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    智能测控技术及在互感器测试平台中的应用    侯勇Summary：在电力系统的运转过程当中，电力互感设备能够实现高压输电线路到低压的测控与继电保护系统之间的电力转换，对于电力系统的安全运行有着非常重要的意义而对电力互感器的测试则是维护电力系统安全运行的必要过程，因此本文围绕着智能测控技术及在互感器测试平台中的应用展开分析Key：互感器;智能测控;测试平台在电力互感设备的测试过程中，传统的测试方法不仅有着相对较高的成本要求，且在进行测量的过程当中需要进行非常复杂的工序，对互感器测试的过程带来了极大的不便随着人类生产活动的进步，工业电力测试对于繁琐的传统测试方法的容忍度越来越低，而伴随着计算机电子信息技术诞生的智能测控技术则为互感器的测试提供了全新的道路一、虚拟仪器及软测量技术在电力检测中的应用（一）虚拟仪器的组成原理虚拟仪器是一种借助计算机技术、仪器技术与通讯技术相结合产生的全新概念，不仅具备普通仪器拥有的全部功能，更具有一般仪器无法具备的特殊功能由于虚拟仪器性能好，价格低廉，因此在推出之后收到了市场范围内的广泛欢迎一般来说，虚拟仪器由硬件与软件两部分组成，其中硬件包含计算机与外围设备，计算机可以是台式计算机、笔记本电脑或专用工作计算机，需要具备高性能的CPU与大容量的RAM和硬板，才能够实现虚拟仪器的数据高速传输与分析;外围设备则以数据采集系统、GPIB系统、VXI系统、PXI系统等系统当中的一个或两个以上组成，以此对需要使用虚拟仪器进行测量的数据进行采集。

而虚拟仪器的软件则包含有仪器的驱动器、应用软件与电脑操作系统等组成，包含有各种类型的控件与数据处理算法，从而使虚拟仪器拥有超越传统仪器的性能二）虚拟仪器的分类及特点当前市场上的虚拟仪器的类型非常多，但是根据硬件设施的不同，可以大致将虚拟仪器分为两类，即插卡式虚拟仪器与接口式虚拟仪器两种其中，插卡式虚拟仪器是直接借用个人计算机的插槽读取数据采集卡的数据，随后将改数据通过个人计算机总线进行上传，以此进行数据测试;而接口式虚拟仪器则需要将信号采集部件连接至个人计算机上，随后通过信号采集部件对相关数据进行采集虽然信号的采集方式不同，但虚拟仪器相比传统仪器的特点则是相同的，即以软件为仪器核心，有着非常高的性价比、灵活性与扩展性，且因为虚拟仪器需要依托计算机网络运行，因此有着非常好的数据及时连通功能与更加直观的数据显示界面三）虚拟仪器驱动器的结构在虚拟仪器的发展过程当中，由于过多的测量模块与仪器系统的加入，使得编程人员在对仪器功能的程序测控的过程中遇到了一定的影响为了对虚拟仪器的编程模式加以规范，提升虚拟仪器代码的可重复利用性，以许多编程人员牵头开发了仪器驱动器的技术，并以此技术为基准提出了虚拟仪器驱动器的两个结构模型，分别为外部接口模型与内部设计模型，对虚拟仪器驱动的外部连接功能与内部组织结构。

其中外部接口模型以仪器驱动的功能模块为核心，通过各类接口实现与其他部件的链接;而内部设计模型则是对驱动器功能模块的内部组成的定义，用户可以根据内部设计模型结构来设计开发各类应用程序四）开发平台及软件设计软件作为虚拟仪器运行的核心，需要依托相应的平台进行开发，而目前市场上可以用于虚拟仪器软件开发的平台共分为两大类，即通用可视化编程平台与虚拟仪器专用软件开发编程平台在这些虚拟仪器的开发平台内部，不仅存在高效的程序编译器，而且具备非常灵魂的程序调试手段，能够对多种类型的仪器设备进行支持，从而对软件的开发有着非常大的帮助在这两类开发平台当中，属于虚拟仪器专用软件开发编程平台的LabVIEW平台相较于其他平台的性能更为优越，因此在市场范围内使用最为广泛在虚拟仪器的软件设置过程中，需要设计者根据软件工程学的设计原则，自顶向下进行软件的设计与调试，以此保证虚拟仪器的软件具备较高的可靠性，符合相关规定与相应测量分析工程的需求[1]五）软测量技术的明显提出在工业测量的过程当中，由于一些重要变量的测量受到工艺、技术或经济等方面的影响无法使用仪表检测，因此，为了解决这些问题，人们提出了软测量技术软测量技术又被称为软仪表技术，是在工业测量的过程当中，通过可以直接准确测量的变量与相关的参数，建立相关的软测量模型，对一些难以测量的重要变量进行估计的方法。

