專利名稱：多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析方法及其測(cè)試分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主要用于電力系統(tǒng)多種電氣設(shè)備進(jìn)行特性測(cè)試分析的試驗(yàn)儀器，特別是一種多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析方法及按該方法設(shè)計(jì)的測(cè)試分析儀。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在發(fā)電機(jī)組的各種控制過程中的廣泛應(yīng)用，對(duì)發(fā)電機(jī)組的各種電氣參數(shù)的測(cè)量提出了更高的要求，不僅要求測(cè)量信號(hào)全面、準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)，并且要求能實(shí)時(shí)記錄控制過程中各種參數(shù)的變化軌跡，以獲得最佳的控制參數(shù)。但是目前在電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組特性試驗(yàn)、變壓器特性試驗(yàn)、勵(lì)磁系統(tǒng)特性試驗(yàn)、調(diào)速系統(tǒng)特性試驗(yàn)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器特性試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間絕緣狀態(tài)檢測(cè)、電能質(zhì)量分析等方面仍然主要采用傳統(tǒng)的由各類獨(dú)立儀器構(gòu)造的測(cè)試分析系統(tǒng)。目前進(jìn)行上述設(shè)備特性試驗(yàn)的手段和技術(shù)方法有兩種1、采用多種類的獨(dú)立電磁式表計(jì)(如電壓表、電流表、功率表、無(wú)功表、頻率計(jì)等)進(jìn)行測(cè)量，人工記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，然后將記錄結(jié)果進(jìn)行人工繪圖并整理報(bào)告或用計(jì)算機(jī)繪圖整理報(bào)告。2、采用專用數(shù)字式智能測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)量，自動(dòng)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行繪圖和報(bào)告整理。
采用第一種技術(shù)方案進(jìn)行上述設(shè)備特性試驗(yàn)分析存在的主要問題如下(1)、進(jìn)行每項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)的測(cè)量表計(jì)種類很多，接線復(fù)雜，工作量大。
(2)、由于是人工記錄各類表計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)，所以需要多人同時(shí)工作，造成測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性差，且人工讀數(shù)誤差很大，無(wú)法保證測(cè)量結(jié)果的精度要求。
(3)、對(duì)測(cè)試記錄結(jié)果，無(wú)論是人工繪圖并整理報(bào)告還是將記錄數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行繪圖及報(bào)告整理，都將使測(cè)試結(jié)果分析費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作效率低。
采用第二項(xiàng)技術(shù)方案進(jìn)行上述設(shè)備特性試驗(yàn)分析存在的主要問題則為(1)、進(jìn)行每項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)采用不同的專用數(shù)字測(cè)試分析儀器。每一種專用儀器只針對(duì)特定的試驗(yàn)項(xiàng)目使用，造成用戶的儀器投資大，且儀器利用率不高。各專用儀器使用操作方法區(qū)別很大，造成使用操作復(fù)雜。
(2)、由于普通數(shù)字測(cè)試分析儀器采用前置單片機(jī)先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，試驗(yàn)過程結(jié)束后，再將由前置單片機(jī)記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析和錄波曲波再現(xiàn)的系統(tǒng)構(gòu)成方案。所以這類數(shù)字測(cè)試分析儀器數(shù)據(jù)顯示和曲線還原無(wú)實(shí)時(shí)性，試驗(yàn)人員要等到試驗(yàn)結(jié)束后才能看到試驗(yàn)的過程曲線。同時(shí)，由于受前置單片機(jī)的硬件限制，這類數(shù)字測(cè)試分析儀器的數(shù)據(jù)記錄容量都不可能很大。
(3)、這類專用數(shù)字測(cè)試分析儀器的功能擴(kuò)展不易，升級(jí)困難，無(wú)法很好地滿足現(xiàn)場(chǎng)使用中用戶提出的某些特殊要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為從根本上解決上述問題，為廣大的電力系統(tǒng)用戶提供一種全開放、多功能、多用途的綜合電力虛擬測(cè)試分析儀器，改變目前國(guó)內(nèi)在發(fā)電機(jī)組特性試驗(yàn)、變壓器特性試驗(yàn)、勵(lì)磁系統(tǒng)特性試驗(yàn)、調(diào)速系統(tǒng)特性試驗(yàn)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器特性試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間絕緣狀態(tài)檢測(cè)、電能質(zhì)量分析、變送器校驗(yàn)、同期裝置校驗(yàn)等方面仍然采用一機(jī)一用的技術(shù)現(xiàn)狀，通過一機(jī)多用的技術(shù)方法，減低用戶在測(cè)試分析儀器方面的投資成本，提高用戶測(cè)試分析儀器的利用率，提高電力系統(tǒng)發(fā)供電設(shè)備的故障檢測(cè)及實(shí)時(shí)電量測(cè)控領(lǐng)域的技術(shù)水平。
本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析方法，其特征是將公知的計(jì)算機(jī)硬件資源與設(shè)置的輸入接口、輸出接口、信號(hào)轉(zhuǎn)換、通訊接口、打印接口和人機(jī)接口模塊以及根據(jù)若干被測(cè)對(duì)象電量工作機(jī)理編制的應(yīng)用軟件包共同構(gòu)成一個(gè)由計(jì)算機(jī)操縱的模塊化儀器虛擬測(cè)試系統(tǒng)，通過運(yùn)行不同的應(yīng)用軟件包，在同一硬件支持下，完成不同被測(cè)電量的測(cè)試分析。應(yīng)用軟件包的編制步驟是(1)、了解掌握被測(cè)對(duì)象的工作機(jī)理，分析和確定被測(cè)對(duì)象上外加信號(hào)源和測(cè)點(diǎn)之間以及各測(cè)點(diǎn)信號(hào)相互之間的關(guān)聯(lián)作用關(guān)系，了解掌握相應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)程要求；(2)、根據(jù)實(shí)時(shí)性要求確定數(shù)據(jù)采集和A/D變換的速度，以及確定信號(hào)輸出D/A轉(zhuǎn)換的速度；(3)、根據(jù)被測(cè)對(duì)象及其實(shí)際生產(chǎn)過程中各變量之間的關(guān)聯(lián)性，合理設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型或數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述不易被檢測(cè)的過程變量；(4)、根據(jù)被測(cè)對(duì)象所要求的試驗(yàn)規(guī)程確定相應(yīng)的檢測(cè)指標(biāo)體系；(5)、整體構(gòu)思主要流程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)表達(dá)式；(6)、編寫關(guān)鍵軟件流程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及定義、變量命名、算法說明；(7)、選擇界面元件并設(shè)計(jì)各主要界面；(8)、編寫軟件程序；(9)、調(diào)試軟件；(10)、對(duì)開發(fā)完成的軟件進(jìn)行安全性、可靠性檢查；
