利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)量母線槽的交流電阻和電抗.doc

利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)量母線槽的交流電阻和電抗2006年第28卷第2期第59頁電氣傳動(dòng)自動(dòng)化ELECTRICDRIVEAUToMATIoNVO1.28.No.22006.28(2):59-62文章編號(hào):1o057277(2006)02-005904利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)量母線槽的交流電阻和電抗胡新明(天水長(zhǎng)城電器試驗(yàn)研究所,甘肅天水741018)摘要:介紹了數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的性能特點(diǎn),分析了功率法測(cè)量母線槽交流電阻,電抗產(chǎn)生較大誤差的原因,提出了可提高測(cè)量準(zhǔn)確度的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī);數(shù)據(jù)采集;交流電阻中圖分類號(hào):TP274+.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:BMeasurementofACresistanceandreactanceofbus-barslotwithcomputerdatacollectingsystemHUXin-ming(TianshuiChangchengElectricalApparatusTestInstitute,Tianshui741018,China)Abstract:Theperformancecharacteristicsofdatacollectingandprocessingsystemareintroduced.There,asoncausingerrorwhilemeasuringACresistanceandreactanceofbusbarslotbypowermethodisanalyzed,anditcanincreasemeasuringaccuracyusingcomputerdatacollectingsystem.Keywords:computer;datacollecting;ACresistancel問題的提出GB7251.2一l997低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第二部分:對(duì)母線干線系統(tǒng)(母線槽)的特殊要求是以等效的IEC一2:1991低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第二部分:對(duì)母線干線系統(tǒng)(母線槽)的特殊要求為原則編制的,在這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中,都要求測(cè)量母線系統(tǒng)的交流電阻和交流電抗,并提供了測(cè)量方法,測(cè)量值是從溫升試驗(yàn)時(shí)獲得的數(shù)據(jù)中記錄下來的,測(cè)量原理如圖l所示.ua電源UbUCr,v,._JI.一L,_,v,._JI.一L,_,n一II圖1測(cè)量原理圖短接點(diǎn)按下列公式計(jì)算相線到中性點(diǎn)的單位長(zhǎng)度的交流阻抗Z,電阻R,電抗,單位為ml/m.(1)x/31tR:(2)X:,/(3)式中:為線電壓方均根值的平均值,單位為v;,為相電流方均根值的平均值,單位為A;P為三相總功率,單位為W;為輸人端連接電壓表接點(diǎn)到母線短路點(diǎn)之間的長(zhǎng)度,單位為m;電壓和電流可以準(zhǔn)確測(cè)得,而三相總功率的測(cè)量存在比較大的誤差.因?yàn)槿嗫偣β适怯蓛杀矸y(cè)得的.而目前所使用的功率表電壓量程最小為75V,實(shí)際溫升試驗(yàn)時(shí)的電壓只有l(wèi)一4V,測(cè)量誤差大,而且最后的測(cè)量結(jié)果是兩表讀數(shù)的代數(shù)和乘以電流互感器的變比(變比一般為1001000之間),使誤差積累更大,所以功率法測(cè)量母線電阻,電抗值的準(zhǔn)確性欠佳.2低壓電器短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)電氣傳動(dòng)自動(dòng)化2006年第2期在低壓電器短路試驗(yàn)中,對(duì)短路信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)分析是檢測(cè)試驗(yàn)室短路試驗(yàn)的重要任務(wù).