【正文】 控件顯示為圖標或數(shù)據(jù)類型接線端。前面板上的對象在程序框圖中顯示為接線端。程序框圖是圖形化源代碼的集合，圖形化源代碼又稱G代碼或程序框圖代碼。輸入控件是指旋鈕、按鈕、轉盤等輸入裝置，顯示控件是指圖表、指示燈等顯示裝置，模擬儀器的輸入裝置，為VI的程序框圖提供數(shù)據(jù)。每個VI都使用函數(shù)從用戶界面或其他渠道獲取信息輸入，然后將信息顯示或傳輸至其它文件或計算機前面板是VI的用戶界面。它的出現(xiàn)終于把人們——尤其是傳統(tǒng)儀器工程師和科學家們從繁雜的編程工作中解放出來，使他們能夠真正專心于自己所關注的事情。美國NI公司通過長期、系統(tǒng)、有效的研究和發(fā)展，逐步確立了LabVIEW在虛擬儀器編程軟件中的主力地位[17]。為了清楚的表明傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器的區(qū)別，我們利用表31來更好地說明。虛擬儀器只需對信號進行一次采樣，多個軟件模塊對同一組數(shù)據(jù)進行不同的處理就能實現(xiàn)多個參數(shù)的同時測量。(3) 測量更準確傳統(tǒng)儀器測量個體之間差異大，而虛擬儀器的應用軟件在不同的PC機上具有相同的運行效果，在軟件運行這方面不存在個體的差異。(2) 開發(fā)與維護的費用低，系統(tǒng)組建時間短當需要增加新的測量功能，只需要增加軟件模塊或通用的硬件模塊，縮短了系統(tǒng)的更新時間，而且有利于系統(tǒng)的擴展。與傳統(tǒng)的儀器相比較(見表31)，虛擬儀器具有如下幾個優(yōu)點：(1) 虛擬儀器的關鍵環(huán)節(jié)是軟件虛擬儀器系統(tǒng)中除PC機外的硬件主要用于數(shù)據(jù)的采集、輸入，至于系統(tǒng)怎樣處理數(shù)據(jù)，具有怎樣的面板和數(shù)據(jù)輸出的形式等都是由軟件決定的。隨著社會生產(chǎn)力的極大發(fā)展，現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求電子儀器品種多、功能強、精度高、自動化程度高，而且要求測試速度快、實時性好、具有良好的人機界面。虛擬儀器利用PC機強大的圖形環(huán)境和在線幫助功能，建立虛擬儀器面板，完成對儀器的控制、數(shù)據(jù)分析和顯示，代替了傳統(tǒng)儀器，改變了傳統(tǒng)儀器的使用方式，極大的提高了儀器的功能和使用效率，大幅度的降低了儀器的價格，使用戶可以根據(jù)自己的需要自定義儀器的功能；可以說，虛擬儀器的出現(xiàn)將“儀器”的概念推向了一個新的紀元。儀器硬件以模塊化為特點，能夠全方位的系統(tǒng)集成，應用軟件則以圖形化的編程為長處，能夠方便高效的創(chuàng)建自定義的用戶界面，二者相結合實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的測量功能。 本章小結(1) 本章介紹了電能質量的概念，最后給出了IEEE對電能質量的定義；(2) 根據(jù)國家五項電能質量標準，分別介紹了各種電能質量指標的產(chǎn)生原因、帶來的主要危害以及國標中的規(guī)定和計算方法。(2) 不平衡度的準確計算式在沒有零序分量的三相系統(tǒng)中，當已知三相量a、b、c時，可按式(212)求負序不平衡度。為了實用方便，實測值的95%概率值可將實測值按由大到小次序排列，舍棄前面5%的大值取剩余實測值中的最大值。(1) 測量取值對于電力系統(tǒng)的公共連接點，供電電壓負序不平衡度測量值的10min方均根值的95%概率大值應不大于2%，所有測量值中的最大值不大于4%。%，%。由于不平衡時最大相電流不能超過額定值，在極端情況下，；(5) 變壓器的三相負荷不平衡，不僅使負荷較大的一相繞組過熱導致其壽命縮短，而且還會由于磁路不平衡，大量漏磁通經(jīng)箱壁、夾件等使其嚴重發(fā)熱，造成附加損耗；(6) 在低壓配電線路中，三相不平衡會影響計算機正常工作，還會引起照明電燈壽命縮短(電壓過高)或照度不足(電壓過低)以及電視機的損壞等；(7) 三相不平衡時，將引起電網(wǎng)損耗的增加；(8) 干擾通訊系統(tǒng)，影響正常的通信質量。