專利名稱：多功能綜合電力虛擬測試分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及主要用于電力系統多種電氣設備進行特性測試分析的試驗儀器，特別是一種多功能綜合電力虛擬測試分析儀。
背景技術：
隨著計算機技術在發電機組的各種控制過程中的廣泛應用，對發電機組的各種電氣參數的測量提出了更高的要求，不僅要求測量信號全面、準確、可靠、實時，并且要求能實時記錄控制過程中各種參數的變化軌跡，以獲得最佳的控制參數。但是目前在電力系統的發電機組特性試驗、變壓器特性試驗、勵磁系統特性試驗、調速系統特性試驗、電力系統穩定器特性試驗、發電機轉子繞組匝間絕緣狀態檢測、電能質量分析等方面仍然主要采用傳統的由各類獨立儀器構造的測試分析系統。目前進行上述設備特性試驗的手段和技術方法有兩種1、采用多種類的獨立電磁式表計(如電壓表、電流表、功率表、無功表、頻率計等)進行測量，人工記錄測量數據，然后將記錄結果進行人工繪圖并整理報告或用計算機繪圖整理報告。2、采用專用數字式智能測試儀器進行測量，自動記錄測量數據，自動進行繪圖和報告整理。
采用第一種技術方案進行上述設備特性試驗分析存在的主要問題如下(1)、進行每項試驗時的測量表計種類很多，接線復雜，工作量大。
(2)、由于是人工記錄各類表計的測量數據，所以需要多人同時工作，造成測量數據的一致性差，且人工讀數誤差很大，無法保證測量結果的精度要求。
(3)、對測試記錄結果，無論是人工繪圖并整理報告還是將記錄數據輸入到計算機中進行繪圖及報告整理，都將使測試結果分析費時費力，工作效率低。
采用第二項技術方案進行上述設備特性試驗分析存在的主要問題則為(1)、進行每項試驗時采用不同的專用數字測試分析儀器。每一種專用儀器只針對特定的試驗項目使用，造成用戶的儀器投資大，且儀器利用率不高。各專用儀器使用操作方法區別很大，造成使用操作復雜。
(2)、由于普通數字測試分析儀器采用前置單片機先進行數據采集，試驗過程結束后，再將由前置單片機記錄下來的數據傳送到后臺計算機進行數據處理分析和錄波曲波再現的系統構成方案。所以這類數字測試分析儀器數據顯示和曲線還原無實時性，試驗人員要等到試驗結束后才能看到試驗的過程曲線。同時，由于受前置單片機的硬件限制，這類數字測試分析儀器的數據記錄容量都不可能很大。
(3)、這類專用數字測試分析儀器的功能擴展不易，升級困難，無法很好地滿足現場使用中用戶提出的某些特殊要求。

發明內容
本實用新型的目的是為從根本上解決上述問題，為廣大的電力系統用戶提供一種全開放、多用途的多功能綜合電力虛擬測試分析儀，改變目前國內在發電機組特性試驗、變壓器特性試驗、勵磁系統特性試驗、調速系統特性試驗、電力系統穩定器特性試驗、發電機轉子繞組匝間絕緣狀態檢測、電能質量分析、變送器校驗、同期裝置校驗等方面仍然采用一機一用的技術現狀，通過一機多用的技術方法，減低用戶在測試分析儀器方面的投資成本，提高用戶測試分析儀器的利用率，提高電力系統發供電設備的故障檢測及實時電量測控領域的技術水平。
本實用新型的上述目的是這樣實現的多功能綜合電力虛擬測試分析儀，其特征是將公知的計算機硬件資源與設置的輸入接口、輸出接口、信號轉換、通訊接口、打印接口和人機接口模塊以及根據若干被測對象電量工作機理編制的應用軟件包共同構成一個由計算機操縱的模塊化儀器虛擬測試裝置，通過運行不同的應用軟件包，在同一硬件支持下，完成不同被測電量的測試分析。
