摘 要：分析了传统手工CT检测方法的缺点，结合虚拟仪器的概念提出了一种基于计算机技术的CT励磁特性测量方法，并且以实际测量结果展示此方法的优势。
关键词：电流互感器；检测；虚拟仪器；高压开关
高压电流互感器是电力系统中的重要设备，无论是在电力系统的继电保护，还是在高电压测量当中都起着举足轻重的作用。因此，西安高压开关厂依据国家标准，对高压电流互感器的生产质量进行了严格的出厂检测。
1997年7月3日发布的GB16847-1997国家标准《保护用电流互感器暂态特性技术要求》当中规定，对于TPS，TPX，TPY，TPZ级保护用电流互感器，二次励磁特性测定试验是必须进行的型式试验和例行试验，并且在国家标准的附录中给出了推荐使用的几种测试方法。
1 西安高压开关厂目前的测试检测现状
铁心励磁特性的测量就是要确定铁心的二次匝链磁通与励磁电流之间的关系。西安高压开关厂对于电感较小的电流互感器二次励磁特性，采用的是国家标准推荐的交流法测量。
交流法的测量原理［1］简述如下：
在二次端子上施加实际的正弦波交流电压，测量相应的励磁电流，励磁电流的测量采用峰值读数，以便能与峰值磁通值相对应。励磁电压的测量应采用均方根值（标准正弦波情况下等同于有效值）。由于二次匝链磁通值与所加电压的均方根值之间存在式（1）所 示的关系，因而所加电压的均方根值可以代表峰值磁通值。
施加不同的电压，测得相应的电压均方根值和励磁电流峰值，即可描绘出一条曲线，此曲线即为二次励磁特性。目前高压开关厂采用的是人工测量的方法，利用模拟仪表测量相应的电参量值。存在着如下明显的缺点：
（1）工作效率难以提高 人工测量需要手动调节调压器的输出电压，随着测量点数的增加，工作时间明显增加，因而工作效率比较低。
（2）测量精度比较低 由于测量时间的限制，测绘曲线的点数必然比较少，所以精度必然比较低下。另外，由于是肉眼读数，人为误差因素不可避免。
（3）传统模拟仪表的缺陷 传统的模拟有效值仪表一般对标准正弦波有效，当信号波形有所畸变时，此时测得的不是真有效值，用其代替均方根值误差相对较大。
为了克服以上缺点，西安高压开关厂与西安交通大学联合设计了基于虚拟仪器的CT质量检测系统。
2 虚拟仪器测控系统的优点
虚拟仪器是现代计算机技术和仪器技术深层次结项重要技术。所谓虚拟仪器，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，利用I／O接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而实现各种测试功能的一种计算机仪器系统［2］。
一般虚拟仪器测控系统的基本结构如图1所示。
虚拟仪器测控系统的功能主要靠软件编程来实现，而且可以通过不同的软件模块的组合实现多种测量功能。因此，在硬件平台确定后有“软件就是仪器”的说法。
目前比较流行的虚拟仪器编程软件环境有National Instruments公司（简称NI公司）开发的LabWINOOWs／CVI和LabView软件开发系统，两者都是采用所见即所得的可视化快速开发技术，通过拖放选择不同的虚拟面板控件，例如输入框、按钮、示波器等，就可以轻松地完成仪器人机交互界面的设计。而且在生成代码时，这2种开发系统都可以自动生成软件的基本框架。所有的开发工作就是在指定的位置简单地添加特定的测试功能代码。值得一提的是，NI公司提供的大量测试软件库函数，可以非常高效地完成各种高级信号处理功能，例如FFT、软件滤波等。
3 西安高压开关厂励磁特性测量系统简介
在开发西安高压开关厂的CT励磁特性检测系统中，采用的是基于C语言的LabWINOOWs／CVI软件开发系统。系统的基本框架图如图2所示。
系统的基本工作流程解释如下：首先，这个测试系统的核心部件----工控机通过控制与步进电机驱动模块驱动安装在调压器中心轴上的步进电机M，在调压器输出端产生一个指定的AC220 V以内的电压，通过升压器升为高压，加在被测互感器的二次端，通过分压之后送到电压变送器输入端，从而得到电压波形，电流穿心经过电流变送器，继而得到电流波形。数据采集卡进行AD转换之后，送入工控机，由编制的测控软件完成相应的计算。
工控机软件主要完成的功能就是计算励磁电流的峰值和交流电压的均方根值。电压均方根值的计算按照式（2）进行：
其中：u［n］为数采卡得到的采样点电压序列；N为一个周期内的采样点数。
为了提高测量计算的精度，去除干扰信号，可以在以上计算之前调用LabWINOOWs／CVI提供的数字滤波库函数。需要注意的是，数字滤波的截止频率不可选择得过低。以电流为例，由于CT在饱和点附近所显示出来的非线性，即使施加的电压为完全的正弦波形，电流也会有各次谐波分量。截至频率设置过低，非但没有去除噪声，提高测量精度，反而会损失较大的谐波成分。
4 测试结果
图3是工控机上软件自动测绘的CT二次励磁特性曲线。可以看出，这样的测绘结果简单直观，而且测绘点不是零星的几个点，因而与手绘相比，具有更高的精确度。
5 结 语
不断更新的计算机技术正在科学研究的各个层面影响着其他学科的发展。基于计算机技术的虚拟仪器测试系统也正以不可逆转的力量推动着测控技术的革命。通过西安高压开关厂CT质量检测系统的研制可以发现，在许多传统的手工测量领域，适当地引入计算机管理，不但可以大大地提高生产效率，还可以解决许多过去无法解决的人为引起的缺点。虚拟仪器测控系统大有可为。
参考文献
［1］国家技术监督局.GB16847-1997保护用电流互感器暂态特性技术要求[S].1997-07-03.
［2］刘君华，白鹏，等．虚拟仪器编程语言LabWINOOWs／CVI教程［M］．北京：电子工业出版社，2001．