(11)、將新完成的軟件包增加進(jìn)“多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析儀”的軟件系統(tǒng)中；(12)、制作安裝光盤；可將被測(cè)對(duì)象分為只測(cè)量分析輸入信號(hào)、只產(chǎn)生輸出信號(hào)、產(chǎn)生輸出信號(hào)并將該信號(hào)作用于被測(cè)對(duì)象上并測(cè)量和分析在被測(cè)對(duì)象的其他部位上產(chǎn)生的輸入信號(hào)以及與外部被測(cè)設(shè)備共同構(gòu)成實(shí)時(shí)模擬數(shù)字混合仿真系統(tǒng)四種類型，其測(cè)量分析步驟分別為(1)、只測(cè)量分析輸入信號(hào)首先，由操作人員通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要使用的測(cè)試分析儀，對(duì)作為被測(cè)對(duì)象的各種不同的電氣設(shè)備，將其相應(yīng)各被測(cè)點(diǎn)的信號(hào)量輸入到本裝置的接口端子上，這些輸入信號(hào)經(jīng)過輸入接口模件進(jìn)行隔離、濾波、匹配、矯正等予處理后，再送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，接著送入計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行信息處理和結(jié)果分析計(jì)算，然后在人機(jī)接口處理器的顯示終端上進(jìn)行曲線還原圖形顯示和數(shù)字顯示，操作人員可通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作，進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的錄波，以及將錄波結(jié)果和分析結(jié)果作為歷史數(shù)據(jù)保存進(jìn)計(jì)算機(jī)主機(jī)板的存儲(chǔ)器上的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，保存的測(cè)試曲線和分析結(jié)果可被重復(fù)調(diào)出在顯示終端上進(jìn)行再現(xiàn)顯示或通過打印機(jī)接口模件進(jìn)行打印輸出，也可以通過通訊接口模件接入互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程故障分析診斷；(2)、只產(chǎn)生輸出信號(hào)，具有大電流、高電壓信號(hào)發(fā)生器的功能首先，由操作人員通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要使用的測(cè)試分析儀，在分析儀界面上選擇輸出信號(hào)的類型直流、正弦波、方波、三角波并選擇信號(hào)性質(zhì)電流型、電壓型，以及相應(yīng)交流信號(hào)的頻率，選擇輸出信號(hào)的幅值大小，然后由計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行計(jì)算并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)序列，將該數(shù)據(jù)序列依次循環(huán)送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，接著送入輸出接口模件進(jìn)行功率放大后，提供給外部測(cè)試使用；(3)、產(chǎn)生輸出信號(hào)，并將該信號(hào)作用于被測(cè)對(duì)象上，測(cè)量和分析在被測(cè)對(duì)象的其他部位上產(chǎn)生的輸入信號(hào)首先，由操作人員通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要使用的測(cè)試分析儀，在分析儀界面上選擇輸出信號(hào)類型直流或交流信號(hào)并選擇信號(hào)性質(zhì)電流型或電壓型，以及相應(yīng)交流信號(hào)的頻率和各信號(hào)的相位，選擇輸出信號(hào)的幅值大小，然后由計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行計(jì)算并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)序列，并將該數(shù)據(jù)序列依次循環(huán)送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，再送入輸出接口模件進(jìn)行功率放大，最后將該輸出信號(hào)施加于被測(cè)設(shè)備上。然后，將被測(cè)設(shè)備上由于施加該輸出信號(hào)而引起的其他變化信號(hào)作為被測(cè)信號(hào)，將該被測(cè)信號(hào)引入本裝置中經(jīng)過輸入接口模件進(jìn)行隔離、濾波、匹配、矯正等予處理后，再送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，接著送入計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行信息處理和結(jié)果分析計(jì)算，最后在人機(jī)接口處理器的液晶顯示終端上進(jìn)行曲線還原圖形顯示和數(shù)字顯示。操作人員可通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的錄波，以及將錄波結(jié)果和分析結(jié)果作為歷史數(shù)據(jù)保存進(jìn)計(jì)算機(jī)主機(jī)板的存儲(chǔ)器上的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，保存的測(cè)試曲線和分析結(jié)果可被重復(fù)調(diào)出在液晶顯示終端上進(jìn)行再現(xiàn)顯示或通過打印機(jī)接口模件進(jìn)行打印輸出，也可以通過通訊接口模件接入互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程故障分析診斷；(4)、與外部被測(cè)設(shè)備共同構(gòu)成實(shí)時(shí)模擬數(shù)字混合仿真系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)組停運(yùn)狀態(tài)下，對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)性能進(jìn)行閉環(huán)仿真測(cè)試首先，由操作人員通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇使用勵(lì)磁系統(tǒng)特性測(cè)試分析儀，選擇需要仿真的整流裝置和發(fā)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型并設(shè)定相應(yīng)參數(shù)，然后將勵(lì)磁調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的6路移相觸發(fā)脈沖直接輸入接口模件進(jìn)行隔離、匹配予處理后，再送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，接著送入計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行信息處理并將其作為整流裝置模型的輸入信號(hào)，由計(jì)算機(jī)主機(jī)板通過整流裝置和發(fā)電機(jī)組數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)字仿真后，產(chǎn)生相應(yīng)的三相發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和機(jī)端電流輸出信號(hào)的數(shù)字序列，并將該數(shù)據(jù)序列依次循環(huán)送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，再送入輸出接口模件進(jìn)行功率放大，最后將該輸出信號(hào)送給勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作為輸入，如此構(gòu)成一種發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)時(shí)閉環(huán)仿真系統(tǒng)，可在不啟動(dòng)實(shí)際發(fā)電機(jī)組的情況下，對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能進(jìn)行測(cè)試分析；或首先由操作人員通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要仿真的發(fā)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型并設(shè)定相應(yīng)參數(shù)，然后將勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率整流裝置產(chǎn)生的勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流直接輸入接口模件進(jìn)行隔離、濾波、匹配、矯正予處理后，再送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，接著送入計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行信息處理并將其作為發(fā)電機(jī)組模型的輸入信號(hào)，由計(jì)算機(jī)主機(jī)板通過對(duì)發(fā)電機(jī)組數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)字仿真后，產(chǎn)生相應(yīng)的三相發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和機(jī)端電流輸出信號(hào)的數(shù)字序列，并將該數(shù)據(jù)序列依次循環(huán)送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，再送入輸出接口模件進(jìn)行功率放大，最后將該輸出信號(hào)送給勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作為輸入，如此構(gòu)成一種發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)時(shí)閉環(huán)仿真系統(tǒng)，可在不啟動(dòng)實(shí)際發(fā)電機(jī)組的情況下，對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能進(jìn)行測(cè)試分析。