基于labview的智能斷路器控制器全自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

基于labview的智能斷路器控制器全自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

0新一代網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試成本高、效率低新一代智能型路燈儀能夠提供過(guò)載報(bào)警、所需電流、功率、能源、聲波監(jiān)測(cè)、顯示等操作管理功能，并提供了過(guò)載長(zhǎng)度延遲、短路延遲、瞬時(shí)誤帶等疾病的保護(hù)方式。它可以提供很多關(guān)于公務(wù)長(zhǎng)度的文章。產(chǎn)品設(shè)計(jì)人性化，使用簡(jiǎn)便，具有全智能、高分?jǐn)?、零飛弧、高可靠性、帶隔離等特點(diǎn)，塑造了新一代斷路器的全新形象。新一代智能型萬(wàn)能式斷路器應(yīng)用于各種低壓配電領(lǐng)域中，不但可實(shí)現(xiàn)對(duì)線(xiàn)路的保護(hù)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備的保護(hù)，可為用戶(hù)提供更安全、更可靠、更全面的低壓配電方案。智能型萬(wàn)能式斷路器的核心控制部分采用具有精確選擇性保護(hù)和多功能的智能控制器，根據(jù)產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及其它相關(guān)要求，智能控制器在出廠(chǎng)前進(jìn)行檢驗(yàn)合格后方能出廠(chǎng)。鑒于智能控制器產(chǎn)品型號(hào)及其規(guī)格多、產(chǎn)量日益增多，在短時(shí)間內(nèi)需要對(duì)大量產(chǎn)品性能指標(biāo)進(jìn)行全面、準(zhǔn)確測(cè)試，這對(duì)測(cè)試方法、測(cè)試系統(tǒng)的軟硬件的兼容性、可持續(xù)開(kāi)發(fā)性、易維護(hù)管理性等提出了挑戰(zhàn)。如果用傳統(tǒng)儀器完成對(duì)智能控制器的檢驗(yàn)任務(wù)，需要用示波器、功率因數(shù)表、定時(shí)計(jì)數(shù)器和諧波分析儀等多臺(tái)儀器分別測(cè)試各項(xiàng)參數(shù)，測(cè)量數(shù)據(jù)不能保證同步和統(tǒng)一顯示、記錄，測(cè)試精度與穩(wěn)定性達(dá)不到要求，測(cè)試成本高、效率低。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為核心，配置數(shù)據(jù)采集卡、信號(hào)調(diào)理電路、高精度信號(hào)源和檢測(cè)臺(tái)等硬件，采用先進(jìn)的虛擬儀器技術(shù)———LabVIEW7Express軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)自行開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采集、分析、處理軟件，通過(guò)PCI標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)組成的高度集成的多工位全自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)不同型號(hào)的智能控制器各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行全面的自動(dòng)檢測(cè)。1時(shí)通信控制部分動(dòng)作智能控制器有控制和執(zhí)行（包括輔助電源）兩大部分組成，控制部分的作用是判斷輸入信號(hào)大小，并根據(jù)信號(hào)大小，按規(guī)定的動(dòng)作保護(hù)特性要求輸出執(zhí)行信號(hào)，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分動(dòng)作，使斷路器斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)斷路器的各種智能保護(hù)功能。執(zhí)行部分的作用是接受控制部分信號(hào)，通過(guò)貯能元件（磁通變換器）能量釋放，推動(dòng)斷路器動(dòng)作。智能控制器的主要檢測(cè)項(xiàng)目包括：(1）功率測(cè)量與用電測(cè)量功能智能控制器的測(cè)量功能包括：電流測(cè)量功能包括A、B、C、N相電流；電壓測(cè)量功能包括線(xiàn)電壓、相電壓、平均電壓、電壓不平衡度；功率測(cè)量功能包括有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)；電能測(cè)量功能包括有功電能、無(wú)功電能、視在電能；需用值測(cè)量功能包括需用電流與需用功率；頻率；諧波等。