針對(duì)傳統(tǒng)測(cè)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(yàn)的微機(jī)化測(cè)量方法。通過(guò)相應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件處理，有效的減少或消除各種誤差，提高測(cè)量精度和效率，全部試驗(yàn)過(guò)程是在程序控制下自動(dòng)進(jìn)行，試驗(yàn)數(shù)據(jù)亦自動(dòng)處理，即時(shí)打印結(jié)果，并可存入數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)更的管理?；旧蠈?shí)現(xiàn)了空載試驗(yàn)的自動(dòng)化。
　　
　　1測(cè)試原理分析頻率的測(cè)量采用周期法，只要測(cè)得瞬時(shí)值相鄰的兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間，即可算出頻率。相位差只需測(cè)出電壓、電流瞬時(shí)值過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間差。一個(gè)周期內(nèi)電流信號(hào)的有效值可表示為
　　
　　其中I為電流信號(hào)有效值，T為電流信號(hào)波形周期，i為t時(shí)刻電流瞬時(shí)值。
　　
　　將上式離散化，用一個(gè)周期內(nèi)有限個(gè)采樣的電流數(shù)字信號(hào)量代替一個(gè)周期內(nèi)連續(xù)變化的電流函數(shù)，且設(shè)相鄰兩次采樣時(shí)間間隔相等，則可以得到根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)各瞬時(shí)值及采樣點(diǎn)數(shù)計(jì)算電流有效值的公式
　　
　　其中△T為相鄰兩次采樣時(shí)間間隔，im為m－1的時(shí)間間隔的電流信號(hào)瞬時(shí)值，N為一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。
　　
　　考慮到交流電流是有正負(fù)的，所以電流平均值為
　　
　　同理可得，計(jì)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(jī)測(cè)試系統(tǒng)硬件原理框圖微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)主回路在目前變壓器空載試驗(yàn)所采用的電路的基礎(chǔ)上，用微機(jī)系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)方法中的測(cè)量?jī)x表。工作過(guò)程分為三步：
　　
　　（1）采集到的三相電壓和三相電流的瞬時(shí)值經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換、I／O通道進(jìn)入微機(jī)；
　　
　?。?）在微機(jī)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理；
　　
　?。?）根據(jù)處理結(jié)果，微機(jī)發(fā)出控制信號(hào)（經(jīng)I／O通道、D／A轉(zhuǎn)換、功率放大）實(shí)現(xiàn)對(duì)空載試驗(yàn)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(jì)算的要求，應(yīng)使三相電壓與三相電流的信號(hào)同時(shí)采集。因常規(guī)的A／D卡每次只能采集一路信號(hào)并完成A／D轉(zhuǎn)換，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一采樣控制電路。輸入電流經(jīng)過(guò)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(jìn)入采樣控制電路，輸入電壓直接經(jīng)精密電阻分壓后進(jìn)入采樣控制信號(hào)路。采樣控制由軟件完成。當(dāng)控制電路收到采樣控制信號(hào)后，各路信號(hào)同時(shí)被采集，采集的信號(hào)被暫時(shí)保存在采樣保持器中，各路信號(hào)依次進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。當(dāng)其中的某一路信號(hào)在進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換時(shí)，其它的未被轉(zhuǎn)換的信號(hào)在保持期間會(huì)有衰減，但由于衰減相當(dāng)小，可以忽略不計(jì)，不影響zui終的計(jì)算精度。
　　
　　設(shè)計(jì)采用高性價(jià)比的12位、100ksps的A／D轉(zhuǎn)換器AD1674。轉(zhuǎn)換時(shí)間為10μs，為了提高采樣速度，采用了鎖存器同步鎖存、分時(shí)讀取的方法。兩個(gè)鎖存器用同一個(gè)控制信號(hào)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(kāi)關(guān)量輸入輸出，其作用由軟件控制。I／O總線要求與計(jì)算機(jī)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(shè)備。
　　
　　3軟件設(shè)計(jì)軟件編制應(yīng)用VisualBasic、VisualC＋＋以及C語(yǔ)言。軟件設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、軟件界面的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、以及電壓控制、分壓電路控制、試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理和試驗(yàn)報(bào)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(diǎn)數(shù)，以提高計(jì)算準(zhǔn)確性。
