【正文】 LabVIEW 的組成 LabVIEW 提供了 3 大類操作選板，即控件模板、控制模板和工具模板 ，這些選板集中反映了該軟件的功能與特征。擴(kuò)展了 LABVIEW 的使用范圍 據(jù)統(tǒng)計，使用 LabVIEW 設(shè)計虛擬儀器系統(tǒng)，一般可以比純文本編程語言減少 25%~80%的開發(fā)時間，效率提高 4~10 倍。 （ 6）支持多種系統(tǒng)平臺 :LABVIEW 支持多種系統(tǒng)平臺，在Windows98/20/XP、 Power Macintosh、 Linux 等系統(tǒng)平臺上， NI 公司都提供了相應(yīng)版本的軟件，并且平臺之間開發(fā)的應(yīng)用程序可直接進(jìn)行移值。 （ 5）面向?qū)ο蟮木幊陶Z言： LABVIEW 又是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言 —G語言，程序代碼是框圖的形式。 （ 4） 靈活的程序調(diào)試手段 :用戶可以在源代碼中設(shè)置斷點，單步執(zhí)行源碼，在源代碼的數(shù)據(jù)流 上設(shè)置探針，在程序運行中觀察數(shù)據(jù)流的變化。這樣， LABVIEW 中程序的執(zhí)行次序是由被連接的功能節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流控制的，而不像文本程序受到行順序執(zhí)行的約束。傳統(tǒng)的計算機(jī)語言 (如 C 語言 )中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)LABVIEW 中被并行機(jī)制所代替，從本質(zhì)上講，它是一種帶有圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式。從基本的功能函數(shù)到高級分析庫 ,幾乎涵蓋了儀器設(shè)計中所需要的全部函數(shù)。也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。所以它易學(xué)易用，特別適合硬件工程師、實驗室技術(shù)人員、生產(chǎn)線工藝技術(shù)人員的學(xué)習(xí)和 使用。 LabVIEW 的特點 （ 1） 圖形化的編程語言 : LABVIEW 與其它計算機(jī)語言相比，有一個特別重要的不同點 :其它計算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼行，而LABVIEW 采用圖形化編程語言 —G 語言，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，它采用 “所見即所得 ”的可視化技術(shù)建立人機(jī)界面，還提供了面板上所必需的許多顯示和控制對象，如旋鈕、表頭、圖表等。因此，即使沒有太多的編程經(jīng)驗，初學(xué)者也可很快的學(xué)會 LabVIEW 編程。它與 C 語言、 BASIC 語言等 傳統(tǒng)編程語言有著諸多相似之處，如相似的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)控制結(jié)構(gòu)、程序調(diào)試工具，以及模塊化的編程特點等。在由 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境下編寫的代碼就是 G 語言代碼。 LabVIEW 是又被稱為 G 語言， G 語言是圖形化編程語言（ Graphical Programing Language）的縮寫。這是一個功能強(qiáng)大且靈活的軟件。 LabVIEW 集成了與滿足 GPIB、 VXI、 RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。自 1986 年 版本問世至今已經(jīng)升級到 版本。此外，距離 Ⅰ 段的保護(hù)范圍不受系統(tǒng)運行方式變化的影響，其他 兩段受到的影響也比較小，因此，保護(hù)范圍比較穩(wěn)定。