基于LabVIEW PCI-1712L变压器测试系统

2008-12-09 17:01:53来源: 中国仪表展览网


 0引 言

  当前国内对电力变压器的性能测试基本上仍处于手工测量的阶段,每项性能指标都由专用的仪器进行测量,很多测试项目仍采用一些指针式仪表,存在读数误差大、费工、耗时,功能简单等问题,测量的重复性、可信度较差。虚拟仪器的出现有效的解决了这一问题,所谓虚拟仪器就是利用现有的计算机,加上特殊设计的仪器硬件和专用软件,形成既有普通仪器的基本功能,又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器。在虚拟仪器系统中,硬件仅仅是为了解决信号的输入输出,软件才是整个仪器系统的关键。软件对硬件采集的数字信号进行加工、分析,得到各种所需要的信息。 本文采用研华公司的PCI-1712L高速数据采集卡及其为LabVIEW定制的Advantech DA&C工具包,结合LabVIEW成功地开发出一套变压器测试系统。

  1变压器测试系统

  1.1系统原理及功能

  用于变压器空载/带载的输入/输出电压、电流的测试,可以完成变压器常规实验系统,可以实现自调压、数据测量、分析、实时显示、保存及打印功能。电流、电压信号经过互感器后转换为标准信号,通过数据采集卡采集后,系统判断其区间范围,通过串口与CPLD进行通信来选择具有合适量程的电流和电压互感器,从而提高系统的测量精度。

  1.2系统结构

  测试系统的结构框图如图1所示。

 

  2测试系统的硬件设计

  电压互感器:采用VSM型系列霍尔电压传感器,能在电隔离条件下测量交流,脉冲以及各种不规则波形的电压。

  电流互感器:采用6个不同量程的CSM系列霍尔电压传感器,CSM025B、CSM050B、CSM100B、CSM200B、CSM300B。

  数据采集卡:PCI-1712L是研华公司的一款功能强大的高速多功能PCI总线数据采集卡。它有1M转换速度的12位A/D转换器,卡上带有FIFO缓冲器(可存储lK A/D采样值和32K D/A转换数据)。PCI-1712L提供16路单端或8路差分的模拟量输入(也可单端差分混合使用),2路12位D/A模拟量输出通道,16路数字量输出通道,以及3个10 MHz时钟的16位多功能计数器通道。采集方式包括输入预触发、过触发、延时触发等数据采集方式,模拟输入通道通道可以进行独立编程增益控制,端子板选用研华公司配套的ADAM-3968。

  CPLD:采用altera公司的MAXII系列的EPM1270CPLD,包含1270个LE相当于40K门数,980个等效宏单元,8K用户可用Flash比特数。

  3测试系统的软件设计

  3.1软件功能

  自调压测试系统软件结构图如图2所示。

 

  3.2数据采集

  研华公司不仅为LabVIEW编程开发了专用的VI工具包,并且提供了丰富的实例程序,利用其Advantech DA&C工具包,可以快速高效地开发出数据采集模块

  设置参数如下:触发源,触发模式,时钟源,触发边缘,信号源类型,采样通道,采样开始通道,采样个数,采样频率,通道增益;以上可以根据实际测试的硬件配置和需求进行设置。

  3.3数据测量及频谱分析

  LabVIEW拥有强大数组分析和数据处理功能,测量参数值包括交流有效值,直流分量,有效值,占空比,上升时间,下降时间,过冲,峰峰值,最大值,最小值。运用LabVIEW提供的信号处理工具包,可以快速对采集的波形数据进行FFT功率谱密度分析。

  3.4数据判断

  对采集到的电流、电压值大小进行区间判断,并发出控制信号给CPLD,选择相应的电流电压互感器,提高系统的测量精度。为进一步提高准确性,在判断前,利用防脉冲干扰平均值滤波的原理对采集到的电流、电压数据进行滤波。用一个for循环将某一通道采集的数据变成一为数组,数组的长度可以自己定义,假设系统中定义为N,即将通道采集的N个数据进行判断,去掉最大值和最小值,将剩下N-2个数据进行算术平均,即得到一次有效的采样值。运用LabVIEW数组工具包中的Array Max & Min,Delete From Array以及mean.vi即可完成对采集数据的软件滤波。

  由于电流、电压判断的区间较多,用LabVIEW实现起来略显繁琐,因此本文采用C语言与Lab-VIEW相互结合的方法实现。先在Visual C++中编写判断程序并生成dll文件,然后通过Lab-VIEW中的代码接口点(Code Interface Node)调用,即可实现该功能,事实证明,这是一种高效、易行的方法。C语言部分程序代码原理如下:

 

中Singal为CIN接口的输人参数,及采集、滤波后的电流信号,pattern为CIN接口的输出参数,及控制信号,通过串口直接写入到CPLD,从而选择相应的电流或电压互感器。

  3.5串口通信

  LabVIEW不仅在仪器I/O中,专门提供了串口通信的Ⅵ,而且提供了串口范例以加快开发速度。首先通过VISA Configure Serial Port.vi进行相应的串口配置,通过VISA write.vi将控制信号写入串口与CPLD通信,最后用VISA dose.vi关闭串口。

  3.6显示、打印及保存

  LabVIEW最吸引人的特性是对数据的图形化显示有丰富的支持,强大的图形显示功能增强了用户界面的表达能力,通过这些丰富的图标控件,工程师们无需再为复杂的界面编程花费大量精力。Graph控件对已经采集到数据进行数据处理,根据实际要求将这些数据组织成所需的图形。测试系统软件的前面板的波形显示采用Graph控件,如图3所示。通过设置前面板菜单文件-VI属性一类别打印选项即可将打印出前面板中的波形。

 

  LabVIEW提供的强大的文件I/O函数是一组功能较强的文件处理工具,可以满足不同的文件按操作要求。为了满足不同数据的存储格式和性能要求,LabVIEW提供了多种文件类型。用户可以采用文本文件(text files)、表单文件(spreadsheet)、二进制文件(binary files)、数据记录文件(data-log files)、波形文件、LabVIEW测试文件等格式将所采集到的数据进行存储,用户可以使用电子表格或文本编辑器打开查看。本测试系统采用的是表单文件,可以用Microsoft Excel打开。

  4结 论

  该测试系统应用LabVIEW在测试仪器开发突出的特性,配合第三方板卡,使得LabVIEW的应用更加宽广,更加灵活,验证了"软件即仪器"这一虚拟仪器的宗旨。该测试系统原型机已经投入到实际生产测试中,效果良好。



 

关键字:labview  变压  变压器  压器

编辑:潘争 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2008/1209/article_388.html
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