波形分析儀

一章 引言

1.1 LYLB6000波形分析儀簡(jiǎn)介

針對電力系統應用而開(kāi)發(fā)的瞬態(tài)信號記錄儀器，儀器內部軟件預置了針對發(fā)電機調試的試驗模板，使用戶(hù)可以通過(guò)記錄儀很方便的完成發(fā)電機短路特性試驗，空載特性試驗，勵磁系統擾動(dòng)試驗，勵磁系統10%階越試驗，滅磁常數測量，自準同期裝置校驗，機組甩負荷記錄等試驗。

具有豐富的軟件組件使用戶(hù)可以通過(guò)軟件組件，進(jìn)行圖形分析，組合運算，有效值計算，交流功率計算，三相對稱(chēng)性分析，頻譜分析，諧波分析，曲線(xiàn)相關(guān)性分析，圖形編輯和相量圖繪制等操作。試驗數據和分析結果可以生成WORD/EXCEL形式試驗報告，也可以通過(guò)軟件生成JPG圖片導出，以方便用戶(hù)對試驗結果進(jìn)行深入的分析和處理。

具有12路模擬量輸入，12路有源開(kāi)關(guān)量輸入和3路開(kāi)出量信號，*高采樣頻率可達100KHZ，基本可以滿(mǎn)足電力系統各種試驗的瞬態(tài)信號記錄要求。并且所有的模擬通道之間均相互隔離，以避免試驗中不同電位點(diǎn)的連接問(wèn)題導致被測系統發(fā)生故障。

1.2特性和技術(shù)參數

1.2.1 軟件功能與特點(diǎn)

具有功能強大的軟件系統，軟件系統實(shí)現的功能主要包括數據采集，數據壓縮存儲，波形分析與統計，圖形繪制工具，頻譜分析工具，波形組合運算工具，諧波分析，有效值計算，功率計算，三相對稱(chēng)性分析，相量圖工具等。其特性可概括如下：

1 實(shí)時(shí)繪制試驗曲線(xiàn)，并且提供多種曲線(xiàn)分析工具，使用戶(hù)可以對曲線(xiàn)進(jìn)行任意縮放和定位操作

2 可以對當前示波器中的圖形進(jìn)行編輯，包括自由標識，顏色變換等，以方便試驗報告的制作

3 提供了頻譜分析工具使用戶(hù)可以方便的獲取信號的頻譜圖形

4 可以任意的選擇信號作為X軸,Y軸繪制信號的關(guān)系曲線(xiàn)

5 提供了諧波分析工具，可以對采集的信號進(jìn)行諧波分析，*高諧波次數為1024次

6 組合運算工具使用戶(hù)可以對所采集的信號進(jìn)行加，減，乘，除和積分等運算

7 計算選定通道信號的有效值，功率

8 對選定的三相信號進(jìn)行功率和對稱(chēng)性分析

9 繪制選定信號的相量圖

10通過(guò)軟件選擇通道信號類(lèi)型：直流瞬時(shí)值或者交流有效值

11 內置了發(fā)電機三相短路特性曲線(xiàn)，空載特性曲線(xiàn)，勵磁系統擾動(dòng)試驗，滅磁時(shí)間常數，頻率電壓特性，甩負荷試驗，自準同期試驗的標準試驗模板，軟件自動(dòng)計算試驗結果參數。

12 能夠自動(dòng)生成WORD試驗報告，Excel試驗報告

13 試驗報告對曲線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)標識，使試驗報告制作實(shí)現*自動(dòng)化

