利用计算机数据采集系统测量母线槽的交流电阻和电抗.doc

利用计算机数据采集系统测量母线槽的交流电阻和电抗2006年第28卷第2期第59页电气传动自动化ELECTRICDRIVEAUToMATIoNVO1.28.No.22006.28(2):59-62文章编号:1o057277(2006)02-005904利用计算机数据采集系统测量母线槽的交流电阻和电抗胡新明(天水长城电器试验研究所,甘肃天水741018)摘要:介绍了数据采集及处理系统的性能特点,分析了功率法测量母线槽交流电阻,电抗产生较大误差的原因,提出了可提高测量准确度的计算机数据采集系统.关键词:计算机;数据采集;交流电阻中图分类号:TP274+.2文献标识码:BMeasurementofACresistanceandreactanceofbus-barslotwithcomputerdatacollectingsystemHUXin-ming(TianshuiChangchengElectricalApparatusTestInstitute,Tianshui741018,China)Abstract:Theperformancecharacteristicsofdatacollectingandprocessingsystemareintroduced.There,asoncausingerrorwhilemeasuringACresistanceandreactanceofbusbarslotbypowermethodisanalyzed,anditcanincreasemeasuringaccuracyusingcomputerdatacollectingsystem.Keywords:computer;datacollecting;ACresistancel问题的提出GB7251.2一l997低压成套开关设备和控制设备第二部分:对母线干线系统(母线槽)的特殊要求是以等效的IEC一2:1991低压成套开关设备和控制设备第二部分:对母线干线系统(母线槽)的特殊要求为原则编制的,在这两个标准中,都要求测量母线系统的交流电阻和交流电抗,并提供了测量方法,测量值是从温升试验时获得的数据中记录下来的,测量原理如图l所示.ua电源UbUCr,v,._JI.一L,_,v,._JI.一L,_,n一II图1测量原理图短接点按下列公式计算相线到中性点的单位长度的交流阻抗Z,电阻R,电抗,单位为ml/m.(1)x/31tR:(2)X:,/(3)式中:为线电压方均根值的平均值,单位为v;,为相电流方均根值的平均值,单位为A;P为三相总功率,单位为W;为输人端连接电压表接点到母线短路点之间的长度,单位为m;电压和电流可以准确测得,而三相总功率的测量存在比较大的误差.因为三相总功率是由两表法测得的.而目前所使用的功率表电压量程最小为75V,实际温升试验时的电压只有l一4V,测量误差大,而且最后的测量结果是两表读数的代数和乘以电流互感器的变比(变比一般为1001000之间),使误差积累更大,所以功率法测量母线电阻,电抗值的准确性欠佳.2低压电器短路试验数据采集及处理系统电气传动自动化2006年第2期在低压电器短路试验中,对短路信号进行实时检测分析是检测试验室短路试验的重要任务.除了要准确捕捉短路信号外,还要能完成对短路信号的记录,存取,分析,输出等功能,为此,可配备短路试验程序控制器和数据采集与处理系统,前者负责协调短路试验的时序,并向数据采集系统发送外触发信号;后者完成对信号的采集和处理,并输出结果.2.1采集系统的组成和技术参数(1)系统的工作原理试验的电压,电流信号经电压传感器,电流传感器进入电压,电流隔离放大器,再送入数据采集卡,最后连通计算机,计算机通过软件,把采集的数据进行各种各样的计算处理.采集系统的组成如图2所示图2系统组成框图(2)技术参数采集卡参数通道数:8;内存容量:64kB/每通道;输入阻抗:>450kn;量程:5V(峰值);分辨率:l2位;精度:0.3%;采样频率:25kH通道;带宽:DC2.5kHz;触发方式:内,外触发(软件控制).系统参数精度:l%;带宽:DC20kHz(电压通道);DC5kHz(电流通道);线性度:l%.2.2软件的功能系统采用VisualBasic编程,具有更为友好的界面,特别注重实用性,能联系低压电器短路试验的实际情况,以方便检测人员使用.软件具备以下7个主要功能:系统管理:设置采集参数,完成信号采集,停止等功能.文件管理:完成数据文件,参数文件,报表文件的Lrfl,存,取,删除等功能.信号显示:设置采集信号的时标,幅值,显示方式,颜色等状态并完成通道移动,局部放大等功能.分析测量:可通过菜单选择求某一通道的焦耳积分,微分,积分,反相,等各种相关曲线,可进行某两个通道之间的和,差,积等运算.还可选择自动或手动测量.