基于LabView的守時偏差測試系統設計

白世軍 金 猛 陳 凱 張玉榮 董 瑞

（西安西電高壓開關有限責任公司，西安 710077）

變電站智能組件對時系統是整個變電站的中樞系統，對變電站中二次設備間是否正常通信越來越重要；近年來隨著國家電網擴建智能化變電站，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、局域網站乃至地域之間的時間同步，已經成為一大問題；守時偏差測試系統則可以針對此問題，嚴格有效的測試智能組件的對時誤差及其守時偏差，從而大大簡化變電站人員的工作。

隨著計算機技術的迅速發展，虛擬儀器正逐漸成為測試領域的發展方向，其中實驗室虛擬儀器工作平臺，LabView（Laboratory Virtual Engineering Workbench）是目前應用較為廣泛的虛擬儀器軟件開發環境；虛擬儀器的概念是由美國NI 公司提出來的，是指在通用的計算機平臺上，用戶根據自己的需求定義和設計具有測試功能的儀器系統，即虛擬儀器是由用戶利用一些基本硬件及軟件編程技術組成的各種各樣的儀器系統。虛擬儀器的三大主要功能是：數據采集、數據測試和分析，結果輸出顯示。

1 系統下位機硬件方案

守時偏差硬件設計包括：數據采集（原始數據濾波和高速采集）、數據封裝（以太網協議包）；系統結構圖如圖1所示。

圖1 系統結構圖

由于實際的時鐘數據在傳輸過程中存在電信號干擾，所以本系統在數據采集前端對信號進行了硬件調理，使得數據采集結果更加精確；本系統采用FPGA高速采集時鐘信號，并進行軟件濾波處理，通過以太網數據結構與上位機進行通信連接。在整個測試過程中，采集卡實時上送數據給上位機，以完成守時偏差的數字量顯示和曲線繪制，以供測試人員直觀的記錄。

2 LabView 上位機虛擬儀器界面設計

在LabView 中開發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、數值、文本和輸入設備等輸入對象 ，輸出控件包括圖形、數值、文本、LED 和其他顯示輸出對象。程序框圖是實現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的連線端子外，還有函數、常數、結構和連線等。

本設計守時偏差測試系統采用以太網協議將采集到的數據上送給上位機，再通過上位機處理并直觀顯示；上位機通過LabView 的調用庫函數節點技術，通過調用動態鏈接庫DLL 和API（應用程序接口）函數與下位機進行數據交互；LabView 可以將守時偏差測試結果直觀形象的顯示出來，并通過設置門限報警，使操作者更加方便監測守時偏差。

2.1 閾值設置及報警模塊

打開軟件界面首先設置守時偏差閾值，然后單擊開始按鈕，如圖2所示，操作者可根據測試要求設置不同的閾值，當測試結果超過所設置的閾值，右側的指示燈會變為紅色告警狀態，以方便操作者識別。

圖2 閾值設置及報警模塊

2.2 守時偏差計算顯示模塊

守時偏差系統中，上位機接到數據，對數據進行解析并經過算法處理，最終將守時偏差結果通過曲線的方式實時繪制出來以便操作者分析，此過程中，上位機分離出整個過程的最大最小值，來精確顯示；如圖3、圖4所示（圖3為守時偏差的前面板，圖4為守時偏差的LabView 框圖程序）。

2.3 標準時間顯示模塊

本設計抓取標準時間，是為了防止時鐘源出問題導致測試偏差出現誤差，對測試結果造成為不必要的影響，如圖5所示（標準時鐘源顯示模塊），圖中對整個測試過程中的時鐘源的最大值最小值也進行了記錄，以便操作者識別此時時鐘源的正確性。

圖3 守時偏差的前面板

圖4 守時偏差的LabView 框圖程序

圖5 標準時鐘源顯示模塊

3 結論

本測試軟件已應用于實驗室，測試結果精確無誤，操作者可以方便直觀讀出守時偏差數據，如圖6所示（守時偏差測試系統實際測試圖）；所以利用LabView 開發上位機界面操作簡單、快捷，并且功能強大，使用者可以集中時間和精力用于實驗的執行，數據的分析及結論的總結上，而不用將大量的時間花費在實驗系統設備的搭建上。因此LabView既適合于科學研究，又適合于工程應用。

圖6 守時偏差測試系統實際測試圖

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