基于虚拟仪器的变压器变比测量系统技术方案

一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统，其特征在于它是由三相信号源电路、功放电路、高／低压侧控制电路、信号调理单元、数据采集单元以及包含有变比测量程序的ＣＰＵ控制器构成。本发明专利技术的优越性在于：１．适合各种连接方式的变压器接线组别；２．内部配置三相测试电源；３．可以采用单相电源法进行变比测试，并且采样率可在ＡＤ允许范围内调整，保证了较高的测试精度；４．接线简单，只需将变压器高、低压侧６个端子与仪器对应连接，其余工作由仪器自动控制实现；５．为保证设备和人身安全，仪器内部设置了极性保护功能，测试接线错误时自动切断测试电源并给出告警信息；６．将测量数据储存成文件，便于数据分析和分类管理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于变压器变比测量
，是一种基于虚拟仪器技术 的变压器变比测量系统。(二)
技术介绍
根据GB1094-1996《电力变压器标准》、DL/T596-1996中华人民 共和国电力行业标准《电力设备预防性试验规程》要求，在装备过程、 安装前及进行大修后需要对电力变压器的主接线、分接头的变比进行 测定。可见，变比是变压器的重要参数之一。变比参数的恶化可以反 映变压器的很多故障。例如可以检查线圈匝数是否正确、分接头焊接 质量，查明线圈短路、断路，分接头开关的故障和错误，也可查明分 接开关手柄位置与箱内分接开关对应情况，査出分接引线装配问题。 同时，变比测试的精度也随现代化的发展成为影响电能质量的重要环 节。例如两台并列运行的变压器要求短路阻抗匹配，具有相同钟点， 变压比相差不能超过0.5%。否则，两变压器间将产生环流电流，损 耗增加，严重时将导致变压器发生故障，如绕组短路、断路、击穿、 变形、烧毁等。通过市场调査，现有的变比测试系统在测试精度和适 用范围上有所欠缺，所以有必要研究一种可用于特殊接线方式的高精 度变比测量系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系 统，本测试系统采用了虚拟仪器的设计思想，硬件及结构统一设计， 既适应了仪器发展的潮流趋势，又提高了仪器设备的档次，更为重要 的是可更好地服务于不同需求的电力用户。本专利技术的技术方案 一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统， 其特征在于它是由三相信号源电路、功放电路、高/低压侧控制电路、 信号调理单元、数据采集单元以及包含有变比测量程序的CPU控制器 构成；三相信号源电路输入端接功放电路，连接到被测变压器；同时 高/低压侧控制电路部分输入端接被测变压器两侧三相，输出端接信 号调理单元，通过数据采集单元进入cpu控制器；cpu控制器反馈接 回数据采集单元，同时接三相信号源和高/低压侧控制电路部分；cpu 控制器输入/出端口连接键盘输入和显示器输出。上述所说的三相信号源电路是由cpld， rom, dac7644和用于幅 值控制的串行d/a组成；rom由cpld控制，根据试验要求设置的信 号频率及其相位关系得到对应的工作时钟和分时生成rom的地址信号、读写控制、dac7644的片选、通道地址和启动转换等控制信号， 将满足相位关系的波形数据写入d/a的相应通道，并将各通道数据同 时启动输出，得到满足频率、相位要求的等幅值信号。dac7644的输 出信号作为幅值控制的串行d/a的参考信号，通过cpu可对各路信号 的幅值进行控制。上述所说的功放电路是由包括运算放大器和电阻的同向比例电 路组成；跟随器将信号提取，由同向放大电路进行电压放大，由驱动 和功率单元进行功率放大，保护检测单元实时检测被测信号，得到的测试电压且具有一定的功率，输出电压和输入电压信号呈线性关系， 并且可控。上述所说的高/低压侧控制电路是由高压侧继电器电路及低压侧 继电器电路组成；高压侧继电器电路的输出端连接到低压侧继电器电 路的输入端；所说的电路中有实现对高压侧继电器电路及低压侧继电 器电路进行两次非同相测试的特种变压器测试的继电器。上述所说的信号调理单元是由cpld器件、8片d/a转换器件、8片运算放大器、晶振、地址设置电路与低通滤波电路组成；各模拟通 道的放大倍数控制数据采用同一移位寄存器的输出，每一个通道数据 的输出都进入每路d/a的移位寄存器，8片d/a的锁存器控制更新被 选中的调理回路的放大倍数信号。上述所说的数据采集单元是由cpld、 pc总线、模-数转换芯片 max 125、晶振、地址设置跳线以及中断设置跳线组成，包括各相关 接口和控制编程；在cpld芯片与pc总线之间有中断设置跳线，cpld 上连接有地址设置接口， cpld上连接有模-数转换芯片，模-数转换 芯片上连接有晶振；完成对工控机地址总线数据进行译码的cpld是 本采集卡的核心，产生的逻辑控制信号控制各个单元的工作状态； CPLD要求控制数据的位数和A/D转换器的位数相匹配；数据采集单 元中设置有地址译码、读数据寄存器、写数据寄存器、控制通道寄存 器、启动触发器、中断响应寄存器，通过读写相应的寄存器实现数据 输入与输出。上述所说的包含有变比测量程序的CPU控制器是由硬件乘法器、 累加器及输入输出控制器构成，硬件乘法器的输出连接到累加器的输 入，累加器的输出连接到输出输出控制器的输入。上述所说的CPU控制器的变比测量程序分为以下步骤(1)程序 开始，挂断RTAI程序模块，启动信号源输出，运行WiniGui界面。 (2)开始测试，判断类型，相数测量相选择。(3)将命令送入FIFOl。 然后RTAI驱动硬^f牛执行测量，将结果送入FIF02。 (4)界面显示， 保存操作与否。