基于LabVIEW和数据库的智能高压开关设备用智能组件测试平台的搭建

2014-11-12蒋晓旭王之军毛志宽

科技视界 2014年23期

蒋晓旭王之军毛志宽

(平高集团有限公司，河南平顶山 467001)

0 前言

智能高压开关设备是智能变电站的核心设备之一，它由开关设备本体和智能组件组成，具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化的特征[1-4]。智能组件的可靠性是决定智能开关设备运行可靠和设备寿命的重要因素。统计结果表明，集成在高压设备上或近旁的电子装置，其平均无故障时间普遍远低于预期水平，无法满足高压智能开关设备的技术需求，因此开展智能组件功能测试系统的研究对智能组件的研制及其可靠性提升具有重要价值。本文搭建了基于LabVIEW和数据库的智能组件测试平台，对智能组件的研究具有一定的借鉴意义。

1 测试系统平台的搭建

1.1 开发平台的选择

LabVIEW是基于图形的开发、调试和运行程序的集成化环境。由于采用流程图的图形化编程方式，因此也被称为G语言(graphical language)，它是最早出现的编译型的图形化编程语言。它对仪器控制、数据采集、数据处理和信号分析等任务设计提供了较为丰富的功能图标，用户只需连接调用即可免去复杂程序编写的麻烦。同时，LabVIEW还提供了丰富完善的工业标准及各种接口总线和常用仪器的驱动程序[5-7]。因此，本系统选择LabVIEW作为程序开发语言。

1.2 测试数据的存储

LabVIEW并不能直接访问数据库，但LabVIEW提供了丰富的外部程序接口，如.NET和Active。LabVIEW与数据库连接有很多种方法，其中ADO是使用最为广泛的技术，因为ADO组件集成于Windows操作系统中。ODBC是微软公司开放服务结构中有关数据库的一个重要组成部分，它通过建立一系列的标准和规范，最重要的是一组对数据库访问的标准API,即应用程序编程接口,它通过SQL来实现其大部分的功能。对于ODBC本身,它也提供了对SQL语言的支持，因此用户可以直接将SQL语句传递给ODBC。LabSQL VIs按照ADO对象分为了3类，并分别位于不同的文件夹下：Command、Connection和Recordset。如图1所示为LabVIEW数据库访问附加工具包[8]。

图1 LabVIEW数据库访问附加工具包

1.3 测试平台架构

系统从被测对象开始，通过传感器转换成电信号，经过信号调理模块进行简单的信号处理，将信号送至数据采集卡，数据经软件进行处理后保存至系统数据库，实现了历史数据的集中存储和管理，流程框图如图2所示。

图2 数据采集系统流程框图

系统采用模块化设计思想进行设计，总共分为7大模块和若干个子模块，各模块分别实现独立功能，模块之间耦合度低。也使整个程序结构更加清晰，降低程序开发过程出现错误的概率，提高程序的可靠性，如图3所示为采集系统软件模块结构图。

图3 采集系统软件子模块

2 系统实现及测试结果

作为智能高压开关测试平台的子系统，传感器信号IO平台上集成的板卡分别具有电压、电流、脉冲信号、RS485等信号的采集和输出功能，可实现常用传感器的信号检测及模拟输出。如：分合闸线圈电流传感器、储能电机电流传感器、油压传感器、触头位移传感器、气体状态传感器、机构箱温湿度传感器等。

2.1 电压信号检测

PXI-6281板卡可对-10V—+10V的电压信号进行采集，能够实现对电压型传感器的检测。电压信号的采集使用DAQmx中的AI Voltage多态VI，用来指定采样通道和模拟信号的范围。使用Sample Clock VI指定采样率和缓冲区大小。使用Analog 1D Wfm NChan NSamp VI读取缓冲区中的采样数据，再把采样数据输出到波形图控件从而完成显示，如图4所示。

图4 电压信号采集及存储

2.2 电流信号检测

PXI-6238板卡可对-20mA—+20mA的电流信号进行检测，可使用该板卡对电流型传感器进行检测。使用AI Current VI指定信号采集的物理通道及信号范围，使用Sample Clock VI指定采样率和缓冲区的大小。使用Analog 1D Wfm NChan NSamp VI读取缓冲区中的采样数据，再把采样数据输出到波形图控件从而完成显示，如图5所示。

图5 电流信号采集及存储

图6 脉冲信号采集及存储

2.3 脉冲信号检测

传感器信号IO平台实现了对编码器脉冲信号的检测。使用PXI-6281的ctr0产生20kHz的时基信号提供采样时钟，使用数字输入VI指定输入物理通道，如图6所示。另外使用文件IO中的TDMS写入VI将读取的采样值写入到TDMS文件中。

2.4 频率和脉宽信号检测

PXI-6608板卡可对脉冲序列进行采样、分析，能够用于特殊传感器检测，如基于频率和脉冲宽度的SF6密度传感器。该传感器的信号中频率、脉冲宽度分别与SF6气体的密度、温度有关。LabVIEW编程中，使用PXI-6608的ctr2和ctr4作为两个独立的通道分别检测脉冲序列的脉冲宽度和频率，根据对应公式确定的关系，计算出对应实际密度和温度值，如图7所示。

图7 频率和脉宽信号检测

2.5 RS485 信号检测

PXI-8431/4可进行RS485信号的采集和模拟。检测方法：上位机发送读取指令序列，下位机(传感器)上传对应数据序列，上位机获取数据序列中对应物理量的值，并在前面板显示。程序实现上，使用VISA配置串口配置串口参数，如波特率、数据位、校验位、停止位等，通过指令读取传感器上传的数据，并按照通讯协议解析出实际物理值及显示，如图8所示。