多功能綜合電力虛擬測試分析儀，其特征是設置以下硬件構成工控機(1)、含中央處理器CPU及存儲器的計算機主板；(2)、含有對多路外部輸入被測模擬信號進行匹配、濾波、矯正、隔離予處理以及對多路外部輸入被測數字信號進行隔離、防抖動予處理的輸入接口模塊；(3)、含有對輸出模擬信號進行功率放大、提供多路電流、電壓輸出信號以及對輸出數字信號進行隔離、電壓等級轉換處理后提供多路數字輸出信號的輸出接口模塊；(4)、對經過予處理的測量信號進行模/數轉換采集、對希望輸出的信號進行數/模轉換的信號轉換模塊；(5)、將計算機主板接入互聯網或局域網進行遠程數據交換的通訊接口模塊；(6)、將測試結果輸出打印的打印機接口模塊；(7)、顯示信息處理結果、測量曲線和接受操作人員指令的人機接口處理器。
輸入接口模塊包括16路模擬信號輸入端口、16路模擬信號隔離電路、16路抗混疊濾波電路及整形矯正電路、16路數字信號輸入端口以及16路數字信號光電隔離器電路；輸出接口模塊包括6路模擬信號輸出端口、6路模擬信號跟隨器以及變換器電路、16路數字信號輸出端口、16路數字信號光隔離電路；信號轉換模塊包括16路模擬信號輸入轉換電路、16路數字信號輸入電路、6路模擬信號輸出轉換電路、16路數字信號輸出電路、足夠容量的數據采集存儲區、3個可編程定時器/計數器以及PCI接口控制器；通訊接口包括REAITEK8139網絡接口控制器；打印機接口模塊包括一個可支持ECP/EPP/SPP方式的并行接口控制器；人機接口處理器包括顯示屏及計算機操作鍵盤。
可將被測對象分為只測量分析輸入信號、只產生輸出信號、產生輸出信號并將該信號作用于被測對象上并測量和分析在被測對象的其他部位上產生的輸入信號以及與外部被測設備共同構成實時模擬數字混合仿真系統四種類型，其測量分析步驟分別為(1)、只測量分析輸入信號首先，由操作人員通過人機接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要使用的測試分析儀，對作為被測對象的各種不同的電氣設備，將其相應各被測點的信號量輸入到本裝置的接口端子上，這些輸入信號經過輸入接口模件進行隔離、濾波、匹配、矯正等予處理后，再送入信號轉換模件進行A/D轉換和數據采集，接著送入計算機主機板進行信息處理和結果分析計算，然后在人機接口處理器的顯示終端上進行曲線還原圖形顯示和數字顯示，操作人員可通過人機接口處理器的輸入鍵盤操作，進行采集數據的錄波，以及將錄波結果和分析結果作為歷史數據保存進計算機主機板的存儲器上的歷史數據庫中，保存的測試曲線和分析結果可被重復調出在顯示終端上進行再現顯示或通過打印機接口模件進行打印輸出，也可以通過通訊接口模件接入互聯網或局域網進行遠程數據交換，以便進行遠程故障分析診斷；(2)、只產生輸出信號，具有大電流、高電壓信號發生器的功能首先，由操作人員通過人機接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要使用的測試分析儀，在分析儀界面上選擇輸出信號的類型直流、正弦波、方波、三角波并選擇信號性質電流型、電壓型，以及相應交流信號的頻率，選擇輸出信號的幅值大小，然后由計算機主機板進行計算并產生相應的輸出數據序列，將該數據序列依次循環送入信號轉換模件進行D/A轉換，接著送入輸出接口模件進行功率放大后，提供給外部測試使用；(3)、產生輸出信號，并將該信號作用于被測對象上，測量和分析在被測對象的其他部位上產生的輸入信號首先，由操作人員通過人機接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要使用的測試分析儀，在分析儀界面上選擇輸出信號類型直流或交流信號并選擇信號性質電流型或電壓型，以及相應交流信號的頻率和各信號的相位，選擇輸出信號的幅值大小，然后由計算機主機板進行計算并產生相應的輸出數據序列，并將該數據序列依次循環送入信號轉換模件進行D/A轉換，再送入輸出接口模件進行功率放大，最后將該輸出信號施加于被測設備上。