在 220kV 及以上電壓的網(wǎng)絡(luò)中，有時候不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性運行的要求，因而，不能作為主保護(hù)來用。 本章小 結(jié) ，它可以再多電源的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中保證動作的選擇性。常規(guī)保護(hù)引入第三相電壓構(gòu)成 RLC 串聯(lián)諧振回路，使故障時保持故障前相位；微機(jī)保護(hù)直接讀取故障前數(shù)據(jù)。通常引入正序元件，負(fù)、零序電流或電流增量元件及采用短時開放來監(jiān)視靜穩(wěn)破壞。 當(dāng)系統(tǒng)振蕩時，振蕩中心的電壓降低、電流升高；那么處于振蕩中心的阻抗 繼電器因感受到的測量阻抗降低，所以也必須采取振蕩閉鎖措施，當(dāng)發(fā)生振蕩時閉鎖保護(hù)。通常采用電壓互感器二次電壓與開口三角電壓比較實現(xiàn)。min Zf min ，因此，距離保護(hù)較電流、電壓保護(hù)具有較高的靈敏度。 ，但它只能保護(hù)線路全長的 80％～ 85％，因此，兩端合起來就使得在 30％～ 40％的線路長度內(nèi)的故障，不能從兩端瞬時切除，在一端須經(jīng) 的延時才能切除。 所以說，正真構(gòu)成一套距離保護(hù)至少包含以下幾個部分：啟動元件、阻抗測量元件、電壓閉鎖元件、振蕩閉鎖元件、邏輯回路。 在正方出口短路時可能拒動，反方向出口短路時可能誤動；通常采用使極化電壓帶 “記憶 ”來實現(xiàn)。并遵循振蕩不消失，閉鎖不解除的原則。微機(jī)保護(hù)采用軟件算法實現(xiàn)。 （ 216） 距離保護(hù)應(yīng)用中的相關(guān)輔助措施 測量阻抗 IUZ JJJ ? ，那么當(dāng)因某種原因電壓斷線時，阻抗繼電器將會誤動作，故必須采取電壓斷線閉鎖措施，當(dāng)發(fā)生電壓斷線時閉鎖保護(hù)。 = IUffmin當(dāng)校驗靈敏系數(shù)不能滿足要求是，應(yīng)進(jìn)一步延伸保護(hù)范圍，使之與下一條線路的距離 Ⅱ 段相配合，時限整定為 1～ ,考慮原則與限時電流速斷保護(hù)相同。 （ 3）校驗距離 Ⅱ 段在本線路末端短路時的靈敏系數(shù)。 2 （ 2）躲開線路末端變電所變壓器低壓側(cè)出口處 短路時的阻抗值，設(shè)變壓器的阻抗為 Zb ，則起動阻抗應(yīng)整定為 Zdz39。 1 2 2. 距離保護(hù)第 Ⅱ 段的整定 按以下兩點原則來確定： （ 1）與相鄰線路距離保護(hù)第 Ⅰ 段相配合，并考慮分支系數(shù) K 的影響，可以采用下式進(jìn)行計算 Zdz39。 距離保護(hù)的整定計算原則 在距離保護(hù)的整定計算中，假定保護(hù)裝置具有階段是的時限特性，并認(rèn)為保護(hù)具有方向性，其原則如下 ［ 1］ 。當(dāng) AB 相間短路時， UAB =0，記憶回路發(fā)揮作用。 正常運行時， UAB 較大， RS 又很大。這就相當(dāng)于把原先的電壓記憶下來，故稱為 “ 記憶回路 ” 。因為 wL=1/wc，電路呈純阻性，所以當(dāng)出口短路時， UJ=0。此時，任何具有方向性的繼電器將因加入的電壓為零而不動作，從而出現(xiàn)保護(hù)裝置的 “ 死區(qū) ” 。 死區(qū)及消除死區(qū)的方法 當(dāng)在保護(hù)安裝點正方向發(fā)生相間短路時，故障環(huán)路的殘余電壓將降低到零。這就是為什么要有三個阻抗繼電器并分別接于不同相間的原因。 由此可見，在 AB 兩相短路的情況下，只有 J 能準(zhǔn)確的測量短路阻抗而動作。 Ic Ib Ia L A B C Z 22 三相短路時測量阻抗的分析 如下圖所示， 設(shè) AB 間短路為例，則故障環(huán)路的電壓 UAB 為 UAB =UA —UB =IA Z1 l —IB Z1 l =(IA —IB )Z1 l （ 29） 因此，繼電器 J 的測量阻抗為 ZJ1 =IIU BA AB?=Z1 l （ 210） 和三相短路時的測量阻抗相同，因此， J1 能動作。 