14 所有采樣通道的名稱(chēng)和單位都可以重新定義

15 各種試驗的試驗環(huán)境設置和儀器設置自動(dòng)保存

16 自動(dòng)計算各種試驗模板的試驗參數

17 簡(jiǎn)單方便的通道濾定方式

18 使用U盤(pán)或移動(dòng)硬盤(pán)等存儲設備方便的導出試驗數據

19 Windows XPE操作系統，可以實(shí)現軟件系統自我保護與恢復，防止病毒攻入與侵蝕

20 采用防抖動(dòng)處理，避免用戶(hù)錯誤操作

1.2.2 LYLB6000波形分析儀硬件特點(diǎn)

硬件系統特性和技術(shù)參數如下：

1 12路低電壓／電流模擬量采集，電壓輸入范圍-10V~10V，-200V~200V，-400V~400V，電流輸入范圍-20mA~20mA，1路模擬量-100mV~100mV輸入通道（100mv通道*大允許輸入電壓<10V）

2 電壓通道輸入范圍，電壓或電流信號類(lèi)型選擇，通過(guò)軟件選擇

3 信號采集誤差：       -400V~400V          誤差<0.5V

-200V~200V          誤差<0.2V

-10V~10V             誤差<0.01V

-20mA～20mA      誤差<0.02mA

-100mV~100mV   誤差<0.2mV        

頻率測量30-170Hz 誤差<0.1Hz

4 12路有源節點(diǎn)開(kāi)關(guān)量測量通道，開(kāi)關(guān)量信號范圍DC12-220V

5 3路開(kāi)關(guān)量輸出通道，開(kāi)出量*大開(kāi)斷能力AC220V/1A

6 分體式機箱結構，操作終端使用戶(hù)可以更方便控制試驗和分析數據

7 2個(gè)USB口用于數據下載或鍵盤(pán)/鼠標輸入

8 12.1寸大彩屏顯示，觸摸屏方式實(shí)現人機交互

9 自帶8G數據存儲空間

10 采樣通道輸入阻抗

-10V~10V電壓檔位            輸入阻抗820k歐

-200V~200V電壓檔位         輸入阻抗820K歐

-400V~400V電壓檔位         輸入阻抗820K歐

-20mA~20mA電流檔位       輸入阻抗50歐

-100mV~100mV電壓檔位  輸入阻抗 >10M

第二章 組成

2.1硬件組成

圖2 儀器面板

實(shí)物如圖1所示。儀器面板的詳細結構如圖2所示，面板上的區域功能如下。

1）區域1是試驗接線(xiàn)區，所有的試驗接線(xiàn)都在該區域完成，對應的通道一次為:

第1組模擬量通道 CH1 對應U1,COM1,I1

第2組模擬量通道 CH2 對應U2,COM2,I2

第3組模擬量通道 CH3 對應U3,COM3,I3

第4組模擬量通道 CH4 對應U4,COM4,I4

第5組模擬量通道 CH5 對應U5,COM5,I5

第6組模擬量通道 CH6 對應U6,COM6,I6

第7組模擬量通道 CH7 對應U7,COM7,I7

第8組模擬量通道 CH8 對應U8,COM8,I8

第9組模擬量通道 CH9 對應U9,COM9,I9

第10組模擬量通道 CH10 對應U10,COM10,I10

第11組模擬量通道 CH11 對應U11,COM11,I11

第12組模擬量通道 CH12 對應U12,COM12,I12

2）區域2是電流通道保險，每個(gè)電流通道都裝有0.2A的保險管

3）面板的右邊是12.1寸觸摸顯示屏，可以通過(guò)觸摸屏完成對儀器的所有控制。

4）右下方展示了儀器的面板鍵盤(pán)，接盤(pán)結構如圖3所示，詳細的按鍵功能如下。

1>   0~9數字輸入按鍵

2> “.” 小數點(diǎn)輸入按鍵

3>   ∧向上方向鍵，∨向下方向鍵

4>  < 退格，刪除鍵

5> ESC 退出按鍵

6> OK 回車(chē)，確定鍵

圖3 按鍵

2.2軟件組成

2.2.1 試驗選擇主程序

圖4 試驗選擇主界面

軟件系統由試驗選擇主程序和試驗程序兩大部分組成，儀器的試驗選擇主界面如圖4所示，試驗選擇主界面的功能包括：

1. 試驗程序切換

2. 儀器基本設置

3. 儀器使用幫助說(shuō)明

4. 儀器軟件升級接口

5. 系統時(shí)間設置

2.2.2 試驗程序

軟件系統*大的一部分是試驗程序，其基本功能包括：

1. 試驗環(huán)境設置

2. 試驗數據采集

3. 試驗數據分析

4. 試驗結果展示

5. 試驗報告生成

6. 試驗數據和結果的存儲，導出

7. 歷史數據瀏覽

8. 試驗報告二次加工

典型的試驗程序界面如圖5所示，儀器的絕大部分試驗程序都遵循同樣的流程和規律，儀器試驗的基本時(shí)序流程如下：

1. 試驗環(huán)境設置，包括采樣頻率，試驗總時(shí)間，試驗參數設置，波形展示方式，通道類(lèi)型設置和通道率定參數設置等

2. 進(jìn)入等待試驗界面，用戶(hù)設置試驗的示波器參數（包括通道名稱(chēng)，單位，數據范圍，是否顯示等），進(jìn)行通道率定（設置儀器采集信號和實(shí)際物理量的對應關(guān)系）

圖5 軟件工作界面

注意：只有在以下兩種狀態(tài)對示波器的參數進(jìn)行設置，設置結果才會(huì )被保存在試驗模板：

一 處于“等待試驗”狀態(tài)，對示波參數的進(jìn)行設置，并且重新啟動(dòng)軟件設置參數才會(huì )被保存到試驗模板，下次啟動(dòng)軟件時(shí)儀器將會(huì )以新的模板作為默認參數。

二 在其他狀態(tài)設置參數，并且選擇了應用至模板，重新啟動(dòng)軟件設置參數才會(huì )被保存到試驗模板，下次啟動(dòng)軟件時(shí)儀器將會(huì )以新的模板作為默認參數。

1. 試驗數據采集。在“等待試驗”狀態(tài)或“查看數據”狀態(tài)，點(diǎn)擊儀器軟件右下角的開(kāi)始試驗按鈕，儀器開(kāi)始數據采集。當儀器處于試驗數據采集狀態(tài)時(shí)，儀器實(shí)時(shí)展示各通道實(shí)際采集的數據和圖形

2. 試驗結果查看，當試驗達到停止條件或用戶(hù)選擇了停止試驗時(shí)，儀器終止數據采集，提示用戶(hù)保存試驗，并依據相關(guān)標準自動(dòng)計算試驗結果參數，并在試驗結果展示界面顯示計算所得各項數據和圖形。

3. 試驗報告生成，當試驗正常完成后，用戶(hù)選擇生成試驗報告，儀器自動(dòng)生成WORD或EXCEL形式的試驗報告，試驗報告和試驗數據都可以通過(guò)U盤(pán)導出。

所有的試驗模板都遵循這樣的基本操作時(shí)序。

注意：

1>生成試驗報告時(shí)，報告中的實(shí)時(shí)數據圖形為當前示波器時(shí)間窗口所展示圖形，用戶(hù)可以通過(guò)調整當前窗口波形，從而獲得比較理想的報告波形，示波器窗口一次展示的數據*大不超過(guò)120000個(gè)數據時(shí)間點(diǎn)

2>生成EXCEL波形時(shí)，報告中的數據也是當前時(shí)間窗口所展示圖形，用戶(hù)可以通過(guò)調整當前窗口波形，從而改變導出數據的時(shí)間窗口，一次導出的EXCEL數據時(shí)間點(diǎn)*大不超過(guò)120000個(gè)

2.2.3 數據分析程序

內置的數據分析軟件主要包括：波形展示和分析工具，組合運算工具，交叉圖形工具，頻譜分析工具，諧波分析工具，有效值計算工具，交流功率計算工具，三相對稱(chēng)性分析工具和相量圖繪制工具

示波器組件負責完成數據采集過(guò)程中的波形實(shí)時(shí)展示，數據分析中的波形放大，縮小，定位，參數統計等，以及整個(gè)試驗模板的通道展示名稱(chēng)，單位，時(shí)間窗口范圍，通道坐標范圍，是否隱藏通道，當前展示坐標軸等。