然后，將被測設備上由于施加該輸出信號而引起的其他變化信號作為被測信號，將該被測信號引入本裝置中經過輸入接口模件進行隔離、濾波、匹配、矯正等予處理后，再送入信號轉換模件進行A/D轉換和數據采集，接著送入計算機主機板進行信息處理和結果分析計算，最后在人機接口處理器的液晶顯示終端上進行曲線還原圖形顯示和數字顯示。操作人員可通過人機接口處理器的輸入鍵盤操作進行采集數據的錄波，以及將錄波結果和分析結果作為歷史數據保存進計算機主機板的存儲器上的歷史數據庫中，保存的測試曲線和分析結果可被重復調出在液晶顯示終端上進行再現顯示或通過打印機接口模件進行打印輸出，也可以通過通訊接口模件接入互聯網或局域網進行遠程數據交換，以便進行遠程故障分析診斷；(4)、與外部被測設備共同構成實時模擬數字混合仿真系統，在發電機組停運狀態下，對發電機勵磁系統性能進行閉環仿真測試首先，由操作人員通過人機接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇使用勵磁系統特性測試分析儀，選擇需要仿真的整流裝置和發電機組數學模型并設定相應參數，然后將勵磁調節器產生的6路移相觸發脈沖直接輸入接口模件進行隔離、匹配予處理后，再送入信號轉換模件進行數據采集，接著送入計算機主機板進行信息處理并將其作為整流裝置模型的輸入信號，由計算機主機板通過整流裝置和發電機組數字模型進行數字仿真后，產生相應的三相發電機機端電壓和機端電流輸出信號的數字序列，并將該數據序列依次循環送入信號轉換模件進行D/A轉換，再送入輸出接口模件進行功率放大，最后將該輸出信號送給勵磁調節器作為輸入，如此構成一種發電機勵磁系統實時閉環仿真系統，可在不啟動實際發電機組的情況下，對發電機勵磁調節系統的性能進行測試分析；或首先由操作人員通過人機接口處理器的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器，選擇需要仿真的發電機組數學模型并設定相應參數，然后將勵磁調節系統功率整流裝置產生的勵磁電壓和勵磁電流直接輸入接口模件進行隔離、濾波、匹配、矯正予處理后，再送入信號轉換模件進行A/D轉換和數據采集，接著送入計算機主機板進行信息處理并將其作為發電機組模型的輸入信號，由計算機主機板通過對發電機組數字模型進行數字仿真后，產生相應的三相發電機機端電壓和機端電流輸出信號的數字序列，并將該數據序列依次循環送入信號轉換模件進行D/A轉換，再送入輸出接口模件進行功率放大，最后將該輸出信號送給勵磁調節器作為輸入，如此構成一種發電機勵磁系統實時閉環仿真系統，可在不啟動實際發電機組的情況下，對發電機勵磁調節系統的性能進行測試分析。以上兩種實時閉環仿真測試系統構成的區別在于，第一種情況下勵磁系統的態流裝置和發電機組均由數學模型構成，第二種情況下只有發電機組采用數學模型構成。第一種情況，可應用于實際勵磁系統不具備整流裝置時僅對勵磁調節裝置進行性能測試的場合，如在勵磁設備制造廠內對勵磁調節裝置進行性能測試。第二種情況可應用于實際勵磁系統已具備整流裝置時對整個勵磁系統進行性能測試的場合，如在發電廠內對勵磁系統進行性能測試。數據采集采用FIFO“先入先出”與中斷響應相結合的方式，數據輸出采用中斷響應的方式。
本實用新型的優點及效果(1)、應用軟件系統可基于Windows9x/NT/2000操作平臺和全中文仿真儀表3D圖形界面，通過運行不同的應用軟件，可利用同一硬件資源完成不同電量的測試分析，一機多用，具有實時采集、動態顯示、記錄保存、追憶回放、邏輯分析、多種優化算法、報告整理、輸出打印和網絡傳輸等功能，連續實時存儲信息量大，每次試驗最多16通道可連續記錄5分鐘，并且各通道具有動態標度變換和非線性補償，模擬量和數字量信號輸入/輸出通道均具有完善的隔離保護，采用人機交互友好界面，提供簡捷的軟件包操作向導wizard，直觀清晰，操作簡易。
