[发明专利]基于虚拟仪器的变压器变比测量系统

说明书

(一)技术领域：

本发明属于变压器变比测量技术领域，是一种基于虚拟仪器技术的变压器变比测量系统。

(二)背景技术：

根据GB1094-1996《电力变压器标准》、DL/T596-1996中华人民共和国电力行业标准《电力设备预防性试验规程》要求，在装备过程、安装前及进行大修后需要对电力变压器的主接线、分接头的变比进行测定。可见，变比是变压器的重要参数之一。变比参数的恶化可以反映变压器的很多故障。例如可以检查线圈匝数是否正确、分接头焊接质量，查明线圈短路、断路，分接头开关的故障和错误，也可查明分接开关手柄位置与箱内分接开关对应情况，查出分接引线装配问题。同时，变比测试的精度也随现代化的发展成为影响电能质量的重要环节。例如两台并列运行的变压器要求短路阻抗匹配，具有相同钟点，变压比相差不能超过0.5％。否则，两变压器间将产生环流电流，损耗增加，严重时将导致变压器发生故障，如绕组短路、断路、击穿、变形、烧毁等。通过市场调查，现有的变比测试系统在测试精度和适用范围上有所欠缺，所以有必要研究一种可用于特殊接线方式的高精度变比测量系统。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统，本测试系统采用了虚拟仪器的设计思想，硬件及结构统一设计，既适应了仪器发展的潮流趋势，又提高了仪器设备的档次，更为重要的是可更好地服务于不同需求的电力用户。

本发明的技术方案：一种基于虚拟仪器的变压器变比测量系统，其特征在于它是由三相信号源电路、功放电路、高/低压侧控制电路、信号调理单元、数据采集单元以及包含有变比测量程序的CPU控制器构成；三相信号源电路输入端接功放电路，连接到被测变压器；同时高/低压侧控制电路部分输入端接被测变压器两侧三相，输出端接信号调理单元，通过数据采集单元进入CPU控制器；CPU控制器反馈接回数据采集单元，同时接三相信号源和高/低压侧控制电路部分；CPU控制器输入/出端口连接键盘输入和显示器输出。

上述所说的三相信号源电路是由CPLD，ROM，DAC7644和用于幅值控制的串行D/A组成；ROM由CPLD控制，根据试验要求设置的信号频率及其相位关系得到对应的工作时钟和分时生成ROM的地址信号、读写控制、DAC7644的片选、通道地址和启动转换等控制信号，将满足相位关系的波形数据写入D/A的相应通道，并将各通道数据同时启动输出，得到满足频率、相位要求的等幅值信号。DAC7644的输出信号作为幅值控制的串行D/A的参考信号，通过CPU可对各路信号的幅值进行控制。

上述所说的功放电路是由包括运算放大器和电阻的同向比例电路组成；跟随器将信号提取，由同向放大电路进行电压放大，由驱动和功率单元进行功率放大，保护检测单元实时检测被测信号，得到的测试电压且具有一定的功率，输出电压和输入电压信号呈线性关系，并且可控。

上述所说的高/低压侧控制电路是由高压侧继电器电路及低压侧继电器电路组成；高压侧继电器电路的输出端连接到低压侧继电器电路的输入端；所说的电路中有实现对高压侧继电器电路及低压侧继电器电路进行两次非同相测试的特种变压器测试的继电器。

上述所说的信号调理单元是由CPLD器件、8片D/A转换器件、8片运算放大器、晶振、地址设置电路与低通滤波电路组成；各模拟通道的放大倍数控制数据采用同一移位寄存器的输出，每一个通道数据的输出都进入每路D/A的移位寄存器，8片D/A的锁存器控制更新被选中的调理回路的放大倍数信号。

上述所说的数据采集单元是由CPLD、PC总线、模-数转换芯片MAX 125、晶振、地址设置跳线以及中断设置跳线组成，包括各相关接口和控制编程；在CPLD芯片与PC总线之间有中断设置跳线，CPLD上连接有地址设置接口，CPLD上连接有模-数转换芯片，模-数转换芯片上连接有晶振；完成对工控机地址总线数据进行译码的CPLD是本采集卡的核心，产生的逻辑控制信号控制各个单元的工作状态；CPLD要求控制数据的位数和A/D转换器的位数相匹配；数据采集单元中设置有地址译码、读数据寄存器、写数据寄存器、控制通道寄存器、启动触发器、中断响应寄存器，通过读写相应的寄存器实现数据输入与输出。

上述所说的包含有变比测量程序的CPU控制器是由硬件乘法器、累加器及输入输出控制器构成，硬件乘法器的输出连接到累加器的输入，累加器的输出连接到输出输出控制器的输入。