基于LabVIEW的氣體繼電器檢測系統(tǒng)的研制

摘 要 本文講述基于LabVIEW軟件平臺的氣體繼電器檢測系統(tǒng)的解決方案。將被測氣體繼電器安裝在校驗(yàn)臺上，采用渦輪流量傳感器檢測流速沖擊葉片產(chǎn)生的脈沖信號，通過USB2821采集卡采集到計(jì)算機(jī)，應(yīng)用LabVIEW軟件測試系統(tǒng)的固有頻率，并依此計(jì)算待測氣體繼電器的流速，最后應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性。

關(guān)鍵詞 氣體繼電器；labVIEW軟件；渦輪流量傳感器

中圖分類號：P634.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0036-02

油浸式電力變壓器在電力行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，在油浸式電力變壓器的內(nèi)部故障保護(hù)中，氣體繼電器保護(hù)是一種最重要的非電量保護(hù)裝置。一般當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，變壓器內(nèi)部壓力會突然增大。在通往儲油柜的管路中產(chǎn)生1.2 m/s的油流速時(shí)，重瓦斯信號被接通，并作用于跳閘。本文介紹一種多用氣體繼電器校驗(yàn)臺，包括潛油泵、集氣器、校驗(yàn)臺架、濾油器、油箱，控制柜及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的有益效果是：結(jié)構(gòu)合理，體積小，計(jì)量準(zhǔn)確性高，工作可靠，一臺檢驗(yàn)臺可對國內(nèi)三種管徑Φ25 mm、Φ50 mm、Φ80 mm規(guī)格氣體繼電器的流速進(jìn)行校驗(yàn)，也可對其它型號的氣體繼電器進(jìn)行校驗(yàn)。

1 流速校驗(yàn)的數(shù)學(xué)模型

校驗(yàn)臺選用LWGY50、LWGY80型渦輪流量傳感器作為氣體繼電器流速校驗(yàn)的一次儀表。LWGY50型渦輪流量傳感器用來校驗(yàn)Φ25 mm規(guī)格氣體繼電器。LWGY80型渦輪流量傳感器用來校驗(yàn)Φ50 mm、Φ80 mm規(guī)格氣體繼電器。渦輪流量傳感器是由永久磁鋼和線圈組成信號檢測磁場。被測液壓油流經(jīng)傳感器時(shí)，傳感器內(nèi)葉輪借助液體的動能沖擊而旋轉(zhuǎn)。此時(shí)葉輪葉片使檢出裝置中的磁路磁阻發(fā)生周期性變化，因而在檢出線圈兩端感應(yīng)出與流量成正比的電脈沖信號，經(jīng)前置放大器放大后送至顯示儀表。

在測量范圍內(nèi)，傳感器的流量脈沖頻率與流速成正比：

Q=f/K （1）

式中，f為流量信號頻率（Hz）；Q為體積流量（m3/h或L/h）；K為渦輪流量傳感器的儀表系數(shù)（脈沖/L）。

此瞬時(shí)流量值除以氣體繼電器的管口橫截面積即為通過氣體繼電器的瞬時(shí)流速v（m/s），再經(jīng)流量單位換算可以得到，流速與渦輪的頻率之間的函數(shù)關(guān)系：

v=0.004f/πD2K （2）

式中，D為氣體繼電器管口直徑（m）。

2 測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

測試裝置模擬油浸式電力變壓器發(fā)生故障時(shí)的工作環(huán)境，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)測控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)氣體繼電器動作流速值和氣體繼電器密閉性能試驗(yàn)；計(jì)算機(jī)全中文菜單式顯示、鍵盤操作、自動檢測、打印測試結(jié)果。具有自動化程度高，操作界面直觀、簡單，操作靈活方便的特點(diǎn)。