要求檢測(cè)系統(tǒng)按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的誤差大小與類(lèi)型對(duì)智能控制器的測(cè)量功能進(jìn)行檢驗(yàn)比對(duì)是否合格，如果有某些測(cè)量指標(biāo)不符合要求，系統(tǒng)還能對(duì)智能控制器部分參數(shù)的系數(shù)（如電流大、小標(biāo)度值）進(jìn)行標(biāo)度，使其達(dá)到測(cè)量精度要求。(2）電流、電壓不平衡、斷相不平衡、電壓不平衡、電壓不平衡、電壓不平衡、不發(fā)生、無(wú)電壓、電壓不平衡、無(wú)電壓、mr、zsi智能控制器的保護(hù)/報(bào)警功能包括過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)、瞬時(shí)過(guò)電流、接地故障、過(guò)載預(yù)報(bào)警、電流不平衡、斷相、需用電流、過(guò)電壓、低電壓、電壓不平衡、欠頻、過(guò)頻、相序、逆功率、電流卸載、MCR、ZSI等多種保護(hù)方式。檢測(cè)系統(tǒng)可根據(jù)不同規(guī)格的智能控制器及控制器整定值輸入設(shè)定的信號(hào)自動(dòng)驗(yàn)證各種保護(hù)/報(bào)警功能動(dòng)作是否正確、動(dòng)作時(shí)間是否在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)。(3）“四距離”檢測(cè)根據(jù)通信協(xié)議對(duì)智能控制器進(jìn)行遙調(diào)、遙控、遙測(cè)、遙信功能檢測(cè)。對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分的動(dòng)作功能、輔助觸頭功能進(jìn)行檢驗(yàn)。2檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)智能型萬(wàn)能式斷路器控制器全自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)采用虛擬儀器技術(shù)來(lái)構(gòu)建，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。硬件部分由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、基于PCI總線(xiàn)的內(nèi)置高精度數(shù)據(jù)采集卡（兩塊模擬量輸入/輸出卡，型號(hào)為PCI-6289；一塊數(shù)字量輸入/輸出卡，型號(hào)為PCI-6509,96路數(shù)字量I/O通道；一塊定時(shí)/計(jì)數(shù)器卡，型號(hào)為PCI-6602,8路、32位定時(shí)/計(jì)數(shù)器）、信號(hào)調(diào)理電路（包括電氣隔離、高精度電流互感器、接線(xiàn)端子板等）、條形碼掃描儀、通信電路（包括RS232/RS485/TTL轉(zhuǎn)換電路、通信線(xiàn)等）和檢測(cè)臺(tái)等組成，其中被測(cè)智能控制器可方便地固定在檢測(cè)臺(tái)的夾具工位上，為便于連線(xiàn)，各檢測(cè)工位均提供接線(xiàn)端子。軟件部分采用面向圖形化的編程軟件LabVIEW7Express來(lái)實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)5臺(tái)智能控制器并聯(lián)同時(shí)檢測(cè)。根據(jù)智能控制器檢驗(yàn)要求，需要檢測(cè)系統(tǒng)提供兩套高精度的標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)源。其中一套用以模擬實(shí)際電網(wǎng)大電流，信號(hào)的幅值、相位、頻率均由軟件可控，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源可以輸出有效值為0～7V的A、B、C、N四相電壓信號(hào)用來(lái)精確模擬實(shí)際電網(wǎng)電流（0～70000A），其最大絕對(duì)誤差不超過(guò)1mv，信號(hào)的幅值（0～7V）、相位（0～360°）、頻率（0～100Hz）均可由軟件來(lái)控制；另外一套標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)源通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生0～10V的三相電壓信號(hào)，再通過(guò)功放電路放大為0～750V的三相電壓信號(hào)送給5個(gè)被測(cè)智能控制器，同時(shí)要求三相電壓移相范圍為0～360°。為了滿(mǎn)足上述要求，同時(shí)兼顧智能控制器檢測(cè)系統(tǒng)的其他需求，本設(shè)計(jì)中選用了美國(guó)NI公司的基于PCI總線(xiàn)的內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡PCI-6289。NIPCI-6289是一款高精度多功能M系列數(shù)據(jù)采集板卡，具有4路模擬輸出通道，所用D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為16位，更新率為2.86Ms/s；該板卡的模擬輸出通道具有可編程偏移及參考電壓，可以滿(mǎn)足精度要求。