以上兩種實(shí)時(shí)閉環(huán)仿真測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成的區(qū)別在于，第一種情況下勵(lì)磁系統(tǒng)的態(tài)流裝置和發(fā)電機(jī)組均由數(shù)學(xué)模型構(gòu)成，第二種情況下只有發(fā)電機(jī)組采用數(shù)學(xué)模型構(gòu)成。第一種情況，可應(yīng)用于實(shí)際勵(lì)磁系統(tǒng)不具備整流裝置時(shí)僅對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行性能測(cè)試的場(chǎng)合，如在勵(lì)磁設(shè)備制造廠內(nèi)對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行性能測(cè)試。第二種情況可應(yīng)用于實(shí)際勵(lì)磁系統(tǒng)已具備整流裝置時(shí)對(duì)整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試的場(chǎng)合，如在發(fā)電廠內(nèi)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試。數(shù)據(jù)采集采用FIFO“先入先出”與中斷響應(yīng)相結(jié)合的方式，數(shù)據(jù)輸出采用中斷響應(yīng)的方式。
根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析儀，其特征是設(shè)置以下硬件構(gòu)成工控機(jī)(1)、含中央處理器CPU及存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)主板；(2)、含有對(duì)多路外部輸入被測(cè)模擬信號(hào)進(jìn)行匹配、濾波、矯正、隔離予處理以及對(duì)多路外部輸入被測(cè)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離、防抖動(dòng)予處理的輸入接口模塊；(3)、含有對(duì)輸出模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大、提供多路電流、電壓輸出信號(hào)以及對(duì)輸出數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離、電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換處理后提供多路數(shù)字輸出信號(hào)的輸出接口模塊；(4)、對(duì)經(jīng)過予處理的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換采集、對(duì)希望輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊；(5)、將計(jì)算機(jī)主板接入互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換的通訊接口模塊；(6)、將測(cè)試結(jié)果輸出打印的打印機(jī)接口模塊；(7)、顯示信息處理結(jié)果、測(cè)量曲線和接受操作人員指令的人機(jī)接口處理器。
輸入接口模塊包括16路模擬信號(hào)輸入端口、16路模擬信號(hào)隔離電路、16路抗混疊濾波電路及整形矯正電路、16路數(shù)字信號(hào)輸入端口以及16路數(shù)字信號(hào)光電隔離器電路；輸出接口模塊包括6路模擬信號(hào)輸出端口、6路模擬信號(hào)跟隨器以及變換器電路、16路數(shù)字信號(hào)輸出端口、16路數(shù)字信號(hào)光隔離電路；信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊包括16路模擬信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換電路、16路數(shù)字信號(hào)輸入電路、6路模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換電路、16路數(shù)字信號(hào)輸出電路、足夠容量的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)區(qū)、3個(gè)可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及PCI接口控制器；通訊接口包括REAITEK8139網(wǎng)絡(luò)接口控制器；打印機(jī)接口模塊包括一個(gè)可支持ECP/EPP/SPP方式的并行接口控制器；人機(jī)接口處理器包括顯示屏及計(jì)算機(jī)操作鍵盤。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果(1)、應(yīng)用軟件系統(tǒng)可基于Windows9x/NT/2000操作平臺(tái)和全中文仿真儀表3D圖形界面，通過運(yùn)行不同的應(yīng)用軟件，可利用同一硬件資源完成不同電量的測(cè)試分析，一機(jī)多用，具有實(shí)時(shí)采集、動(dòng)態(tài)顯示、記錄保存、追憶回放、邏輯分析、多種優(yōu)化算法、報(bào)告整理、輸出打印和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?，連續(xù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)信息量大，每次試驗(yàn)最多16通道可連續(xù)記錄5分鐘，并且各通道具有動(dòng)態(tài)標(biāo)度變換和非線性補(bǔ)償，模擬量和數(shù)字量信號(hào)輸入/輸出通道均具有完善的隔離保護(hù)，采用人機(jī)交互友好界面，提供簡(jiǎn)捷的軟件包操作向?qū)izard，直觀清晰，操作簡(jiǎn)易。
(2)、根據(jù)操作人員的指令選擇相應(yīng)的測(cè)試分析儀，可對(duì)目前電力系統(tǒng)最常見的14種被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量分析a)、發(fā)電機(jī)特性測(cè)試分析儀，通過測(cè)量和計(jì)算發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子電壓、定子電流、機(jī)組頻率、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等參數(shù)，反映發(fā)電機(jī)不同工況下各種被測(cè)信號(hào)之間的特性關(guān)系，并計(jì)算出發(fā)電機(jī)同步電抗和短路比等參數(shù)。具有實(shí)時(shí)顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報(bào)告整理、結(jié)果打印的功能；b)、變壓器特性測(cè)試分析儀，通過測(cè)量和計(jì)算變壓器或互感器原邊和副邊的三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行相序、序阻抗、變比、空載損耗、空載電流、短路損耗、短路電壓等參數(shù)的計(jì)算和特性描述。具有實(shí)時(shí)顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報(bào)告整理、結(jié)果打印的功能；C)、勵(lì)磁系統(tǒng)特性測(cè)試分析儀，其作用有兩類，一是分別在發(fā)電機(jī)啟動(dòng)過程、空載擾動(dòng)過程、甩負(fù)荷過程中以及勵(lì)磁系統(tǒng)其他特性試驗(yàn)的過程中，通過測(cè)量和計(jì)算發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電壓、定子電流、定子電壓、機(jī)組頻率、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等參數(shù)及其變化曲線，對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行過程曲線的超調(diào)量、波動(dòng)次數(shù)、調(diào)節(jié)時(shí)間等指標(biāo)分析，進(jìn)而評(píng)估勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能。