基于LabView的守时偏差测试系统设计

白世军 金 猛 陈 凯 张玉荣 董 瑞

（西安西电高压开关有限责任公司，西安 710077）

变电站智能组件对时系统是整个变电站的中枢系统，对变电站中二次设备间是否正常通信越来越重要；近年来随着国家电网扩建智能化变电站，对智能组件的需求量愈来愈大；然而智能组件是否能满足本站、从站、局域网站乃至地域之间的时间同步，已经成为一大问题；守时偏差测试系统则可以针对此问题，严格有效的测试智能组件的对时误差及其守时偏差，从而大大简化变电站人员的工作。

随着计算机技术的迅速发展，虚拟仪器正逐渐成为测试领域的发展方向，其中实验室虚拟仪器工作平台，LabView（Laboratory Virtual Engineering Workbench）是目前应用较为广泛的虚拟仪器软件开发环境；虚拟仪器的概念是由美国NI 公司提出来的，是指在通用的计算机平台上，用户根据自己的需求定义和设计具有测试功能的仪器系统，即虚拟仪器是由用户利用一些基本硬件及软件编程技术组成的各种各样的仪器系统。虚拟仪器的三大主要功能是：数据采集、数据测试和分析，结果输出显示。

1 系统下位机硬件方案

守时偏差硬件设计包括：数据采集（原始数据滤波和高速采集）、数据封装（以太网协议包）；系统结构图如图1所示。

图1 系统结构图

由于实际的时钟数据在传输过程中存在电信号干扰，所以本系统在数据采集前端对信号进行了硬件调理，使得数据采集结果更加精确；本系统采用FPGA高速采集时钟信号，并进行软件滤波处理，通过以太网数据结构与上位机进行通信连接。在整个测试过程中，采集卡实时上送数据给上位机，以完成守时偏差的数字量显示和曲线绘制，以供测试人员直观的记录。

2 LabView 上位机虚拟仪器界面设计

在LabView 中开发程序包括前面板和程序框图两部分。前面板是图形用户界面，该界面上有交互式的输入和输出两类控件。输入控件包括按钮、数值、文本和输入设备等输入对象 ，输出控件包括图形、数值、文本、LED 和其他显示输出对象。程序框图是实现虚拟仪器逻辑功能的图形化源代码，框图中的编程元素除了包括与前面板的控件对应的连线端子外，还有函数、常数、结构和连线等。

本设计守时偏差测试系统采用以太网协议将采集到的数据上送给上位机，再通过上位机处理并直观显示；上位机通过LabView 的调用库函数节点技术，通过调用动态链接库DLL 和API（应用程序接口）函数与下位机进行数据交互；LabView 可以将守时偏差测试结果直观形象的显示出来，并通过设置门限报警，使操作者更加方便监测守时偏差。

2.1 阈值设置及报警模块

打开软件界面首先设置守时偏差阈值，然后单击开始按钮，如图2所示，操作者可根据测试要求设置不同的阈值，当测试结果超过所设置的阈值，右侧的指示灯会变为红色告警状态，以方便操作者识别。

图2 阈值设置及报警模块

2.2 守时偏差计算显示模块

守时偏差系统中，上位机接到数据，对数据进行解析并经过算法处理，最终将守时偏差结果通过曲线的方式实时绘制出来以便操作者分析，此过程中，上位机分离出整个过程的最大最小值，来精确显示；如图3、图4所示（图3为守时偏差的前面板，图4为守时偏差的LabView 框图程序）。

2.3 标准时间显示模块

本设计抓取标准时间，是为了防止时钟源出问题导致测试偏差出现误差，对测试结果造成为不必要的影响，如图5所示（标准时钟源显示模块），图中对整个测试过程中的时钟源的最大值最小值也进行了记录，以便操作者识别此时时钟源的正确性。

图3 守时偏差的前面板

图4 守时偏差的LabView 框图程序

图5 标准时钟源显示模块

3 结论

本测试软件已应用于实验室，测试结果精确无误，操作者可以方便直观读出守时偏差数据，如图6所示（守时偏差测试系统实际测试图）；所以利用LabView 开发上位机界面操作简单、快捷，并且功能强大，使用者可以集中时间和精力用于实验的执行，数据的分析及结论的总结上，而不用将大量的时间花费在实验系统设备的搭建上。因此LabView既适合于科学研究，又适合于工程应用。

图6 守时偏差测试系统实际测试图

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