在实际生产过程当中，这种方法也被认为是解决重要变量无法使用虚拟仪器进行测量的方法，因此在工业生产当中的应用范围非常广泛六）电力检测中的综合应用在进行电力检测的过程当中，虚拟仪器技术与软测量技术能够实现常规仪表难以检测的参数，并且能够对无法测量的参数进行预估，对综合测量数据进行分析，因此受到了非常广泛的应用将虚拟仪器与软测量技术相结合，可以解决电力测试领域当中存在的许多测量问题，比如对电流互感器励磁特性的测试过程当中就可以使用虚拟仪器与软测量技术之间配合进行测量建模，从而测得相对准确的数值二、电力互感器励磁特性测量方法（一）励磁特性测量方法介绍电流互感器是电力行业当中最为重要的设备之一，能够按照一定的比例将输电线路上巨大的电流值进行降低，直至可以使用仪表进行测量，而这对电力的测量工作而言十分重要除了能够对电力测量提供帮助之外，电流互感器还能够作为各类继电保护的电源使用对于电流互感器而言，励磁特性是直接决定互感器性能的重要因素，因此对电流互感器励磁特性的测量数据就成为了衡量电流互感器性能的方法目前市场上的电流互感器主要分为TPS级、TPX级与TPY级，其中TPX级与TPS级的电流互感器的励磁性能测试需要对其铁心进行退磁，而TPY級则无需退磁。

在实际测量当中，对电流互感器的励磁特性主要有三种，分别为低频交流法、直流法与电容放电法二）各种测试方法的分析比较在对电流互感器进行测试的过程中，低频交流法、直流法与电流放电法分别有着不同的特点，而其测试方式也有着一定程度的差异，能够在不同的测量场合发挥相应的作用其中，低频交流法需要对被测绕组使用低频的交流电源进行激励，使其在低压可测的条件下达到饱和，进而获取测试效果，这种测试方法能够对电流互感器的电感与剩磁等参数进行比较精准的测量，但对其励磁特性的测量则无法完全实现，且需要相对昂贵的大容量电源装置，使得测量成本过高，测量系统复杂;使用直流法对电流互感器进行测试的过程当中，由于其二次绕组的电流变化无法在短时间内归零，容易导致剩磁系数的测量失准，且绕组放电过程中的电压突变现象会对电压传感器造成一定影响，因此需要用于实验的电压传感器拥有更高的耐压值与更宽的频率，而这也在一定程度上增加了测试的成本;使用电容放电法对电流互感器的励磁特性进行测量的过程中，需要使用大容量的电容进行配合，因此导致测试装置的体积难以下降此外，使用电容放电法对TPS级或TPX级的电流互感器进行测量的过程中，需要进行一道額外的消磁工序，使测试过程更加的繁琐。

除此之外，以上三种测试方法对于电流互感器的绕组内阻的测量有着一定的困难，需要使用附加实验进行，这也导致了实验的难度上升三）平台系统测量方法的选用传统测量方法存在着一定的缺陷，对于电流互感器的励磁特性测试难以做到尽善尽美，但使用全新的虚拟仪器与软测量技术，就可以对电流互感器的励磁特性进行相对精准的测量，同时还可以避免危险的高压测试，弥补了传统测试方法所需设备笨重、测试工艺复杂的缺点使用平台系统进行电流互感器的励磁特性的测量，需要在直流法的基础上加以改进，借助工业计算机对测试过程进行控制，从而取得智能化测试的效果三、新型电力互感器测试平台系统软硬件设计（一）平台系统功能介绍电流互感器对于电力行业的发展有着至关重要的作用，而对于电流互感器的励磁特性的测量则是衡量互感器性能的关键所在以往的测量方法不仅需要较高的测量成本，且在一些关键测量数据的部分难以一次测量清楚，对测量工作带来了很大的不变因此，使用虚拟仪器与软测量技术搭建的电流互感器测试平台则成为了测试电流互感器励磁特性的全新方案在测试过程中，测试平台系统有着三大测试功能，分别是对TPY互感器二次绕组的励磁特性的测量，对电流互感器小线圈的测试与对电流互感器的铁磁谐振波形的自动分析，相较传统的测量方式而言，有着更加全面的测试效果。

