一種基于虛擬儀器校驗電力互感器的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于虛擬儀器校驗電力互感器的裝置。該裝置包括由計算機構成的虛擬儀器平臺（1），虛擬儀器平臺（1）與信號采集主機（2）有線或無線連接，信號采集主機（2）上插接有標準信號采集卡（3）和待測信號采集卡（4），標準信號采集卡（3）的輸入端與精密互感器輸出信號連接，待測信號采集卡（4）的輸入端與待測互感器輸出信號連接。本實用新型利用在計算機內開發(fā)的虛擬儀器與通用的模擬信號采集設備相結合的方式完成電力互感器的校驗，可以達到與傳統(tǒng)儀器相當的效果。另外，虛擬儀器技術利用計算機龐大的軟、硬件資源，可以實現(xiàn)精度非常高的數據計算、顯示及存儲等功能。虛擬儀器使得硬件電路邏輯變得簡單，模塊之間通過簡單的連接即可。
【專利說明】一種基于虛擬儀器校驗電力互感器的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于虛擬儀器校驗電力互感器的裝置，屬于利用虛擬儀器校驗電力計量元器件的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電力互感器是按比例變換電壓或電流的設備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓或標準小電流以便實現(xiàn)測量儀表、保護設備及自動控制設備的標準化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設備的安全。
[0003]電力互感器的變換比例和相位差精度直接影響著電力計量的準確度，電力互感器的準確度和穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)計量、保護、監(jiān)測的重要保證。因此使用一定年限后，都需要做定期校驗，這是電能計量單位的日常工作。
[0004]現(xiàn)有電力互感器校驗裝置多為實體裝置，存在結構復雜，體積笨重，成本高，適應性較差等不足。
【發(fā)明內容】
[0005]本實用新型的目的在于，提供一種基于虛擬儀器校驗電力互感器的裝置。以解決現(xiàn)有電力互感器校驗裝置結構復雜，體積笨重，成本高，適應性較差的問題。
[0006]本實用新型的技術方案:
[0007]—種基于虛擬儀器校驗電力互感器的裝置，包括由計算機構成的虛擬儀器平臺，虛擬儀器平臺與信號采集主機有線或無線連接，信號采集主機上插接有標準信號采集卡和待測信號采集卡，標準信號采集卡的輸入端與精密互感器輸出信號連接，待測信號采集卡的輸入端與待測互感器輸出信號連接。
[0008]前述裝置中，所述標準信號采集卡和待測信號采集卡均為美國國家儀器公司的NI9205采集卡。
[0009]前述裝置中，所述標準信號采集卡和待測信號采集卡內設有倍頻器和模數轉換模塊。
[0010]前述裝置中，所述倍頻器的頻率放大系數為100。
[0011]前述裝置中，所述虛擬儀器平臺為普通X86架構運行Windows操作系統(tǒng)的計算機，計算機內安裝有美國國家儀器公司的LabVIEW作為虛擬儀器軟件開發(fā)平臺。
[0012]前述裝置中，所述信號采集主機為美國國家儀器公司的NI CompactDAQ-9184信號米集機。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型利用在計算機內開發(fā)的虛擬儀器與通用的模擬信號采集設備相結合的方式完成電力互感器的校驗，可以達到與傳統(tǒng)儀器相當的效果。另外，虛擬儀器技術利用計算機龐大的軟、硬件資源，可以實現(xiàn)精度非常高的數據計算、顯示及存儲等功能。虛擬儀器使得硬件電路邏輯變得簡單，模塊之間通過簡單的連接即可。易于升級替換，可以很方便的提高系統(tǒng)性能?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0015]圖中的標記為:1-虛擬儀器平臺，2-信號采集主機，3-標準信號采集卡，4-待測信號采集卡。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但不作為對本實用新型的任何限制。
[0017]一種基于虛擬儀器校驗電力互感器的裝置，如圖1所示，包括由計算機構成的虛擬儀器平臺1，虛擬儀器平臺為普通X86架構運行Windows操作系統(tǒng)的計算機，計算機內安裝有美國國家儀器NI公司的LabVIEW作為虛擬儀器軟件開發(fā)平臺。虛擬儀器平臺I與信號采集主機2有線或無線連接，信號采集主機2為美國國家儀器NI公司的NICompactDAQ-9184信號采集機。信號采集主機上插接有標準信號采集卡3和待測信號采集卡4，標準信號采集卡3和待測信號采集卡4均為美國國家儀器NI公司的NI9205采集卡。標準信號采集卡3和待測信號采集卡4內設有倍頻器和模數轉換模塊A/D。倍頻器的頻率放大系數為100。標準信號采集卡3的輸入端與精密互感器輸出信號連接，待測信號采集卡4的輸入端與待測互感器輸出信號連接。
[0018]本實用新型的工作過程及原理
