形進(jìn)行顯示。3.3波形的顯示波形顯示的實質(zhì)就是把存放在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以波形的形式顯示出來。顯示時可以通過按下面板上的按鈕來顯示不同測試項目不同通道的波形，同時還可對波形進(jìn)行放大和縮小等變換。4結(jié)束語本系統(tǒng)利用基于PXI總線的虛擬儀器技術(shù)來構(gòu)建的干式變壓器自動測試系統(tǒng)簡單實用，方便靈活。由于采用了NI公司業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品和測量驅(qū)動軟件，不僅可以保證各種干式變壓器試驗項目的測量精度，而且可以實現(xiàn)了干式變壓器試驗的自動測試，大大提高實驗效率及數(shù)據(jù)的處理、分析、存盤和試驗報告的自動生成。同時，在此基礎(chǔ)上將臺式PC機(jī)改為便攜式計算機(jī)，該系統(tǒng)還可以應(yīng)用于干式變壓器生產(chǎn)現(xiàn)場、安裝調(diào)試現(xiàn)場對干式變壓器進(jìn)行某些項目的測試，因此它在干式變壓器的制造行業(yè)、使用行業(yè)具有重大意義。參考文獻(xiàn)［1］沈陽干式變壓器廠編，干式變壓器試驗［M］.機(jī)械工業(yè)社，1986，9.［2］張易知等編.虛擬儀器的設(shè)計與實現(xiàn)［M］.西安電子科技大學(xué)出版社，2002，1.［3］數(shù)據(jù)采集與信號調(diào)理手冊［S］.美家儀器有限公司，2003，5.［4］NIMultifunctionDAQFeatureSelectionGuide［J］.NATIONALINSTRUMENTSＴＭ,2003,5.［5］李世平等編.PC計算機(jī)測控技術(shù)及應(yīng)用［M］.西安電子科技大學(xué)出版社，2003，1.［6］劉剛等編.在CVI環(huán)境下開發(fā)基于GPIB總線的自動測試系統(tǒng)［J］.電測與儀表，2003，2. 來源：中電力網(wǎng)#p#分頁標(biāo)題#e#