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)了大量不平衡負荷，以及一些單相大容量負荷(例如交流電弧爐、電氣化鐵路)，使電網(wǎng)三相電壓不平衡日趨嚴重，危及電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行。三相電壓的不平衡度通常以負序分量與正序分量的均方根的百分比來表示[13]，如式(211)所示。長時間閃變值Plt由測量時間段內包含的短時間閃變值Pst計算獲得，如式(210)所示：(210) 三相電壓允許不平衡度 三相不平衡產(chǎn)生的原因及危害電力系統(tǒng)的三相不平衡是由于三相符合不平衡以及系統(tǒng)元件參數(shù)的不對稱所致。(2) 閃變的測量和計算閃變是電壓波動在一段時期內的積累效果，它通過燈光照度不穩(wěn)定造成的視感來反應，主要由短時閃變Pst和長時間閃變Plt來衡量。電力系統(tǒng)公共連接點，在系統(tǒng)正常運行的最小方式下，以一周(168h)為測量周期，所有長時間閃變值Plt都應滿足一定的條件，如表23所示：表23 閃變限值Plt≤110kV110kV 1 (1) 電壓波動的測量和估算電壓波動可通過電壓方均根值曲線U(t)來描述，電壓變動d和電壓變動頻度r則是衡量電壓波動大小和快慢的指標。注2：對于隨機性不規(guī)則的電壓波動，如電弧爐負荷引起的電壓波動，表中標有“*”的值為其限值。對于電壓變動頻度較低(例如r ≤ 1 000次/h)或規(guī)則的周期性電壓波動，可通過測量電壓方均根值曲線U(t)確定電壓變動頻度和電壓變動值，電壓波動的限值如表22所示[12]。但閃變還與人的視感因素有關，所以不能以電壓波動代替閃變。(2) 電壓波動和閃變的危害電壓波動會引起多種危害，如電壓快速變動會使電動機轉速不均勻，不僅危及電動機的安全運轉，而且還會直接影響一些產(chǎn)品的質量。波動性負荷的用電特征分為周期性和非周期性的，而周期性和近似周期性的功率波動負荷對閃變影響更為嚴重。閃變不僅與電壓波動的幅值有關，而且與電壓波動的頻率和波形、照明燈具的性能及人的視感因素有關。在電能質量標準中，閃變以燈光閃爍對人眼視感的影響來反映供電電壓的波動程度。單位時間內電壓變動的次數(shù)稱為電壓變動的頻度r(s1)，一般以分或秒為頻度的單位。諧波電壓含量UH，如公式(26)所示：(26)電壓總諧波畸變率THDu，如公式(27)所示：(27)(2) 諧波的測量在對電壓進行測量時，為了區(qū)別暫態(tài)現(xiàn)象和諧波，對負荷變化快的諧波，每次測量結果可為3s內所測值的平均值，推薦采用式(28)計算。 國標中的規(guī)定及計算方法根據(jù)國家標準《電能質量 公用電網(wǎng)諧波》，對公用電網(wǎng)諧波電壓限值如表 21所示[10]。除電表本身誤差外，諧波負荷從系統(tǒng)中吸收基波功率而向系統(tǒng)送出諧波功率，這樣受諧波影響的用戶既從系統(tǒng)吸收基波功率又從諧波源吸收無用的諧波功率，其后果是諧波源負荷用戶少付電費而受害的用戶反而多付電費。尤其是一些衰減時間較長的暫態(tài)過程，如變壓器合閘涌流中的諧波分量，由于其幅值強、諧波含量也很大，更容易引起繼電保護的誤動作，造成供電中斷；(9) 對儀表和電能計量的影響。當發(fā)生諧振或放大時，損耗更加嚴重；(4) 對斷路器和熔斷器，電流波形的畸變明顯的影響斷路器斷路容量，當存在負荷電流畸變時，在過零點時可能造成高的didt比，電流為下弦波時開斷將更為困難，而且由于開斷時間延長而延長了故障電流切除時間，因而造成快速重合閘后的再燃；(5) 對變壓器，負荷電流中的諧波在變壓器中造成的損耗產(chǎn)生附加發(fā)熱，降低了其負荷能力；(6) 對調速驅動器的影響。諧波對電力設備的影響和危害[10]，就其后果來說，可分為兩類：第一類是對電力設備的影響，它可以造成設備損壞、減少設備壽命、降低出力等；第二類是對計算機、繼電保護、控制器或系統(tǒng)、儀表以及視聽設備的影響，它可以造成設備的工作失誤或性能惡化。(24) 公用電網(wǎng)諧波 電網(wǎng)諧波的危害國際上公認的諧波含義為：“諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”。