基于PXI總線的通用變壓器測式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
傳統(tǒng)變壓器產(chǎn)品的測試，主要根據(jù)IEC和國家標(biāo)準(zhǔn)GB1094-85《電力變壓器》中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，測試項(xiàng)目隨變壓器類型不同而不同，可分為例行試驗(yàn)、型式試驗(yàn)、特殊試驗(yàn)。測試時(shí)逐項(xiàng)測試，不僅需要多種多樣的測試儀器，造成硬件資源上的浪費(fèi)，而且由于測試工作采用手工控制方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大測試速度慢，數(shù)據(jù)處理也需試驗(yàn)人員來完成。針對傳統(tǒng)變壓器測試的以上特點(diǎn)，我們利用目前已經(jīng)成熟的先進(jìn)虛擬儀器技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，應(yīng)用美國國家儀器公司(NI公司)研制的功能強(qiáng)大的儀器系統(tǒng)開發(fā)平臺LabWindows/CVI和該公司提供的一套基于計(jì)算機(jī)的高性能的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品，設(shè)計(jì)一個(gè)通用變壓器自動(dòng)測試系統(tǒng)來完成變壓器產(chǎn)品的自動(dòng)測試。
1變壓器產(chǎn)品測試項(xiàng)目及測試信號分析
變壓器試驗(yàn)種類一般可分為半成品試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)、型式試驗(yàn)、特殊試驗(yàn)、驗(yàn)收試驗(yàn)和修理后試驗(yàn)。每臺變壓器在出廠前都必須進(jìn)行例行的出廠試驗(yàn)，其試驗(yàn)項(xiàng)目主要有電壓比的測量，繞組聯(lián)結(jié)組的測定；絕緣電阻、吸收比、介質(zhì)損耗的測量；工頻耐壓試驗(yàn)；感應(yīng)耐壓試驗(yàn)；空載試驗(yàn)；負(fù)載試驗(yàn)。而對某種指定結(jié)構(gòu)的變壓器產(chǎn)品，還需要進(jìn)行鑒定性試驗(yàn)即型式試驗(yàn)，包括沖擊電壓試驗(yàn)；溫升試驗(yàn)；局部放電試驗(yàn)等試驗(yàn)項(xiàng)目。綜觀以上各試驗(yàn)項(xiàng)目的測量原理和測量方法，不難發(fā)現(xiàn)：在所有的這些測量中，主要的測量工作還是對電壓、電流、電荷的測量。因此根據(jù)這些測試信號的性質(zhì)，利用NI數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品和NI測試軟件開發(fā)平臺來構(gòu)成一套通用變壓器自動(dòng)測試系統(tǒng)是完全可以實(shí)現(xiàn)的。該測試系統(tǒng)不僅可以自動(dòng)完成對變壓器所有例行試驗(yàn)項(xiàng)目和型式試驗(yàn)項(xiàng)目的測試，而且可以完成對試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)波形的處理、顯示、打印，從而達(dá)到提高測試質(zhì)量，加快測試速度，降低測試勞動(dòng)強(qiáng)度，減少測試硬件資源浪費(fèi)的目的。
2系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理
2.1工作原理及功能
測試系統(tǒng)主要由PC機(jī)、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總線和DAQ設(shè)備、高速數(shù)字化儀、DIO設(shè)備相聯(lián)。DIO設(shè)備和自動(dòng)測試控制盒用來實(shí)現(xiàn)對被試變壓器的加電控制以及在測試不同測試項(xiàng)目時(shí)實(shí)現(xiàn)對測試線路連接方式的改變，電壓、電流、電荷信號采集(DAQ)與高速數(shù)字化儀用來實(shí)現(xiàn)對各種信號的數(shù)據(jù)采集及試驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)波形的處理、顯示和存儲，而PC機(jī)是整個(gè)自動(dòng)測試系統(tǒng)的控制中心，它通過執(zhí)行相應(yīng)的測量驅(qū)動(dòng)軟件來實(shí)現(xiàn)對測試項(xiàng)目的選擇、各設(shè)備的初始化、產(chǎn)品的加電、測試線路接線方式的改變、數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的處理、隨機(jī)查詢、顯示數(shù)據(jù)圖表以及波形的顯示等一系列功能。
2.2測試系統(tǒng)的硬件組成
整個(gè)測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，系統(tǒng)主要由一臺PC機(jī)，一個(gè)NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備組合機(jī)箱，前置信號調(diào)理裝置，自動(dòng)測試控制盒、測試信號形成電路和試驗(yàn)所需要的電源系統(tǒng)組成。試驗(yàn)電源系統(tǒng)中包括例行試驗(yàn)和型式試驗(yàn)過程中的各種電源。測試信號形成電路用來形成各測試項(xiàng)目中所需的測試信號，這些信號雖然都以電壓或電流或電荷的形式出現(xiàn)，但它們在性質(zhì)上的差別卻很大，大部分是工頻信號，小部分卻是瞬變信號，因此該電路應(yīng)具備多種形式以滿足不同項(xiàng)目的測試要求并且應(yīng)具有良好的性能。自動(dòng)測試控制盒主要完成兩個(gè)方面的功能：第一從電源系統(tǒng)中選擇適當(dāng)?shù)碾娫醇拥奖辉囎儔浩?，第二根?jù)來自DIO設(shè)備的控制信號改變測試線路連接方式及選取測試信號的采樣點(diǎn)以便完成相應(yīng)項(xiàng)目的測試。前置信號調(diào)理裝置(SCXI)的使用一方面方便多種信號類型的多通道數(shù)據(jù)采集，通過信號隔離增強(qiáng)對系統(tǒng)的保護(hù)，另一方面通過對信號的放大、濾波和同步采樣改善測量系統(tǒng)的性能。NI組合機(jī)箱中包括各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備和高速數(shù)字化儀，它主要完成對經(jīng)過調(diào)理的各種信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、波形處理等工作。
2.3NI-DAQ與SCXI產(chǎn)品的性能特點(diǎn)簡單介紹
為了縮短開發(fā)周期，統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，降低開發(fā)費(fèi)用，NI公司在構(gòu)建基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)測試方案方面提供了一整套性能卓越的數(shù)據(jù)采集DAQ和信號調(diào)理SCXI產(chǎn)品，結(jié)合先進(jìn)的測試軟件就可以很方便地構(gòu)建一個(gè)高度集成化、高性能的自動(dòng)測量系統(tǒng)。具有如下幾方面的顯著特點(diǎn)：
(1)在基于PC的測試系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的采樣速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測量板卡通過配備可編程放大器PGIA使之不僅具有1GΩ以上的輸入電阻，而且通道在采集過程中的穩(wěn)定時(shí)間不受通道增益與采樣率的影響，甚至在高增益高采樣率的情況下仍可充分提供12bit以上的精度。除此之外，還通過獨(dú)特的設(shè)計(jì)、正確的屏蔽、周密的接地來確保系統(tǒng)的噪聲最小化，并且殘留噪聲按高斯方式進(jìn)行均勻分布處理。
評論