二是可代替實(shí)際發(fā)電機(jī)組與勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)共同構(gòu)成發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的模擬的數(shù)字閉環(huán)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，由本分析儀通過對(duì)發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試分析，使現(xiàn)場(chǎng)用戶無(wú)需實(shí)際啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組就可對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能進(jìn)行全面的測(cè)試分析。具有實(shí)時(shí)顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報(bào)告整理、結(jié)果打印的功能；d)、調(diào)速系統(tǒng)特性測(cè)試分析儀，在水輪發(fā)電機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下，可產(chǎn)生并輸出要求的頻率信號(hào)提供給調(diào)速器，并通過測(cè)量相應(yīng)的導(dǎo)葉接力器以及輪葉接力器運(yùn)動(dòng)量，對(duì)調(diào)速器的靜態(tài)特性進(jìn)行分析。在水輪發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)過程、空載擾動(dòng)過程、帶負(fù)荷過程、甩負(fù)荷過程中，通過測(cè)量和計(jì)算調(diào)速器的輸出信號(hào)、接力器運(yùn)動(dòng)信號(hào)、機(jī)組頻率信號(hào)、機(jī)組有功功率信號(hào)、水頭或水位信號(hào)以及它們的變化曲線，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行過程曲線的超調(diào)量、波動(dòng)次數(shù)、調(diào)節(jié)時(shí)間、不動(dòng)時(shí)間等分析，進(jìn)而評(píng)估調(diào)速系統(tǒng)的性能。具有實(shí)時(shí)顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報(bào)告整理、結(jié)果打印的功能；e)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS性能測(cè)試分析儀，可產(chǎn)生并輸出符合要求的噪聲信號(hào)提供給電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS，并測(cè)試其相應(yīng)的輸出信號(hào)，進(jìn)而評(píng)估電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS的性能。具有實(shí)時(shí)顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報(bào)告整理、結(jié)果打印的功能；f)、電能質(zhì)量測(cè)試分析儀，通過測(cè)量電壓和電流信號(hào)，對(duì)該測(cè)量信號(hào)進(jìn)行63次以內(nèi)任意次諧波的幅值、相位角、功率因數(shù)、波形畸變率、諧波含有率及諧波功率等參數(shù)的計(jì)算，進(jìn)而評(píng)估所測(cè)電能的質(zhì)量。具有實(shí)時(shí)顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報(bào)告整理、結(jié)果打印的功能；g)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣測(cè)試分析儀，通過測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組電流在附加感應(yīng)線圈中的感應(yīng)電勢(shì)，將其與專家?guī)熘斜４娴臉?biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較或通過計(jì)算其波形畸變率，來(lái)確定是否存在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路情況及短路程度。具有實(shí)時(shí)顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報(bào)告整理、結(jié)果打印的功能；h)、電氣參數(shù)測(cè)試分析儀，可測(cè)量各種電氣設(shè)備的三相電壓、三相電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、頻率等。具有實(shí)時(shí)顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報(bào)告整理、結(jié)果打印的功能；i)、電力線路參數(shù)測(cè)試分析儀，可產(chǎn)生并輸出電壓或電流作用于被測(cè)線路，并通過測(cè)量相應(yīng)的電壓或電流信號(hào)，計(jì)算分析出線路的正序電阻、正序電抗、正序電感、零序電阻、零序電抗、零序電感、正序電容、正序容抗、零序電容、零序容抗等參數(shù)。具有實(shí)時(shí)顯示、記錄保存、報(bào)告整理、結(jié)果打印的功能；j)、直流電阻測(cè)試分析儀，可產(chǎn)生并輸出直流電流作用于被測(cè)電阻，并通過測(cè)量電阻上的電壓值來(lái)計(jì)算相應(yīng)的直流電阻值。具有實(shí)時(shí)顯示、記錄保存、報(bào)告整理、結(jié)果打印的功能；k)、同期裝置測(cè)試分析儀，可分別產(chǎn)生并輸出兩路交流電壓提供給同期裝置作為機(jī)組電壓和系統(tǒng)電壓輸入信號(hào)，并測(cè)量同期裝置發(fā)出的合閘脈沖信號(hào)，可計(jì)算合閘脈沖的導(dǎo)前時(shí)間是否滿足要求。具有實(shí)時(shí)顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報(bào)告整理、結(jié)果打印的功能；l)、變送器信號(hào)校驗(yàn)分析儀，可分別產(chǎn)生并輸出2路電壓幅值為0～±10V或電流幅度為0～20ma的信號(hào)，信號(hào)類型可以是直流、交流正弦波、方波、三角波等，頻率可在0～500Hz范圍內(nèi)選擇，能滿足對(duì)工業(yè)控制中的各種電壓型或電流型直流表計(jì)、以及變送器的信號(hào)校驗(yàn)的需要；m)、低頻記憶示波器，可同時(shí)測(cè)量2路頻率范圍在0～10KHz內(nèi)變化的模擬輸入電壓信號(hào)，并進(jìn)行曲線顯示和錄波記錄。具有Y軸和X軸移位、信號(hào)觸發(fā)、顯示縮放、時(shí)間軸調(diào)整、相位比較、衰減選擇、數(shù)據(jù)錄波、曲線和數(shù)據(jù)打印等功能；n)、低頻邏輯分析儀，可同時(shí)測(cè)量頻率范圍在10kHz之內(nèi)8路數(shù)字輸入信號(hào)(DI)，并對(duì)它們進(jìn)行時(shí)序分析和狀態(tài)分析，具有波形顯示、錄波回放、時(shí)序分析、狀態(tài)分析、頻率統(tǒng)計(jì)、計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)功能；上述14種被測(cè)對(duì)象中，a)、b)、f)、g)、h)、m)、n)屬于只測(cè)量分析輸入信號(hào)類，l)屬于只產(chǎn)生輸出信號(hào)類，d)、e)、i)、j)、k)屬于產(chǎn)生輸出信號(hào)并將該信號(hào)作用于被測(cè)對(duì)象類；c)屬于與外部被測(cè)設(shè)備共同構(gòu)成實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)類。