氣體繼電器檢測裝置主要包括油箱、90°蝶閥、電磁閥、渦輪流量傳感器、回油箱及計(jì)算機(jī)電器檢測系統(tǒng)。如圖1所示。

3 測試系統(tǒng)的工作原理

校驗(yàn)臺主要模擬變壓器發(fā)生故障時(shí)，氣體繼電器所處的工作環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將氣體繼電器安裝在實(shí)驗(yàn)臺上，按下實(shí)驗(yàn)臺啟動按鈕，郵泵將液壓油抽到油箱中，當(dāng)油位達(dá)到指定位置時(shí)，油泵自動停止加油。旋轉(zhuǎn)加壓氣體閥，將氣體打入油箱，觀察壓力表，當(dāng)達(dá)到指定壓力20 MPa后關(guān)閉加壓閥。然后按下校驗(yàn)臺上的測試按鈕，電磁閥打開，油箱內(nèi)的液壓油在高氣壓作用下沖擊氣體繼電器的內(nèi)部開關(guān)使其接通后控制測試停止，USB2821采集卡采集渦輪流量傳感器的產(chǎn)生的流量信號，送入計(jì)算機(jī)計(jì)算后得出沖擊流速，將結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)上，并自動打印測試報(bào)告。

1—油箱；2—90°蝶閥；3—被測氣體繼電器；4—渦輪流量傳感器；5—電磁閥；6—回油箱；7—計(jì)算機(jī)電器檢測系統(tǒng)

圖1 氣體繼電器檢測裝置

4 電器控制系統(tǒng)組成

氣體繼電器校驗(yàn)臺電器控制系統(tǒng)硬件主要為：計(jì)算機(jī)一臺、USB2821采集卡、接觸器、聲光報(bào)警器、開關(guān)按鈕和打印機(jī)等。軟件部分選擇了LabVIEW圖形化編程軟件。

本裝置核心主要是通過采集卡對渦輪流量傳感器受油流沖擊后產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行采集，經(jīng)過計(jì)算機(jī)計(jì)算得到精確的頻率值，最后通過計(jì)算公式得到的流速值顯示在屏幕上，并打印測試結(jié)果。

計(jì)算機(jī)選用普通液晶顯示器，CPU為奔騰4處理器，512內(nèi)存，80G硬盤，集成顯卡。

信號采集系統(tǒng)選擇了USB2821采集卡，該采集卡是一種基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡，可直接插在計(jì)算機(jī)的USB接口上，構(gòu)成質(zhì)量檢測的數(shù)據(jù)采集、波形分析和處理。采集卡分為模擬量和數(shù)字量采集。本設(shè)計(jì)中選用：

AD模擬量輸入量程：0—10 V。

轉(zhuǎn)換精度：12位。

采樣速度：100 kHz。

物理通道數(shù)：單端32通道，雙端16通道。

DI數(shù)字量輸入：8通道。

DO數(shù)字量輸出：8通道。

接觸器主要是對液壓泵和電磁閥的控制。

軟件平臺選擇了LabVIEW圖形化編程軟件，此軟件是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編程語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。而且此設(shè)計(jì)平臺的核心也是開發(fā)測量和控制系統(tǒng)的理想選擇。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲等。在本設(shè)計(jì)中就調(diào)用了數(shù)據(jù)采集、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及存儲等函數(shù)。軟件設(shè)計(jì)中增加了延時(shí)功能，這樣使測量數(shù)據(jù)更加的準(zhǔn)確。

設(shè)計(jì)中增加了聲光報(bào)警功能，當(dāng)測試出現(xiàn)過壓、過流現(xiàn)象，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警并且自動斷電。從視覺和聽覺上保護(hù)了試驗(yàn)者的人身安全。

5 校驗(yàn)結(jié)果

分別對Φ50 mm、Φ80 mm兩種規(guī)格氣體繼電器的流速分別進(jìn)行校驗(yàn)，經(jīng)過數(shù)百組數(shù)據(jù)的反復(fù)試驗(yàn)對比，通過計(jì)算得到誤差在允許范圍內(nèi)。取兩組典型校驗(yàn)后的結(jié)果如表1所示。

6 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)將虛擬儀器引入到生產(chǎn)實(shí)踐中，通過虛擬按鈕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測，計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，檢測結(jié)果精確到萬分位，使得每個(gè)產(chǎn)品出廠都達(dá)到合格。本校驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)為：可檢測多種口徑氣體繼電器，檢測安裝簡單，更換時(shí)間短。

參考文獻(xiàn)

[1]雷振山.LabVIEW 7 Express S使用技術(shù)教程[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[2]孔志禮、冷興聚.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2000.

[3]陳白寧、段志敏、劉文波.機(jī)電傳動控制[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2002.

