基于PXI总线的通用变压器测式系统的设计
传统变压器产品的测试，主要根据IEC和国家标准GB1094-85《电力变压器》中的有关规定进行，测试项目随变压器类型不同而不同，可分为例行试验、型式试验、特殊试验。测试时逐项测试，不仅需要多种多样的测试仪器，造成硬件资源上的浪费，而且由于测试工作采用手工控制方式，劳动强度大测试速度慢，数据处理也需试验人员来完成。针对传统变压器测试的以上特点，我们利用目前已经成熟的先进虚拟仪器技术和数据采集技术，应用美国国家仪器公司(NI公司)研制的功能强大的仪器系统开发平台LabWindows/CVI和该公司提供的一套基于计算机的高性能的数据采集产品，设计一个通用变压器自动测试系统来完成变压器产品的自动测试。
1变压器产品测试项目及测试信号分析
变压器试验种类一般可分为半成品试验、出厂试验、型式试验、特殊试验、验收试验和修理后试验。每台变压器在出厂前都必须进行例行的出厂试验，其试验项目主要有电压比的测量，绕组联结组的测定；绝缘电阻、吸收比、介质损耗的测量；工频耐压试验；感应耐压试验；空载试验；负载试验。而对某种指定结构的变压器产品，还需要进行鉴定性试验即型式试验，包括冲击电压试验；温升试验；局部放电试验等试验项目。综观以上各试验项目的测量原理和测量方法，不难发现：在所有的这些测量中，主要的测量工作还是对电压、电流、电荷的测量。因此根据这些测试信号的性质，利用NI数据采集产品和NI测试软件开发平台来构成一套通用变压器自动测试系统是完全可以实现的。该测试系统不仅可以自动完成对变压器所有例行试验项目和型式试验项目的测试，而且可以完成对试验数据和试验波形的处理、显示、打印，从而达到提高测试质量，加快测试速度，降低测试劳动强度，减少测试硬件资源浪费的目的。
2系统构成及工作原理
2.1工作原理及功能
测试系统主要由PC机、数据采集设备(DAQ)、高速数字化仪和数字I/O设备(DIO)组成，PC机通过PCI总线和DAQ设备、高速数字化仪、DIO设备相联。DIO设备和自动测试控制盒用来实现对被试变压器的加电控制以及在测试不同测试项目时实现对测试线路连接方式的改变，电压、电流、电荷信号采集(DAQ)与高速数字化仪用来实现对各种信号的数据采集及试验数据、试验波形的处理、显示和存储，而PC机是整个自动测试系统的控制中心，它通过执行相应的测量驱动软件来实现对测试项目的选择、各设备的初始化、产品的加电、测试线路接线方式的改变、数据的采集、数据的处理、随机查询、显示数据图表以及波形的显示等一系列功能。
2.2测试系统的硬件组成
整个测试系统的结构简图如图1所示，系统主要由一台PC机，一个NI数据采集设备组合机箱，前置信号调理装置，自动测试控制盒、测试信号形成电路和试验所需要的电源系统组成。试验电源系统中包括例行试验和型式试验过程中的各种电源。测试信号形成电路用来形成各测试项目中所需的测试信号，这些信号虽然都以电压或电流或电荷的形式出现，但它们在性质上的差别却很大，大部分是工频信号，小部分却是瞬变信号，因此该电路应具备多种形式以满足不同项目的测试要求并且应具有良好的性能。自动测试控制盒主要完成两个方面的功能：第一从电源系统中选择适当的电源加到被试变压器，第二根据来自DIO设备的控制信号改变测试线路连接方式及选取测试信号的采样点以便完成相应项目的测试。前置信号调理装置(SCXI)的使用一方面方便多种信号类型的多通道数据采集，通过信号隔离增强对系统的保护，另一方面通过对信号的放大、滤波和同步采样改善测量系统的性能。NI组合机箱中包括各种数据采集设备和高速数字化仪，它主要完成对经过调理的各种信号进行数据采集、数据处理、波形处理等工作。
2.3NI-DAQ与SCXI产品的性能特点简单介绍
为了缩短开发周期，统一设计标准，降低开发费用，NI公司在构建基于计算机的自动测试方案方面提供了一整套性能卓越的数据采集DAQ和信号调理SCXI产品，结合先进的测试软件就可以很方便地构建一个高度集成化、高性能的自动测量系统。具有如下几方面的显著特点：
(1)在基于PC的测试系统中，数据采集产品的采样速率和分辨率是决定测量应用系统性能的关键因素。NI公司的DAQ测量板卡通过配备可编程放大器PGIA使之不仅具有1GΩ以上的输入电阻，而且通道在采集过程中的稳定时间不受通道增益与采样率的影响，甚至在高增益高采样率的情况下仍可充分提供12bit以上的精度。除此之外，还通过独特的设计、正确的屏蔽、周密的接地来确保系统的噪声最小化，并且残留噪声按高斯方式进行均匀分布处理。
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