(3)、采用便攜式工控機(jī)一體化結(jié)構(gòu)，輕便牢固，易于攜帶，操作方便。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)圖；圖2是儀器功能選擇器控制流程圖；圖3是只測(cè)量和分析輸入信號(hào)的工作流程圖；圖4是只產(chǎn)生輸出信號(hào)的工作流程圖；圖5是產(chǎn)生輸出信號(hào)并測(cè)量分析相應(yīng)輸入信號(hào)的工作流程圖；圖6是模擬數(shù)字混合仿真系統(tǒng)工作流程圖；圖7是發(fā)電機(jī)特性測(cè)試分析儀主控制流程圖；圖8是變壓器特性測(cè)試分析儀主控制流程圖；圖9是勵(lì)磁系統(tǒng)特性測(cè)試分析儀主控制流程圖；圖10是調(diào)速系統(tǒng)特性測(cè)試分析儀主控制流程圖；圖11是電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)性能測(cè)試分析儀主控制流程圖；圖12是電能質(zhì)量測(cè)試分析儀主控制流程圖；圖13是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣測(cè)試分析儀主控制流程圖；圖14是電氣參數(shù)測(cè)試分析儀主控制流程圖；圖15是電力線路參數(shù)測(cè)試分析儀主控制流程圖；圖16是直流電阻測(cè)試分析儀主控制流程圖；圖17是同期裝置測(cè)試分析儀主控制流程圖；圖18是變送器信號(hào)校驗(yàn)分析儀主控制流程圖；圖19是低頻記憶示波器主控制流程；圖20是低頻邏輯分析儀主控制流程圖；圖21是儀器功能選擇器界面圖；圖22是發(fā)電機(jī)特性測(cè)試分析儀界面圖；圖23是變壓器特性測(cè)試分析儀界面圖；圖24是電能質(zhì)量測(cè)試分析儀界面圖；圖25是變送器信號(hào)校驗(yàn)分析儀界面圖；圖26是低頻記憶示波器界面圖；圖27是輸入信號(hào)數(shù)據(jù)采集原理圖；圖28是信號(hào)輸出的數(shù)據(jù)輸出原理圖；圖29是輸入接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖30是輸出接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖31是對(duì)發(fā)電機(jī)空載特征進(jìn)行測(cè)試的實(shí)施例示意圖；
圖32是對(duì)電壓表進(jìn)行檢驗(yàn)的實(shí)施例示意圖；圖33是對(duì)變壓器線圈繞阻進(jìn)行直流電阻測(cè)試的實(shí)施例示意圖；圖34是本發(fā)明測(cè)試儀的外型結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
參看圖1，本發(fā)明測(cè)試分析儀包括計(jì)算機(jī)主機(jī)板1，控制整個(gè)系統(tǒng)的信息處理、信息存儲(chǔ)、組織調(diào)度；它包括中央處理器(CPU)和存儲(chǔ)器；輸入接口模件2，對(duì)多路外部輸入的模擬測(cè)量信號(hào)(AI)進(jìn)行匹配、漓波、矯正、隔離等予處理，也可對(duì)外部輸入的數(shù)字測(cè)量信號(hào)(DI)進(jìn)行隔離、防抖動(dòng)等予處理；輸出接口模件4，對(duì)輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大，提供多路大電流、高電壓的輸出信號(hào)(AO)，也可對(duì)輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離、電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換處理后提供數(shù)字輸出信號(hào)(DO)；信號(hào)轉(zhuǎn)換模件3，對(duì)經(jīng)過予處理的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換采集并送入計(jì)算機(jī)主機(jī)板1進(jìn)行處理，對(duì)希望的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換并送入輸出接口模件4進(jìn)行功率放大；通訊接口模件7，將計(jì)算機(jī)主機(jī)板1接入互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)并進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程故障分析診斷；打印機(jī)接口模件6，將測(cè)試結(jié)果的分析報(bào)告輸出到打印機(jī)上；人機(jī)接口處理器5，顯示信息處理結(jié)果、測(cè)量曲線和接受操作人員指令；它包括液晶顯示終端和輸入鍵盤；儀器功能選擇器8，根據(jù)操作人員的指令選擇相應(yīng)的測(cè)試分析儀進(jìn)行工作；電力系統(tǒng)常見的14種被測(cè)對(duì)象軟件包，標(biāo)號(hào)9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22分別對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)特性測(cè)試分析儀、變壓器特性測(cè)試分析儀、勵(lì)磁系統(tǒng)特性測(cè)試分析儀、調(diào)速系統(tǒng)特性測(cè)試分析儀、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)性能測(cè)試分析儀電能質(zhì)量測(cè)試分析儀、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣測(cè)試分析儀、電氣參數(shù)測(cè)試分析儀、低頻記憶示波器、低頻邏輯分析儀。
圖2-20為流程圖，圖中有文字描述，不再另行說明。
圖21-26為儀器虛擬面板界面圖，圖中有文字描述，不再另行說明。
圖27-30為硬件模塊結(jié)構(gòu)，應(yīng)為普通技術(shù)人員公知，不再另行描述。
在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)采集采用FIFO(先入先出)與中斷響應(yīng)相結(jié)合的方式完成。如圖27，其工作機(jī)理是在信號(hào)變換模件3中，由晶振體(OSC)產(chǎn)生10MHz的觸發(fā)脈沖信號(hào)，經(jīng)分頻器選擇分頻后得到32KHz～100KHz觸發(fā)脈沖，該脈沖信號(hào)送入A/D觸發(fā)控制器，再提供給A/D變換器作為每一次進(jìn)行A/D變換處理的觸發(fā)脈沖。經(jīng)過輸入接口模件2處理后的模擬信號(hào)A1～A16送入信號(hào)變換模件3中的多路信號(hào)選擇器中，由多路信號(hào)選擇器選擇其中一路模擬信號(hào)送入運(yùn)算放大器處理后，再送給A/D轉(zhuǎn)換器。每當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器接受到一次A/D觸發(fā)控制器的脈沖觸發(fā)，就將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)將被保存在FIFO(先入先出)數(shù)據(jù)采集區(qū)中，該數(shù)據(jù)采集區(qū)共有4K的存儲(chǔ)容量，它被分成兩個(gè)相等容量(各2K)的工作區(qū)交替進(jìn)行工作，數(shù)據(jù)采集區(qū)中采集到了2K的輸入信號(hào)數(shù)據(jù)后，將發(fā)出一個(gè)采集區(qū)“半滿”信號(hào)給中斷控制器，中斷控制器將產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的中斷信號(hào)，并將此中斷信號(hào)經(jīng)過PCI接口控制器送給計(jì)算機(jī)主機(jī)板1，通知計(jì)算機(jī)主機(jī)板1在數(shù)據(jù)采集區(qū)中已完成了2K容量的信號(hào)數(shù)據(jù)采集，可讀入這些數(shù)據(jù)了。此時(shí)，計(jì)算機(jī)主機(jī)板1響應(yīng)此中斷請(qǐng)求，通過PCI接口控制器向操作控制器送出“讀數(shù)據(jù)”指令，操作控制器控制數(shù)據(jù)采集區(qū)數(shù)據(jù)的讀取操作，迅速通過PCI接口控制器將采集好的數(shù)據(jù)讀入到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，使本數(shù)據(jù)采集工作區(qū)為“空”狀態(tài)，為A/D轉(zhuǎn)換器下一次向該數(shù)據(jù)采集工作區(qū)中保存數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備。在計(jì)算機(jī)主機(jī)板1響應(yīng)中斷請(qǐng)求讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，A/D轉(zhuǎn)換器還在不斷地將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)保存進(jìn)另一個(gè)數(shù)據(jù)采集工作區(qū)中。兩個(gè)數(shù)據(jù)采集工作區(qū)如此循環(huán)交替地工作，完成整個(gè)數(shù)據(jù)采集工作。