[4]李序葆.電力電子器件及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

作者簡介

張宗媛（1982-），女，漢族，科員，機(jī)械工程師，碩士研究生，研究方向：從事螺旋樁機(jī)設(shè)計(jì)工作。endprint

摘 要 本文講述基于LabVIEW軟件平臺的氣體繼電器檢測系統(tǒng)的解決方案。將被測氣體繼電器安裝在校驗(yàn)臺上，采用渦輪流量傳感器檢測流速沖擊葉片產(chǎn)生的脈沖信號，通過USB2821采集卡采集到計(jì)算機(jī)，應(yīng)用LabVIEW軟件測試系統(tǒng)的固有頻率，并依此計(jì)算待測氣體繼電器的流速，最后應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性。

關(guān)鍵詞 氣體繼電器；labVIEW軟件；渦輪流量傳感器

中圖分類號：P634.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0036-02

油浸式電力變壓器在電力行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，在油浸式電力變壓器的內(nèi)部故障保護(hù)中，氣體繼電器保護(hù)是一種最重要的非電量保護(hù)裝置。一般當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，變壓器內(nèi)部壓力會突然增大。在通往儲油柜的管路中產(chǎn)生1.2 m/s的油流速時(shí)，重瓦斯信號被接通，并作用于跳閘。本文介紹一種多用氣體繼電器校驗(yàn)臺，包括潛油泵、集氣器、校驗(yàn)臺架、濾油器、油箱，控制柜及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的有益效果是：結(jié)構(gòu)合理，體積小，計(jì)量準(zhǔn)確性高，工作可靠，一臺檢驗(yàn)臺可對國內(nèi)三種管徑Φ25 mm、Φ50 mm、Φ80 mm規(guī)格氣體繼電器的流速進(jìn)行校驗(yàn)，也可對其它型號的氣體繼電器進(jìn)行校驗(yàn)。

1 流速校驗(yàn)的數(shù)學(xué)模型

校驗(yàn)臺選用LWGY50、LWGY80型渦輪流量傳感器作為氣體繼電器流速校驗(yàn)的一次儀表。LWGY50型渦輪流量傳感器用來校驗(yàn)Φ25 mm規(guī)格氣體繼電器。LWGY80型渦輪流量傳感器用來校驗(yàn)Φ50 mm、Φ80 mm規(guī)格氣體繼電器。渦輪流量傳感器是由永久磁鋼和線圈組成信號檢測磁場。被測液壓油流經(jīng)傳感器時(shí)，傳感器內(nèi)葉輪借助液體的動能沖擊而旋轉(zhuǎn)。此時(shí)葉輪葉片使檢出裝置中的磁路磁阻發(fā)生周期性變化，因而在檢出線圈兩端感應(yīng)出與流量成正比的電脈沖信號，經(jīng)前置放大器放大后送至顯示儀表。

在測量范圍內(nèi)，傳感器的流量脈沖頻率與流速成正比：

Q=f/K （1）

式中，f為流量信號頻率（Hz）；Q為體積流量（m3/h或L/h）；K為渦輪流量傳感器的儀表系數(shù)（脈沖/L）。

此瞬時(shí)流量值除以氣體繼電器的管口橫截面積即為通過氣體繼電器的瞬時(shí)流速v（m/s），再經(jīng)流量單位換算可以得到，流速與渦輪的頻率之間的函數(shù)關(guān)系：

v=0.004f/πD2K （2）

式中，D為氣體繼電器管口直徑（m）。

2 測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

測試裝置模擬油浸式電力變壓器發(fā)生故障時(shí)的工作環(huán)境，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)測控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)氣體繼電器動作流速值和氣體繼電器密閉性能試驗(yàn)；計(jì)算機(jī)全中文菜單式顯示、鍵盤操作、自動檢測、打印測試結(jié)果。具有自動化程度高，操作界面直觀、簡單，操作靈活方便的特點(diǎn)。