由計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件控制移相角度并保持電壓與電流信號(hào)的同步輸出，四相模擬電流與三相電壓源發(fā)生器工作原理如圖2所示。3基于成圖的編程簡(jiǎn)介L(zhǎng)abVIEW是美國(guó)NI公司推出的一種通用虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件，它包含了豐富的功能函數(shù)庫(kù)和完備的總線(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。LabVIEW的最大特點(diǎn)是其基于圖形(Graphics)的編程方式：LabVIEW采用了框圖而非傳統(tǒng)的文本方式的編程方法。這種編程方式強(qiáng)調(diào)信號(hào)處理的實(shí)際過(guò)程，編程簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。用LabVIEW軟件設(shè)計(jì)的程序包括前面板和程序框圖兩部分，前面板實(shí)現(xiàn)儀器的面板，而框圖程序則實(shí)現(xiàn)了儀器的內(nèi)部設(shè)計(jì)，是程序的真正“內(nèi)核”。本檢測(cè)系統(tǒng)軟件部分采用面向圖形化的編程軟件LabVIEW7Express來(lái)實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思想，由于檢測(cè)項(xiàng)目多而繁，所以每個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目單獨(dú)作為一個(gè)界面來(lái)實(shí)現(xiàn)，所有檢測(cè)項(xiàng)目可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇做還是不做，這樣使得檢測(cè)系統(tǒng)的使用變得更為靈活方便。3.1測(cè)量功能檢測(cè)界面系統(tǒng)的整個(gè)測(cè)量功能檢測(cè)過(guò)程在計(jì)算機(jī)控制下完成，利用兩塊PCI-6289數(shù)據(jù)采集卡同步產(chǎn)生四相模擬電流與三相電壓信號(hào)輸出提供給5個(gè)工位的被測(cè)智能控制器，使其進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)四相模擬電流與三相電壓信號(hào)接入WB1876A智能電量變送器進(jìn)行電參量測(cè)量。智能控制器和WB1876A智能電量變送器與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信使用的是ModbusRTU串行通信協(xié)議，兩者輸出的RS-485數(shù)字信號(hào)通過(guò)RS-485接口分別經(jīng)RS232/RS485轉(zhuǎn)換器與上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的串口連接，通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)軟件實(shí)時(shí)同步讀取被測(cè)智能控制器和WB1876A智能電量變送器測(cè)量的測(cè)量數(shù)據(jù)，并以WB1876A智能電量變送器測(cè)量的參數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)值，自動(dòng)判別被測(cè)智能控制器各項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)是否合格，如果有某些測(cè)量指標(biāo)不符合要求，系統(tǒng)還能對(duì)智能控制器部分參數(shù)的系數(shù)（如電流大、小標(biāo)度值，電壓標(biāo)度值）進(jìn)行標(biāo)度修改，使其達(dá)到測(cè)量精度要求，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)被測(cè)智能控制器測(cè)量功能的自動(dòng)檢測(cè)。測(cè)量功能檢測(cè)界面如圖3所示。在測(cè)量功能檢測(cè)界面中的“系統(tǒng)”欄表示通過(guò)本檢測(cè)系統(tǒng)（通過(guò)WB1876A智能電量變送器）測(cè)量的參數(shù)值，“斷路器”欄表示通過(guò)通信讀出的被測(cè)智能控制器測(cè)量的參數(shù)值，“是否合格”欄表示按產(chǎn)品規(guī)定的誤差種類(lèi)及精度大小，以本檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量的參數(shù)值為高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)源，來(lái)標(biāo)定或比對(duì)被測(cè)智能控制測(cè)試的相應(yīng)參數(shù)值，并給出是否合格的比對(duì)結(jié)果。