【正文】 ................................. 24 波形采樣和測量模塊 ................................................................................................... 27 公式運算模塊 ............................................................................................................... 28 程序線路連接圖 ........................................................................................................... 29 介質損耗角的仿真測量 ................................................................................................ 32 7 介質損耗角檢測系統(tǒng)的設計 ……………………………………… .…………… . 33 系統(tǒng)的總體結構 …………………………………………………………………… . 33 信號采集 …………………………………………………………………………… . 33 信號處理 ……………………………………………………………… …………… . 33 信號傳輸與通信 …………………………………………………………………… .. 34 數據分析與判斷和數據顯示 ……………………………………… ..…… ..…… .. 34 結論 ………… .… …… .…………………………………………………… ………… .…… ..35 致謝 … …………………… … .…… …… .…………………………………… .…………… ..36 參考文獻 ............................................................................................................................... 37 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 論文 第 1 頁 1 緒論 電氣設備的絕緣故障及其危害性 電氣設備是組成電力系統(tǒng)的基本元件，是保證供電可靠性的基礎 [1]。提出了一種非同步采樣條件下采用基波相位分離法的補償算法，即采用等時間間隔電壓、電流信號進行采樣，同時對信號周期波動產生的誤差進行補償。基于該算法合理配置測量系統(tǒng)的硬件實現方案。無論是大型關鍵設備如發(fā)電機、變壓器，還是小型設備如電力電容器、絕緣子等，一旦發(fā)生失效，必將引起局部甚至全部地區(qū)的停電。但其主要缺點是要取油樣，需要在實驗室進行分析，試驗時間長，故不能在線連續(xù)監(jiān)測。 （ 4） 在不斷積累監(jiān)測數據和診斷經驗的基礎上，發(fā)展人工智能技術，建立人工神經 網絡專家系統(tǒng)，實現絕緣診斷的自動化。電介質損耗掉的能量也就是電能全部轉變成了熱 能，使電介質溫度升高。） 的余角 δ，簡稱介損角 [5]。 介質損耗 檢測 的意義 及其注意問題 （ 1） 在絕緣設計時，必須注意絕緣材料的 tan? 值。從通用接口總線 (GPIB)到個人儀器，再發(fā)展到圖型化編程環(huán)境 LabVIEW、 HP、 VEE 等，使得虛擬儀器的思想為工業(yè)界所接受，促進了相關硬件和軟件技術的發(fā)展。虛擬儀器主要是指這種方式。 （ 3） 可操作性強。 要保證虛擬儀器具備與傳統(tǒng)儀器匹配的實時處理能力和可靠性，很重要的一點是取決于傳輸測量數據的總線結構。標準程序命令 (SCPI)標準的建立，向解決程控命令與儀器廠家無關這一目標邁進了重要的一步。但是受 PC 機 箱和總線限制，且有電源功率不足，機箱內部的噪聲電平較高，插槽數目也不多，插槽尺寸比較小，機箱內無屏蔽等缺點。 GPIB 技術是 IEEE488 標準的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。經過十多年的發(fā)展， VXI 系統(tǒng)的組建和使用越來越方便，尤其是組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合。 綜上所述，虛擬儀器的發(fā)展取決于三個重要因素 ：（ 1） 計算機是載體 ， （ 2） 軟件是核心 ， （ 3） 高質量的 A/D 采集卡及調理放大器是關鍵 。 虛擬儀器技術的三 個 組成部分 （ 1） 高效的軟件 。無論您是使用 PCI, PXI, PCMCIA, USB 或者是 1394 總線，都能提供相應的模塊化的硬件產品，產品種類從數據采集、信號條理、聲音和振動測量、視覺、運動、儀器控制、分布式 I/O 到 CAN 接口等工業(yè)通訊，應有盡有。 虛擬儀器技術是在 PC 技術的基礎上發(fā)展起來的，所以完全 “ 繼承 ”了以現成即用的 PC 技術為主導的最新商業(yè)技術的優(yōu)點，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數據高速導入磁盤的同時就能實時地進行復雜的分析。設計這一軟件構架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使您輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護和修 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 論文 第 10頁 改高性能、低成本的測量和控 制解決方案。目前，LabVIEW 已經成為測試領域應用最廣泛和最有前途的軟件開發(fā)平臺之一。