針對傳統(tǒng)測量存在的諸多弊端，配合城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工作，提出了一種變壓器空載試驗的微機化測量方法。通過相應的硬件設計與軟件處理，有效的減少或消除各種誤差，提高測量精度和效率，全部試驗過程是在程序控制下自動進行，試驗數(shù)據(jù)亦自動處理，即時打印結(jié)果，并可存入數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)更的管理?；旧蠈崿F(xiàn)了空載試驗的自動化。
　　
　　1測試原理分析頻率的測量采用周期法，只要測得瞬時值相鄰的兩個過零點之間的時間，即可算出頻率。相位差只需測出電壓、電流瞬時值過零點之間的時間差。一個周期內(nèi)電流信號的有效值可表示為
　　
　　其中I為電流信號有效值，T為電流信號波形周期，i為t時刻電流瞬時值。
　　
　　將上式離散化，用一個周期內(nèi)有限個采樣的電流數(shù)字信號量代替一個周期內(nèi)連續(xù)變化的電流函數(shù)，且設相鄰兩次采樣時間間隔相等，則可以得到根據(jù)一個周期內(nèi)各瞬時值及采樣點數(shù)計算電流有效值的公式
　　
　　其中△T為相鄰兩次采樣時間間隔，im為m－1的時間間隔的電流信號瞬時值，N為一個周期內(nèi)的采樣點數(shù)。
　　
　　考慮到交流電流是有正負的，所以電流平均值為
　　
　　同理可得，計算電壓有效值、電壓平均值和一相平均功率的公式
　　
　　功率因數(shù)為
　　
　　2微機測試系統(tǒng)硬件原理框圖微機測試系統(tǒng)主回路在目前變壓器空載試驗所采用的電路的基礎(chǔ)上，用微機系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)方法中的測量儀表。工作過程分為三步：
　　
　?。?）采集到的三相電壓和三相電流的瞬時值經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換、I／O通道進入微機；
　　
　?。?）在微機中實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理；
　　
　　（3）根據(jù)處理結(jié)果，微機發(fā)出控制信號（經(jīng)I／O通道、D／A轉(zhuǎn)換、功率放大）實現(xiàn)對空載試驗電壓調(diào)整與分壓電路的選擇，還可根據(jù)要求顯示打印輸出結(jié)果。
　　
　　為滿足功率計算的要求，應使三相電壓與三相電流的信號同時采集。因常規(guī)的A／D卡每次只能采集一路信號并完成A／D轉(zhuǎn)換，所以系統(tǒng)設計了一采樣控制電路。輸入電流經(jīng)過精密互感器，然后由精密電阻將電流量轉(zhuǎn)化為電阻分壓后進入采樣控制電路，輸入電壓直接經(jīng)精密電阻分壓后進入采樣控制信號路。采樣控制由軟件完成。當控制電路收到采樣控制信號后，各路信號同時被采集，采集的信號被暫時保存在采樣保持器中，各路信號依次進行A／D轉(zhuǎn)換。當其中的某一路信號在進行A／D轉(zhuǎn)換時，其它的未被轉(zhuǎn)換的信號在保持期間會有衰減，但由于衰減相當小，可以忽略不計，不影響zui終的計算精度。
　　
　　設計采用高性價比的12位、100ksps的A／D轉(zhuǎn)換器AD1674。轉(zhuǎn)換時間為10μs，為了提高采樣速度，采用了鎖存器同步鎖存、分時讀取的方法。兩個鎖存器用同一個控制信號控制。這樣執(zhí)行一條指令即可將A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出。
　　
　　I／O提供了多路開關(guān)量輸入輸出，其作用由軟件控制。I／O總線要求與計算機總線一致。功率放大器采用可控硅固態(tài)繼電器，兼?zhèn)涔怆姼綦x設備。
　　
　　3軟件設計軟件編制應用VisualBasic、VisualC＋＋以及C語言。軟件設計包括數(shù)據(jù)庫的建立、軟件界面的設計、試驗信號采集、數(shù)據(jù)處理、以及電壓控制、分壓電路控制、試驗數(shù)據(jù)管理和試驗報表輸出等。
　　
　　輸入數(shù)據(jù)用軟件可變窗口數(shù)據(jù)平滑濾波技術(shù)處理，確保數(shù)據(jù)正確，在可能的情況下，增加采樣點數(shù)，以提高計算準確性。
　　
　　軟件設計采用模塊化結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
　　