本专利技术的工作原理三相信号源电产生三相对称正弦波信号；经 功放电路完成该信号的电压放大和功率放大，得到需要的测试电压且 具有一定的功率并送至被测变压器；高/低压侧控制电路左右边分别 为高、低压侧继电器电路，由CPU控制开关的关断或导通选择测量相 或短路相的信号通过控制K1(K1') K3 (K3')选择测量相，控制K4 (K4，) K6(K6，)选择短路相；三相电源法时，继电器K1(K1，) K3 (K3，)均吸合，继电器K4 (K4，) K6(K6，)保持开路；单相电 源法时，根据具体的变压器控制相应的继电器；选通的信号根据CPU 控制信号调理电路进行信号的隔离、滤波和放大，使其在数据采集卡 最佳测量范围以内；数据采集电路将调理信号采样对模拟信号进行模 数转换并送至CPU中，由功能测试和分析程序完成计算并实时显示。本专利技术的优越性在于1、适合各种连接方式的变压器接线组别， 包括单相变压器、三相变压器的Y/Y、 Y/A、 A/Y、 △/△、 Y/Z、 △ /Z接线方式，Scott变压器、Kubler变压器等，随着计算模型的补 充，还可用于其他特种变压器的测试；2、内部配置三相测试电源， 解决现场获取三相电源困难的问题和实现组别测试功能；3、可以采 用单相电源法进行变比测试，并且采样率可在AD允许范围内调整， 保证了较高的测试精度；4、接线简单，只需将变压器高、低压侧6 个端子与仪器对应连接，其余工作由仪器自动控制实现；5、为保证设备和人身安全，仪器内部设置了极性保护功能，测试接线错误时自 动切断测试电源并给出告警信息；6、将测量数据储存成文件，便于 数据分析和分类管理。 附图说明.附图1为本专利技术所涉一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统 的整体结构框图。附图2为本专利技术所涉一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统 中的三相信号源电路结构图。附图3为本专利技术所涉一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统 中的功放电路结构图。附图4为本专利技术所涉一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统 中的高/低压侧信号取样电路结构图。附图5为本专利技术所涉一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统 中的信号调理电路结构图。附图6为本专利技术所涉一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统 中的同步数据采集卡电路结构图。附图7为本专利技术所涉一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统 中的变比测量程序流程图。 具体实施例方式实施例 一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统(见图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统，其特征在于它是由三相信号源电路、功放电路、高／低压侧控制电路、信号调理单元、数据采集单元以及包含有变比测量程序的ＣＰＵ控制器构成；三相信号源电路输入端接功放电路，连接到被测变压器；同时高／低压侧控制电路部分输入端接被测变压器两侧三相，输出端接信号调理单元，通过数据采集单元进入ＣＰＵ控制器；ＣＰＵ控制器反馈接回数据采集单元，同时接三相信号源和高／低压侧控制电路部分；ＣＰＵ控制器输入／出端口连接键盘输入和显示器输出。

【技术特征摘要】
1、一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统，其特征在于它是由三相信号源电路、功放电路、高/低压侧控制电路、信号调理单元、数据采集单元以及包含有变比测量程序的CPU控制器构成；三相信号源电路输入端接功放电路，连接到被测变压器；同时高/低压侧控制电路部分输入端接被测变压器两侧三相，输出端接信号调理单元，通过数据采集单元进入CPU控制器；CPU控制器反馈接回数据采集单元，同时接三相信号源和高/低压侧控制电路部分；CPU控制器输入/出端口连接键盘输入和显示器输出。2、 根据权利要求1所说的一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统，其特征在于所说的三相信号源电路是由CPLD， ROM, DAC7644 和用于幅值控制的串行D/A组成；ROM由CPLD控制，根据试验要求 设置的信号频率及其相位关系得到对应的工作时钟和分时生成ROM 的地址信号、读写控制、DAC7644的片选、通道地址和启动转换等控 制信号，将满足相位关系的波形数据写入D/A的相应通道，并将各通 道数据同时启动输出，得到满足频率、相位要求的等幅值信号。 DAC7644的输出信号作为幅值控制的串行D/A的参考信号，通过CPU 可对各路信号的幅值进行控制。3、 根据权利要求1所说的一种基于虚拟仪器的变压器变比测量 系统，其特征在于所说的功放电路是由包括运算放大器和电阻的同向 比例电路组成；跟随器将信号提取，由同向放大电路进行电压放大， 由驱动和功率单元进行功率放大，保护检测单元实时检测被测信号， 得到的测试电压且具有一定的功率，输出电压和输入电压信号呈线性 关系，并且可控。4、 根据权利要求1所说的一种基于虚拟仪器的变压器变比测量 系统，其特征在于所说的高/低压侧控制电路是由高压侧继电器电路 及低压侧继电器电路组成；高压侧继电器电路的输出端连接到低压侧 继电器电路的输入端；所说的电路中有实现对高压侧继电器电路及低 压侧继电器电路进行两次非同相测试的特种变压器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周雪松，安小东，马幼捷，康文广，邵宝福，张跃均，吴平安，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：12[]