在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)輸出采用中斷響應(yīng)的方式完成。如圖28示，其工作機(jī)理是首先，在計(jì)算機(jī)主機(jī)板1中按照某一頻率(20KHz～100KHz)將希望輸出的6條信號(hào)曲線進(jìn)行離散化計(jì)算并保存在存儲(chǔ)器中。在信號(hào)變換模件3中，由晶振體(OSC)產(chǎn)生10MHz的脈沖信號(hào)，經(jīng)分頻器選擇分頻(與信號(hào)離散化計(jì)算的頻率相同)后得到20KHz～100KHz脈沖信號(hào)，將該脈沖信號(hào)送入到中斷控制器中，由中斷控制器產(chǎn)生一個(gè)與脈沖信號(hào)相同頻率的中斷信號(hào)源，然后經(jīng)過PCI接口控制器向計(jì)算機(jī)主機(jī)板1提出中斷申請(qǐng)。計(jì)算機(jī)主機(jī)板1收到該中斷申請(qǐng)信號(hào)后，從事先離散化計(jì)算好并保存在存儲(chǔ)器中的6條輸出信號(hào)數(shù)據(jù)序列中，各取一個(gè)數(shù)據(jù)，通過PCI接口控制器分別送入D/A轉(zhuǎn)換器(通道1～通道6)中，然后再通過PCI接口控制器向操作控制器發(fā)送一個(gè)“開始轉(zhuǎn)換”的信號(hào)，由操作控制器操作D/A轉(zhuǎn)換器(通道1～通道6)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，并將該轉(zhuǎn)換好的輸出信號(hào)送到輸出接口模件4中進(jìn)行功率放大處理并最終輸出供外部設(shè)備使用。如此就完成了離散化輸出信號(hào)數(shù)據(jù)序列中的一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出過程。當(dāng)計(jì)算機(jī)主機(jī)板1收到第二次中斷申請(qǐng)后，再將輸出信號(hào)數(shù)據(jù)序列中的下一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)重復(fù)上述輸出過程。不斷地重復(fù)上述輸出過程，最終完成整個(gè)信號(hào)曲線的數(shù)據(jù)輸出過程。
實(shí)施例1，如圖31為對(duì)發(fā)電機(jī)空載特性進(jìn)行測(cè)試的實(shí)施例示意圖。
首先，將發(fā)電機(jī)三相定子電壓(V3，V4，V5)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓V1、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流V2(用分流器上的電壓表示)、勵(lì)磁機(jī)電流A1等信號(hào)作為輸入信號(hào)A1接入輸入接口模件2中。再由操作人員通過人機(jī)接口處理器5的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器8，選擇發(fā)電機(jī)特性測(cè)試分析儀9。輸入信號(hào)(AI)經(jīng)過輸入接口模件2進(jìn)行隔離、濾波、匹配、矯正等予處理后，再送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件3進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，接著送入計(jì)算機(jī)主機(jī)板1進(jìn)行信息處理和結(jié)果分析計(jì)算，然后在人機(jī)接口處理器5的液晶顯示終端上將采集的各輸入信號(hào)進(jìn)行曲線還原圖形顯示和數(shù)字顯示。發(fā)電機(jī)特性分析儀的操作界面如圖22，操作人員可通過人機(jī)接口處理器5的輸入鍵盤操作，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行錄波，并將錄波結(jié)果和分析結(jié)果作為歷史數(shù)據(jù)保存進(jìn)計(jì)算機(jī)主機(jī)板1的存儲(chǔ)器中。保存后的測(cè)試曲線和分析結(jié)果可被重復(fù)調(diào)出在液晶顯示終端上進(jìn)行再現(xiàn)顯示或通過打印機(jī)接口模件6進(jìn)行打印輸出，也可以通過通訊接口模件7接入互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程故障分析診斷。
實(shí)施例2，如圖32為對(duì)電壓表計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)的實(shí)施例示意圖。
首先，將輸出接口模件4的輸出電壓作為輸出信號(hào)(AO)接入到電壓表(V)中。由操作人員通過人機(jī)接口處理器5的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器8，選擇變送器信號(hào)校驗(yàn)分析儀20。變送器信號(hào)校驗(yàn)分析儀20的操作界面如圖23所示。在操作界面上將類型旋鈕置于直流位置，按下電壓信號(hào)鍵(U)，將幅值旋鈕置于某一個(gè)電壓值處，按下“輸出1”按鈕，此時(shí)，計(jì)算機(jī)主機(jī)板1計(jì)算并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件3進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，接著送入輸出接口模件4進(jìn)行功率放大后，將該電壓輸出到外部所連接的被校驗(yàn)的電壓表(V)上。被校驗(yàn)的電壓表(V)的讀數(shù)應(yīng)與變送器信號(hào)校驗(yàn)分析儀20的操作界面上幅值旋鈕所置的電壓值一致，否則要對(duì)被校驗(yàn)電壓表(V)進(jìn)行精度調(diào)整?？梢灾貜?fù)將變送器信號(hào)校驗(yàn)分析儀20上的幅值旋鈕置于不同的電壓值處，分別檢驗(yàn)被校驗(yàn)電壓表(V)在不同電壓值處的讀數(shù)精度。
實(shí)施例3，如圖33為對(duì)變壓器線圈繞組進(jìn)行直流電阻測(cè)試的實(shí)施例示意圖。
首先，將輸出接口模件4的直流輸出電流作為輸出信號(hào)(AO)接入到變壓器(T)線圈繞組中(電流A)，再將變壓器(T)線圈繞組中的直流電壓V作為輸入信號(hào)(AI)輸入到輸入接口模件2中。由操作人員通過人機(jī)接口處理器5的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器8，選擇直流電阻測(cè)試分析儀18。在直流電阻測(cè)試分析儀18操作界面上選擇直流輸出電流值，由計(jì)算機(jī)主機(jī)板1將電流值數(shù)據(jù)送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件3進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，接著送入輸出接口模件4進(jìn)行功率放大后產(chǎn)生電流(A)，并將該電流(A)施加于變壓器(T)線圈繞組上。將變壓器(T)線圈繞組上由于施加電流(A)所產(chǎn)生的電壓(V)作為被測(cè)信號(hào)，將該電壓(V)引入輸入接口模件(2)進(jìn)行隔離、濾波、匹配、矯正等予處理后，再送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件3進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，接著將采集數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)主機(jī)板1中進(jìn)行信息處理和計(jì)算。根據(jù)歐姆定理由變壓器(T)線圈繞組上的電流(A)和電壓(V)就可以計(jì)算出該線圈繞組的直流電阻值。計(jì)算機(jī)主機(jī)板1的計(jì)算處理結(jié)果送到人機(jī)接口處理器5的液晶顯示終端上進(jìn)行數(shù)字顯示。操作人員可通過人機(jī)接口處理器5的輸入鍵盤操作將計(jì)算處理結(jié)果作為歷史數(shù)據(jù)保存進(jìn)計(jì)算機(jī)主機(jī)板1的存儲(chǔ)器上的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。保存的計(jì)算分析結(jié)果可被重復(fù)調(diào)出在液晶顯示終端上進(jìn)行再現(xiàn)顯示或通過打印機(jī)接口模件6進(jìn)行打印輸出，也可以通過通訊接口模件7接入互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程故障分析診斷。
圖34中31是與被測(cè)對(duì)象對(duì)應(yīng)的接口端子，2是輸入接口模塊板，3是信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊板，4是輸出接口模塊板，1是計(jì)算機(jī)主板，32、33分別是軟盤驅(qū)動(dòng)器和光盤驅(qū)動(dòng)器，用來(lái)記載被測(cè)對(duì)象應(yīng)用軟件包9-22(與圖1對(duì)應(yīng))。51是輸入鍵盤，52是顯示器。
權(quán)利要求