(2) 頻率合格率統(tǒng)計通過檢測及直接或間接地統(tǒng)計頻率超限時間以活動表征電網(wǎng)頻率在限值內的一種方法。；②沖擊負荷引起的頻率偏差限值一般不得超過177。計算出的頻率偏差應滿足如下規(guī)定：①電力系統(tǒng)正常運行條件下頻率偏差限值為177。(1) 頻率偏差的計算電力系統(tǒng)頻率偏差定義為系統(tǒng)頻率的實際值和標稱值之差，可用式(23)計算。而頻率過低時，甚至會使整個系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電。頻率變化將引起電動機轉速的變化，從而影響產(chǎn)品質量；(2) 在頻率降低時，火力發(fā)電廠的風機和水泵所提供的風量和水量將迅速減少，影響鍋爐的正常運行；(3) 低頻率運行，汽輪機葉片所受的應力增加，引起葉片的共振，縮短葉片的壽命，甚至使葉片斷裂；發(fā)電機的通風量將減少，而為了維持正常電壓，又要求增加勵磁電流，使得發(fā)電機定子和轉子的溫升增加；(4) 低頻率運行時，由于磁通密度的增大，變壓器的鐵心損耗和勵磁電流都將增大；(5) 頻率降低時，系統(tǒng)中負荷的無功功率將增大，而負荷的無功功率增大又將促使系統(tǒng)電壓水平的下降。供電電壓偏差監(jiān)測統(tǒng)計的時間為min，通常每次以月(或周、季、年)的時間為電壓監(jiān)測的總時間，供電電壓偏差超限的時間累計之和為電壓超限時間，監(jiān)測點電壓合格率計算公式如式(22)所示。7%；③220V單相供電電壓偏差為標稱電壓的+7%、10%；④對供電短路容量較小，供電距離較長以及對供電電壓偏差有特殊要求的用戶，由供、用電雙方協(xié)議確定。(1) 供電電壓偏差的測量供電電壓偏差的測量方法為獲得電壓有效值的基本測量時間窗口為10周波，并且每個測量時間窗口應該與緊鄰的測量時間窗口接近而不重疊，連續(xù)測量并計算電壓有效值的平均值，最終計算獲得供電電壓偏差值，計算公式如式(21)所示。對于日常的照明燈具，電壓對燈的光通量輸出和壽命的影響很大，當加于燈泡的電壓低于額定電壓時，發(fā)光效率會降低，人的工作環(huán)境惡化，視力減弱；當高于額定電壓時，燈泡壽命會減少、燒壞。當電壓高于額定電壓時，一方面引起轉距變大，使聯(lián)結軸和從動設備上的加速力增加，引起設備的振動、損壞；另一方面引起啟動電流增加，在供電線路上產(chǎn)生較大的電壓降，影響其他電氣設備的運行。另外，電力電容器的投切對母線電壓偏差的影響也非常大[3]。 供電電壓允許偏差 電壓偏差的產(chǎn)生原因及危害電壓偏差是指系統(tǒng)各處的電壓偏離其額定值的百分比，它是由于電網(wǎng)中用戶負荷的變化或電力系統(tǒng)運行方式的改變，使加到用電設備上的電壓偏離電網(wǎng)的額定電壓。參照IEC標準和IEEE標準，聯(lián)系我國電力系統(tǒng)實際情況，我國最新制定的電能質量指標主要包括五項：供電電壓偏差、電力系統(tǒng)頻率允許偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變。電能質量標準的制定，就是制定適當?shù)碾娔苜|量指標偏差的允許值。但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器和線路等設備非線性或不對稱，負荷性質多變，加之調控手段不完善及運行操作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想的狀態(tài)并不存在，因此產(chǎn)生了電網(wǎng)運行、電力設備和供用電環(huán)節(jié)中的各種問題，也就產(chǎn)生了電能質量的概念[1]。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應以恒定的頻率、正弦波形和標準電壓對用戶供電。討論衡量電能質量問題的指標和電能質量監(jiān)測的方法，并指出各種客觀存在的電能質量問題所帶來的危害；(3) 介紹了虛擬儀器技術的概念、特點和發(fā)展歷程，介紹了虛擬儀器中的LabVIEW軟件，及其使用過程中常見的一些概念，重點介紹了LabVlEW2012中用于電能質量的各參量分析的VI和數(shù)據(jù)傳輸?shù)腣I等；(4) 基于虛擬儀器技術的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，詳細敘述了本系統(tǒng)的軟件程序設計方法。 