　　
　　軟件設(shè)計(jì)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(kù)（采用Access數(shù)據(jù)庫(kù)）由多個(gè)表構(gòu)成（可根據(jù)變壓器型號(hào)、生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)序號(hào)可以*確定一個(gè)變壓器，所以將其一起設(shè)為主鍵）。
　　
　　在試驗(yàn)前，可以從下拉文本框（與數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交換）中選擇正在進(jìn)行試驗(yàn)的變壓器型號(hào)，如果存在，就說(shuō)明在此以前進(jìn)行過(guò)此型號(hào)的變壓器試驗(yàn)，可以查詢或打印以前試驗(yàn)的數(shù)據(jù)和結(jié)果。在做同類型變壓器試驗(yàn)時(shí)，就可省去變壓器銘牌參數(shù)（BTC變壓器空載短路損耗測(cè)試儀）的輸入。如果不存在，說(shuō)明這是一種新型的變壓器，其銘牌參數(shù)需要手動(dòng)輸入，保存后可供下次進(jìn)行同類型變壓器試驗(yàn)時(shí)使用。
　　
　　VB不具備直接對(duì)硬件I／O端口進(jìn)行訪問(wèn)的能力，為使計(jì)算機(jī)從現(xiàn)場(chǎng)獲取實(shí)際數(shù)據(jù)或發(fā)出控制命令，需要計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)I／O端口的訪問(wèn)能力，本文采用調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的方法。首先用VC函數(shù)庫(kù)中的inp、inpw、oup、oupw等函數(shù)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)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(shí)，先將DLL文件拷貝到Windows下的system目錄下。部分?jǐn)?shù)據(jù)采集程序如下（設(shè)I／O端口基地址為240H，在需要部分用declare語(yǔ)句對(duì)所需要的DLL中的函數(shù)進(jìn)行了聲明）。
　　
　　由于程序比較龐大，不能一一列舉說(shuō)明，為使讀者對(duì)這個(gè)系統(tǒng)有更全面的認(rèn)識(shí)，在這列舉了三相空載試驗(yàn)的部分計(jì)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(dāng)額定電壓不等于有效電壓時(shí)，調(diào)用低電壓修正函數(shù)
　　
　　’當(dāng)電壓頻率不等于額定頻率時(shí)，調(diào)用頻率修正函數(shù)
　　
　　4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果本系統(tǒng)為AVO公司設(shè)計(jì)的變壓器空載BTC變壓器空載短路損耗測(cè)試儀試驗(yàn)的微機(jī)化系統(tǒng)。測(cè)量電流和電壓的平均值的誤差為0．2％，測(cè)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(yàn)的要求，公司已經(jīng)用上述方法對(duì)重慶ABB變壓器廠和沈陽(yáng)變壓器有限公司生產(chǎn)的變壓器進(jìn)行多次空載試驗(yàn)，實(shí)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(cè)試儀前后分別采用傳統(tǒng)的人工計(jì)算方法和改進(jìn)后微機(jī)化測(cè)試方法的結(jié)果對(duì)比。該變壓器型號(hào)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(cè)試環(huán)境溫度24℃，測(cè)試地點(diǎn)為重慶黃角椏。
　　
　　首先采用傳統(tǒng)人工測(cè)量方法，測(cè)量數(shù)據(jù)如表1。
　　
　　不清經(jīng)上述數(shù)據(jù)計(jì)算（換算到10．5kW）得到
　　
　　空載電流：I0＝5．66A，空載電流百分?jǐn)?shù)：I0％＝0．086％，空載損耗：P0＝53．08kW采用本系統(tǒng)測(cè)得
　　
　　空載電流百分?jǐn)?shù)：I0％＝0．083％，空載BTC變壓器空載短路損耗測(cè)試儀損耗：P0＝54．66kW
　　
　　5結(jié)束語(yǔ)
　　
　　（1）本次設(shè)計(jì)的變壓器空載BTC變壓器空載短路損耗測(cè)試儀試驗(yàn)的微機(jī)化系統(tǒng)采用數(shù)字采樣技術(shù)，利用微機(jī)進(jìn)行數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)處理、數(shù)值計(jì)算，減少或排除了各種誤差，避免了繁瑣的人為讀表和計(jì)算，提高了測(cè)試精度和效率。
　　
　?。?）采用微機(jī)系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，使測(cè)量硬件電路大大簡(jiǎn)化，大大降低了儀表成本，并且在空載試驗(yàn)中操作方便簡(jiǎn)單，軟件用戶界面友好。
　　
　?。?）由于負(fù)載試驗(yàn)和空載試驗(yàn)BTC變壓器空載短路損耗測(cè)試儀的電源和測(cè)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(fù)載試驗(yàn)特性的測(cè)試。
　　
　　可見(jiàn)，用變壓器空載試驗(yàn)BTC變壓器空載短路損耗測(cè)試儀的微機(jī)系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人為常規(guī)空載試驗(yàn)方法有*的*性，值得大力推廣和應(yīng)用。