(2)、根據操作人員的指令選擇相應的測試分析儀，可對目前電力系統最常見的14種被測對象進行測量分析a)、發電機特性測試分析儀，通過測量和計算發電機轉子電壓、轉子電流、定子電壓、定子電流、機組頻率、有功功率、無功功率、功率因數等參數，反映發電機不同工況下各種被測信號之間的特性關系，并計算出發電機同步電抗和短路比等參數。具有實時顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報告整理、結果打印的功能；b)、變壓器特性測試分析儀，通過測量和計算變壓器或互感器原邊和副邊的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數等參數，對其進行相序、序阻抗、變比、空載損耗、空載電流、短路損耗、短路電壓等參數的計算和特性描述。具有實時顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報告整理、結果打印的功能；c)、勵磁系統特性測試分析儀，其作用有兩類，一是分別在發電機啟動過程、空載擾動過程、甩負荷過程中以及勵磁系統其他特性試驗的過程中，通過測量和計算發電機的轉子電流、轉子電壓、定子電流、定子電壓、機組頻率、有功功率、無功功率、功率因數等參數及其變化曲線，對勵磁調節系統進行過程曲線的超調量、波動次數、調節時間等指標分析，進而評估勵磁調節系統的性能。二是可代替實際發電機組與勵磁調節系統共同構成發電機勵磁調節系統的模擬的數字閉環實時仿真系統，由本分析儀通過對發電機數學模型進行計算仿真來實現對勵磁調節系統性能的實時動態性能測試分析，使現場用戶無需實際啟動發電機組就可對勵磁調節系統性能進行全面的測試分析。具有實時顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報告整理、結果打印的功能；d)、調速系統特性測試分析儀，在水輪發電機組停機狀態下，可產生并輸出要求的頻率信號提供給調速器，并通過測量相應的導葉接力器以及輪葉接力器運動量，對調速器的靜態特性進行分析。在水輪發電機組的啟動過程、空載擾動過程、帶負荷過程、甩負荷過程中，通過測量和計算調速器的輸出信號、接力器運動信號、機組頻率信號、機組有功功率信號、水頭或水位信號以及它們的變化曲線，對調速系統進行過程曲線的超調量、波動次數、調節時間、不動時間等分析，進而評估調速系統的性能。具有實時顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報告整理、結果打印的功能；e)、電力系統穩定器PSS性能測試分析儀，可產生并輸出符合要求的噪聲信號提供給電力系統穩定器PSS，并測試其相應的輸出信號，進而評估電力系統穩定器PSS的性能。具有實時顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報告整理、結果打印的功能；f)、電能質量測試分析儀，通過測量電壓和電流信號，對該測量信號進行63次以內任意次諧波的幅值、相位角、功率因數、波形畸變率、諧波含有率及諧波功率等參數的計算，進而評估所測電能的質量。具有實時顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報告整理、結果打印的功能；g)、發電機轉子絕緣測試分析儀，通過測量發電機轉子繞組電流在附加感應線圈中的感應電勢，將其與專家庫中保存的標準曲線進行比較或通過計算其波形畸變率，來確定是否存在發電機轉子繞組短路情況及短路程度。具有實時顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報告整理、結果打印的功能；h)、電氣參數測試分析儀，可測量各種電氣設備的三相電壓、三相電流、功率因數、有功功率、無功功率、頻率等。