　　數(shù)據(jù)庫（采用Access數(shù)據(jù)庫）由多個表構(gòu)成（可根據(jù)變壓器型號、生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)序號可以*確定一個變壓器，所以將其一起設為主鍵）。
　　
　　在試驗前，可以從下拉文本框（與數(shù)據(jù)庫實時動態(tài)交換）中選擇正在進行試驗的變壓器型號，如果存在，就說明在此以前進行過此型號的變壓器試驗，可以查詢或打印以前試驗的數(shù)據(jù)和結(jié)果。在做同類型變壓器試驗時，就可省去變壓器銘牌參數(shù)（BTC變壓器空載短路損耗測試儀）的輸入。如果不存在，說明這是一種新型的變壓器，其銘牌參數(shù)需要手動輸入，保存后可供下次進行同類型變壓器試驗時使用。
　　
　　VB不具備直接對硬件I／O端口進行訪問的能力，為使計算機從現(xiàn)場獲取實際數(shù)據(jù)或發(fā)出控制命令，需要計算機實現(xiàn)對I／O端口的訪問能力，本文采用調(diào)用動態(tài)鏈接庫的方法。首先用VC函數(shù)庫中的inp、inpw、oup、oupw等函數(shù)創(chuàng)建動態(tài)鏈接庫adio32．dll，它包括如下函數(shù)。
　　
　　其中adr表示I／O端口地址：data表示I／O數(shù)據(jù)。在VB中調(diào)DLL時，先將DLL文件拷貝到Windows下的system目錄下。部分數(shù)據(jù)采集程序如下（設I／O端口基地址為240H，在需要部分用declare語句對所需要的DLL中的函數(shù)進行了聲明）。
　　
　　由于程序比較龐大，不能一一列舉說明，為使讀者對這個系統(tǒng)有更全面的認識，在這列舉了三相空載試驗的部分計算程序
　　
　　PO=P1+P2+P3’為代數(shù)和，P和I在前面程序中已經(jīng)算出，并存入相關(guān)數(shù)據(jù)文件
　　
　　’當額定電壓不等于有效電壓時，調(diào)用低電壓修正函數(shù)
　　
　　’當電壓頻率不等于額定頻率時，調(diào)用頻率修正函數(shù)
　　
　　4現(xiàn)場應用效果本系統(tǒng)為AVO公司設計的變壓器空載BTC變壓器空載短路損耗測試儀試驗的微機化系統(tǒng)。測量電流和電壓的平均值的誤差為0．2％，測量功率的精度為0．5％，采樣頻率為10μs，*可以滿足變壓器空載試驗的要求，公司已經(jīng)用上述方法對重慶ABB變壓器廠和沈陽變壓器有限公司生產(chǎn)的變壓器進行多次空載試驗，實踐證明效果很好。
　　
　　下面是公司為重慶ABB變壓器廠生產(chǎn)的一變壓器BTC變壓器空載短路損耗測試儀前后分別采用傳統(tǒng)的人工計算方法和改進后微機化測試方法的結(jié)果對比。該變壓器型號為SFPZ9－120000／220，電壓為220±8×1．5％／121／10．5kV，聯(lián)結(jié)組別為YN，YnO，dn，額定容量為120／120／60MVA，額定電流為314．92／572．58／3299．14A，測試環(huán)境溫度24℃，測試地點為重慶黃角椏。
　　
　　首先采用傳統(tǒng)人工測量方法，測量數(shù)據(jù)如表1。
　　
　　不清經(jīng)上述數(shù)據(jù)計算（換算到10．5kW）得到
　　
　　空載電流：I0＝5．66A，空載電流百分數(shù)：I0％＝0．086％，空載損耗：P0＝53．08kW采用本系統(tǒng)測得
　　
　　空載電流百分數(shù)：I0％＝0．083％，空載BTC變壓器空載短路損耗測試儀損耗：P0＝54．66kW
　　
　　5結(jié)束語
　　
　　（1）本次設計的變壓器空載BTC變壓器空載短路損耗測試儀試驗的微機化系統(tǒng)采用數(shù)字采樣技術(shù)，利用微機進行數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)處理、數(shù)值計算，減少或排除了各種誤差，避免了繁瑣的人為讀表和計算，提高了測試精度和效率。
　　
　?。?）采用微機系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的測量控制儀表，使測量硬件電路大大簡化，大大降低了儀表成本，并且在空載試驗中操作方便簡單，軟件用戶界面友好。
　　
　　（3）由于負載試驗和空載試驗BTC變壓器空載短路損耗測試儀的電源和測量線路一樣，所不同的是非電源側(cè)的繞組要人為短路，所以上述系統(tǒng)也可用于負載試驗特性的測試。
　　
　　可見，用變壓器空載試驗BTC變壓器空載短路損耗測試儀的微機系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人為常規(guī)空載試驗方法有*的*性，值得大力推廣和應用。