氣體繼電器檢測裝置主要包括油箱、90°蝶閥、電磁閥、渦輪流量傳感器、回油箱及計(jì)算機(jī)電器檢測系統(tǒng)。如圖1所示。

3 測試系統(tǒng)的工作原理

校驗(yàn)臺主要模擬變壓器發(fā)生故障時(shí)，氣體繼電器所處的工作環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將氣體繼電器安裝在實(shí)驗(yàn)臺上，按下實(shí)驗(yàn)臺啟動按鈕，郵泵將液壓油抽到油箱中，當(dāng)油位達(dá)到指定位置時(shí)，油泵自動停止加油。旋轉(zhuǎn)加壓氣體閥，將氣體打入油箱，觀察壓力表，當(dāng)達(dá)到指定壓力20 MPa后關(guān)閉加壓閥。然后按下校驗(yàn)臺上的測試按鈕，電磁閥打開，油箱內(nèi)的液壓油在高氣壓作用下沖擊氣體繼電器的內(nèi)部開關(guān)使其接通后控制測試停止，USB2821采集卡采集渦輪流量傳感器的產(chǎn)生的流量信號，送入計(jì)算機(jī)計(jì)算后得出沖擊流速，將結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)上，并自動打印測試報(bào)告。

1—油箱；2—90°蝶閥；3—被測氣體繼電器；4—渦輪流量傳感器；5—電磁閥；6—回油箱；7—計(jì)算機(jī)電器檢測系統(tǒng)

圖1 氣體繼電器檢測裝置

4 電器控制系統(tǒng)組成

氣體繼電器校驗(yàn)臺電器控制系統(tǒng)硬件主要為：計(jì)算機(jī)一臺、USB2821采集卡、接觸器、聲光報(bào)警器、開關(guān)按鈕和打印機(jī)等。軟件部分選擇了LabVIEW圖形化編程軟件。

本裝置核心主要是通過采集卡對渦輪流量傳感器受油流沖擊后產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行采集，經(jīng)過計(jì)算機(jī)計(jì)算得到精確的頻率值，最后通過計(jì)算公式得到的流速值顯示在屏幕上，并打印測試結(jié)果。

計(jì)算機(jī)選用普通液晶顯示器，CPU為奔騰4處理器，512內(nèi)存，80G硬盤，集成顯卡。

信號采集系統(tǒng)選擇了USB2821采集卡，該采集卡是一種基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡，可直接插在計(jì)算機(jī)的USB接口上，構(gòu)成質(zhì)量檢測的數(shù)據(jù)采集、波形分析和處理。采集卡分為模擬量和數(shù)字量采集。本設(shè)計(jì)中選用：

AD模擬量輸入量程：0—10 V。

轉(zhuǎn)換精度：12位。

采樣速度：100 kHz。

物理通道數(shù)：單端32通道，雙端16通道。

DI數(shù)字量輸入：8通道。

DO數(shù)字量輸出：8通道。

接觸器主要是對液壓泵和電磁閥的控制。

軟件平臺選擇了LabVIEW圖形化編程軟件，此軟件是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編程語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。而且此設(shè)計(jì)平臺的核心也是開發(fā)測量和控制系統(tǒng)的理想選擇。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲等。在本設(shè)計(jì)中就調(diào)用了數(shù)據(jù)采集、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及存儲等函數(shù)。軟件設(shè)計(jì)中增加了延時(shí)功能，這樣使測量數(shù)據(jù)更加的準(zhǔn)確。

設(shè)計(jì)中增加了聲光報(bào)警功能，當(dāng)測試出現(xiàn)過壓、過流現(xiàn)象，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警并且自動斷電。從視覺和聽覺上保護(hù)了試驗(yàn)者的人身安全。

5 校驗(yàn)結(jié)果

分別對Φ50 mm、Φ80 mm兩種規(guī)格氣體繼電器的流速分別進(jìn)行校驗(yàn)，經(jīng)過數(shù)百組數(shù)據(jù)的反復(fù)試驗(yàn)對比，通過計(jì)算得到誤差在允許范圍內(nèi)。取兩組典型校驗(yàn)后的結(jié)果如表1所示。

6 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)將虛擬儀器引入到生產(chǎn)實(shí)踐中，通過虛擬按鈕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測，計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，檢測結(jié)果精確到萬分位，使得每個(gè)產(chǎn)品出廠都達(dá)到合格。本校驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)為：可檢測多種口徑氣體繼電器，檢測安裝簡單，更換時(shí)間短。

參考文獻(xiàn)

[1]雷振山.LabVIEW 7 Express S使用技術(shù)教程[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[2]孔志禮、冷興聚.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2000.

[3]陳白寧、段志敏、劉文波.機(jī)電傳動控制[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2002.