相間短路阻抗繼電器的 “0”接線方式 三相短路時三相是對稱的，三個繼電器 J1 ～ J2 的工作情況完全相同，因此，可以為例分析之。 ，也就是保護(hù)范圍不遂故障類型的變化而變化。主要有： ① ．短路點的過渡電阻； ② ．電力系統(tǒng)振蕩； ③ ．保護(hù)安裝處與故障點之間有分支電路； ④ ． CT,PT 的誤差； ⑤ ． PT 二次回路斷線； ⑥ ．串連補(bǔ)償電容。 （ 3）起動阻抗 ：它表示當(dāng)繼電器剛好動作時，加入繼電器的電壓 UJ 和電流 IJ 的比值。 全阻抗繼電器：圓的半徑。 總結(jié)三種阻抗的意義： （ 1）測量阻抗 ZJ : 由加入繼電器的電壓 UJ 和電流 IJ 的比值確定。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)故障時， ?J =?d ，因此應(yīng)該調(diào)整繼電器的最大靈敏角使 ?lm =?d ，以便繼電器工作在最靈敏的條件下。當(dāng) ?J等于 Zzd 的阻抗角時，繼電器的起動阻抗達(dá)到最大，等于圓的直徑，此時，阻抗繼電器的保護(hù)范圍最大，工作最靈敏，因此，這個稱為繼電器的最大靈敏角。 方向阻抗繼電器的特性是以整定阻抗 Zzd 為直徑而通過坐標(biāo)原點的一個圓，圓內(nèi)為動作區(qū)，圓外不動作區(qū)。當(dāng)測量阻抗正好位于圓周上 時，繼電器剛好動作，對應(yīng)此時的阻抗就是繼電器的起動阻抗 由于這種特性是以原點為圓心而做的圓，因此，不論加入繼電器的電流與電壓之間的角度 ?J為多大，繼電器的起動阻抗在數(shù)值上都等于整定阻抗，即 Zjdz. =。 單相式阻抗繼電器是指加入繼電器的只有一個電壓 UJ (可以是相電壓或線電壓 )和一個電流 IJ (可以是相電流或兩相電流之差 )的阻抗繼電器， UJ 和 IJ 的比值成為繼電器的 測量阻抗 ZJ ZJ = IUJJ （ 25） 各類繼電器及特性： 全阻抗繼電器的特性是以 B 點（繼電器安置點）為圓心，以整定阻抗 Zzd 為半徑所做的一個圓。 阻抗 繼電器 阻抗繼電器是距離保護(hù)裝置的核心元件，其主要作用是測量短路點到保護(hù)安裝點之間的阻抗，并與整定值進(jìn)行比較，已確定保護(hù)是否應(yīng)該動作。 為了作為相鄰線路保護(hù)裝置和斷路器拒絕動作的后備保護(hù)，同時也作為 距離I、 II 段的后備保護(hù)，還應(yīng)該裝設(shè)距離保護(hù)第 III 段 [1] 。 2 （ 23） 引入可靠系數(shù) Kk ，則保護(hù) 2 的起動阻抗為 ZdZ39。當(dāng)保護(hù) 1第 I 段末短路時，保護(hù) 2 的測量阻抗 Z2 為 Z2 =ZAB +Zdz39。為了切除本線路末端 15％～ 20％范圍以內(nèi)的故障，就需要設(shè)置距離保護(hù)第 II 段。 1 2 ZAB 。第 I 段本應(yīng)保護(hù)線路的全長，即保護(hù)范圍為全長的 100％，然而實際上卻是不可能的，因為當(dāng)下段線路出口處短路時，第 I 段不應(yīng)動作，為此，其起動阻抗的整定 值必須躲開這一點短路時所測量的阻抗 ZAB ，即 Zdz39。為了滿足速動性、選擇性和靈敏性的要求，目前廣泛使用具有三段動作范圍的階梯型時限特性，如上圖所示，分別稱為距離保護(hù)的 I、 II， III段。當(dāng)短路點到保護(hù)安裝處近時，其測量阻抗小，動作時間短；當(dāng)短路點到保護(hù)安裝處遠(yuǎn)時，其測量阻抗增大，動作時間增長，這樣就保證了有選擇性的切除故障線路。 距離保護(hù)是反映故障點到保護(hù)安裝地點之間的距離（或阻抗），并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動作時間的一種保護(hù)裝置。為此，就必須采用性能更加完善的保護(hù)裝置。主要是三段式距離保護(hù)試驗系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案及設(shè)計方法，分模塊介紹了保護(hù)系統(tǒng)的軟件構(gòu)成，以及功能結(jié)構(gòu)、可視效果等。有關(guān) LabVIEW 的編程基礎(chǔ)，編程環(huán)境。 