打印输出:可选择当前屏幕上显示的信号波形的任一部分打印,也可实施多波形打印,将多个波形打印在一张纸上(最多8个信号),且可有选择地打印输台头,通道名称,时标,幅值刻度等.报表输出:软件存有低压电器短路试验的28张典型报表,使用人员可任选其一自动生成并打印输出.联机帮助:软件配有Windows通用联机帮助.此外,软件还可完成其他一些功能如输出预览,参考信息设置等.软件设计框图如图3所示.图3软件设计框图3用计算机采集系统测量母线的交流电阻,电抗计算机数据采集及处理系统主要应用在低压电器的短路和通断试验中,对采样频率和采样精度的要求比较高,目前各个试验站都已经使用了数据采集系统.采集系统主要测量开关在短路分断过程中过电压,电流,时间,电弧能量,电弧角度等瞬态参量.软件对采集的数据进行完善地处理,且有光标运算功能,使各种试验数据的获得及时而又准确,利用其高速采集及低电压输入的特性,也可用来测量母线的交流电阻,电抗.采集卡的输入电平为5V(峰值),测量高压2006年第2期胡新明利用计算机数据采集系统测量母线槽的交流电阻和电抗.61.时利用分压器来降低电压,而母线槽阻抗测量是在温升试验的低电压下进行,去掉分压器这个中间环节,提高了测量的准确度;电流信号从低感分流器取得,通过软件的初始化设置,采集相电压和电流的波形,在通过光标的展开及运算功能,读取电压的方均根值U(V),电流方均根值I(A),电压和电流的相位差的cos(b和sin+.交流电阻,电抗为:Z_丁UR=Zsin(X=Zcos+测量原理如图4所示.Ua电源UbUc(4)(5)(6)图4测量原理图占4两种测量方法和计算结果的比较测水平放置的三根铜母线的交流电阻和电抗,长度L=5m,截面积S=80x5mm,间距d=250mm(环境温度为20时)4.1功率法测量测量值三相线电压方均根值的平均值U=2.3V三相相电流方均根值的平均值,_1500A三相总功率P=4800W计算母线的交流电阻和电抗,z=0.177ml/m;3lLR奇0?142m/m;=,/=0.106ml/m;4.2计算机测量测量值如表1所示,测量示波如图5所示.表1测量值电压电流(V)(A)cos6sin4mn/m)R(mn/m)X(mil/m)A相l-32l5000.450-890.1760.0790.157B相l-39l5000.620.780.1850.1l50.145C相l-33l5000.500.890.1770.0890.154平均0.179O.o940.152Ua1.24V,/divla1.16kA/div:/:iai:二:3.15ms/di(c)图5测量示波图4-3公式法计算4.3.1电阻的计算单位长度铜母线交流电阻的计算公式(单位ml/m).:(7)式中:.|s为母线截面积(ram:).lm长,截面积为400mm的铜母线的交流电阻为:R=0.048m1)/m4-3.2电抗的计算?62?电气传动自动化2006年第2期:J一(8)co18L一,u,0D=250mm1n11D=350mmf【J式中:S为母线截面积(mm).lm长,截面积为400mm的铜母线为平行三相回路,间距D=250mm时的交流电抗为:X=0.184mt2/m4.3.3单位长度铜母线交流阻抗=,/j=0.190mt2/m4.4结果比较以计算值为基准,比较两种测量结果,如表2所示.从表2中的数据不难看出,计算机表3测量和计算结果相序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线性A1.12.01.4度B1.54.51.6(%)C2.602.6表2两种测量结果比较功率法计算机法计算机测量值绝对误差相对误差(%)测量值绝对误差相对误差(%)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测量的结果和公式计算的结果比较接近,而功率法测量的结果误差比较大.5高电压下测量母线槽交流电阻,电抗的可行性数据采集系统用于短路通断试验室,测量信号线路屏蔽铺设,抗f扰能力好,电流,电压信号可同时测量,而在温升试验室测量时,分流器数只有限,只能三相回路送电,单相回路测量,加之右要搬运设备,使用起来极不方便.根据标准要求,母线槽都要经过短时耐受电流能力试验,而该试验在短路通断试验室进行,如果在该项目试验j手,用计算机法同时采集相电压和电流波形,可以分别计算出对应的交流电阻和电抗值(短时耐受电流能力试验后,试品处于热态,满足标准砭求),下面是在通断试验室用计算机法测量的从变器f线到室外试验场一段母线的交流电阻和电抗簿数据:母线截面积s=2(10010)mnl,长度=9.3I其中包禽了L型的转弯点三个,跟母线槽的结构类似.测量选取的3个电流值分别为7kA,12kA,30kA.测量和计算结果如表3所示.从表中的数据分析,3档电流测得的交流电阻,电抗的线性度小于5%,因此母线的交流电阻,电抗跟试验电流的大小关系不大,因而可以考虑在通断试