1.多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析方法，其特征是將公知的計(jì)算機(jī)硬件資源與設(shè)置的輸入接口、輸出接口、信號(hào)轉(zhuǎn)換、通訊接口、打印接口和人機(jī)接口模塊以及根據(jù)若干被測(cè)對(duì)象電量工作機(jī)理編制的應(yīng)用軟件包共同構(gòu)成一個(gè)由計(jì)算機(jī)操縱的模塊化儀器虛擬測(cè)試系統(tǒng)，通過運(yùn)行不同的應(yīng)用軟件包，在同一硬件支持下，完成不同被測(cè)電量的測(cè)試分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析方法，其特征是應(yīng)用軟件包的編制步驟是(1)、了解掌握被測(cè)對(duì)象的工作機(jī)理，分析和確定被測(cè)對(duì)象上外加信號(hào)源和測(cè)點(diǎn)之間以及各測(cè)點(diǎn)信號(hào)相互之間的關(guān)聯(lián)作用關(guān)系，了解掌握相應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)程要求；(2)、根據(jù)實(shí)時(shí)性要求確定數(shù)據(jù)采集和A/D變換的速度，以及確定信號(hào)輸出和D/A轉(zhuǎn)換的速度；(3)、根據(jù)被測(cè)對(duì)象及其實(shí)際生產(chǎn)過程中各變量之間的關(guān)聯(lián)性，合理設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型或數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述不易被檢測(cè)的過程變量；(4)、根據(jù)被測(cè)對(duì)象所要求的試驗(yàn)規(guī)程確定相應(yīng)的檢測(cè)指標(biāo)體系；(5)、整體構(gòu)思主要流程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)表達(dá)式；(6)、編寫關(guān)鍵軟件流程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及定義、變量命名、算法說明；(7)、選擇界面元件并設(shè)計(jì)各主要界面；(8)、編寫軟件程序；(9)、調(diào)試軟件；(10)、對(duì)開發(fā)完成的軟件進(jìn)行安全性、可靠性檢查；(11)、將新完成的軟件包增加進(jìn)“多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析儀”的軟件系統(tǒng)中；(12)、制作安裝光盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析方法，其特征是將被測(cè)對(duì)象分為只測(cè)量分析輸入信號(hào)、只產(chǎn)生輸出信號(hào)、產(chǎn)生輸出信號(hào)并將該信號(hào)作用于被測(cè)對(duì)象上并測(cè)量和分析在被測(cè)對(duì)象的其他部位上產(chǎn)生的輸入信號(hào)以及與外部被測(cè)設(shè)備共同構(gòu)成實(shí)時(shí)模擬數(shù)字混合仿真系統(tǒng)四種類型，其測(cè)量分析步驟分別為(1)、只測(cè)量分析輸入信號(hào)首先，由操作人員通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要使用的測(cè)試分析儀，對(duì)作為被測(cè)對(duì)象的各種不同的電氣設(shè)備，將其相應(yīng)各被測(cè)點(diǎn)的信號(hào)量輸入到本裝置的接口端子上，這些輸入信號(hào)經(jīng)過輸入接口模件進(jìn)行隔離、濾波、匹配、矯正等予處理后，再送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，接著送入計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行信息處理和結(jié)果分析計(jì)算，然后在人機(jī)接口處理器的顯示終端上進(jìn)行曲線還原圖形顯示和數(shù)字顯示，操作人員可通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作，進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的錄波，以及將錄波結(jié)果和分析結(jié)果作為歷史數(shù)據(jù)保存進(jìn)計(jì)算機(jī)主機(jī)板的存儲(chǔ)器上的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，保存的測(cè)試曲線和分析結(jié)果可被重復(fù)調(diào)出在顯示終端上進(jìn)行再現(xiàn)顯示或通過打印機(jī)接口模件進(jìn)行打印輸出，也可以通過通訊接口模件接入互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程故障分析診斷；(2)、只產(chǎn)生輸出信號(hào)，具有大電流、高電壓信號(hào)發(fā)生器的功能首先，由操作人員通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要使用的測(cè)試分析儀，在分析儀界面上選擇輸出信號(hào)的類型直流、正弦波、方波、三角波并選擇信號(hào)性質(zhì)電流型、電壓型，以及相應(yīng)交流信號(hào)的頻率，選擇輸出信號(hào)的幅值大小，然后由計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行計(jì)算并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)序列，將該數(shù)據(jù)序列依次循環(huán)送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，接著送入輸出接口模件進(jìn)行功率放大后，提供給外部測(cè)試使用；(3)、產(chǎn)生輸出信號(hào)，并將該信號(hào)作用于被測(cè)對(duì)象上，測(cè)量和分析在被測(cè)對(duì)象的其他部位上產(chǎn)生的輸入信號(hào)首先，由操作人員通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要使用的測(cè)試分析儀，在分析儀界面上選擇輸出信號(hào)類型直流或交流信號(hào)并選擇信號(hào)性質(zhì)電流型或電壓型，以及相應(yīng)交流信號(hào)的頻率和各信號(hào)的相位，選擇輸出信號(hào)的幅值大小，然后由計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行計(jì)算并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)序列，并將該數(shù)據(jù)序列依次循環(huán)送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，再送入輸出接口模件進(jìn)行功率放大，最后將該輸出信號(hào)施加于被測(cè)設(shè)備上。然后，將被測(cè)設(shè)備上由于施加該輸出信號(hào)而引起的其他變化信號(hào)作為被測(cè)信號(hào)，將該被測(cè)信號(hào)引入本裝置中經(jīng)過輸入接口模件進(jìn)行隔離、濾波、匹配、矯正等予處理后，再送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，接著送入計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行信息處理和結(jié)果分析計(jì)算，最后在人機(jī)接口處理器的液晶顯示終端上進(jìn)行曲線還原圖形顯示和數(shù)字顯示。操作人員可通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的錄波，以及將錄波結(jié)果和分析結(jié)果作為歷史數(shù)據(jù)保存進(jìn)計(jì)算機(jī)主機(jī)板的存儲(chǔ)器上的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，保存的測(cè)試曲線和分析結(jié)果可被重復(fù)調(diào)出在液晶顯示終端上進(jìn)行再現(xiàn)顯示或通過打印機(jī)接口模件進(jìn)行打印輸出，也可以通過通訊接口模件接入互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程故障分析診斷；(4)、與外部被測(cè)設(shè)備共同構(gòu)成實(shí)時(shí)模擬數(shù)字混合仿真系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)組停運(yùn)狀態(tài)下，對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)性能進(jìn)行閉環(huán)仿真測(cè)試首先，由操作人員通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇使用勵(lì)磁系統(tǒng)特性測(cè)試分析儀，選擇需要仿真的整流裝置和發(fā)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型并設(shè)定相應(yīng)參數(shù)，然后將勵(lì)磁調