首先，介紹了距離保護(hù)的作用原理，阻抗繼電器和它的接線方式，重點研究了距離保護(hù)的整定值計算原則和對線路短路時各個相電流的變化情況進(jìn)行阻抗繼電器的相應(yīng)動作。如果使用虛擬儀器，將大大提高實驗效率，降低試驗成本。 本課題研究的意義 電力系統(tǒng)中的設(shè)備昂貴，安全穩(wěn)定運行要求高，這就需要一套能夠模擬電力系統(tǒng)的運行情況的軟件系統(tǒng)，為試驗保護(hù)方案的和測試器件性能創(chuàng)造一個實驗環(huán)境，虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中可以很好的解決這一難題。通過增減硬件電路、修改部分軟件，還可以重新配置原有的儀器，創(chuàng)建新的儀器系統(tǒng)。與傳統(tǒng)儀器相比，采用虛擬儀器技術(shù)研制同一個項目，不僅可以縮短儀器開發(fā)周期，降低儀器成本，而且還可以提高儀器性能。它們引進(jìn)和吸收 NI 等公司的產(chǎn)品方面做了一系列有益的工作，并在研究和開發(fā)虛擬儀器產(chǎn)品及設(shè)計平臺上取得了許多優(yōu)秀的成果。 作為儀器領(lǐng)域中新興的技術(shù)，虛擬式儀器的研究開發(fā)已經(jīng)過了起步 階段。 Labview 是美國 NI（ National Instrument）公司推出的一種基于計算機(jī)的虛擬儀器開發(fā)平臺，自 1986 年問世第一個版本以來，就以圖形化的編程理念在工業(yè)界引起了廣泛的關(guān)注。近年來，虛擬儀器技術(shù)逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)測 量、電力系統(tǒng)監(jiān)控以及電力系統(tǒng)的仿真和教學(xué)中 ［ 2］ 。根據(jù)專家預(yù)測，到 2020年我國將有 50﹪的儀器為虛擬儀器。到 21世紀(jì)初，全球已有超過 25000用戶在使用虛擬儀器技術(shù)，其中不乏國際知名的大公司，像 Nokia、 Siemens、 Tektronix等。自問世以來，經(jīng)過幾十年的不斷和發(fā)展，虛擬儀器也有了不斷地豐富 。 在虛擬儀器中，硬件是軟件賴以運行的物理環(huán)境，它僅僅是為了解決信號的輸入和輸出，軟件才是儀器的核心，用戶只要通過調(diào)整或修改儀器的軟件，便可方便地改變或增減儀器系統(tǒng)的功能和規(guī)模，甚至儀器的性質(zhì)。同樣，它也為傳統(tǒng)的 院?？蒲信c教學(xué)帶來巨大變化，是近年來在國內(nèi)迅速推廣的一種測量儀器和系統(tǒng)的概念及相關(guān)軟件，它具有功能強(qiáng)大、編程靈活、人機(jī)界面良好的特點，在測量技術(shù)和儀器工程科學(xué)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在當(dāng)今儀器儀表界， “軟件就是儀器 ”、 “軟件就是系統(tǒng) ”的觀念已經(jīng)被人們普遍接受。虛擬儀器的強(qiáng)大功能和靈活特性，使得它在儀器測量領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。 虛擬儀器的出現(xiàn)徹底改觀了傳統(tǒng)檢測設(shè)備更改麻煩、升級困難的問題，也破除了傳統(tǒng)儀器的功能由廠家定義、用戶無法改變的模式。 虛擬儀器概述 虛擬儀器概念 虛擬儀器技術(shù)首先由 NI(National Instruments)公司提出，它是以計算機(jī)軟、硬件技術(shù)為核心，以自動控制技術(shù)、傳感技術(shù)、現(xiàn)代信號處理技術(shù)、數(shù)值分析技術(shù)為支撐，以各專業(yè)學(xué)科為應(yīng)用背景的現(xiàn)代測試技術(shù)。從 80 年代初期，部分電力研究院及高校開始著眼微機(jī)保護(hù)，并在20 世紀(jì) 80 年代末至 20 世紀(jì) 90 年代中期，微機(jī)保護(hù)進(jìn)入一個快速發(fā)展的階段，在電力系統(tǒng)的各