利用計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量母線槽的交流電阻和電抗.doc

利用計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量母線槽的交流電阻和電抗2006年第28卷第2期第59頁電氣傳動自動化ELECTRICDRIVEAUToMATIoNVO1.28.No.22006.28(2):59-62文章編號:1o057277(2006)02-005904利用計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量母線槽的交流電阻和電抗胡新明(天水長城電器試驗研究所,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,分析了功率法測量母線槽交流電阻,電抗產生較大誤差的原因,提出了可提高測量準確度的計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).關鍵詞:計算機;數(shù)據(jù)采集;交流電阻中圖分類號:TP274+.2文獻標識碼:BMeasurementofACresistanceandreactanceofbus-barslotwithcomputerdatacollectingsystemHUXin-ming(TianshuiChangchengElectricalApparatusTestInstitute,Tianshui741018,China)Abstract:Theperformancecharacteristicsofdatacollectingandprocessingsystemareintroduced.There,asoncausingerrorwhilemeasuringACresistanceandreactanceofbusbarslotbypowermethodisanalyzed,anditcanincreasemeasuringaccuracyusingcomputerdatacollectingsystem.Keywords:computer;datacollecting;ACresistancel問題的提出GB7251.2一l997低壓成套開關設備和控制設備第二部分:對母線干線系統(tǒng)(母線槽)的特殊要求是以等效的IEC一2:1991低壓成套開關設備和控制設備第二部分:對母線干線系統(tǒng)(母線槽)的特殊要求為原則編制的,在這兩個標準中,都要求測量母線系統(tǒng)的交流電阻和交流電抗,并提供了測量方法,測量值是從溫升試驗時獲得的數(shù)據(jù)中記錄下來的,測量原理如圖l所示.ua電源UbUCr,v,._JI.一L,_,v,._JI.一L,_,n一II圖1測量原理圖短接點按下列公式計算相線到中性點的單位長度的交流阻抗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到母線短路點之間的長度,單位為m;電壓和電流可以準確測得,而三相總功率的測量存在比較大的誤差.因為三相總功率是由兩表法測得的.而目前所使用的功率表電壓量程最小為75V,實際溫升試驗時的電壓只有l(wèi)一4V,測量誤差大,而且最后的測量結果是兩表讀數(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,所以功率法測量母線電阻,電抗值的準確性欠佳.2低壓電器短路試驗數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)電氣傳動自動化2006年第2期在低壓電器短路試驗中,對短路信號進行實時檢測分析是檢測試驗室短路試驗的重要任務.除了要準確捕捉短路信號外,還要能完成對短路信號的記錄,存取,分析,輸出等功能,為此,可配備短路試驗程序控制器和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng),前者負責協(xié)調短路試驗的時序,并向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)送外觸發(fā)信號;后者完成對信號的采集和處理,并輸出結果.2.1采集系統(tǒng)的組成和技術參數(shù)(1)系統(tǒng)的工作原理試驗的電壓,電流信號經電壓傳感器,電流傳感器進入電壓,電流隔離放大器,再送入數(shù)據(jù)采集卡,最后連通計算機,計算機通過軟件,把采集的數(shù)據(jù)進行各種各樣的計算處理.采集系統(tǒng)的組成如圖2所示圖2系統(tǒng)組成框圖(2)技術參數(shù)采集卡參數(shù)通道數(shù):8;內存容量: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,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,特別注重實用性,能聯(lián)系低壓電器短路試驗的實際情況,以方便檢測人員使用.軟件具備以下7個主要功能:系統(tǒng)管理:設置采集參數(shù),完成信號采集,停止等功能.