基于LabVIEW8.6的传递过电压测控设计平台

序言

 1906年，人类历史上第一个电子管诞生；其后出现了半导体、集成电路

大规模集成电路和超大规模集成电路；而自动化设计者相应采用线路接线板、印制电路板和接插件板等部件进行设计和制作^[1-3]。

1986年10月实验室虚拟仪器工作平台Lab VIEW1.0（Laboratory VirtualInstrument Engineering Workbench）正式发布，其图形化开发方式，改变了测试、测量和控制应用系统的开发。如今仍然在不断地扩展它的应用领域^[4-6]。

2008年，传递过电压测控工作室开始学习Lab VIEW8.6，构建基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控平台；从事电力互感器传递过电压测量，制作适用电流互感器、电磁式电压互感器、电容式互感器和GIS互感器的传递过电压测量装置。2013年升级基于Lab VIEW8.6的毫微秒冲击高电压发生器的设计平台；从事各类冲击波产生、控制和测量的设计及研制^[7-11]。2014年升级为基于Lab VIEW8.6 的 VFTO研究平台；在实验室研究特快瞬态过电压VFTO产生、控制、测量和传递^[12-13]。2014年，传递过电压测控工作室升级为WAYAJ智能制造工作室。

本文仅介绍基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台（2008年版），为了比较也介绍传统的传递过电压测控系统的设计；而通过二者的比较可知，基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控平台的设计，能方便可靠快速设计制作电力互感器传递过电压的试验仪；最后给出一个现场应用的案例。

一、传统的传递过电压测控系统设计

 1) 硬件设计

    传统的传递过电压测控系统设计利用Protel99SE工具绘制传递过电压测控系统电路原理图、网络表和印制电路板；然后组装元件，完成传递过电压测控系统的硬件组装。最后对其组装硬件进行调试。传递过电压测控系统的原理图見图1。

图1传递过电压测控系统的原理图

2) 工艺结构设计

    传递过电压测控系统的工艺结构和抗干扰综合措施見图2。

图2 传递过电压测控系统的工艺结构和抗干扰综合措施

3) 软件设计(見后面)

    传递过电压测控系统的外覌照片如图3。

图3传递过电压测控系统的外覌照片

二、基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台

基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台是以软件为中心进行传递过电压测控系统的设计，其基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台見图4。

图4基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台

    基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台硬件：波形发生器、NI-6501、NI-5152、TDS3012B示波器和便携式工控计算机。

    基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台软件：数字冲击测量系统V3000、波形发生器控制程序、NI-5152数字冲击测量系统和试验过程控制。

利用基于Lab VIEW8.6传递过电压测控设计平台能搭建各种传递过电压测控仪。便携式B类冲击波传递过电压测控仪为一例見图5。

图5 便携式B类冲击波传递过电压测控仪

三、  基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台的功能

1) 传递过电压测量

    利用Lab VIEW开发传递过电压数字冲击测量系统如图6所示。

图6传递过电压数字冲击测量系统

2）B类冲击冲击波形处理

采用最小二乘法拟合，用实现；其原理如图7所示

图7  最小二乘法拟合原理图

    冲击电压波形处理波形拟合前面板如图8，图中红线为实侧波形而蓝线为标准定义波形。

图8冲击波形处理波形拟合前面板

3)传递过电压十次测量程序

图9传递过电压十次测量前面板

4) 波形发生器控制程序

    波形发生器控制前面板如图10

图10波形发生器控制前面板

四、现场应用的案例

    便携式B类冲击波传递过电压测控仪是利用基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台制作的传递过电压测控仪案例。该测控仪适用于气体绝缘金属外壳全封闭用的电压互感器（GIS），符合电压互感器新标准GB 20840.1-2010的要求；見表1和图11。GIS用互感器传递过电压试验线路如图12。现场试验照片如图12所示。

图11标准B类冲击波波形

图12   GIS用互感器传递过电压试验线路

图13 GIS电压互感器测量现场试验照片

    试验对110kVGIS电压互感器进行传递过电压测量，分别进行了单次测量和十次测量，波形如图14和图15。从图14中可以看出单次测量的B冲击波，无论波形特征，波前时间，波尾时间均符合GB 20840.1-2010要求，测得二次传递过电压小于标准要求的限值1600V,因此可判断符合要求；而图15中是相同条件下十次测量得到的二次传递过电压值，可以看出十次产生的B类冲击波幅值在100-300V之间，波前时间在8到10ns（T1）之间，波尾时间大于100 ns（T2）。十次重复测量的标准不确定度小于2%

图14 GIS电压互感器传递过电压单次测量

图15 GIS电压互感器传递过电压十次测量

五、 结论

（1）基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台，能制作适用电流互感器、电磁式电压互感器、电容式互感器和GIS互感器的传递过电压测量装置，测量结果符合GB 20840.1-2010标准要求。

（2）基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台，能对各类不同电压等级的互感器传递过电压特性进行分析。

（3）基于Lab VIEW8.6的传递过电压测控设计平台具有一定的扩展功能，能调用GIS内电压互感器无源高频电路模型，利用电磁暂态程序(EMTP)仿真。 

参 考 文 献

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