【導(dǎo)讀】本課題的主要內(nèi)容是基于LabVIEW平臺(tái)的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。要求在LabVIEW平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對變電所電壓的幅值、頻率、三相不平衡度、諧波、波動(dòng)與閃變及電流等的相關(guān)參數(shù)的檢測、分析和顯示等功能。系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、分析統(tǒng)計(jì)、圖形顯示和報(bào)警功能模塊；具備友好的人機(jī)界面。與LabVIEW軟件技術(shù)相關(guān)的書籍；電能質(zhì)量相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)；與波形分析相關(guān)文章和書籍資料；界面設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范等。學(xué)習(xí)LabVIEW編程技術(shù)、查閱相關(guān)資料；虛擬儀器的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀，憑借其基于網(wǎng)絡(luò)性和計(jì)算機(jī)的特性，符合現(xiàn)代測量工作的需求，在測量技術(shù)領(lǐng)域不斷取得突破。近年來，有許多基于虛擬儀器的電能監(jiān)測系統(tǒng)問世，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程在線的監(jiān)測，并能夠及時(shí)地把監(jiān)測結(jié)果反饋至中央控制室，本系統(tǒng)也是基于這一技術(shù)完成的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。利用LabVIEW平臺(tái)算法豐富、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)組成高性能的軟件系統(tǒng)。

　　

【正文】 樣周期。變換后如式(45)所示。(45)式中：a1=，a2=，a3 =，a4=，b0=，b1=，b2=，b3=，b4=。在本文中選擇直接型的IIR濾波器來實(shí)現(xiàn)式(45)。(3) 模擬人腦神經(jīng)對視覺反映和記憶效應(yīng)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)閃變信號(hào)的平滑平均，模擬人腦的記憶效應(yīng)，其積分功能由一階RC低通濾波器來實(shí)現(xiàn)，其傳遞函數(shù)的時(shí)間常數(shù)選為300ms，如式(46)所示。(46)利用雙線性變換法變?yōu)閆域表達(dá)式如式(47)所示。(47)經(jīng)過上述環(huán)節(jié)輸出的即是S(t)的值。(4) 閃變的統(tǒng)計(jì)分析在國標(biāo)中規(guī)定，實(shí)際應(yīng)用時(shí)常用5個(gè)概率分布Pk測定值計(jì)算出出短時(shí)(10min)閃變平滑估計(jì)值Pst，Pst表示實(shí)際檢測到的短時(shí)間閃變水平嚴(yán)重度。其近似計(jì)算公式如式(48)所示。(48)式中，=，K1=，K3=，K10=，、PPP%、1%、3%、10%、50%時(shí)間的S(t)值。根據(jù)式可以由求出短時(shí)間閃變嚴(yán)重度。對于周期性穩(wěn)定的電壓波動(dòng)，在式(48)中，所以，結(jié)果如式(49)所示。(49)式中S(t)取穩(wěn)定平均值。電壓波動(dòng)的檢測采用平方檢測法，電壓波動(dòng)和閃變的測量程序框圖如圖421所示，前面板圖如圖422所示。圖421 電壓波動(dòng)和閃變程序框圖圖422 電壓波動(dòng)和閃變前面板 功率測量模塊功率測量模塊為該電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的附加模塊，對所測電能進(jìn)行功率和電量的測量計(jì)算，同時(shí)，顯示出功率因數(shù)和相位差。功率測量模塊的程序框圖如圖423所示。圖423 功率模塊流程圖其中，視在功率由電壓和電流相乘得到，相位差取電壓和電流的差值，經(jīng)過計(jì)算可以得到功率因數(shù)。然后再利用得到的視在功率和功率因數(shù)通過簡單的計(jì)算便可以計(jì)算出對應(yīng)的無功功率和有功功率。具體程序框圖如圖424所示。圖424 功率模塊程序框圖功率測量模塊前面板如圖425所示。圖425 功率模塊前面板圖425顯示了測量功率的結(jié)果，其中包括三相電壓和其相應(yīng)電流的功率因數(shù)、相位差、電流有效值、電壓有效值、視在功率、有功功率、無功功率和當(dāng)時(shí)的電量。 測量模塊整體VI以上五個(gè)電能質(zhì)量監(jiān)測模塊在最后的總程序中均以子VI的形式運(yùn)行，服務(wù)于最后總的測量模塊程序，各個(gè)子VI的圖標(biāo)如圖426所示。 a b c d e f圖426 各模塊子vi圖標(biāo)測量模塊總程序框圖如圖427所示。圖427 測量模塊總程序框圖（部分）圖427展示了測量模塊總程序框圖的數(shù)據(jù)分析的部分程序框圖，完整的程序框圖見附錄B。 主控模塊設(shè)計(jì)主控模塊的設(shè)計(jì)使用了事件結(jié)構(gòu)控件和高級(jí)文件VI系列的相關(guān)控件，實(shí)現(xiàn)控制整個(gè)程序運(yùn)行的目的。主控模塊程序框圖如圖428所示。abc圖428 主控模塊程序框圖該模塊通過對“”和“”的兩個(gè)屬性節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在主控面板上對整個(gè)系統(tǒng)的操作。圖428中a圖展示了對“”的控制框圖，將其屬性節(jié)點(diǎn)設(shè)置為“最小化運(yùn)行”，當(dāng)在前面板上點(diǎn)擊“發(fā)送數(shù)據(jù)”按鈕時(shí)，“”開始最小化運(yùn)行。b圖展示了對“”的控制框圖，將其屬性節(jié)點(diǎn)設(shè)置為“打開”，當(dāng)在前面板上點(diǎn)擊接收數(shù)據(jù)按鈕時(shí)，“”開始運(yùn)行，并且展示其(數(shù)據(jù)分析模塊)的前面板。c圖為停止按鈕的程序框圖，執(zhí)行該事件時(shí)循環(huán)結(jié)束。主控模塊設(shè)計(jì)前面板如圖429所示。圖429 主控前面板 本章小結(jié)(1) 介紹了電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和總控面板的設(shè)計(jì)。(2) 介紹了數(shù)據(jù)傳輸模塊的功能和程序設(shè)計(jì)的方法，通過流程圖和文字說明來具體介紹程序的設(shè)計(jì)思路。(3) 具體介紹了數(shù)據(jù)分析模塊各子模塊的設(shè)計(jì)方法，通過流程圖、公式和文字說明具體介紹程序的設(shè)計(jì)方法，并用前面板展示監(jiān)測結(jié)果。