【摘 要】本文介绍了使用LabVIEW进行智能高压开关机械特性计算分析平台构建的过程，详细介绍了软件流程的实现。最后通过实验对比，验证了方法的可行性。
【关键词】LabVIEW；智能高压开关；机械特性
【Abstract】Describes the use of LabVIEW for mechanical characteristics calculation analysis process of intelligent high-voltage switch， introduced in detail the realization process of software. Finally， through the experimental comparison， to verify the feasibility of the method.
【Key words】LabVIEW；Intelligent High-Voltage switch；Mechanical characteristic
0 引言
随着智能电网建设的推进，智能高压开关的需求越来越大，而机械特性是衡量智能高压开关性能的重要参数之一。目前，业内主要使用KOCOS进行开关机械性能的检测，且在进行开关机械性能检测时，仍然在使用传统的模拟传感器用于位移信号的测量，而不使用智能高压开关设备上安装的高精度数字式位移传感器。笔者认为主要原因是测量时二者供电电平不一致，导致二者不能同时使用。
美国国家仪器公司（NI 公司）的产品在数据采集、仪器控制、仿真等领域极富盛名。笔者使用NI公司的LabVIEW软件及数据采集板卡，搭建了一套用于智能高压开关机械特性检测的平台，经实验检验，具有一定的使用价值。
1 硬件选型及物理连接
NI PXI-6281是一款高精度多功能M系列数据采集（DAQ）模块，经优化可提供18位模拟输入精度，同时具有24条数字I/O线； 2个32位、80 MHz计数器等资源[1-4]。笔者使用PXI-6281数据采集板卡，采集智能高压开关设备上的位移信号、分合闸线圈电流信号、断口信号，用于机械特性的计算分析。
智能高压开关用数字式位移传感器输出信号为差分脉冲对（A+/A-，B+/B-），且工作电源为5VDC，需将差分脉冲对转为单端脉冲信号后接入板卡PXI-6281。小电流传感器用于监测分合闸线圈电流值，其输出信号为差分模拟量，可直接将差分模拟信号接入板卡PXI-6281。PXI-6281的数字输入通道可实现断口信号的采集。
2 软件实现
LabVIEW是一种图形化编程语言，且包含功能丰富的软件包，使用LabVIEW开发能够从繁琐的代码编写和调试过程中解脱出来，仅需选择软件包中不同的子VI，然后完成各子VI之间的连线即可[5]。
程序的核心部分主要在三个while循环内实现，以便实现连续的数据采集与机械特性计算分析。循环一的主要功能是独立获取三个采样通道的采样数据，进行数据简单处理之后，将三个通道的采样数据以二维数组的形式存入队列A。循环二的主要功能为通过阈值触发模块，实现大量无效采样数据与较小有效采样数据的分离及存储，若阈值触发则将截取的采样数据存入队列B。循环三的主要功能为获取队列B中的有效采样数据，并进行机械特性的计算与分析。
首先使用6281/Ctr0产生指定频率（15KHz）的时基信号，通过PFI接口作为三个采样通道的时钟源。使用”CI角度编码器VI”创建位移信号的采集通道。位移采集通道的默认数据为转轴的角度值，通过S =■近似转换为直线位移值，其中220为动触头的行程，78为机构的额定转角，ω为转轴的转角。使用”数字输入VI”和”AI电压VI”分别创建断口、分合闸线圈电流采集通道。在while循环内将三个通道的数据以二维数组的形式存入队列A中。
循环二的主要功能为从队列A中获取采样数据，同时进行数据的遍历与阈值触发的检查。如果满足阈值触发的条件，则截取设定采样长度的有效数据存入队列B，同时将截取固定采样长度的数据以文件的格式进行本地存盘，否则继续进行阈值触发的检查。如果超过设定时间，无阈值触发，则清空队列A，以减少内存的压力。
循环三的主要功能是实现机械特性的计算分析与波形的显示。首先获取队列B中的有效采样数据，并对二维数组进行遍历，获取每个采样通道的数据。遍历位移通道的数据，获取位移通道的起始值与结束值，二者之差即为断路器的行程。遍历断口通道数据的第一次跳变位置，并记录数据跳变位置的索引（断口索引）。由于三个通道是同步采集，因此由断口索引可以获取断口位移和断口时间。零点时间通过“瞬态特性测量VI”根据设定好的参考电平值获取，零点时间除以采样频率得到零点索引，根据零点索引遍历时标通道数据得到零点时间。断口时间减去零点时间得到分闸时间（ 或合闸时间）[6-8]。根据“分前合后10ms”的原则[9-12]，由断口索引加（减）10ms时间对应的采样点数，即可得到分合闸参考位移索引。由分合闸参考位移索引，遍历位移通道数据，即可得到分合闸参考位移，再除以10ms，即得到分合闸速度。流程图如图1所示。
图1 机械特性计算分析
Fig.1 Calculation and analysis of mechanical characteristic
3 实验与数据
为了验证NI平台计算结果的准确性，使NI平台与KoCos进行同步采集，测试数据如下。
图2 软件界面显示
Fig.2 Display of the software interface
表1 NI平台与KoCoS同步计算结果对比
Table.1 Synchronous calculation results of NI platform and KoCoS
4 结束语
笔者使用NI公司的多功能数据采集板卡，采集智能高压开关机械特性测试过程中的传感器信号，通过labVIEW编程，开发出用于智能高压开关设备机械特性计算的软件。为了检验机械特性计算结果的准确性，将NI平台的采集与分析系统与KoCoS平台，搭建在一起，同时对同一次分合操作进行测量，通过同步采集结果的可知，整个系统具有较高的计算精度。
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[责任编辑：薛俊歌]