白世軍 金 猛 陳 凱 張玉榮 董 瑞

（西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司，西安 710077）

變電站智能組件對時(shí)系統(tǒng)是整個(gè)變電站的中樞系統(tǒng)，對變電站中二次設(shè)備間是否正常通信越來越重要；近年來隨著國家電網(wǎng)擴(kuò)建智能化變電站，對智能組件的需求量愈來愈大；然而智能組件是否能滿足本站、從站、局域網(wǎng)站乃至地域之間的時(shí)間同步，已經(jīng)成為一大問題；守時(shí)偏差測試系統(tǒng)則可以針對此問題，嚴(yán)格有效的測試智能組件的對時(shí)誤差及其守時(shí)偏差，從而大大簡化變電站人員的工作。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬儀器正逐漸成為測試領(lǐng)域的發(fā)展方向，其中實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺，LabView（Laboratory Virtual Engineering Workbench）是目前應(yīng)用較為廣泛的虛擬儀器軟件開發(fā)環(huán)境；虛擬儀器的概念是由美國NI 公司提出來的，是指在通用的計(jì)算機(jī)平臺上，用戶根據(jù)自己的需求定義和設(shè)計(jì)具有測試功能的儀器系統(tǒng)，即虛擬儀器是由用戶利用一些基本硬件及軟件編程技術(shù)組成的各種各樣的儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的三大主要功能是：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測試和分析，結(jié)果輸出顯示。

1 系統(tǒng)下位機(jī)硬件方案

守時(shí)偏差硬件設(shè)計(jì)包括：數(shù)據(jù)采集（原始數(shù)據(jù)濾波和高速采集）、數(shù)據(jù)封裝（以太網(wǎng)協(xié)議包）；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

由于實(shí)際的時(shí)鐘數(shù)據(jù)在傳輸過程中存在電信號干擾，所以本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集前端對信號進(jìn)行了硬件調(diào)理，使得數(shù)據(jù)采集結(jié)果更加精確；本系統(tǒng)采用FPGA高速采集時(shí)鐘信號，并進(jìn)行軟件濾波處理，通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與上位機(jī)進(jìn)行通信連接。在整個(gè)測試過程中，采集卡實(shí)時(shí)上送數(shù)據(jù)給上位機(jī)，以完成守時(shí)偏差的數(shù)字量顯示和曲線繪制，以供測試人員直觀的記錄。

2 LabView 上位機(jī)虛擬儀器界面設(shè)計(jì)

在LabView 中開發(fā)程序包括前面板和程序框圖兩部分。前面板是圖形用戶界面，該界面上有交互式的輸入和輸出兩類控件。輸入控件包括按鈕、數(shù)值、文本和輸入設(shè)備等輸入對象 ，輸出控件包括圖形、數(shù)值、文本、LED 和其他顯示輸出對象。程序框圖是實(shí)現(xiàn)虛擬儀器邏輯功能的圖形化源代碼，框圖中的編程元素除了包括與前面板的控件對應(yīng)的連線端子外，還有函數(shù)、常數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。

本設(shè)計(jì)守時(shí)偏差測試系統(tǒng)采用以太網(wǎng)協(xié)議將采集到的數(shù)據(jù)上送給上位機(jī)，再通過上位機(jī)處理并直觀顯示；上位機(jī)通過LabView 的調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點(diǎn)技術(shù)，通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫DLL 和API（應(yīng)用程序接口）函數(shù)與下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；LabView 可以將守時(shí)偏差測試結(jié)果直觀形象的顯示出來，并通過設(shè)置門限報(bào)警，使操作者更加方便監(jiān)測守時(shí)偏差。

2.1 閾值設(shè)置及報(bào)警模塊

打開軟件界面首先設(shè)置守時(shí)偏差閾值，然后單擊開始按鈕，如圖2所示，操作者可根據(jù)測試要求設(shè)置不同的閾值，當(dāng)測試結(jié)果超過所設(shè)置的閾值，右側(cè)的指示燈會變?yōu)榧t色告警狀態(tài)，以方便操作者識別。

圖2 閾值設(shè)置及報(bào)警模塊

2.2 守時(shí)偏差計(jì)算顯示模塊

守時(shí)偏差系統(tǒng)中，上位機(jī)接到數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并經(jīng)過算法處理，最終將守時(shí)偏差結(jié)果通過曲線的方式實(shí)時(shí)繪制出來以便操作者分析，此過程中，上位機(jī)分離出整個(gè)過程的最大最小值，來精確顯示；如圖3、圖4所示（圖3為守時(shí)偏差的前面板，圖4為守時(shí)偏差的LabView 框圖程序）。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間顯示模塊

本設(shè)計(jì)抓取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，是為了防止時(shí)鐘源出問題導(dǎo)致測試偏差出現(xiàn)誤差，對測試結(jié)果造成為不必要的影響，如圖5所示（標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘源顯示模塊），圖中對整個(gè)測試過程中的時(shí)鐘源的最大值最小值也進(jìn)行了記錄，以便操作者識別此時(shí)時(shí)鐘源的正確性。

圖3 守時(shí)偏差的前面板

圖4 守時(shí)偏差的LabView 框圖程序

圖5 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘源顯示模塊

3 結(jié)論

本測試軟件已應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，測試結(jié)果精確無誤，操作者可以方便直觀讀出守時(shí)偏差數(shù)據(jù)，如圖6所示（守時(shí)偏差測試系統(tǒng)實(shí)際測試圖）；所以利用LabView 開發(fā)上位機(jī)界面操作簡單、快捷，并且功能強(qiáng)大，使用者可以集中時(shí)間和精力用于實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行，數(shù)據(jù)的分析及結(jié)論的總結(jié)上，而不用將大量的時(shí)間花費(fèi)在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備的搭建上。因此LabView既適合于科學(xué)研究，又適合于工程應(yīng)用。

圖6 守時(shí)偏差測試系統(tǒng)實(shí)際測試圖

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[2] 趙玉劍.基于 LabView 的數(shù)據(jù)處理[J].電子測量技術(shù),2006.

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