第 5 章 結(jié)論與展望 結(jié)論此次設(shè)計(jì)基于LabVIEW平臺(tái)的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)使用NI公司的LabVIEW2012軟件編程實(shí)現(xiàn)對穩(wěn)態(tài)電壓參數(shù)的傳輸及監(jiān)測，具有測量精度高，抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)，滿足電力系統(tǒng)測試要求，主要是完成了以下幾項(xiàng)內(nèi)容：(1) 在LabVIEW平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了對電能參數(shù)進(jìn)行傳輸，便于系統(tǒng)測量點(diǎn)和分析地點(diǎn)的異地操作；(2) 在LabVIEW平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了對電壓偏差的測量分析，并通過前面板實(shí)時(shí)顯示電壓波形、電壓偏差和超限報(bào)警；(3) 在LabVIEW平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了對電壓頻率偏差的測量分析，并通過前面板實(shí)時(shí)顯示頻率、頻率偏差和超限報(bào)警；(4) 在LabVIEW平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了對電壓諧波的分析，并通過前面板顯示各次諧波的波形圖、諧波畸變率和超限報(bào)警；(5) 在LabVIEW平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了對電壓三相不平衡度的分析，并通過前面板顯示不平衡度值和超限報(bào)警；(6) 在LabVIEW平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了對電壓波動(dòng)和閃變的分析，并通過前面板顯示電壓波動(dòng)值、閃變值和超限報(bào)警；(7) 在LabVIEW平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互的友好界面，方便人員對數(shù)據(jù)傳輸和分析模塊的分步操作，并且操作簡單，顯示清晰。通過這次的設(shè)計(jì)我學(xué)習(xí)了LabVIEW的操作和相關(guān)控件的作用和用法。在編程過程中漸漸領(lǐng)悟到了該軟件在編程上的思路，同時(shí)也深刻地體會(huì)到LabVIEW這一軟件功能非常強(qiáng)大，設(shè)計(jì)特別巧妙，值得深入學(xué)習(xí)和應(yīng)用。 展望本系統(tǒng)是作為網(wǎng)絡(luò)型電能質(zhì)量監(jiān)測與分析系統(tǒng)的客戶端來開發(fā)的，只對電能信號(hào)進(jìn)行信號(hào)傳輸和計(jì)算分析，對分析后的數(shù)據(jù)入庫部分的工作尚未進(jìn)行。根據(jù)用戶的不同需要，電能質(zhì)量監(jiān)測裝置也可以增加控制部分(如保護(hù)功能和無功補(bǔ)償?shù)?、暫態(tài)問題的分析等，使系統(tǒng)的功能更加完善。采用性能優(yōu)越的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及先進(jìn)的分析方法，得到的數(shù)據(jù)可以為控制系統(tǒng)提供可靠的依據(jù)。虛擬儀器憑借其實(shí)用的界面，高效簡便的編程方式，受到越來越多儀器工程師的青睞，在電力系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。在電力系統(tǒng)局域網(wǎng)和Internet飛速發(fā)展的今天，虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)功能，為電力信息的共享與發(fā)布創(chuàng)造了有利條件，隨著越來越多的學(xué)者和工程師踏入這個(gè)領(lǐng)域，在不久的將來，相信會(huì)有更加完善的電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)，使電能質(zhì)量問題能夠從根本上解決，保證供電質(zhì)量，減少和消除這方面造成的經(jīng)濟(jì)損失。參考文獻(xiàn)[1] (第二版)[M].中國電力出版社,2013.[2] [M].北京:中國電力出版社,2010.[3] 程浩忠,呂干云,[M].科學(xué)出版社,2012.[4] 趙逸眾,肖湘寧,[J].電氣技術(shù),2006(1):1317.[5] Lamedica. 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Understanding an application in the context of its electrical environment is also important for securing success, particularly in a noisy or industrial setting. Ground loops, high monmode voltages, and electromagnetic radiation are all prevalent examples of noise that can adversely affect a signal.There are many techniques for reducing noise in a measurement system, which include proper shielding, cabling, and termination. Beyond these mon best practices, however, there is more you can do to ensure better noise immunity. The following five techniques serve as guidelines for achieving more accurate measurement results.A. Reject DC CommonMode VoltageMaking highly accurate measurements often starts with differential readings. An ideal differential measurement device reads only the potential difference between the positive and negative terminals of its instrumentation amplifier(s). Practical devices, however, are limited in their ability to reject monmode voltages. Commonmode voltage is the voltage mon to both the positive and negative terminals of an instrumentation amplifier. In Figure 1, 5 V is mon to both the AI+ and AI terminals, and the ideal device reads the resulting 5 V difference between the two terminals.Figure 1 An ideal instrumentation amplifier pletely rejects monmode voltages.The maximum working voltage of a data acquisition (DAQ) device refers to the signal voltage plus the monmode voltage and specifies the largest potential that may exist between an input and earth gro