具有實時顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報告整理、結果打印的功能；i)、電力線路參數測試分析儀，可產生并輸出電壓或電流作用于被測線路，并通過測量相應的電壓或電流信號，計算分析出線路的正序電阻、正序電抗、正序電感、零序電阻、零序電抗、零序電感、正序電容、正序容抗、零序電容、零序容抗等參數。具有實時顯示、記錄保存、報告整理、結果打印的功能；j)、直流電阻測試分析儀，可產生并輸出直流電流作用于被測電阻，并通過測量電阻上的電壓值來計算相應的直流電阻值。具有實時顯示、記錄保存、報告整理、結果打印的功能；k)、同期裝置測試分析儀，可分別產生并輸出兩路交流電壓提供給同期裝置作為機組電壓和系統電壓輸入信號，并測量同期裝置發出的合閘脈沖信號，可計算合閘脈沖的導前時間是否滿足要求。具有實時顯示、記錄保存、追憶回放、圖形分析、報告整理、結果打印的功能；l)、變送器信號校驗分析儀，可分別產生并輸出2路電壓幅值為0～±10V或電流幅度為0～20ma的信號，信號類型可以是直流、交流正弦波、方波、三角波等，頻率可在0～500Hz范圍內選擇，能滿足對工業控制中的各種電壓型或電流型直流表計、以及變送器的信號校驗的需要；m)、低頻記憶示波器，可同時測量2路頻率范圍在0～10KHz內變化的模擬輸入電壓信號，并進行曲線顯示和錄波記錄。具有Y軸和X軸移位、信號觸發、顯示縮放、時間軸調整、相位比較、衰減選擇、數據錄波、曲線和數據打印等功能；n)、低頻邏輯分析儀，可同時測量頻率范圍在10kHz之內8路數字輸入信號(DI)，并對它們進行時序分析和狀態分析，具有波形顯示、錄波回放、時序分析、狀態分析、頻率統計、計數統計功能；上述14種被測對象中，a)、b)、f)、g)、h)、m)、n)屬于只測量分析輸入信號類，l)屬于只產生輸出信號類，d)、e)、i)、j)、k)屬于產生輸出信號并將該信號作用于被測對象類；c)屬于與外部被測設備共同構成實時仿真系統類。
(3)、采用便攜式工控機一體化結構，輕便牢固，易于攜帶，操作方便。


圖1是本實用新型組成及結構圖；圖2是儀器功能選擇器控制流程圖；圖3是只測量和分析輸入信號的工作流程圖；圖4是只產生輸出信號的工作流程圖；圖5是產生輸出信號并測量分析相應輸入信號的工作流程圖；圖6是模擬數字混合仿真系統工作流程圖；圖7是發電機特性測試分析儀主控制流程圖；圖8是變壓器特性測試分析儀主控制流程圖；圖9是勵磁系統特性測試分析儀主控制流程圖；圖10是調速系統特性測試分析儀主控制流程圖；圖11是電力系統穩定器(PSS)性能測試分析儀主控制流程圖；圖12是電能質量測試分析儀主控制流程圖；圖13是發電機轉子絕緣測試分析儀主控制流程圖；圖14是電氣參數測試分析儀主控制流程圖；
圖15是電力線路參數測試分析儀主控制流程圖；圖16是直流電阻測試分析儀主控制流程圖；圖17是同期裝置測試分析儀主控制流程圖；圖18是變送器信號校驗分析儀主控制流程圖；圖19是低頻記憶示波器主控制流程；圖20是低頻邏輯分析儀主控制流程圖；圖21是儀器功能選擇器界面圖；圖22是發電機特性測試分析儀界面圖；圖23是變壓器特性測試分析儀界面圖；圖24是電能質量測試分析儀界面圖；圖25是變送器信號校驗分析儀界面圖；圖26是低頻記憶示波器界面圖；圖27是輸入信號數據采集原理圖；圖28是信號輸出的數據輸出原理圖；圖29是輸入接口模塊的結構示意圖；圖30是輸出接口模塊的結構示意圖；圖31是對發電機空載特征進行測試的實施例示意圖；圖32是對電壓表進行檢驗的實施例示意圖；圖33是對變壓器線圈繞阻進行直流電阻測試的實施例示意圖；圖34是本實用新型測試儀的外型結構圖。
具體實施方式