除了要準(zhǔn)確捕捉短路信號(hào)外,還要能完成對(duì)短路信號(hào)的記錄,存取,分析,輸出等功能,為此,可配備短路試驗(yàn)程序控制器和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng),前者負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)短路試驗(yàn)的時(shí)序,并向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)送外觸發(fā)信號(hào);后者完成對(duì)信號(hào)的采集和處理,并輸出結(jié)果.2.1采集系統(tǒng)的組成和技術(shù)參數(shù)(1)系統(tǒng)的工作原理試驗(yàn)的電壓,電流信號(hào)經(jīng)電壓傳感器,電流傳感器進(jìn)入電壓,電流隔離放大器,再送入數(shù)據(jù)采集卡,最后連通計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)通過軟件,把采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種各樣的計(jì)算處理.采集系統(tǒng)的組成如圖2所示圖2系統(tǒng)組成框圖(2)技術(shù)參數(shù)采集卡參數(shù)通道數(shù):8;內(nèi)存容量:64kB/每通道;輸入阻抗:>450kn;量程:5V(峰值);分辨率:l2位;精度:0.3%;采樣頻率:25kH通道;帶寬:DC2.5kHz;觸發(fā)方式:內(nèi),外觸發(fā)(軟件控制).系統(tǒng)參數(shù)精度:l%;帶寬:DC20kHz(電壓通道);DC5kHz(電流通道);線性度:l%.2.2軟件的功能系統(tǒng)采用VisualBasic編程,具有更為友好的界面,特別注重實(shí)用性,能聯(lián)系低壓電器短路試驗(yàn)的實(shí)際情況,以方便檢測(cè)人員使用.軟件具備以下7個(gè)主要功能:系統(tǒng)管理:設(shè)置采集參數(shù),完成信號(hào)采集,停止等功能.文件管理:完成數(shù)據(jù)文件,參數(shù)文件,報(bào)表文件的Lrfl,存,取,刪除等功能.信號(hào)顯示:設(shè)置采集信號(hào)的時(shí)標(biāo),幅值,顯示方式,顏色等狀態(tài)并完成通道移動(dòng),局部放大等功能.分析測(cè)量:可通過菜單選擇求某一通道的焦耳積分,微分,積分,反相,等各種相關(guān)曲線,可進(jìn)行某兩個(gè)通道之間的和,差,積等運(yùn)算.還可選擇自動(dòng)或手動(dòng)測(cè)量.打印輸出:可選擇當(dāng)前屏幕上顯示的信號(hào)波形的任一部分打印,也可實(shí)施多波形打印,將多個(gè)波形打印在一張紙上(最多8個(gè)信號(hào)),且可有選擇地打印輸臺(tái)頭,通道名稱,時(shí)標(biāo),幅值刻度等.報(bào)表輸出:軟件存有低壓電器短路試驗(yàn)的28張典型報(bào)表,使用人員可任選其一自動(dòng)生成并打印輸出.聯(lián)機(jī)幫助:軟件配有Windows通用聯(lián)機(jī)幫助.此外,軟件還可完成其他一些功能如輸出預(yù)覽,參考信息設(shè)置等.軟件設(shè)計(jì)框圖如圖3所示.圖3軟件設(shè)計(jì)框圖3用計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)測(cè)量母線的交流電阻,電抗計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)主要應(yīng)用在低壓電器的短路和通斷試驗(yàn)中,對(duì)采樣頻率和采樣精度的要求比較高,目前各個(gè)試驗(yàn)站都已經(jīng)使用了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).采集系統(tǒng)主要測(cè)量開關(guān)在短路分?jǐn)噙^程中過電壓,電流,時(shí)間,電弧能量,電弧角度等瞬態(tài)參量.軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行完善地處理,且有光標(biāo)運(yùn)算功能,使各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲得及時(shí)而又準(zhǔn)確,利用其高速采集及低電壓輸入的特性,也可用來測(cè)量母線的交流電阻,電抗.采集卡的輸入電平為5V(峰值),測(cè)量高壓2006年第2期胡新明利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)量母線槽的交流電阻和電抗.61.時(shí)利用分壓器來降低電壓,而母線槽阻抗測(cè)量是在溫升試驗(yàn)的低電壓下進(jìn)行,去掉分壓器這個(gè)中間環(huán)節(jié),提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度;電流信號(hào)從低感分流器取得,通過軟件的初始化設(shè)置,采集相電壓和電流的波形,在通過光標(biāo)的展開及運(yùn)算功能,讀取電壓的方均根值U(V),電流方均根值I(A),電壓和電流的相位差的cos(b和sin+.