文件管理:完成數(shù)據(jù)文件,參數(shù)文件,報表文件的Lrfl,存,取,刪除等功能.信號顯示:設置采集信號的時標,幅值,顯示方式,顏色等狀態(tài)并完成通道移動,局部放大等功能.分析測量:可通過菜單選擇求某一通道的焦耳積分,微分,積分,反相,等各種相關曲線,可進行某兩個通道之間的和,差,積等運算.還可選擇自動或手動測量.打印輸出:可選擇當前屏幕上顯示的信號波形的任一部分打印,也可實施多波形打印,將多個波形打印在一張紙上(最多8個信號),且可有選擇地打印輸臺頭,通道名稱,時標,幅值刻度等.報表輸出:軟件存有低壓電器短路試驗的28張典型報表,使用人員可任選其一自動生成并打印輸出.聯(lián)機幫助:軟件配有Windows通用聯(lián)機幫助.此外,軟件還可完成其他一些功能如輸出預覽,參考信息設置等.軟件設計框圖如圖3所示.圖3軟件設計框圖3用計算機采集系統(tǒng)測量母線的交流電阻,電抗計算機數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)主要應用在低壓電器的短路和通斷試驗中,對采樣頻率和采樣精度的要求比較高,目前各個試驗站都已經使用了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).采集系統(tǒng)主要測量開關在短路分斷過程中過電壓,電流,時間,電弧能量,電弧角度等瞬態(tài)參量.軟件對采集的數(shù)據(jù)進行完善地處理,且有光標運算功能,使各種試驗數(shù)據(jù)的獲得及時而又準確,利用其高速采集及低電壓輸入的特性,也可用來測量母線的交流電阻,電抗.采集卡的輸入電平為5V(峰值),測量高壓2006年第2期胡新明利用計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量母線槽的交流電阻和電抗.61.時利用分壓器來降低電壓,而母線槽阻抗測量是在溫升試驗的低電壓下進行,去掉分壓器這個中間環(huán)節(jié),提高了測量的準確度;電流信號從低感分流器取得,通過軟件的初始化設置,采集相電壓和電流的波形,在通過光標的展開及運算功能,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+測量原理如圖4所示.Ua電源UbUc(4)(5)(6)圖4測量原理圖占4兩種測量方法和計算結果的比較測水平放置的三根銅母線的交流電阻和電抗,長度L=5m,截面積S=80x5mm,間距d=250mm(環(huán)境溫度為20時)4.1功率法測量測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計算機測量測量值如表1所示,測量示波如圖5所示.表1測量值電壓電流(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測量示波圖4-3公式法計算4.3.1電阻的計算單位長度銅母線交流電阻的計算公式(單位ml/m).:(7)式中:.|s為母線截面積(ram:).lm長,截面積為400mm的銅母線的交流電阻為:R=0.048m1)/m4-3.2電抗的計算?62?電氣傳動自動化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,截面積為400mm的銅母線為平行三相回路,間距D=250mm時的交流電抗為:X=0.184mt2/m4.3.3單位長度銅母線交流阻抗=,/j=0.190mt2/m4.4結果比較以計算值為基準,比較兩種測量結果,如表2所示.從表2中的數(shù)據(jù)不難看出,計算機表3測量和計算結果相序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2兩種測量結果比較功率法計算機法計算機測量值絕對誤差相對誤差(%)測量值絕對誤差相對誤差(%)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測量的結果和公式計算的結果比較接近,而功率法測量的結果誤差比較大.5高電壓下測量母線槽交流電阻,電抗的可行性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于短路通斷試驗室,測量信號線路屏蔽鋪設,抗f擾能力好,電流,電壓信號可同時測量,而在溫升試驗室測量時,分流器數(shù)只有限,只能三相回路送電,單相回路測量,加之右要搬運設備,使用起來極不方便.根據(jù)標準要求,母線槽都要經過短時耐受電流能力試驗,而該試驗在短路通斷試驗室進行,如果在該項目試驗j手,用計算機法同時采集相電壓和電流波形,可以分別計算出對應的交流電阻和電抗值(短時耐受電流能力試驗后,試品處于熱態(tài),滿足標準砭求),下面是在通斷試驗室用計算機法測量的從變器f線到室外試驗場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,長度=9.3I其中包禽了L型的轉彎點三個,跟母線槽的結構類似.測量選取的3個電流值分別為7kA,12kA,30kA.測量和計算結果如表3所示.從表中的數(shù)據(jù)分析,3檔電流測得的交流電阻,電抗的線性度小于5%,因此母線的交流電阻,電抗跟試驗電流的大小關系不大,因而可以考慮在通斷試