參看圖1，本實用新型測試分析儀包括計算機主機板1，控制整個系統的信息處理、信息存儲、組織調度；它包括中央處理器(CPU)和存儲器；輸入接口模件2，對多路外部輸入的模擬測量信號(AI)進行匹配、漓波、矯正、隔離等予處理，也可對外部輸入的數字測量信號(DI)進行隔離、防抖動等予處理；輸出接口模件4，對輸出的模擬信號進行功率放大，提供多路大電流、高電壓的輸出信號(AO)，也可對輸出的數字信號進行隔離、電壓等級轉換處理后提供數字輸出信號(DO)；信號轉換模件3，對經過予處理的測量信號進行模/數轉換采集并送入計算機主機板1進行處理，對希望的輸出信號進行數/模轉換并送入輸出接口模件4進行功率放大；通訊接口模件7，將計算機主機板1接入互聯網或局域網并進行遠程數據交換，以便進行遠程故障分析診斷；
打印機接口模件6，將測試結果的分析報告輸出到打印機上；人機接口處理器5，顯示信息處理結果、測量曲線和接受操作人員指令；它包括液晶顯示終端和輸入鍵盤；儀器功能選擇器8，根據操作人員的指令選擇相應的測試分析儀進行工作；電力系統常見的14種被測對象軟件包，標號9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22分別對應發電機特性測試分析儀、變壓器特性測試分析儀、勵磁系統特性測試分析儀、調速系統特性測試分析儀、電力系統穩定器(PSS)性能測試分析儀電能質量測試分析儀、發電機轉子絕緣測試分析儀、電氣參數測試分析儀、低頻記憶示波器、低頻邏輯分析儀。
圖2-20為流程圖，圖中有文字描述，不再另行說明。
圖21-26為儀器虛擬面板界面圖，圖中有文字描述，不再另行說明。
圖27-30為硬件模塊結構，應為普通技術人員公知，不再另行描述。
在本實用新型中，數據采集采用FIFO(先入先出)與中斷響應相結合的方式完成。如圖27，其工作機理是在信號變換模件3中，由晶振體(OSC)產生10MHz的觸發脈沖信號，經分頻器選擇分頻后得到32KHz～100KHz觸發脈沖，該脈沖信號送入A/D觸發控制器，再提供給A/D變換器作為每一次進行A/D變換處理的觸發脈沖。經過輸入接口模件2處理后的模擬信號A1～A16送入信號變換模件3中的多路信號選擇器中，由多路信號選擇器選擇其中一路模擬信號送入運算放大器處理后，再送給A/D轉換器。每當A/D轉換器接受到一次A/D觸發控制器的脈沖觸發，就將模擬信號轉換成一個相應的數字信號，轉換好的數字信號將被保存在FIFO(先入先出)數據采集區中，該數據采集區共有4K的存儲容量，它被分成兩個相等容量(各2K)的工作區交替進行工作，數據采集區中采集到了2K的輸入信號數據后，將發出一個采集區“半滿”信號給中斷控制器，中斷控制器將產生一個相應的中斷信號，并將此中斷信號經過PCI接口控制器送給計算機主機板1，通知計算機主機板1在數據采集區中已完成了2K容量的信號數據采集，可讀入這些數據了。此時，計算機主機板1響應此中斷請求，通過PCI接口控制器向操作控制器送出“讀數據”指令，操作控制器控制數據采集區數據的讀取操作，迅速通過PCI接口控制器將采集好的數據讀入到計算機存儲器中，使本數據采集工作區為“空”狀態，為A/D轉換器下一次向該數據采集工作區中保存數據做好準備。在計算機主機板1響應中斷請求讀取數據的時候，A/D轉換器還在不斷地將轉換好的數據保存進另一個數據采集工作區中。兩個數據采集工作區如此循環交替地工作，完成整個數據采集工作。