組合運算工具為用戶(hù)提供通道數據運算功能，當數據采集完成后，用戶(hù)可以使用該工具對當前示波器時(shí)間窗口中的圖形進(jìn)行加，減，乘，除和積分等運算，運算結果還是以示波器形式展現，用戶(hù)可以選擇生成該曲線(xiàn)的圖片或導出該曲線(xiàn)的EXCEL數據等將運算結果保存。

交叉圖形工具中為用戶(hù)提供曲線(xiàn)相關(guān)性分析功能，用戶(hù)可以對當前示波器時(shí)間窗口中的任意兩條波形制作相關(guān)性曲線(xiàn)，還可以選擇生成該曲線(xiàn)的圖片或導出該曲線(xiàn)的EXCEL數據等將相關(guān)性曲線(xiàn)數據保存。

頻譜分析工具提供信號的傅立葉頻譜變換功能，用戶(hù)可以對當前示波器時(shí)間窗口中的任意一段曲線(xiàn)進(jìn)行頻譜變換，以獲取該信號的頻譜圖形，然后通過(guò)生成圖形或者EXCEL文檔形式將數據保存。

用戶(hù)通過(guò)有效值計算工具可以對當前示波器時(shí)間窗口中的特定信號進(jìn)行有效值計算，以獲取信號的交流有效值。

用戶(hù)通過(guò)交流功率計算工具可以對當前示波器時(shí)間窗口中的某2個(gè)特定信號進(jìn)行功率計算，計算的指標包括有功功率，無(wú)功功率，視在功率，有效值，功率因素等。

三相分析工具是以當前示波器時(shí)間窗口中的的6個(gè)信號為A/B/C三相的電壓和電流，計算每個(gè)信號的有效值，每一相的有功功率，無(wú)功功率，視在功率，功率因素以及三相電壓和電流的零序分量，正序分量，負序分量，并繪制各個(gè)信號，分量的相量圖。

第三章 軟件操作

3.1 啟動(dòng)與關(guān)閉

在開(kāi)啟儀器電源之前，首先連接儀器主機箱和通信終端之間的連接電纜，儀器的電源開(kāi)關(guān)和插座在儀器主機箱右側，電源附件的保險管型號為0.5A。儀器的主機和操作終端都過(guò)主機電源系統供電。

關(guān)閉儀器時(shí)，首先使用軟件界面上的關(guān)閉系統，將儀器的所有軟件系統關(guān)閉，然后待儀器界面提示：It is now safe to turn off your computer時(shí)，將主機箱右側的電源開(kāi)關(guān)切斷

3.2 系統參數設置

系統參數設置功能用于設置試驗單位，試驗人員，試驗地點(diǎn)，自動(dòng)生成試驗報告的頁(yè)腳，頁(yè)眉信息，試驗編號等。儀器參數設置內容主要在試驗報告中展現，在軟件操作主界面中點(diǎn)擊“儀器設置按鈕”出現圖6所示儀器設置對話(huà)框。所有的設置信息都會(huì )被自動(dòng)保存，下次再次啟動(dòng)軟件時(shí)系統會(huì )維持上次修改的運行參數。

圖6 儀器設置

3.3 軟件系統升級

一般情況下儀器的軟件系統具有自恢復功能，即使儀器C盤(pán)下的文件系統被改變，下次啟動(dòng)計算機時(shí)所有的改變將會(huì )被自動(dòng)恢復，所以當需要升級軟件時(shí)，用戶(hù)必須從廠(chǎng)家獲得升級包，并將升級包置于U盤(pán)的根目錄下，點(diǎn)擊軟件主界面的升級按鈕，升級完成后，通過(guò)軟件主界面的“關(guān)閉系統”按鈕關(guān)閉儀器，此時(shí)所有的改變信息都將被存入儀器。下次啟動(dòng)時(shí)儀器將使用升級以后的新軟件

