2004年8月A版

　　挑戰(zhàn)：檢定高架配電系統(tǒng)和鐵路電力系統(tǒng)中高壓浪涌保護(hù)裝置中金屬氧化物變阻器的性能。

　　解決方案：開(kāi)發(fā)一種基于PXI的高精度測(cè)量系統(tǒng)，使用14位100MS/s數(shù)字化儀PXI-5122進(jìn)行高精度的幅值測(cè)量，用于電氣隔離的MIX-3光纖連接。

變阻器—測(cè)試上的挑戰(zhàn)

　　為滿足全球能源工業(yè)日益增長(zhǎng)的對(duì)可靠性的要求，ABB高壓產(chǎn)品公司的浪涌保護(hù)裝置部開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)了空氣與SF6氣體絕緣浪涌保護(hù)裝置，能有效地保護(hù)中、高壓網(wǎng)絡(luò)不受閃電或閉合斷路器所產(chǎn)生的過(guò)高壓損害。這些浪涌保護(hù)裝置可以承受高達(dá)528KV的連續(xù)操作電壓，以及波形變換高達(dá)4/10ms、電流強(qiáng)度高達(dá)100KA的沖擊電流。在這些極端的操作條件下，對(duì)這些浪涌保護(hù)裝置及其內(nèi)部金屬氧化物變阻器的測(cè)試是一個(gè)特殊的挑戰(zhàn)。

　　ABB公司生產(chǎn)各種金屬氧化物變阻器，直徑從38mm到108mm，電壓級(jí)別從100V到6KV最大連續(xù)操作電壓。為制造中壓或高壓浪涌保護(hù)裝置，ABB將若干個(gè)變阻器進(jìn)行串聯(lián)并將其裝入絕緣材料制成的箱子里。ABB不測(cè)試整個(gè)裝配好的變阻器，而是分別測(cè)試每個(gè)變阻器，從而將電壓要求降低到可操作的水平。 使用脈沖電流發(fā)生器，可向變阻器注入高達(dá)200KA的雙指數(shù)電流脈沖。該測(cè)試系統(tǒng)可產(chǎn)生模擬閃電打擊或斷路器閉合條件的波形脈沖電流，并測(cè)量金屬氧化物變阻器兩端的剩余電壓以及通過(guò)該變阻器的電流。剩余電壓表示在電流脈沖期間兩端出現(xiàn)的電壓峰值。該系統(tǒng)還計(jì)算輸入金屬氧化物變阻器的瞬間功率和能量。

適用于更高測(cè)量精度的高分辨率

　　為將電壓和電流降到一個(gè)可以直接測(cè)試的水平，ABB使用一個(gè)含有電容器和大阻值電阻的分壓器，和一個(gè)用于快速瞬間脈沖的特別極低阻值脈沖電流分路器。將兩個(gè)PXI-5122 14位100MS/s 數(shù)字化儀與分壓器進(jìn)行連接，分路測(cè)量測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)生的瞬間電壓和電流。然后再使用LabVIEW 內(nèi)置的分析能力來(lái)測(cè)定峰值、上升時(shí)間與半峰時(shí)間(time-to-half)值。此外，ABB還使用電壓和電流數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算瞬間輸入功率、瞬間電阻以及完全轉(zhuǎn)換的能量。

MXI-3光纖連接提供高數(shù)據(jù)吞吐量與隔離

　　通過(guò)使用基于PXI的系統(tǒng)，如今ABB可以在基于GPIB的老式系統(tǒng)僅能傳輸數(shù)千字節(jié)的時(shí)間內(nèi)，傳輸數(shù)以兆計(jì)字節(jié)的數(shù)據(jù)。由于能以更快的速度收集數(shù)據(jù)，ABB能夠通過(guò)以PCI-DIO-24數(shù)字I/O板卡和繼電器模塊替換功率斷路器而快速對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行重新配置。通過(guò)提高數(shù)據(jù)處理速度，可以在IEC 60099-4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的浪涌保護(hù)裝置測(cè)試時(shí)間內(nèi)對(duì)變阻器進(jìn)行強(qiáng)電流動(dòng)作負(fù)載測(cè)試，效果比以前提高很多。

　　上升時(shí)間為4ms的100KA電流沖擊會(huì)形成極強(qiáng)的電磁場(chǎng)，有可能損壞電腦主機(jī)并傷害操作人員。為提高系統(tǒng)的安全性并將設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，ABB在兩個(gè)PXI-1002四槽機(jī)箱內(nèi)各安裝了一個(gè)PXI-5122 數(shù)字化儀。將機(jī)箱以“菊花鏈”方式鏈接，然后使用MXI-3遠(yuǎn)程光纖將其與電腦主機(jī)進(jìn)行連接。以此在兩個(gè)數(shù)字化儀與電腦主機(jī)之間提供光耦合，從而排除了電腦與脈沖發(fā)生器之間的電路連接。由于測(cè)量電壓和電流的數(shù)字化儀分別處于相互絕緣的機(jī)箱內(nèi)，因此可以避免由電路產(chǎn)生大的感應(yīng)渦流。如果在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中形成此種渦流，就會(huì)產(chǎn)生大的感應(yīng)電壓干擾測(cè)量結(jié)果。