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的6路移相觸發(fā)脈沖直接輸入接口模件進(jìn)行隔離、匹配予處理后，再送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，接著送入計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行信息處理并將其作為整流裝置模型的輸入信號(hào)，由計(jì)算機(jī)主機(jī)板通過整流裝置和發(fā)電機(jī)組數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)字仿真后，產(chǎn)生相應(yīng)的三相發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和機(jī)端電流輸出信號(hào)的數(shù)字序列，并將該數(shù)據(jù)序列依次循環(huán)送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，再送入輸出接口模件進(jìn)行功率放大，最后將該輸出信號(hào)送給勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作為輸入，如此構(gòu)成一種發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)時(shí)閉環(huán)仿真系統(tǒng)，可在不啟動(dòng)實(shí)際發(fā)電機(jī)組的情況下，對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能進(jìn)行測(cè)試分析；或首先由操作人員通過人機(jī)接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要仿真的發(fā)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型并設(shè)定相應(yīng)參數(shù)，然后將勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率整流裝置產(chǎn)生的勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流直接輸入接口模件進(jìn)行隔離、濾波、匹配、矯正予處理后，再送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，接著送入計(jì)算機(jī)主機(jī)板進(jìn)行信息處理并將其作為發(fā)電機(jī)組模型的輸入信號(hào)，由計(jì)算機(jī)主機(jī)板通過對(duì)發(fā)電機(jī)組數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)字仿真后，產(chǎn)生相應(yīng)的三相發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和機(jī)端電流輸出信號(hào)的數(shù)字序列，并將該數(shù)據(jù)序列依次循環(huán)送入信號(hào)轉(zhuǎn)換模件進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，再送入輸出接口模件進(jìn)行功率放大，最后將該輸出信號(hào)送給勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作為輸入，如此構(gòu)成一種發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)時(shí)閉環(huán)仿真系統(tǒng)，可在不啟動(dòng)實(shí)際發(fā)電機(jī)組的情況下，對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能進(jìn)行測(cè)試分析。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析方法，其特征是數(shù)據(jù)采集采用FIFO“先入先出”與中斷響應(yīng)相結(jié)合的方式，數(shù)據(jù)輸出采用中斷響應(yīng)的方式。
5.根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析儀，其特征是設(shè)置以下硬件構(gòu)成工控機(jī)(1)、含中央處理器CPU及存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)主板；(2)、含有對(duì)多路外部輸入被測(cè)模擬信號(hào)進(jìn)行匹配、濾波、矯正、隔離子處理以及對(duì)多路外部輸入被測(cè)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離、防抖動(dòng)予處理的輸入接口模塊；(3)、含有對(duì)輸出模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大、提供多路電流、電壓輸出信號(hào)以及對(duì)輸出數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離、電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換處理后提供多路數(shù)字輸出信號(hào)的輸出接口模塊；(4)、對(duì)經(jīng)過予處理的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換采集、對(duì)希望輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊；(5)、將計(jì)算機(jī)主板接入互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換的通訊接口模塊；(6)、將測(cè)試結(jié)果輸出打印的打印機(jī)接口模塊；(7)、顯示信息處理結(jié)果、測(cè)量曲線和接受操作人員指令的人機(jī)接口處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析儀，其特征是輸入接口模塊包括16路模擬信號(hào)輸入端口、16路模擬信號(hào)隔離電路、16路抗混疊濾波電路及整形矯正電路、16路數(shù)字信號(hào)輸入端口以及16路數(shù)字信號(hào)光電隔離器電路；輸出接口模塊包括6路模擬信號(hào)輸出端口、6路模擬信號(hào)跟隨器以及變換器電路、16路數(shù)字信號(hào)輸出端口、16路數(shù)字信號(hào)光隔離電路；信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊包括16路模擬信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換電路、16路數(shù)字信號(hào)輸入電路、6路模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換電路、16路數(shù)字信號(hào)輸出電路、足夠容量的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)區(qū)、3個(gè)可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及PCI接口控制器；通訊接口包括REAITEK8139網(wǎng)絡(luò)接口控制器；打印機(jī)接口模塊包括一個(gè)可支持ECP/EPP/SPP方式的并行接口控制器；人機(jī)接口處理器包括顯示屏及計(jì)算機(jī)操作鍵盤。
全文摘要
多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析方法，其特征是將公知的計(jì)算機(jī)硬件資源與設(shè)置的輸入接口、輸出接口、信號(hào)轉(zhuǎn)換、通訊接口、打印接口和人機(jī)接口模塊以及根據(jù)若干被測(cè)對(duì)象電量工作機(jī)理編制的應(yīng)用軟件包共同構(gòu)成一個(gè)由計(jì)算機(jī)操縱的模塊化儀器虛擬測(cè)試系統(tǒng)，通過運(yùn)行不同的應(yīng)用軟件包，在同一硬件支持下，完成不同被測(cè)電量的測(cè)試分析。根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的多功能綜合電力虛擬測(cè)試分析儀，其特征是設(shè)置以下硬件構(gòu)成工控機(jī)含中央處理器CPU及存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)主板；輸入接口模塊；輸出接口模塊；信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊；通訊接口模塊；打印機(jī)接口模塊；顯示信息處理的人機(jī)接口處理器。
文檔編號(hào)G01R31/00GK1428611SQ02157238
公開日2003年7月9日 申請(qǐng)日期2002年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月24日
發(fā)明者申明, 胡嘉純 申請(qǐng)人:申明, 胡嘉純