3.4 虛擬鍵盤(pán)使用

啟動(dòng)時(shí)會(huì )自動(dòng)加載虛擬鍵盤(pán)，通過(guò)虛擬鍵盤(pán)用戶(hù)可以實(shí)現文字和數據輸入等功能，虛擬鍵盤(pán)的按鍵位置和功能與實(shí)際物理鍵盤(pán)*，當虛擬鍵盤(pán)啟動(dòng)后在屏幕右上角能看到如圖7所示的橙色按鈕。

圖7 虛擬鍵盤(pán)啟動(dòng)圖標

點(diǎn)擊該按鈕時(shí)虛擬鍵盤(pán)被展開(kāi)，點(diǎn)擊虛擬鍵盤(pán)的”HIDE”鍵時(shí)，虛擬鍵盤(pán)被隱藏。如果儀器中無(wú)橙色方塊顯示，可以通過(guò)儀器主界面的啟動(dòng)虛擬鍵盤(pán)按鈕啟動(dòng)鍵盤(pán)。

虛擬鍵盤(pán)的常見(jiàn)操作如下：

1 “HIDE” 隱藏虛擬鍵盤(pán)

2“ENT”回車(chē)確認選擇

3 “FN”+“EXI”關(guān)閉虛擬鍵盤(pán)程序

4“CAP”大寫(xiě)輸入鎖定

5“<<”和“>>”左移和右移光標

6 “UP”和“DN”上移，下移光標

虛擬鍵盤(pán)的外形如圖8所示。

需要在中輸入中文時(shí)可以開(kāi)啟手寫(xiě)輸入法，在儀器試驗選擇主菜單打開(kāi)手寫(xiě)輸入快捷菜單，在一起左上角會(huì )顯示“手寫(xiě)”的橙色小塊，按住橙色小塊拖動(dòng)可以改變其位置，單擊橙色小塊時(shí)可以開(kāi)啟和關(guān)閉手寫(xiě)鍵盤(pán)。

圖8 虛擬鍵盤(pán)

3.6 通道率定設置

圖9 通道濾定

通道率定是指設定采樣通道實(shí)測信號值和真實(shí)物理量的對應關(guān)系，選擇正確的信號通道類(lèi)型（電壓或電流）以及設定通道采樣的檔位，在軟件主界面點(diǎn)擊“通道率定”按鈕出現圖9所示界面。

對于模擬信號采集通道CH1,CH2,CH3,CH4…..CH12，可以選擇通道信號類(lèi)型，信號類(lèi)型可以是電壓或者電流，選定通道類(lèi)型后儀器將采集點(diǎn)切換到對應的物理通道，如果選擇電壓信號則對應的電流通道信號將不會(huì )被采集，選擇電流信號則對應的電壓信號通道不會(huì )被采集。

如果選定的信號為電壓信號還需要選擇信號的量程，儀器電壓通道采集分為10V/200V/400V三檔。

注意：試驗過(guò)程中一定要正確的選擇信號的量程以免通道過(guò)電壓

選定模擬通道類(lèi)型以后設定兩個(gè)采集點(diǎn)和真實(shí)物理量的對應關(guān)系，一般情況下應盡量選擇傳感器的零點(diǎn)和滿(mǎn)量程點(diǎn)，傳感器都是線(xiàn)性變換，對于電壓輸出型傳感器，如果傳感器輸出電壓為V1時(shí)對應的物理量為R1，輸出為V2時(shí)對于的物理量為R2，V1,R1,V2,R2和V1->R1和V2->R2的對應關(guān)系已知時(shí)，儀器會(huì )自動(dòng)計算出實(shí)時(shí)采集的物理量值。例如對于導葉位移傳感器，假設傳感器輸出為0V時(shí)對應的水力發(fā)電機調速器導葉開(kāi)度為0%，10V時(shí)對應的導葉開(kāi)度為100%，則設置CH1的率定點(diǎn)1為 0，0 率定點(diǎn)2為10，100則試驗過(guò)程中儀器會(huì )自動(dòng)顯示真實(shí)的導葉開(kāi)度百分數值。

