摘 要 本文讲述基于LabVIEW软件平台的气体继电器检测系统的解决方案。将被测气体继电器安装在校验台上，采用涡轮流量传感器检测流速冲击叶片产生的脉冲信号，通过USB2821采集卡采集到计算机，应用LabVIEW软件测试系统的固有频率，并依此计算待测气体继电器的流速，最后应用实验的方法验证系统的可行性。
关键词 气体继电器；labVIEW软件；涡轮流量传感器
中图分类号：P634.3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0036-02
油浸式电力变压器在电力行业中应用非常广泛，在油浸式电力变压器的内部故障保护中，气体继电器保护是一种最重要的非电量保护装置。一般当变压器内部发生故障时，变压器内部压力会突然增大。在通往储油柜的管路中产生1.2 m/s的油流速时，重瓦斯信号被接通，并作用于跳闸。本文介绍一种多用气体继电器校验台，包括潜油泵、集气器、校验台架、滤油器、油箱，控制柜及计算机控制系统。本实用新型的有益效果是：结构合理，体积小，计量准确性高，工作可靠，一台检验台可对国内三种管径Φ25 mm、Φ50 mm、Φ80 mm规格气体继电器的流速进行校验，也可对其它型号的气体继电器进行校验。
1 流速校验的数学模型
校验台选用LWGY50、LWGY80型涡轮流量传感器作为气体继电器流速校验的一次仪表。LWGY50型涡轮流量传感器用来校验Φ25 mm规格气体继电器。LWGY80型涡轮流量传感器用来校验Φ50 mm、Φ80 mm规格气体继电器。涡轮流量传感器是由永久磁钢和线圈组成信号检测磁场。被测液压油流经传感器时，传感器内叶轮借助液体的动能冲击而旋转。此时叶轮叶片使检出装置中的磁路磁阻发生周期性变化，因而在检出线圈两端感应出与流量成正比的电脉冲信号，经前置放大器放大后送至显示仪表。
在测量范围内，传感器的流量脉冲频率与流速成正比：
Q=f/K （1）
式中，f为流量信号频率（Hz）；Q为体积流量（m3/h或L/h）；K为涡轮流量传感器的仪表系数（脉冲/L）。
此瞬时流量值除以气体继电器的管口横截面积即为通过气体继电器的瞬时流速v（m/s），再经流量单位换算可以得到，流速与涡轮的频率之间的函数关系：
v=0.004f/πD2K （2）
式中，D为气体继电器管口直径（m）。
2 测试系统的结构组成
测试装置模拟油浸式电力变压器发生故障时的工作环境，利用先进的计算机测控技术，实现气体继电器动作流速值和气体继电器密闭性能试验；计算机全中文菜单式显示、键盘操作、自动检测、打印测试结果。具有自动化程度高，操作界面直观、简单，操作灵活方便的特点。
气体继电器检测装置主要包括油箱、90°蝶阀、电磁阀、涡轮流量传感器、回油箱及计算机电器检测系统。如图1所示。
3 测试系统的工作原理
校验台主要模拟变压器发生故障时，气体继电器所处的工作环境进行实验。将气体继电器安装在实验台上，按下实验台启动按钮，邮泵将液压油抽到油箱中，当油位达到指定位置时，油泵自动停止加油。旋转加压气体阀，将气体打入油箱，观察压力表，当达到指定压力20 MPa后关闭加压阀。然后按下校验台上的测试按钮，电磁阀打开，油箱内的液压油在高气压作用下冲击气体继电器的内部开关使其接通后控制测试停止，USB2821采集卡采集涡轮流量传感器的产生的流量信号，送入计算机计算后得出冲击流速，将结果显示在计算机上，并自动打印测试报告。
1—油箱；2—90°蝶阀；3—被测气体继电器；4—涡轮流量传感器；5—电磁阀；6—回油箱；7—计算机电器检测系统
图1 气体继电器检测装置
4 电器控制系统组成
气体继电器校验台电器控制系统硬件主要为：计算机一台、USB2821采集卡、接触器、声光报警器、开关按钮和打印机等。软件部分选择了LabVIEW图形化编程软件。
本装置核心主要是通过采集卡对涡轮流量传感器受油流冲击后产生的脉冲信号进行采集，经过计算机计算得到精确的频率值，最后通过计算公式得到的流速值显示在屏幕上，并打印测试结果。
计算机选用普通液晶显示器，CPU为奔腾4处理器，512内存，80G硬盘，集成显卡。
信号采集系统选择了USB2821采集卡，该采集卡是一种基于USB总线的数据采集卡，可直接插在计算机的USB接口上，构成质量检测的数据采集、波形分析和处理。采集卡分为模拟量和数字量采集。本设计中选用：
AD模拟量输入量程：0—10 V。
转换精度：12位。
采样速度：100 kHz。
物理通道数：单端32通道，双端16通道。
DI数字量输入：8通道。
DO数字量输出：8通道。
接触器主要是对液压泵和电磁阀的控制。
软件平台选择了LabVIEW图形化编程软件，此软件是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编程语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。而且此设计平台的核心也是开发测量和控制系统的理想选择。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等。在本设计中就调用了数据采集、串口控制、数据分析、数据显示及存储等函数。软件设计中增加了延时功能，这样使测量数据更加的准确。
设计中增加了声光报警功能，当测试出现过压、过流现象，可实现报警并且自动断电。从视觉和听觉上保护了试验者的人身安全。
5 校验结果
分别对Φ50 mm、Φ80 mm两种规格气体继电器的流速分别进行校验，经过数百组数据的反复试验对比，通过计算得到误差在允许范围内。取两组典型校验后的结果如表1所示。
6 结束语
本设计将虚拟仪器引入到生产实践中，通过虚拟按钮进行实验检测，计算机对数据进行处理，检测结果精确到万分位，使得每个产品出厂都达到合格。本校验装置的优点为：可检测多种口径气体继电器，检测安装简单，更换时间短。
参考文献
[1]雷振山.LabVIEW 7 Express S使用技术教程[M].北京：中国铁道出版社，2005.
[2]孔志礼、冷兴聚.机械设计[M].沈阳：东北大学出版社，2000.
[3]陈白宁、段志敏、刘文波.机电传动控制[M].沈阳：东北大学出版社，2002.
[4]李序葆.电力电子器件及其应用[M].北京：机械工业出版社，1996.
作者简介
张宗媛（1982-），女，汉族，科员，机械工程师，硕士研究生，研究方向：从事螺旋桩机设计工作。