摘要：分析了傳統手工CT檢測方法的缺點，結合虛擬儀器的概念提出了一種基于計算機技術的CT勵磁特性測量方法，并且以實際測量結果展示此方法的優勢。 關鍵詞：虛擬儀器；高壓開關 高壓電流互感器是電力系統中的重要設備，無論是在電力系統的繼電保護，還是在高電壓測量當中都起著舉足輕重的作用。因此，西安高壓開關廠依據國家標準，對高壓電流互感器的生產質量進行了嚴格的出廠檢測。 　　 1997年7月3日發布的GB16847-1997國家標準《保護用電流互感器暫態特性技術要求》當中規定，對于TPS，TPX，TPY，TPZ級保護用電流互感器，二次勵磁特性測定試驗是必須進行的型式試驗和例行試驗，并且在國家標準的附錄中給出了推薦使用的幾種測試方法。 1 西安高壓開關廠目前的測試檢測現狀 　　 鐵心勵磁特性的測量就是要確定鐵心的二次匝鏈磁通與勵磁電流之間的關系。西安高壓開關廠對于電感較小的電流互感器二次勵磁特性，采用的是國家標準推薦的交流法測量。 交流法的測量原理［1］簡述如下： 　　 在二次端子上施加實際的正弦波交流電壓，測量相應的勵磁電流，勵磁電流的測量采用峰值讀數，以便能與峰值磁通值相對應。勵磁電壓的測量應采用均方根值（標準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，測得相應的電壓均方根值和勵磁電流峰值，即可描繪出一條曲線，此曲線即為二次勵磁特性。目前高壓開關廠采用的是人工測量的方法，利用模擬儀表測量相應的電參量值。存在著如下明顯的缺點： 　　 （1）工作效率難以提高人工測量需要手動調節調壓器的輸出電壓，隨著測量點數的增加，工作時間明顯增加，因而工作效率比較低。 （2）測量精度比較低由于測量時間的限制，測繪曲線的點數必然比較少，所以精度必然比較低下。另外，由于是肉眼讀數，人為誤差因素不可避免。 （3）傳統模擬儀表的缺陷傳統的模擬有效值儀表一般對標準正弦波有效，當信號波形有所畸變時，此時測得的不是真有效值，用其代替均方根值誤差相對較大。 　　 為了克服以上缺點，西安高壓開關廠與西安交通大學聯合設計了基于虛擬儀器的CT質量檢測系統。 2 虛擬儀器測控系統的優點 　　 虛擬儀器是現代計算機技術和儀器技術深層次結項重要技術。所謂虛擬儀器，就是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設計定義，具有虛擬面板，測試功能由測試軟件實現的一種計算機儀器系統。虛擬儀器的實質是利用計算機顯示器的顯示功能來模擬傳統儀器的控制面板，以多種形式表達輸出檢測結果，利用計算機強大的軟件功能實現信號數據的運算、分析和處理，利用I／O接口設備完成信號的采集、測量與調理，從而實現各種測試功能的一種計算機儀器系統［2］。 　　一般虛擬儀器測控系統的基本結構如圖1所示。 　　 虛擬儀器測控系統的功能主要靠軟件編程來實現，而且可以通過不同的軟件模塊的組合實現多種測量功能。因此，在硬件平臺確定后有“軟件就是儀器”的說法。 　　 目前比較流行的虛擬儀器編程軟件環境有National Instruments公司（簡稱NI公司）開發的LabWindows／CVI和LabView軟件開發系統，兩者都是采用所見即所得的可視化快速開發技術，通過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交互界面的設計。而且在生成代碼時，這2種開發系統都可以自動生成軟件的基本框架。所有的開發工作就是在指定的位置簡單地添加特定的測試功能代碼。值得一提的是，NI公司提供的大量測試軟件庫函數，可以非常高效地完成各種高級信號處理功能，例如FFT、軟件濾波等。 3 西安高壓開關廠勵磁特性測量系統簡介 　　 在開發西安高壓開關廠的CT勵磁特性檢測系統中，采用的是基于C語言的LabWindows／CVI軟件開發系統。系統的基本框架圖如圖2所示。 　　 系統的基本工作流程解釋如下：首先，這個測試系統的核心部件————工控機通過控制與步進電機驅動模塊驅動安裝在調壓器中心軸上的步進電機M，在調壓器輸出端產生一個指定的AC220 V以內的電壓，通過升壓器升為高壓，加在被測互感器的二次端，通過分壓之后送到電壓變送器輸入端，從而得到電壓波形，電流穿心經過電流變送器，繼而得到電流波形。數據采集卡進行AD轉換之后，送入工控機，由編制的測控軟件完成相應的計算。 　　 工控機軟件主要完成的功能就是計算勵磁電流的峰值和交流電壓的均方根值。電壓均方根值的計算按照式（2）進行： 其中：u［n］為數采卡得到的采樣點電壓序列；N為一個周期內的采樣點數。 　　 為了提高測量計算的精度，去除干擾信號，可以在以上計算之前調用LabWindows／CVI提供的數字濾波庫函數。需要注意的是，數字濾波的截止頻率不可選擇得過低。以電流為例，由于CT在飽和點附近所顯示出來的非線性，即使施加的電壓為完全的正弦波形，電流也會有各次諧波分量。截至頻率設置過低，非但沒有去除噪聲，提高測量精度，反而會損失較大的諧波成分。 4 測試結果 　　 圖3是工控機上軟件自動測繪的CT二次勵磁特性曲線。可以看出，這樣的測繪結果簡單直觀，而且測繪點不是零星的幾個點，因而與手繪相比，具有更高的精確度。 　　 5 結語 　　 不斷更新的計算機技術正在科學研究的各個層面影響著其他學科的發展。基于計算機技術的虛擬儀器測試系統也正以不可逆轉的力量推動著測控技術的革命。通過西安高壓開關廠CT質量檢測系統的研制可以發現，在許多傳統的手工測量領域，適當地引入計算機管理，不但可以大大地提高生產效率，還可以解決許多過去無法解決的人為引起的缺點。虛擬儀器測控系統大有可為。 參考文獻 　　 ［1］國家技術監督局.GB16847-1997保護用電流互感器暫態特性技術要求[S].1997-07-03. ［2］劉君華，白鵬，等．虛擬儀器編程語言LabWindows／CVI教程［M］．北京：電子工業出版社，2001．