在本實用新型中，數據輸出采用中斷響應的方式完成。如圖28示，其工作機理是首先，在計算機主機板1中按照某一頻率(20KHz～100KHz)將希望輸出的6條信號曲線進行離散化計算并保存在存儲器中。在信號變換模件3中，由晶振體(OSC)產生10MHz的脈沖信號，經分頻器選擇分頻(與信號離散化計算的頻率相同)后得到20KHz～100KHz脈沖信號，將該脈沖信號送入到中斷控制器中，由中斷控制器產生一個與脈沖信號相同頻率的中斷信號源，然后經過PCI接口控制器向計算機主機板1提出中斷申請。計算機主機板1收到該中斷申請信號后，從事先離散化計算好并保存在存儲器中的6條輸出信號數據序列中，各取一個數據，通過PCI接口控制器分別送入D/A轉換器(通道1～通道6)中，然后再通過PCI接口控制器向操作控制器發送一個“開始轉換”的信號，由操作控制器操作D/A轉換器(通道1～通道6)將數據轉換成一個對應的電壓信號，并將該轉換好的輸出信號送到輸出接口模件4中進行功率放大處理并最終輸出供外部設備使用。如此就完成了離散化輸出信號數據序列中的一個數據信號的輸出過程。當計算機主機板1收到第二次中斷申請后，再將輸出信號數據序列中的下一個數據信號重復上述輸出過程。不斷地重復上述輸出過程，最終完成整個信號曲線的數據輸出過程。
實施例1，如圖31為對發電機空載特性進行測試的實施例示意圖。
首先，將發電機三相定子電壓(V3，V4，V5)、發電機轉子勵磁電壓V1、發電機轉子勵磁電流V2(用分流器上的電壓表示)、勵磁機電流A1等信號作為輸入信號AI接入輸入接口模件2中。再由操作人員通過人機接口處理器5的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器8，選擇發電機特性測試分析儀9。輸入信號(AI)經過輸入接口模件2進行隔離、濾波、匹配、矯正等予處理后，再送入信號轉換模件3進行A/D轉換和數據采集，接著送入計算機主機板1進行信息處理和結果分析計算，然后在人機接口處理器5的液晶顯示終端上將采集的各輸入信號進行曲線還原圖形顯示和數字顯示。發電機特性分析儀的操作界面如圖22，操作人員可通過人機接口處理器5的輸入鍵盤操作，對采集的數據進行錄波，并將錄波結果和分析結果作為歷史數據保存進計算機主機板1的存儲器中。保存后的測試曲線和分析結果可被重復調出在液晶顯示終端上進行再現顯示或通過打印機接口模件6進行打印輸出，也可以通過通訊接口模件7接入互聯網或局域網進行遠程數據交換，以便進行遠程故障分析診斷。
實施例2，如圖32為對電壓表計進行校驗的實施例示意圖。
首先，將輸出接口模件4的輸出電壓作為輸出信號(AO)接入到電壓表(V)中。由操作人員通過人機接口處理器5的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器8，選擇變送器信號校驗分析儀20。變送器信號校驗分析儀20的操作界面如圖23所示。在操作界面上將類型旋鈕置于直流位置，按下電壓信號鍵(U)，將幅值旋鈕置于某一個電壓值處，按下“輸出1”按鈕，此時，計算機主機板1計算并產生相應的輸出數據，并將該數據送入信號轉換模件3進行D/A轉換，接著送入輸出接口模件4進行功率放大后，將該電壓輸出到外部所連接的被校驗的電壓表(V)上。被校驗的電壓表(V)的讀數應與變送器信號校驗分析儀20的操作界面上幅值旋鈕所置的電壓值一致，否則要對被校驗電壓表(V)進行精度調整。可以重復將變送器信號校驗分析儀20上的幅值旋鈕置于不同的電壓值處，分別檢驗被校驗電壓表(V)在不同電壓值處的讀數精度。
實施例3，如圖33為對變壓器線圈繞組進行直流電阻測試的實施例示意圖。
首先，將輸出接口模件4的直流輸出電流作為輸出信號(AO)接入到變壓器(T)線圈繞組中(電流A)，再將變壓器(T)線圈繞組中的直流電壓V作為輸入信號(AI)輸入到輸入接口模件2中。由操作人員通過人機接口處理器5的輸入鍵盤操作儀器功能選擇器8，選擇直流電阻測試分析儀18。在直流電阻測試分析儀18操作界面上選擇直流輸出電流值，由計算機主機板1將電流值數據送入信號轉換模件3進行D/A轉換，接著送入輸出接口模件4進行功率放大后產生電流(A)，并將該電流(A)施加于變壓器(T)線圈繞組上。將變壓器(T)線圈繞組上由于施加電流(A)所產生的電壓(V)作為被測信號，將該電壓(V)引入輸入接口模件(2)進行隔離、濾波、匹配、矯正等予處理后，再送入信號轉換模件3進行A/D轉換和數據采集，接著將采集數據送入計算機主機板1中進行信息處理和計算。