摘要：分析了傳統(tǒng)手工CT檢測(cè)方法的缺點(diǎn)，結(jié)合虛擬儀器的概念提出了一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的CT勵(lì)磁特性測(cè)量方法，并且以實(shí)際測(cè)量結(jié)果展示此方法的優(yōu)勢(shì)。 關(guān)鍵詞：虛擬儀器；高壓開(kāi)關(guān) 高壓電流互感器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，無(wú)論是在電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)，還是在高電壓測(cè)量當(dāng)中都起著舉足輕重的作用。因此，西安高壓開(kāi)關(guān)廠依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高壓電流互感器的生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行了嚴(yán)格的出廠檢測(cè)。 　　 1997年7月3日發(fā)布的GB16847-1997國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《保護(hù)用電流互感器暫態(tài)特性技術(shù)要求》當(dāng)中規(guī)定，對(duì)于TPS，TPX，TPY，TPZ級(jí)保護(hù)用電流互感器，二次勵(lì)磁特性測(cè)定試驗(yàn)是必須進(jìn)行的型式試驗(yàn)和例行試驗(yàn)，并且在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的附錄中給出了推薦使用的幾種測(cè)試方法。 1 西安高壓開(kāi)關(guān)廠目前的測(cè)試檢測(cè)現(xiàn)狀 　　 鐵心勵(lì)磁特性的測(cè)量就是要確定鐵心的二次匝鏈磁通與勵(lì)磁電流之間的關(guān)系。西安高壓開(kāi)關(guān)廠對(duì)于電感較小的電流互感器二次勵(lì)磁特性，采用的是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦的交流法測(cè)量。 交流法的測(cè)量原理［1］簡(jiǎn)述如下： 　　 在二次端子上施加實(shí)際的正弦波交流電壓，測(cè)量相應(yīng)的勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流的測(cè)量采用峰值讀數(shù)，以便能與峰值磁通值相對(duì)應(yīng)。勵(lì)磁電壓的測(cè)量應(yīng)采用均方根值（標(biāo)準(zhǔn)正弦波情況下等同于有效值）。由于二次匝鏈磁通值與所加電壓的均方根值之間存在式（1）所 示的關(guān)系，因而所加電壓的均方根值可以代表峰值磁通值。 　 施加不同的電壓，測(cè)得相應(yīng)的電壓均方根值和勵(lì)磁電流峰值，即可描繪出一條曲線，此曲線即為二次勵(lì)磁特性。目前高壓開(kāi)關(guān)廠采用的是人工測(cè)量的方法，利用模擬儀表測(cè)量相應(yīng)的電參量值。存在著如下明顯的缺點(diǎn)： 　　 （1）工作效率難以提高人工測(cè)量需要手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出電壓，隨著測(cè)量點(diǎn)數(shù)的增加，工作時(shí)間明顯增加，因而工作效率比較低。 （2）測(cè)量精度比較低由于測(cè)量時(shí)間的限制，測(cè)繪曲線的點(diǎn)數(shù)必然比較少，所以精度必然比較低下。另外，由于是肉眼讀數(shù)，人為誤差因素不可避免。 （3）傳統(tǒng)模擬儀表的缺陷傳統(tǒng)的模擬有效值儀表一般對(duì)標(biāo)準(zhǔn)正弦波有效，當(dāng)信號(hào)波形有所畸變時(shí)，此時(shí)測(cè)得的不是真有效值，用其代替均方根值誤差相對(duì)較大。 　　 為了克服以上缺點(diǎn)，西安高壓開(kāi)關(guān)廠與西安交通大學(xué)聯(lián)合設(shè)計(jì)了基于虛擬儀器的CT質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。 2 虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 　　 虛擬儀器是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)深層次結(jié)項(xiàng)重要技術(shù)。所謂虛擬儀器，就是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義，具有虛擬面板，測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來(lái)模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理，利用I／O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集、測(cè)量與調(diào)理，從而實(shí)現(xiàn)各種測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)［2］。 　　一般虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。 　　 虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)的功能主要靠軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且可以通過(guò)不同的軟件模塊的組合實(shí)現(xiàn)多種測(cè)量功能。因此，在硬件平臺(tái)確定后有“軟件就是儀器”的說(shuō)法。 　　 目前比較流行的虛擬儀器編程軟件環(huán)境有National Instruments公司（簡(jiǎn)稱NI公司）開(kāi)發(fā)的LabWindows／CVI和LabView軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，兩者都是采用所見(jiàn)即所得的可視化快速開(kāi)發(fā)技術(shù)，通過(guò)拖放選擇不同的虛擬面板控件，例如輸入框、按鈕、示波器等，就可以輕松地完成儀器人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。而且在生成代碼時(shí)，這2種開(kāi)發(fā)系統(tǒng)都可以自動(dòng)生成軟件的基本框架。所有的開(kāi)發(fā)工作就是在指定的位置簡(jiǎn)單地添加特定的測(cè)試功能代碼。值得一提的是，NI公司提供的大量測(cè)試軟件庫(kù)函數(shù)，可以非常高效地完成各種高級(jí)信號(hào)處理功能，例如FFT、軟件濾波等。 3 西安高壓開(kāi)關(guān)廠勵(lì)磁特性測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介 　　 在開(kāi)發(fā)西安高壓開(kāi)關(guān)廠的CT勵(lì)磁特性檢測(cè)系統(tǒng)中，采用的是基于C語(yǔ)言的LabWindows／CVI軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。系統(tǒng)的基本框架圖如圖2所示。 　　 系統(tǒng)的基本工作流程解釋如下：首先，這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的核心部件————工控機(jī)通過(guò)控制與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)安裝在調(diào)壓器中心軸上的步進(jìn)電機(jī)M，在調(diào)壓器輸出端產(chǎn)生一個(gè)指定的AC220 V以內(nèi)的電壓，通過(guò)升壓器升為高壓，加在被測(cè)互感器的二次端，通過(guò)分壓之后送到電壓變送器輸入端，從而得到電壓波形，電流穿心經(jīng)過(guò)電流變送器，繼而得到電流波形。數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換之后，送入工控機(jī)，由編制的測(cè)控軟件完成相應(yīng)的計(jì)算。 　　 工控機(jī)軟件主要完成的功能就是計(jì)算勵(lì)磁電流的峰值和交流電壓的均方根值。電壓均方根值的計(jì)算按照式（2）進(jìn)行： 其中：u［n］為數(shù)采卡得到的采樣點(diǎn)電壓序列；N為一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。 　　 為了提高測(cè)量計(jì)算的精度，去除干擾信號(hào)，可以在以上計(jì)算之前調(diào)用LabWindows／CVI提供的數(shù)字濾波庫(kù)函數(shù)。需要注意的是，數(shù)字濾波的截止頻率不可選擇得過(guò)低。以電流為例，由于CT在飽和點(diǎn)附近所顯示出來(lái)的非線性，即使施加的電壓為完全的正弦波形，電流也會(huì)有各次諧波分量。截至頻率設(shè)置過(guò)低，非但沒(méi)有去除噪聲，提高測(cè)量精度，反而會(huì)損失較大的諧波成分。 4 測(cè)試結(jié)果 　　 圖3是工控機(jī)上軟件自動(dòng)測(cè)繪的CT二次勵(lì)磁特性曲線。可以看出，這樣的測(cè)繪結(jié)果簡(jiǎn)單直觀，而且測(cè)繪點(diǎn)不是零星的幾個(gè)點(diǎn)，因而與手繪相比，具有更高的精確度。 　　 5 結(jié)語(yǔ) 　　 不斷更新的計(jì)算機(jī)技術(shù)正在科學(xué)研究的各個(gè)層面影響著其他學(xué)科的發(fā)展。基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)也正以不可逆轉(zhuǎn)的力量推動(dòng)著測(cè)控技術(shù)的革命。通過(guò)西安高壓開(kāi)關(guān)廠CT質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的研制可以發(fā)現(xiàn)，在許多傳統(tǒng)的手工測(cè)量領(lǐng)域，適當(dāng)?shù)匾胗?jì)算機(jī)管理，不但可以大大地提高生產(chǎn)效率，還可以解決許多過(guò)去無(wú)法解決的人為引起的缺點(diǎn)。虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)大有可為。 參考文獻(xiàn) 　　 ［1］國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.GB16847-1997保護(hù)用電流互感器暫態(tài)特性技術(shù)要求[S].1997-07-03. ［2］劉君華，白鵬，等．虛擬儀器編程語(yǔ)言LabWindows／CVI教程［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2001．