[0019]本實用新型是在計算機內安裝虛擬儀器開發(fā)軟件，在虛擬儀器開發(fā)軟件內開發(fā)有互感器誤差校驗程序，用計算機作為該校驗裝置的計算與操作顯示面板，通過物理采集裝置分別與精密互感器輸出信號和待測互感器輸出信號連接；以精密互感器信號作為標準信號，將待測互感器信號作為待測信號；通過由計算機構成的虛擬儀器對標準信號和待測信號進行比較，并計算出待測信號與標準信號之間的比差值和角差值，以實現(xiàn)對待測互感器的校驗目的。所述外部裝置的核心元件是信號采集主機，信號采集主機上插有兩塊采集卡，一塊是與精密互感器輸入信號連接的標準信號采集卡，另一塊是與待測互感器輸入信號連接的待測信號采集卡；兩塊采集卡將兩臺互感器輸出的工頻電力模擬信號轉換成數字信號后，由信號采集主機打包發(fā)給虛擬儀器的計算與操作顯示面板。所述采集卡以遠高于工頻的頻率對互感器輸入信號進行采樣，獲得高精度的原始輸入，利于后期擴展諧波分析功能。所述比差值的計算方法是分別對指定時長的精密互感器和待測互感器兩路輸入信號的波形取絕對值，分別求取對時間的數值積分；然后由待測信號積分值除以標準信號積分值，得到比例值，經轉換獲得待測互感器在當前負荷下的比差值。所述角差值的計算方法是:截取指定時長的精密互感器和待測互感器兩路輸入信號的波形，對待測互感器波形信號進行指定相位步長的樣條插值，將插值后的波形數組取絕對值后作對時間的數值積分，該積分值與標準信號的積分值做比較，以接近標準信號的積分值的方向作為插值移步方向，直至兩積分值之差為最小，認為兩波形重合，所移步長累加即是待測互感器與精密互感器在當前負荷下的相位差，即角差值。
實施例[0020]具體實施時，可以按以下步驟實施:
[0021]a.選擇虛擬儀器開發(fā)平臺:采用美國國家儀器(NI)公司的LabVIEW作為虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，在LabVIEW平臺上編寫互感器誤差校驗軟件；
[0022]b.選擇采集系統(tǒng)主機:采用美國國家儀器(NI)公司的NI CompactDAQ-9184作為采集系統(tǒng)主機，其將信號采集卡采集的信號整合后發(fā)給計算機；
[0023]c.選擇信號采集卡:采用美國國家儀器(NI)公司的NI9205作為模擬信號輸入采集卡;
[0024]d.選擇虛擬儀器軟件運行計算機:采用普通的X86架構運行Windows操作系統(tǒng)的計算機作為校驗系統(tǒng)的軟件運行平臺；
[0025]e.采樣與A/D轉換:以100倍工頻的頻率，即5000Hz，對互感器輸入信號進行采樣，可以獲得高精度的原始輸入；在4/1)轉換模塊控制器的控制下，分別對精確源互感器信號和待測互感器信號進行模/數轉換；
[0026]f.計算比差:分別計算指定時長的兩路波形信號取絕對值后對時間的數值積分；然后由待測信號積分值除以精確源信號積分值，得到比例值，經轉換獲得待測互感器在當前負荷下的比差值；
[0027]g.計算角差:截取指定時長的兩路輸入波形信號，對待測互感器波形信號進行指定相位步長的樣條插值，將插值后的波形數組取絕對值后做對時間的數值積分，該積分值與精確源信號的積分值做比較，以接近精確源信號的積分值的方向作為插值移步方向，直至兩積分值之差為最小，認為兩波形重合，所移步長累加即是待測互感器與精確源互感器在當前負荷下的相位差，即角差；
[0028]h.輸出:將比差值與角差值通過顯示器控件顯示出來，并打印報表。
[0029]本實用新型選用NI公司的虛擬儀器軟硬件平臺，具有較高的可靠性。采用虛擬儀器技術，硬件邏輯結構簡單，軟件編程直觀，計算方法升級容易。將樣條插值法引入波形擬合部分，使所計算的角差具有較高的精度。本實用新型在實際應用中以精確源互感器作為參考，將相同的電力信號分別輸入精確源互感器和待測互感器，可以計算出待測互感器相對于精確源的誤差，在進行算法仿真時相位差校驗的誤差小于0.1分，高于0.1級精度，同時可以直觀的看到比對波形的整個過程。
【權利要求】
1.一種基于虛擬儀器校驗電力互感器的裝置，其特征在于:包括由計算機構成的虛擬儀器平臺(1)，虛擬儀器平臺(I)與信號采集主機(2)有線或無線連接，信號采集主機(2)上插接有標準信號采集卡(3 )和待測信號采集卡(4 )，標準信號采集卡(3 )的輸入端與精密互感器輸出信號連接，待測信號采集卡(4)的輸入端與待測互感器輸出信號連接。
2.根據權利要求1所述裝置，其特征在于:所述標準信號采集卡(3)和待測信號采集卡(4)均為美國國家儀器(NI)公司的NI9205采集卡。
3.根據權利要求2所述裝置，其特征在于:所述標準信號采集卡(3)和待測信號采集卡(4)內設有倍頻器和模數轉換模塊(A/D)。
4.根據權利要求3所述裝置，其特征在于:所述倍頻器的頻率放大系數為100。
5.根據權利要求1所述裝置，其特征在于:所述虛擬儀器平臺(I)為普通X86架構運行Windows操作系統(tǒng)的計算機，計算機內安裝有美國國家儀器(NI)公司的LabVIEW作為虛擬儀器軟件開發(fā)平臺。
6.根據權利要求1所述裝置，其特征在于:所述信號采集主機(2)為美國國家儀器(NI)公司的NI CompactDAQ-9184信號采集機。
【文檔編號】G01R35/02GK203773040SQ201420172885
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權日:2014年4月11日
【發(fā)明者】何夢林, 史澤東, 李澤滔, 徐明輝, 霍俊海 申請人:貴州大學