[4]李序葆.電力電子器件及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

作者簡介

張宗媛（1982-），女，漢族，科員，機(jī)械工程師，碩士研究生，研究方向：從事螺旋樁機(jī)設(shè)計(jì)工作。endprint

摘 要 本文講述基于LabVIEW軟件平臺的氣體繼電器檢測系統(tǒng)的解決方案。將被測氣體繼電器安裝在校驗(yàn)臺上，采用渦輪流量傳感器檢測流速沖擊葉片產(chǎn)生的脈沖信號，通過USB2821采集卡采集到計(jì)算機(jī)，應(yīng)用LabVIEW軟件測試系統(tǒng)的固有頻率，并依此計(jì)算待測氣體繼電器的流速，最后應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性。

關(guān)鍵詞 氣體繼電器；labVIEW軟件；渦輪流量傳感器

中圖分類號：P634.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0036-02

油浸式電力變壓器在電力行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，在油浸式電力變壓器的內(nèi)部故障保護(hù)中，氣體繼電器保護(hù)是一種最重要的非電量保護(hù)裝置。一般當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，變壓器內(nèi)部壓力會突然增大。在通往儲油柜的管路中產(chǎn)生1.2 m/s的油流速時(shí)，重瓦斯信號被接通，并作用于跳閘。本文介紹一種多用氣體繼電器校驗(yàn)臺，包括潛油泵、集氣器、校驗(yàn)臺架、濾油器、油箱，控制柜及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的有益效果是：結(jié)構(gòu)合理，體積小，計(jì)量準(zhǔn)確性高，工作可靠，一臺檢驗(yàn)臺可對國內(nèi)三種管徑Φ25 mm、Φ50 mm、Φ80 mm規(guī)格氣體繼電器的流速進(jìn)行校驗(yàn)，也可對其它型號的氣體繼電器進(jìn)行校驗(yàn)。

1 流速校驗(yàn)的數(shù)學(xué)模型

校驗(yàn)臺選用LWGY50、LWGY80型渦輪流量傳感器作為氣體繼電器流速校驗(yàn)的一次儀表。LWGY50型渦輪流量傳感器用來校驗(yàn)Φ25 mm規(guī)格氣體繼電器。LWGY80型渦輪流量傳感器用來校驗(yàn)Φ50 mm、Φ80 mm規(guī)格氣體繼電器。渦輪流量傳感器是由永久磁鋼和線圈組成信號檢測磁場。被測液壓油流經(jīng)傳感器時(shí)，傳感器內(nèi)葉輪借助液體的動能沖擊而旋轉(zhuǎn)。此時(shí)葉輪葉片使檢出裝置中的磁路磁阻發(fā)生周期性變化，因而在檢出線圈兩端感應(yīng)出與流量成正比的電脈沖信號，經(jīng)前置放大器放大后送至顯示儀表。

在測量范圍內(nèi)，傳感器的流量脈沖頻率與流速成正比：

Q=f/K （1）

式中，f為流量信號頻率（Hz）；Q為體積流量（m3/h或L/h）；K為渦輪流量傳感器的儀表系數(shù)（脈沖/L）。

此瞬時(shí)流量值除以氣體繼電器的管口橫截面積即為通過氣體繼電器的瞬時(shí)流速v（m/s），再經(jīng)流量單位換算可以得到，流速與渦輪的頻率之間的函數(shù)關(guān)系：

v=0.004f/πD2K （2）

式中，D為氣體繼電器管口直徑（m）。

2 測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

測試裝置模擬油浸式電力變壓器發(fā)生故障時(shí)的工作環(huán)境，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)測控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)氣體繼電器動作流速值和氣體繼電器密閉性能試驗(yàn)；計(jì)算機(jī)全中文菜單式顯示、鍵盤操作、自動檢測、打印測試結(jié)果。具有自動化程度高，操作界面直觀、簡單，操作靈活方便的特點(diǎn)。

