随着计算机技术的迅速发展，数据采集及分析 设备在电力试验中的应用越来越广泛，发挥的作用 也越来越大。良好的数据采集分析设备能够为使 用者提供全面、准确的信息，为试验对象与试验人员之间的沟通提供便捷通道，对开展试验数据的分 析与应用研究工作有着非常重要的作用。尼高力 DIMENSION4i数据采集及分析仪（以下简称为DI-MENSION4i）是美国尼高力仪器技术公司在原有 的VISION XP基础上进行升级开发的替代产品，是 一款能够适用于机械或电力行业相关测量试验的 多功能、高效、轻便式数据采集系统^{[1, 2]}。 1 DIMENSION4i介绍

DIMENSION4i系统利用了当今最先进的PC 技术及信号处理技术，具有数据采集与存储、瞬态 捕捉、实时FFT等功能。其将实时显示和测量功能 融合在1个示波器上，文件以DAT格式保存在存储 器内，同时还有1个动态信号处理器可用于对信号 进行频域分析，另外还提供了1种可以从系统存储 器、光驱、移动硬盘或因特网中找回历史数据的用 户可选项^[2]。

DIMENSION4i可用16个通道同时进行数据采 集，各通道的记录速度均为200千点/s ^{[1, 2]}。每个通道 分别可测量模拟量和开关量，可根据实际使用要求 分别设定电压、电流等信号的测试量程，确保试验 数据的精确性。每个通道的测量信号均进行内部 软件计算，最终送至简单的人机交换界面供使用者 分析或计算。高压隔离模块能够在50~1000mV提 供宽广的输入区间，并使Dimension4i系统能够直 接与几乎任何类型的标准信号进行连接^[2]。加速计 模块提供了AC、DC、ICP连接，同时也支持TEDS传 感器标准。数字信号处理模块（DSP）提供了数字滤 波以及数据实时处理功能，比如快速傅立叶换算 （FFT）。

系统简洁易懂，配有38.1cm高清可触摸式显示 器。测试报告能够在系统中直接生成，并能在本地 或网络打印机上打印，或者传输给PC机利用Per-ception软件进行分析（数据也能方便地以其他格式 输出并利用其他软件分析）。

系统采用了最优化的设计，以便于数据能以最 大容量、最完整方式长时间地进行采集和高速存储 到专用存储器，而其他的一些基于PC硬盘存储的采 集系统则容易受到Windows系统、驱动程序或其他 不可预知问题的影响^{[2, 3]}。系统还可以进行高速、瞬 间记录，捕捉关键数据。为保证数据的安全性，该 专用存储器也是可插取的。

DIMENSION4i与上一代产品的相比，在记录 速度、记录容量、分辨率等方面都有较大幅度的提 高，二者的对比情况见表 1。

表1(Table 1)

表1 DIMENSION4i 与VISION XP基本参数对比[2]

表1 DIMENSION4i 与VISION XP基本参数对比[2]

记录方式有连续记录、瞬态记录、双时基等，16 路通道同时以200千点/s速率记录信号时，采样时 间可达30h以上；波形图在屏幕上由右到左不间断 滚动显示，直到硬盘写满为止；瞬态存储可实现FIFIO（即先存先清）方式；双时基每个模块可以用不 同的采样频率工作，速率不受限制。系统的标准配 置包括120GBytes内置硬盘，120GBytes移动硬盘， 内置DVD-RW光驱。 2.2 滤波功能

以往很多试验中，由于受到超出带宽频率成分 的干扰而得不到理想的测量数据，DIMENSION4i 利用独特的数字滤波功能在多种数字滤波器中选 择，每1个采集过程都独立地应用1个内置滤波单 元，既节省了外置滤波器的体积，也节约了外置设 备的购置费用^{[2, 3]}。 2.3 数据捕捉功能

在现场试验中，精确捕捉数据是相当重要的， 例如在过电压测试中的电压尖峰，甩负荷试验中的 最大飞升转速等，DIMENSION4i提供了高速和快 速的标注位置，非常实用。 2.4 显示功能