交流電阻,電抗為:Z_丁UR=Zsin(X=Zcos+測(cè)量原理如圖4所示.Ua電源UbUc(4)(5)(6)圖4測(cè)量原理圖占4兩種測(cè)量方法和計(jì)算結(jié)果的比較測(cè)水平放置的三根銅母線的交流電阻和電抗,長(zhǎng)度L=5m,截面積S=80x5mm,間距d=250mm(環(huán)境溫度為20時(shí))4.1功率法測(cè)量測(cè)量值三相線電壓方均根值的平均值U=2.3V三相相電流方均根值的平均值,_1500A三相總功率P=4800W計(jì)算母線的交流電阻和電抗,z=0.177ml/m;3lLR奇0?142m/m;=,/=0.106ml/m;4.2計(jì)算機(jī)測(cè)量測(cè)量值如表1所示,測(cè)量示波如圖5所示.表1測(cè)量值電壓電流(V)(A)cos6sin4mn/m)R(mn/m)X(mil/m)A相l(xiāng)-32l5000.450-890.1760.0790.157B相l(xiāng)-39l5000.620.780.1850.1l50.145C相l(xiāng)-33l5000.500.890.1770.0890.154平均0.179O.o940.152Ua1.24V,/divla1.16kA/div:/:iai:二:3.15ms/di(c)圖5測(cè)量示波圖4-3公式法計(jì)算4.3.1電阻的計(jì)算單位長(zhǎng)度銅母線交流電阻的計(jì)算公式(單位ml/m).:(7)式中:.|s為母線截面積(ram:).lm長(zhǎng),截面積為400mm的銅母線的交流電阻為:R=0.048m1)/m4-3.2電抗的計(jì)算?62?電氣傳動(dòng)自動(dòng)化2006年第2期:J一(8)co18L一,u,0D=250mm1n11D=350mmf【J式中:S為母線截面積(mm).lm長(zhǎng),截面積為400mm的銅母線為平行三相回路,間距D=250mm時(shí)的交流電抗為:X=0.184mt2/m4.3.3單位長(zhǎng)度銅母線交流阻抗=,/j=0.190mt2/m4.4結(jié)果比較以計(jì)算值為基準(zhǔn),比較兩種測(cè)量結(jié)果,如表2所示.從表2中的數(shù)據(jù)不難看出,計(jì)算機(jī)表3測(cè)量和計(jì)算結(jié)果相序1(kA)U(V)COsin6Z(mn/m)R(mn/m)1Ymn/m)A7066.220.560_830.880.490.737kAB7.004.770.340.940.680.23064C7.035.500.170.980.780.13()77AI2.96IJ_310.570.820.870.500.72l2kABl2.928.670-330.950.670.220.64Cl2.939.950.170.990.770.130.76A29.1925.060.560.830.860.480.7l30kAB29.58l9.550.330.950.660.220.63C29.3922.080.170.990.750.130.74AO名70.49O.72平均B0.670.220.64C0.770.130.76線性A1.12.01.4度B1.54.51.6(%)C2.602.6表2兩種測(cè)量結(jié)果比較功率法計(jì)算機(jī)法計(jì)算機(jī)測(cè)量值絕對(duì)誤差相對(duì)誤差(%)測(cè)量值絕對(duì)誤差相對(duì)誤差(%)Z(mn/m)0.1900.1770.0136.80.1790.OII5.8R(mf,/mJ0.O480.1420.094l95.80.0940.04695.8(nIs/m)0.1840.106007842.40.1520.032l7-4測(cè)量的結(jié)果和公式計(jì)算的結(jié)果比較接近,而功率法測(cè)量的結(jié)果誤差比較大.5高電壓下測(cè)量母線槽交流電阻,電抗的可行性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于短路通斷試驗(yàn)室,測(cè)量信號(hào)線路屏蔽鋪設(shè),抗f擾能力好,電流,電壓信號(hào)可同時(shí)測(cè)量,而在溫升試驗(yàn)室測(cè)量時(shí),分流器數(shù)只有限,只能三相回路送電,單相回路測(cè)量,加之右要搬運(yùn)設(shè)備,使用起來極不方便.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,母線槽都要經(jīng)過短時(shí)耐受電流能力試驗(yàn),而該試驗(yàn)在短路通斷試驗(yàn)室進(jìn)行,如果在該項(xiàng)目試驗(yàn)j手,用計(jì)算機(jī)法同時(shí)采集相電壓和電流波形,可以分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)的交流電阻和電抗值(短時(shí)耐受電流能力試驗(yàn)后,試品處于熱態(tài),滿足標(biāo)準(zhǔn)砭求),下面是在通斷試驗(yàn)室用計(jì)算機(jī)法測(cè)量的從變器f線到室外試驗(yàn)場(chǎng)一段母線的交流電阻和電抗簿數(shù)據(jù):母線截面積s=2(10010)mnl,長(zhǎng)度=9.3I其中包禽了L型的轉(zhuǎn)彎點(diǎn)三個(gè),跟母線槽的結(jié)構(gòu)類似.測(cè)量選取的3個(gè)電流值分別為7kA,12kA,30kA.測(cè)量和計(jì)算結(jié)果如表3所示.從表中的數(shù)據(jù)分析,3檔電流測(cè)得的交流電阻,電抗的線性度小于5%,因此母線的交流電阻,電抗跟試驗(yàn)電流的大小關(guān)系不大,因而可以考慮在通斷試