若誤差在允許的精度范圍內(nèi)，則相應(yīng)的“是否合格”欄將顯示“合格”，否則將顯示“不合格”。在測(cè)量功能檢測(cè)界面中的“電壓移相角度”欄可在0～360度范圍內(nèi)用鍵盤(pán)或鼠標(biāo)任意設(shè)定電壓與電流之間的相位角，以實(shí)現(xiàn)感性和容性負(fù)載進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)和比對(duì)校驗(yàn)。智能控制器的所有測(cè)量功能分別按順序在圖4所示界面中的常規(guī)測(cè)量1、電壓不平衡測(cè)量2、中性線(xiàn)電流（N相）測(cè)量3、矢量和接地電流測(cè)量4、地電流測(cè)量5、需用值測(cè)量6、大標(biāo)度值標(biāo)度7中完成。3.2斷面為納米小程序的試驗(yàn)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)智能控制器的所有保護(hù)/報(bào)警功能包括過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)、瞬時(shí)過(guò)電流、接地故障、過(guò)載預(yù)報(bào)警、電流不平衡、斷相、需用電流、過(guò)電壓、低電壓、電壓不平衡、欠頻、過(guò)頻、相序、逆功率、電流卸載、MCR、ZSI等項(xiàng)目的檢測(cè)。檢測(cè)系統(tǒng)可根據(jù)不同規(guī)格的智能控制器及控制器整定值輸入設(shè)定的信號(hào)自動(dòng)驗(yàn)證各種保護(hù)/報(bào)警功能動(dòng)作是否正確、動(dòng)作時(shí)間是否在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)。每次檢測(cè)完成后對(duì)控制器進(jìn)行斷電以消除熱記憶。按檢測(cè)要求，保護(hù)/報(bào)警功能檢測(cè)需分別進(jìn)行低端參數(shù)檢測(cè)和高端參數(shù)檢測(cè)。例如，在低端參數(shù)的過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)檢測(cè)中，應(yīng)對(duì)五個(gè)工位的A、B、C、N相分別進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng)首先給5個(gè)工位的被測(cè)智能控制器提供電源信號(hào)，通過(guò)通信口讀取控制器型號(hào)與電流規(guī)格，按檢測(cè)要求自動(dòng)設(shè)置控制器的Ir1、t1等參數(shù)，再根據(jù)控制器型號(hào)與電流規(guī)格按信號(hào)輸入比自動(dòng)給被測(cè)控制器A相輸入安培模擬電流信號(hào)（In為萬(wàn)能式斷路器的額定電流），同時(shí)定時(shí)、計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)直到控制器動(dòng)作為止。將控制器實(shí)際動(dòng)作時(shí)間與理論基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)間按規(guī)定的公式進(jìn)行比較，若符合要求則在前面板上相應(yīng)位置顯示“合格”，否則顯示“不合格”。在某一檢測(cè)步驟中，若五個(gè)工位中有不合格項(xiàng)出現(xiàn)，系統(tǒng)將提示檢驗(yàn)員是否重測(cè)這一步。過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)功能檢測(cè)界面如圖4所示，過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)功能A相檢測(cè)流程圖如圖5所示。被測(cè)智能控制器的“四遙”功能檢測(cè)分別穿插在測(cè)量功能檢測(cè)與保護(hù)/報(bào)警功能檢測(cè)中進(jìn)行。所有檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)完畢后，系統(tǒng)將通過(guò)條形碼掃描儀讀取5個(gè)工位被測(cè)智能控制器的產(chǎn)品編號(hào)，自動(dòng)以被測(cè)智能控制器的產(chǎn)品編號(hào)為文件名，在D盤(pán)的相應(yīng)目錄下按EXCEL文件形式保存所有的檢測(cè)數(shù)據(jù)，操作人員可以隨時(shí)查看或打印。4系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試本文所述的智能型萬(wàn)能式斷路器控制器全自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)具有良好的用戶(hù)界面、操作簡(jiǎn)單，避免了傳統(tǒng)測(cè)試成本高、周期長(zhǎng)、資源浪費(fèi)、維護(hù)和操作不便等不足。系統(tǒng)已在常熟開(kāi)關(guān)制造有限公司出廠(chǎng)檢驗(yàn)、