本設計主要工作本設計在研究電力系統(tǒng)電能質量及虛擬儀器測量方法的基礎上，利用NI公司的LabVIEW2012軟件開發(fā)了一個電能質量監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)采集到的電壓及電流數(shù)據(jù)，進行電能質量相關參量的計算，以圖形和數(shù)據(jù)的方式直觀的顯示出來，并把分析后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，以便日后的進一步查閱參考。虛擬儀器的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀，憑借其基于網(wǎng)絡性和計算機的特性，符合現(xiàn)代測量工作的需求，在測量技術領域不斷取得突破。傳統(tǒng)的監(jiān)測裝置實時性較差，不能實時地保存大量數(shù)據(jù)，觀察歷史數(shù)據(jù)也不方便，而現(xiàn)代的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)需要處理和保存大量的數(shù)據(jù)信息。這種測試儀器體積比較龐大，很容易受到外界的影響，而且測量精度不是很高，特別是在檢測不同指標時，需要更換相對應的硬件，這給監(jiān)測和分析帶來極大的不便。隨著電子裝置和通訊技術的發(fā)展，離線式的電能質量分析儀在經(jīng)濟性和有效性方面不再優(yōu)越，具有聯(lián)網(wǎng)、圖形用戶界面(GUI)、數(shù)據(jù)存儲管理、統(tǒng)計分析和Web瀏覽功能的在線電能質量監(jiān)測系統(tǒng)成為主流[5]。目前，國內外使用的各種電能質量監(jiān)測裝置從結構上可以分為兩類，一種是離線式的電能質量監(jiān)測裝置，另一種是在線式的電能質量監(jiān)測分析裝置，即連續(xù)監(jiān)測設備。利用測控領域中最先進的虛擬儀器技術研制一種電能質量監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測電能質量對于保證電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性、安全性和可靠性都起著重要的作用。因此電能質量監(jiān)測對于電力企業(yè)、電力用戶以及改善電能質量都有重要意義。為了規(guī)范電能質量的檢測管理，建立規(guī)范的電力市場。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)管理體制的轉變，電力網(wǎng)逐步實行商業(yè)化運營，電力用戶的需求己成為優(yōu)先考慮的問題。 課題研究背景及意義電能質量問題關系到國民經(jīng)濟的方方面面，涉及到電力、鐵道、冶金、化工、IT等諸多行業(yè)的發(fā)展，從20世紀80年代以來，伴隨著高技術的新型電力負荷迅速發(fā)展以及它們對電能質量不斷提出的更高要求，電能質量問題得到了普遍的關注和深入的討論。使得電能質量問題日益緊迫的擺在了我們的面前。關鍵詞：LabVIEW 電能質量 電能質量監(jiān)測系統(tǒng)AbstractWith new power load which puts forward higher requirements rapidly developing and power network gradually carrying out mercial operation, power consumers’ demand bees the prior consideration of the power supply enterprise. Power quality is an essential concern by electrical utilities and customers. Research on the power quality monitoring and analysis method is of great value in both theory