二）互感器自动分档测量含义在对电流互感器的励磁特性测试的过程当中，部分测试时间常数较大的互感器进行二次绕组时，往往会出现磁通的测量值出现相对明显的偏差，而磁通——电流的波形也会出现明显的变化，而这种情况出现的原因则是由于平台测试预设定的时间内的充电不饱和、放电不完全所导致的为了解决以上误差，需要对电流互感器的时间常数进行分档，然后选择不同的档位进行测量使用分档测量，可以在测试时间保持不变的情况下提高测量的精度，对于互感器励磁特性的测试准确度的提升十分有效三）互感器谐波测试原理在电力系统进行切换的过程当中，其电力互感器有时会产生电磁谐振现象，对电网形成严重的电磁干扰，甚至造成电网当中并联电容器的损坏因此，对电力互感器的电磁谐振波进行检测对于维护电网运行安全非常重要在对电力互感器的谐波进行测试的过程中，需要对互感器的一次电压、二次电压与二次电流信号进行测量，通过一个短路电压信号使二次电压短路，对二次电压的波形在短路后复原过程当中出现的畸变情况进行检测，从而得出电力互感器的谐波次数，以此衡量互感器的性能四）平台系统硬件架构为了实现平台系统的三大功能，需要在进行平台系统的架构过程当中对虚拟仪器系统所需的高性能数据采集卡进行配置，以此满足虚拟仪器进行数据采集与数字输出的功能。

除了高性能的数据采集卡之外，为了实现对电力互感器的励磁特性测试、小线圈测试与谐波测试等功能，需要配合相应的电源模块与电路选择模块，在不同的测量工序当中选择相应的模块，从而实现相应的功能测试五）平台系统软件设计对于测试平台系统而言，软件系统需要负责进行数据采集、数据分析、数据判断、数据储存、数据曲线显示、测量历史记录查询等多个功能，可以说是整个平台系统当中最为重要的部分为了实现相应的功能，需要平台软件具备数据采集处理模块、数据图形模块、数据库管理模块等相应构成部件四、自动测试系统精度分析及改善方案（一）测试系统精度分析误差这一影响测量结果准确度的因素存在于任何的测量过程当中，其中也包括使用平台系统对电力互感器进行的测试在测试过程当中，误差这一因素可以细分为系统误差与随机误差，这两类误差的出现是无法避免的，但却可以通过对测试系统进行提高精确度的调整来降低误差的影响其中，随机误差实际上是一种函数准确度参数的因素，而系统误差则是函数计算过程当中出现的误差问题为了解决测试过程当中存在的误差，除了进行多次反复测量去平均值的方法之外，还可以对测试系统的精度进行分析，寻找可能引发误差的部分，对其进行更加精细的调整[2]。

二）互感器励磁特性系统虽然测试平台这一方案对电力互感器的测试精准度与全面度远超传统测试方式，但在测试过程当中依旧存在一定的问题，其中就包含电感与时间常数的测试误差，二次时间常数的跳变、修正过的测试数据无法正常保存等问题，需要在平台开发者与使用者加强对平台的维护三）新励磁特性测试方法测试平台对电力互感器的测试结果的准确度相对常规测试更高，但测试平台也有着相应的缺点，就是不适合工业应用过程当中的快速检测除此之外，测试平台还难以实现对剩磁通点与饱和磁通点刺桐店的快速测量对此，可以利用电力互感器的剩磁数据在放点完成后数分钟内几乎保持不变的特性开发全新的励磁特性测试方法，以此规避残留的磁通对测试结果的影响此种测试方法需要在对互感器的绕组进行充放电之后将电源反向进行数据采集，以此计算二次绕组内阻、剩磁通值与饱和磁通值相比现有的技术，这种测试方法无需对互感器进行复杂的退磁操作，且通过正反励磁交替的方法实现了测量消磁一体化，提高了测量精度四）测试方法原理及分。