基于LabVIEW供电质量监测系统的设计-论文.pdf

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1、第46卷第3期郑州大学学报(理学版)Vo1．46No．32014年9月J．ZhengzhouUniv．(Nat．Sci．Ed．)Sep．2014基于LabVIEW供电质量监测系统的设计崔姗，胥俊岩，赵国生，刘斌(1．郑州大学电气工程学院河南郑州450001；2．许昌市供电公司河南许昌461000)摘要：为了实现对供电质量的动态监测，基于LabVIEW软件平台，结合研华便携式工控机和PCI．1715u数据采集卡，设计了供电质量监测系统．从硬件和软件两部分介绍了系统的数据采集、数据分析和数据储存等功能，详细说明了电压偏差、频率偏差、电网谐波、三相电压不平衡度、低频振荡等电能指

2、标的监测方法，对于间谐波和低频振荡的监测，分别采用加窗傅立叶变换和有功功率测量的方法，提高了测量结果的精确度和有效性．与传统仪器相比，该系统具有实时性、智能化、多参量、易存储等特点．关键词：供电质量；LabVIEW；在线监测；谐波分析；低频振荡中图分类号：TM769文献标志码：A文章编号：1671—6841(2014)03—0107—04DoI：10．3969／j．issn／1671—6841．2014．03．0230引言随着工业和居民用电的增加，供电质量的监测成为电力部门的主要工作之一．影响供电质量的因素主要有：电力电子元件在整流逆变过程中采用移相触发，导致电网电压和电

3、流波形发生畸变；非线性、冲击性负荷接人电网，产生谐波污染以及负序电流，还会引起电压波动和闪变J．供电质量所包含的监测指标主要有电压偏差、频率偏差、公用电网谐波、三相不平衡度、电压波动和闪变等．目前的供电质量监测仪器测量指标少、通用性差J，自动化程度低，经济性差；监测点分散，测量结果难以储存．鉴于以上缺点，本文基于LabVIEW软件平台搭建了一个供电质量监测系统，实现了供电质量的动态监测、分析、记录、回放等功能，使监测达到网络化和智能化的水平．1LabVIEW开发平台LabVIEW是由美国国家仪器(NI)公司研制的程序开发环境，不同于其他的计算机语言．LabVIEW使用的是

4、以数据流驱动的图形化(Graphics)编程语言，产生的程序是框图结构，这种图形语言更直观，更易理解．除此之外，LabVIEW还具有以下优点：对大部分数据采集卡提供专门的驱动程序，可直接通过软件控制数据采集设备；具有强大的模拟仿真功能，在与硬件设备相连之前，可利用LabVIEW的仿真功能搭建模型，验证设计的合理性．2系统硬件设计供电质量监测系统的硬件结构主要包括信号调理单元、数据采集设备和便携式Pc工控机3部分，其工作原理是将电压、电流互感器输出的信号送人信号调理单元进行处理，然后在数据采集设备中将模拟信号转化为数字信号，最后由工控机对数字信号进行分析和运算．2．1信号调

5、理单元信号调理单元主要是对信号进行放大、隔离、滤、限幅等运算，在设计该单元电路时，由于PCI一收稿日期：2014—03—04基金项目：国家自然科学基金资助项目，编号61174085；教育部高等学校博士学科点专项科研项目，编号20114101110005；国家电网公司科技项目，编号KJ[2013]157．作者简介：崔姗(1987一)，女，硕士研究生，主要从事电能质量优化治理研究，E—mail：cuishanl012@163．tom；通讯作者：胥俊岩(1975一)，男，工程师，主要从事电气自动化研究．第3期崔姗，等：基于LabVIEW供电质量监测系统的设计109图3为模拟信号

6、源的程序图，该程序在工控机未安装数据采集卡的情况下运行，利用波形生成模块分别产生A、B、C三相电压和电流信号．在程序中，针对不同的测量功能设定了不同的采样率和采样点数，可利用“采样率”按钮进行切换，例如进行谐波分析时，为了能够精确测量2—31次谐波，应选择较高的采样率(采样率为每秒6400次)；进行有效值测量时，则选择较低的采样率(采样率为每秒1000次)．这种设置能够使程序快速有效地处理数据，不至于采用同一过高的采样率而造成数据冗余，或采用过低的采样率使得测量结果不精确．3．2数据分析模块数据分析模块主要实现对电压偏差、频率偏差、三相图3模拟信号源程序Fig．3Prog

7、ramofanalogsignal8our(3e电压不平衡度、电网谐波、低频振荡的测量分析和报警功能．3．2．1电压偏差分析电压偏差是指实际电压与系统标称电压之差，本系统采用真有效值法进行电压偏差=广测量，电压有效值的计算公式为=．、／寺』V而：“，式中，J7、r是采样点数，k=0，1，2，⋯，N一1，将求出的电压值与额定电压做差，判断电压偏差是否超标．3．2．2频率偏差分析频率偏差是指系统频率的实际值和标称值之差，本系统采用LabVlEW自带的频率测量模块进行分析，将测得的频率与电网工频做差求出频率偏差．当频率偏差超过GB／