DQZHAN技術(shù)訊：基于虛擬儀器的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)研發(fā)
[導(dǎo)讀] 近些年來，隨著我國(guó)工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的企業(yè)用戶引用了性能好、效率高，但對(duì)電源特性變化敏感的先進(jìn)設(shè)備。許多新型的電氣設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)向電力系統(tǒng)注入各種電磁干擾，對(duì)電力系統(tǒng)的**運(yùn)行和用戶設(shè)備正常工作造成的危害與影響也在不斷增加，使電力系統(tǒng)遭受的電能質(zhì)量污染日趨嚴(yán)重。電能質(zhì)量直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體效益。因此，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行深入研究有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
引言
近些年來，隨著我國(guó)工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的企業(yè)用戶引用了性能好、效率高，但對(duì)電源特性變化敏感的先進(jìn)設(shè)備。許多新型的電氣設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)向電力系統(tǒng)注入各種電磁干擾，對(duì)電力系統(tǒng)的**運(yùn)行和用戶設(shè)備正常工作造成的危害與影響也在不斷增加，使電力系統(tǒng)遭受的電能質(zhì)量污染日趨嚴(yán)重。電能質(zhì)量直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體效益。因此，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行深入研究有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
電能質(zhì)量問題不僅與電網(wǎng)有關(guān)，還影響的人們的生活和生產(chǎn)，直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益。電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)似電能質(zhì)量控制的基礎(chǔ)。因此對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行深入研究有著非常重要的意義。電力調(diào)度部門對(duì)電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析工作有著更加迫切的要求。
目前我國(guó)使用的電能質(zhì)量檢測(cè)方法存在許多問題:實(shí)時(shí)性差、監(jiān)測(cè)指標(biāo)少、工作量大、效率低等。本文以虛擬儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，以虛擬儀器(VI)技術(shù)為平臺(tái)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)克服了常規(guī)測(cè)試系統(tǒng)功能單一、升級(jí)復(fù)雜等缺點(diǎn)，豐富了系統(tǒng)功能，提高了系統(tǒng)測(cè)量精度，加快了數(shù)據(jù)采集的速度，其自動(dòng)化程度也隨之更高更強(qiáng)，使電力系統(tǒng)相關(guān)部門能夠?qū)崟r(shí)掌握電能質(zhì)量情況,及時(shí)提出電網(wǎng)管理的*佳方案。
1、LabVIEW簡(jiǎn)介
虛擬儀器技術(shù)起源于美國(guó)20世紀(jì)80年代是有美國(guó)Nl公司開發(fā)的一套虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件，其特點(diǎn)是主要通過軟件來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器中硬件所實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能。它是基于圖形化編程的思想，與傳統(tǒng)的儀器不同，Vl極易改變儀器的功能而且一般不會(huì)出現(xiàn)元器件損壞或老化的問題。本系統(tǒng)中虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺(tái)采用基于圖形化編程語言的實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)LabVIEW主要由前面板、框圖程序和大量的節(jié)點(diǎn)組成，能很容易地設(shè)計(jì)出友好的人機(jī)交互式界面，當(dāng)Vl與專用的DAQ卡結(jié)合后，使得數(shù)據(jù)的采集、分析、存儲(chǔ)和顯示變得易于實(shí)現(xiàn)。由于該軟件中提供了大量的數(shù)據(jù)分析、處理節(jié)點(diǎn)以及常用的算法節(jié)點(diǎn)，而且可以和MATLAB、C語言接口，大大縮短了儀器的開發(fā)時(shí)間，同時(shí)，隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性加強(qiáng)，在LabVIEW的CommuNIcation子模板中還有大量的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點(diǎn)，可以很方便地組建局域網(wǎng)，在測(cè)量和控制領(lǐng)域占有重要的地位。
2.電能質(zhì)量指標(biāo)的主要算法
由于電力系統(tǒng)中由于存在大量類型各異的負(fù)荷，特別是感性和容性等非線性負(fù)載，會(huì)使本來質(zhì)量合格的電能被“污染”，造成電網(wǎng)質(zhì)量下降。為此我國(guó)技術(shù)監(jiān)督局頒布了評(píng)價(jià)電能質(zhì)量合格與否的五個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，分別是::電壓偏移、系統(tǒng)頻率、三相不平衡度、諧波總畸變率THD和電壓波動(dòng)與閃變等。
(1)電壓電流有效值
根據(jù)周期連續(xù)函數(shù)的有效值及平均功率的定義計(jì)算，在連續(xù)的時(shí)間域中：
本文設(shè)計(jì)的電能質(zhì)量在線檢測(cè)和分析系統(tǒng)，充分的利用了虛擬儀器技術(shù)在測(cè)控領(lǐng)域的特點(diǎn)和良好的人機(jī)交互界面。硬件上采電壓傳感器、DAQ數(shù)據(jù)采集板和PC機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，軟件上利用虛擬儀器軟件LabVIEW編制的界面以及數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算、報(bào)表和報(bào)警等功能模塊，實(shí)現(xiàn)了電能質(zhì)量指標(biāo)的監(jiān)測(cè)與分析功能。采用虛擬儀器開發(fā)的系統(tǒng)可以縮短電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)周期，降低系統(tǒng)的成本，提高系統(tǒng)的性能。經(jīng)檢驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性高，具有很好的實(shí)用價(jià)值。