试验中常用的显示以Y/t （即幅值/时间的方式） 功能为主，可以将所有信号都显示在主界面，也可 以单独显示其中1个信号进行数据分析。 2.5 分析功能

用户可以按照1个逻辑顺序轻松地进行试验设 置、显示设置、测量、分析、数据输出和报告生成等 操作，而这一过程并不冗长，面板上的快速旋钮可 以加快操作速度，以便对采集数据进行迅速分析。 系统拥有集成的DSP数据计算处理器，能够完成包 括FFT在内的实时数据分析任务。同时拥有分析普 通波形数据的功能，可以显示波峰波谷、标准偏差、 光标所在位置和指定位置的数值和含义。其他功 能包括区域计算、频率、周期和脉冲（上升和下降次 数，宽度）。面板上能够控制测量区域或指定测量 单位。 2.6 数据输出功能

普通仪器数据采集完成后，数据输出和报告生 成工作繁琐、耗时，而DIMENSION4i系统提供了生 成多种测试报告的方式，包括用户定制的图形或者 是表格形式的数据结果。数据处理器可以快速地 处理这些数据，并且能以不同的文件形式输出，例 如：MATLAB、nCODE、DADISP等。除此之外，还可 以快速通过网络或者本地打印机以Excel、Word或 者PDF文件形式输出。 3 应用范围

DIMENSION4i功能强大，在电力行业各种试 验项目中都可使用。 3.1 发电机组甩负荷试验

试验时可采集记录以下曲线：主汽压力、再热 器压力、阀门开度、油开关信号BP、OPC信号、转速 信号、有功功率等^[4]。 3.2 调速系统参数测试

试验时可采集记录以下曲线：主汽压力、再热 器压力、机组转速信号、总阀位指令、调节阀行程位 置反馈信号、调节级后压力、机组功率和中压缸排 汽压力等^{[5, 6]}。 3.3 发电机启动试验

试验时可采集记录如下曲线：励磁机空载、发 电机空载、发电机短路、冲击电流和动态特性等^[7]。 3.4 其他试验

DIMENSION4i还可应用于以下一些试验项 目：

（1）变压器特性试验；

（2）开关特性试验；

（3）电能质量分析等。 4 应用实例

利用DIMENSION4i数据采集分析仪在现场做 了大量试验，如北方联合电力有限责任公司呼和浩 特热电厂2号机组阀门关闭时间测试试验，北方联 合电力有限责任公司达拉特发电厂3号汽轮机甩负 荷试验，内蒙古京能康巴什热电有限公司调速系统 参数测试试验等。 4.1 阀门关闭试验

图 1为使用DIMENSION4i记录的呼和浩特热 电厂2号机组阀门关闭时间测试曲线采集画面。图 中数据未经处理，从曲线中可以直观看出采样时 间、采样速度、采样编号等数据。

图1(Figure 1)

图1 机组阀门关闭时间测试数据采集画面

图 2为使用DIMENSION4i记录的达拉特发电 厂3号机大修控制系统改造后甩负荷试验曲线采集 画面。通过试验数据的采集、计算分析，方便地计 算了机组转速动态超调量、转子时间常数、转子转 动惯量等。DIMENSION4i可根据需要对数据采集 图进行切割，使得数据趋势看起来更加明显，图 2即 是经过切割后的图谱。

图2(Figure 2)

图2 汽轮机甩负荷试验数据采集画面

图 3为使用DIMENSION4i记录的内蒙古京能 康巴什热电有限公司1号机组调节系统参数测试动 态试验数据采集画面^[8]。利用该图谱，通过配套软 件进行数据分析及后期数据转换计算，可以方便地 得出汽轮机高压容积时间常数、中压容积时间常数 和连通管容积时间常数等。

图3(Figure 3)

图3 机组调节系统参数测试动态试验数据采集画面

图 3中的试验曲线，可以根据计算需要转化为 Excel格式（可截取部分数据），转化后表格形式如图4所示^[8]。

图4(Figure 4)

图4 动态试验数据转化成的Excel表格样式

尼高力DIMENSION4i数据采集及分析仪是1 款便携、多用途的试验仪器，具有强大的数据采集、 分析和处理能力，操作画面简单、易操作，工作性能 稳定，画面线条清晰、优美，并且提供了方便的数据 输出接口，可以在电力生产、试验或科研工作中发 挥出色的作用。