氣體繼電器檢測裝置主要包括油箱、90°蝶閥、電磁閥、渦輪流量傳感器、回油箱及計(jì)算機(jī)電器檢測系統(tǒng)。如圖1所示。

3 測試系統(tǒng)的工作原理

校驗(yàn)臺主要模擬變壓器發(fā)生故障時(shí)，氣體繼電器所處的工作環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將氣體繼電器安裝在實(shí)驗(yàn)臺上，按下實(shí)驗(yàn)臺啟動按鈕，郵泵將液壓油抽到油箱中，當(dāng)油位達(dá)到指定位置時(shí)，油泵自動停止加油。旋轉(zhuǎn)加壓氣體閥，將氣體打入油箱，觀察壓力表，當(dāng)達(dá)到指定壓力20 MPa后關(guān)閉加壓閥。然后按下校驗(yàn)臺上的測試按鈕，電磁閥打開，油箱內(nèi)的液壓油在高氣壓作用下沖擊氣體繼電器的內(nèi)部開關(guān)使其接通后控制測試停止，USB2821采集卡采集渦輪流量傳感器的產(chǎn)生的流量信號，送入計(jì)算機(jī)計(jì)算后得出沖擊流速，將結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)上，并自動打印測試報(bào)告。

1—油箱；2—90°蝶閥；3—被測氣體繼電器；4—渦輪流量傳感器；5—電磁閥；6—回油箱；7—計(jì)算機(jī)電器檢測系統(tǒng)

圖1 氣體繼電器檢測裝置

4 電器控制系統(tǒng)組成

氣體繼電器校驗(yàn)臺電器控制系統(tǒng)硬件主要為：計(jì)算機(jī)一臺、USB2821采集卡、接觸器、聲光報(bào)警器、開關(guān)按鈕和打印機(jī)等。軟件部分選擇了LabVIEW圖形化編程軟件。

本裝置核心主要是通過采集卡對渦輪流量傳感器受油流沖擊后產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行采集，經(jīng)過計(jì)算機(jī)計(jì)算得到精確的頻率值，最后通過計(jì)算公式得到的流速值顯示在屏幕上，并打印測試結(jié)果。

計(jì)算機(jī)選用普通液晶顯示器，CPU為奔騰4處理器，512內(nèi)存，80G硬盤，集成顯卡。

信號采集系統(tǒng)選擇了USB2821采集卡，該采集卡是一種基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡，可直接插在計(jì)算機(jī)的USB接口上，構(gòu)成質(zhì)量檢測的數(shù)據(jù)采集、波形分析和處理。采集卡分為模擬量和數(shù)字量采集。本設(shè)計(jì)中選用：

AD模擬量輸入量程：0—10 V。

轉(zhuǎn)換精度：12位。

采樣速度：100 kHz。

物理通道數(shù)：單端32通道，雙端16通道。

DI數(shù)字量輸入：8通道。

DO數(shù)字量輸出：8通道。

接觸器主要是對液壓泵和電磁閥的控制。

軟件平臺選擇了LabVIEW圖形化編程軟件，此軟件是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編程語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。而且此設(shè)計(jì)平臺的核心也是開發(fā)測量和控制系統(tǒng)的理想選擇。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲等。在本設(shè)計(jì)中就調(diào)用了數(shù)據(jù)采集、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及存儲等函數(shù)。軟件設(shè)計(jì)中增加了延時(shí)功能，這樣使測量數(shù)據(jù)更加的準(zhǔn)確。

設(shè)計(jì)中增加了聲光報(bào)警功能，當(dāng)測試出現(xiàn)過壓、過流現(xiàn)象，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警并且自動斷電。從視覺和聽覺上保護(hù)了試驗(yàn)者的人身安全。

5 校驗(yàn)結(jié)果

分別對Φ50 mm、Φ80 mm兩種規(guī)格氣體繼電器的流速分別進(jìn)行校驗(yàn)，經(jīng)過數(shù)百組數(shù)據(jù)的反復(fù)試驗(yàn)對比，通過計(jì)算得到誤差在允許范圍內(nèi)。取兩組典型校驗(yàn)后的結(jié)果如表1所示。

6 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)將虛擬儀器引入到生產(chǎn)實(shí)踐中，通過虛擬按鈕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測，計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，檢測結(jié)果精確到萬分位，使得每個(gè)產(chǎn)品出廠都達(dá)到合格。本校驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)為：可檢測多種口徑氣體繼電器，檢測安裝簡單，更換時(shí)間短。

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作者簡介

張宗媛（1982-），女，漢族，科員，機(jī)械工程師，碩士研究生，研究方向：從事螺旋樁機(jī)設(shè)計(jì)工作。endprint