用戶(hù)也可以選擇對的通道進(jìn)行自動(dòng)率定，選擇自動(dòng)率定后出現圖10所示畫(huà)面

在此窗口點(diǎn)擊啟動(dòng)后，儀器自動(dòng)采集當前通道的電壓值顯示在通道數值項，用戶(hù)只需要在待校驗的率定點(diǎn)輸入對應的物理量值即可，當兩個(gè)率定點(diǎn)都獲得數值后，當前通道校驗完成。如果在點(diǎn)擊啟動(dòng)前選擇了交流有效值，則率定點(diǎn)的通道數值項將顯示信號的交流有效值否則顯示直流平均值。

圖10 自動(dòng)率定界面

注意： 當通道1選擇檔位為100mV，且通道1/7的檔位置于10V時(shí)，儀器通道1的輸入范圍是-100mV~100mV，否則100mV檔位電壓選擇失效，100mV檔位電壓選擇僅在發(fā)電機短路試驗，空載試驗和勵磁特性試驗時(shí)有效，其他試驗選擇無(wú)效。當選擇100mV檔位時(shí)CH1通道運行輸入的*大電壓小于20V

3.7 試驗數據導出

所保存的所有試驗數據文件和試驗報告文件都可以通過(guò)移動(dòng)存儲設備（U盤(pán)或移動(dòng)硬盤(pán)）導出.

中所有的試驗文件都是圍繞試驗模板程序而組織的，所以如果要查看某個(gè)試驗的存儲文件，必須首先從試驗選擇主界面進(jìn)入對應的試驗模板程序，然后在試驗模板主界面點(diǎn)擊“讀?。喊粹o則會(huì )出現如圖11所示界面。

用戶(hù)可以選擇導出文件的類(lèi)型，可選的項目包括：“試驗文件”，“WORD報告文件”，“EXCEL數據文件”和“JPG圖形文件”，選擇要導出的文件類(lèi)型后，軟件會(huì )列出儀器當前所存儲的所有試驗文件，插上U盤(pán)，然后選擇要導出的文件，則該文件會(huì )自動(dòng)導出至U盤(pán)的WorkData文件目錄下。

注意：在該界面中點(diǎn)擊清空存儲器是指清空所插入的U盤(pán)WorkData下的所有文件。

圖11 數據導出

3.8 數據保存與讀取

試驗完成后點(diǎn)擊軟件主界面的保存按鈕，則當前的試驗數據會(huì )被保存至儀器，保存的文件名稱(chēng)格式為“××年××月××日××時(shí)××分××秒 試驗類(lèi)型”，只有在“查看數據”，“查看結果”，“查看歷史數據”和“查看歷史結果”狀態(tài)時(shí)才可以保存數據。

點(diǎn)擊試驗模板程序主界面的讀取按鈕會(huì )出現圖12所示界面，選擇要讀取的歷史試驗，則儀器進(jìn)入查看歷史數據或結果的狀態(tài)，所保存的試驗曲線(xiàn)，結果和當時(shí)的試驗環(huán)境都會(huì )被重現。讀取歷史數據界面也可以清理存儲器中所存儲的歷史試驗文件。

圖12 讀取歷史試驗

3.9 制作試驗報告

試驗完成后試驗結果會(huì )以圖形或者數據的方式展示，在結果查看器中選擇生成報告類(lèi)型，然后點(diǎn)擊生成報告則在儀器中會(huì )自動(dòng)生成WORD/EXCEL格式的試驗報告，試驗報告的名字與保存的試驗文件名字相同。

試驗報告中的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)圖形和當前顯示的示波器中的圖形*一樣，并且儀器會(huì )對圖形進(jìn)行自動(dòng)標識。

生成試驗報告時(shí)可選的項目包括：?jiǎn)紊玏ORD報告，彩色WORD報告，EXCEL數據等組合