电能质量的实时监控与分析系统.docx

电能质量的实时监控与分析系统NI导语：近年来，电能质量已经成为重要焦点而越来越受到公用工程、设备、咨询工程师们的关注。现有的贸易、工业设备和仪器，如数字计算机、电力电子设备及自动化设备，都对电源干扰很敏感作者:MarkKubis-NgeeAnnPolytechnicChinSietChoo-结合LabVIEW中功能强大的分析工具及高性能的基于Pentium处理器的PXI嵌入式控制器，可以实现对频率偏移的实时控制，检测变形与尖峰。-ChinSietChoo,挑战:对贸易及工业设备电能质量的监控、分析及仿真解决方案:采用LabVIEW及PXI设计挪动式功率品质测量分析系统介绍近年来，电能质量已经成为重要焦点而越来越受到公用工程、设备、咨询工程师们的关注。现有的贸易、工业设备和仪器，如数字计算机、电力电子设备及自动化设备，都对电源干扰很敏感。电源干扰发生频繁是由于不断增加的节能设备，如开关电源、变速装置转换器等。对电源干扰进展监控及数据收集实现对电能质量的研究势在必行。为了更好地理解电能质量问题，必须有一套全面的监控及数据收集系统，籍此来描绘干扰及电能质量变化。我们需要一套可配置、可编程的PXI/CompactPCI高性能PC系统，配合高速数据收集单元及软件支持来实现性能要求。在这个工程中，我们采用美国国家仪器PXI硬件及LabVIEW图形化编程软件来设计系统。LabVIEW中的分析及显示工具是最理想的选择。结合LabVIEW中功能强大的分析工具及高性能基于Pentium的PXI嵌入式控制器，可以实现对频率偏移的实时监控，检测变形与波峰。高速数据收集可以为具体的谐波、相位偏移分析及电力分析提供有效的时间分辨率。硬件系统由美国国家仪器PXIPentium233MHz嵌入式计算机及PXI-6070E多功能数据收集板卡构成。我们采用SCXI-1120及SCXI-1327接线端子来将电网电压与计算机隔分开，将其衰减至可以适用于数据收集卡的电压范围，并采用电流探针来监控电流。系统描绘我们将系统进展配置以实现以下任务：连续事件及频率监控形式在这一形式下，系统对电压及电流的输入采样，实现对波形失效和脉冲干扰的连续搜索，记录指定时间内的所有事件及波形的振幅偏移，并用时间戳标记。在监控经过中，被记录的事件的状态将显示在前面板上。频率的监控由PXI-6007E上的计数器完成，通过测量10个输入信号的周期换算得到。我们还搭建了一个简单的TTL电路，包含施密特门、十进制计数器、触发器，它将电压信号转换成TTL电平，为计数器产生一个选通讯号。门信号将在10个输入波形的周期的时间内保持开状态。之后通过PXI-6070E发出的数字信号使电路复位，循环进展后续的频率测量。频率的当前值会在前面板上显示。监控完成后，将显示所有被记录事件的波形，并标记时间信息。高速电压电流收集形式该形式下将对电压和电流的波形进展采样和保存，以供事后分析。可供用户选择的采样率决定分析结果的分辨率。在收集经过中，我们将局部采样数据显示在前面板上。收集经过采用硬件或者软件触发，在电压过零点开场采样。用户提供的注释、数据、时间及采样设置将作为文件头写入每个采样数据文件。该形式下可在指定时间片内实现连续采样，也可由用户控制采样起始中止。分析面板上具有以下功能：从硬盘种选择数据文件采用图表方式显示所选文件的波形谐波分析-软件可以翻开测量文件中指定周期数的数据，进而对于所有波形或波形中的某一局部进展谐波分析，最后将结果以柱状图或者文本形式显示通常，我们采用25个测量周期的数据进展分析，最后能显示每个被分析周期内的总谐波失真。此外，还能在所有测量周期中选择五个谐波来观察其趋势。相位偏移分析-可选择性地扫描测量数据文件，读取指定数目的周期，对其电压电流波形进展相位偏移计算，结果以相位-时间为坐标轴显示。功率分析-计算并显示真实的功率因数、实际功率W、表现功率VA及无功功率VAR仿真形式软件还可以通过仿真产生电压电流输入波形。我们可以人为设置噪声、谐波、相偏参数，以及随机尖峰脉冲和失真，以此模拟随机产生的波形。在仿真形式下，将发生波形作为输入源，并可以对其进展高速数据流盘。此外还能将发生波形送入数据收集卡上的数模转换器，并对结果进展测量和分析。结论电力线监控系统的原型基于高性能PXI硬件来实现电压和电流波形的收集及显示，系统可以对波形的失真、脉冲干扰、频率偏移进展监控。高速数据收集卡以足够的时间分辨率收集并保存数据，并实现对于波形的后分析。LabVIEW的分析工具可以方便的实现谐波、相位偏移及功率分析的算法。通过对仿真器编程产生不同负载下的典型波形来到达演示和教学目的。由于编程界面的灵敏性和可扩展性，在目前的系统建模根底上还能进一步进步分析才能及功能性。