根據歐姆定理由變壓器(T)線圈繞組上的電流(A)和電壓(V)就可以計算出該線圈繞組的直流電阻值。計算機主機板1的計算處理結果送到人機接口處理器5的液晶顯示終端上進行數字顯示。操作人員可通過人機接口處理器5的輸入鍵盤操作將計算處理結果作為歷史數據保存進計算機主機板1的存儲器上的歷史數據庫中。保存的計算分析結果可被重復調出在液晶顯示終端上進行再現顯示或通過打印機接口模件6進行打印輸出，也可以通過通訊接口模件7接入互聯網或局域網進行遠程數據交換，以便進行遠程故障分析診斷。
圖34中，31是與被測對象對應的接口端子，2是輸入接口模塊板，3是信號轉換模塊板，4是輸出接口模塊板，1是計算機主板，32、33分別是軟盤驅動器和光盤驅動器，用來記載被測對象應用軟件包9-22(與圖1對應)。51是輸入鍵盤，52是顯示器。
權利要求1.多功能綜合電力虛擬測試分析儀，其特征是將公知的計算機硬件資源與設置的輸入接口、輸出接口、信號轉換、通訊接口、打印接口和人機接口模塊以及根據若干被測對象電量工作機理編制的應用軟件包共同構成一個由計算機操縱的模塊化儀器虛擬測試裝置，通過運行不同的應用軟件包，在同一硬件支持下，完成不同被測電量的測試分析。
2.權利要求1所述的多功能綜合電力虛擬測試分析儀，其特征是設置以下硬件構成工控機(1)、含中央處理器CPU及存儲器的計算機主板；(2)、含有對多路外部輸入被測模擬信號進行匹配、濾波、矯正、隔離予處理以及對多路外部輸入被測數字信號進行隔離、防抖動予處理的輸入接口模塊；(3)、含有對輸出模擬信號進行功率放大、提供多路電流、電壓輸出信號以及對輸出數字信號進行隔離、電壓等級轉換處理后提供多路數字輸出信號的輸出接口模塊；(4)、對經過予處理的測量信號進行模/數轉換采集、對希望輸出的信號進行數/模轉換的信號轉換模塊；(5)、將計算機主板接入互聯網或局域網進行遠程數據交換的通訊接口模塊；(6)、將測試結果輸出打印的打印機接口模塊；(7)、顯示信息處理結果、測量曲線和接受操作人員指令的人機接口處理器。
3.根據權利要求2所述的多功能綜合電力虛擬測試分析儀，其特征是輸入接口模塊包括16路模擬信號輸入端口、16路模擬信號隔離電路、16路抗混疊濾波電路及整形矯正電路、16路數字信號輸入端口以及16路數字信號光電隔離器電路；輸出接口模塊包括6路模擬信號輸出端口、6路模擬信號跟隨器以及變換器電路、16路數字信號輸出端口、16路數字信號光隔離電路；信號轉換模塊包括16路模擬信號輸入轉換電路、16路數字信號輸入電路、6路模擬信號輸出轉換電路、16路數字信號輸出電路、足夠容量的數據采集存儲區、3個可編程定時器/計數器以及PCI接口控制器；通訊接口包括REAITEK8139網絡接口控制器；打印機接口模塊包括一個可支持ECP/EPP/SPP方式的并行接口控制器；人機接口處理器包括顯示屏及計算機操作鍵盤。
專利摘要多功能綜合電力虛擬測試分析儀，其特征是將公知的計算機硬件資源與設置的輸入接口、輸出接口、信號轉換、通訊接口、打印接口和人機接口模塊以及根據若干被測對象電量工作機理編制的應用軟件包共同構成一個由計算機操縱的模塊化儀器虛擬測試裝置，通過運行不同的應用軟件包，在同一硬件支持下，完成不同被測電量的測試分析。多功能綜合電力虛擬測試分析儀，含中央處理器CPU及存儲器的計算機主板；輸入接口模塊；輸出接口模塊；信號轉換模塊；通訊接口模塊；打印機接口模塊；顯示信息處理的人機接口處理器。
文檔編號G01R31/00GK2593204SQ0229298
公開日2003年12月17日 申請日期2002年12月24日 優先權日2002年12月24日
發明者申明, 胡嘉純 申請人:申明, 胡嘉純