測試程序絕大部分工作是在流程圖中完成的。前者基于 C 的文本式編程，適合熟悉 C、 C++編程的測試軟件開發(fā)人員使用；后者是 NI 公司開發(fā)的測試軟件旗艦產品，是圖形化編程環(huán)境的引領者，是測試軟件開發(fā)的趨勢。通過為每個子任務設置不同的功能，并將這些測試子程序進行適當的組合、修改、交叉和合并等，就可以在頂層最終建成一個所有應用功能的測試系統(tǒng) （ 3） 開發(fā)功能高效、通用 。進行程序調試時，既有傳統(tǒng)的程序調試手段，如設置斷點、單步運行等，又有獨到的高亮執(zhí)行工具，就像電影中的慢鏡頭一樣，使程序動畫式執(zhí)行，利于設計者觀察程序運行細節(jié)。 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 論文 第 15頁 4 介質損耗角檢測的方法 電橋法 電橋法 歷史悠久，具有較高的靈敏度。 伏安法 基本原理是根據被測試品的端電壓向量和流過被測試品電流向量之比，可得到被測試品的阻抗向量，根據 Zx的實部和虛部，進一步計算求得介質損耗 tan? 。 相位差法 設加在試品上的電壓、電流信號分別為 ( ) si n( )Muu t U t???? () ( ) si n( )Mii t I t???? () 則 π / 2 ( ) π / 2iu? ? ? ?? ? ? ? ? () 利用采樣電路測出電流和電壓的過零點，通過邏輯轉換形成一定寬度的時間信號 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 論文 第 18頁 t? ，并且脈沖寬度反映相位差，最后通過測量方波的寬度來求出試品的介損值。 但是在實際測量中，尤其是在線測量中，電壓、電流中含有高次諧波分量 [8]。因此在此法的基礎上引進一種新的算法 —— 即采用等時間間隔對電壓、電流信號進行采樣，同時對信號周期波動產生的誤差 進行補償，也就是非同步采樣算法。 由 公 式（ ）（ ）（ ）（ ）可見，與同步采樣相比， A、 B、 C、 D中不僅是多了幾個乘積項，各采樣點處的樣品值也發(fā)生了偏差。 這些模塊的功能如下所示： 數字式控件：通過改變它的數值就可以進行編輯。利用 的控制面板中的 “數值顯示控件” 和 “圖形顯示控件” 分別找到需要的 “數值顯示控件” 和 “波形圖” 模塊，并對它們進行編輯工作。令 2 π0 c o s d π s in uA u t t U? ? ???? 2 π0 s in d π c o s uB u t t U? ? ???? () 設電流信號為 sin( )ii I t????，其中 U 為電壓信號的幅值， ? 為角頻率， ? 為相角。 所以 ππ( ) ( a r c ta n a r c ta n )22? ? ?? ? ? ? ? ?iu ACBD () 基波相位分離法實現起來硬件電路簡單，采樣點數越多的，測量精度越高，同時克服了一般測量中高次諧波干擾帶來的影響。 基波相位分離法 在理想情況下，如設在試品兩端的電壓、電流表達式為 11si n( )uu U t???? () 11sin( )ii I t???? () 式中 ： 11ui??、 表示電壓、電流基波初相角。但由于影響電力設備介質損耗角的變化的因素有很多，例如：溫度、頻率、 電壓等，并且波形不準、外界電磁場的干擾、元件的誤差都會造成測量不準。 (1)當 Rx與 Cx串聯(lián)時 ,有 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 論文 第 16頁 ZX=XX CR ?j1? =XXXC RC??jj1? () 將以上各阻抗值代入式 ()中 ???????? ????????? ? 444j1jj1 RCRC RC X XX ??? = 34jRC? () 經整理，根據復數運算規(guī)律，實部 =實部，虛部 =虛部，可得 4Xn34X3nRCCRCRRC????????? () RX=R3C4/Cn 從串聯(lián)等值電路可知，其介 質損耗因數 tan? 的公式為 tan xxCR??? () 將式 ()代入式 ()，得 44tan CR??? () （ 2）當 為并聯(lián)等值電路時，其公式計算方法與上述同，亦可得出公式 CX=C0R3/R4 () 44tan CR??? () 電橋法的優(yōu)點是較準確，可靠。 （ 8） 開放性強 。 LabVIEW 的查錯、調試功能也非常強大。 （ 2） 可重用性高 。順應形勢的發(fā)展，一些專業(yè)測試開發(fā)平臺紛紛推向市場，如 HPVEE、組態(tài)軟件平臺、 TPS 平臺等，但這些平臺的專用性太強，可擴展性、通用性比較差。 LabVIEW 前面板如圖 。虛擬儀器技術作為測試工程的一個新的研究方向，推動了測試技術的整體發(fā)展。 （ 3） 開發(fā)時間少 。這就是虛擬儀器技術帶給您的無可比擬的優(yōu)勢。 （ 2） 模塊化的 I/O 硬件 。此外，新型筆記本電腦又把虛擬儀器的便攜性和強大功能推向一個新的水平。 PXI 具 有 8 個擴展槽，而臺式 PCI 系統(tǒng)只有 3~4 個擴展槽 ，通過使用 PCI— PCI 橋接器，可擴展到 256 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 論文 第 8 頁 個擴展槽，臺式 PC 的性能價格比和 PCI 總線面向儀器領域的擴展優(yōu)勢結合起來，將形成未來的虛擬儀器平臺。 VXI 總線是一種高速計算機總線 VME 總線在 VI 領域的擴展，它具有穩(wěn)定的電源，強有力的冷卻能力和嚴格的 RFI/EMI 屏蔽。由于其價格低廉、用途廣泛，特別適合于研發(fā)部門和各種教學實驗室應用。 虛擬 儀器的分類 虛擬儀器的發(fā)展隨著微機的發(fā)展和采用總線方式的不同，可分為五種類型： （ 1） PC 總線 —— 插卡型虛擬儀器 。 （ 2） 軟件技術的發(fā)展 。前者從儀器的硬件框架上實現了設計先進的分析與測量儀器所必須的總線