基于虚拟仪器的电能质量在线监测和分析系统研发-北极星输配电网

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[导读] 近些年来，随着我国工业规模的扩大和科学技术的不断发展，越来越多的企业用户引用了性能好、效率高，但对电源特性变化敏感的先进设备。许多新型的电气设备在运行中会向电力系统注入各种电磁干扰，对电力系统的安全运行和用户设备正常工作造成的危害与影响也在不断增加，使电力系统遭受的电能质量污染日趋严重。电能质量直接关系到国民经济的总体效益。因此，对电能质量进行深入研究有着非常重要的现实意义。

引言

近些年来，随着我国工业规模的扩大和科学技术的不断发展，越来越多的企业用户引用了性能好、效率高，但对电源特性变化敏感的先进设备。许多新型的电气设备在运行中会向电力系统注入各种电磁干扰，对电力系统的安全运行和用户设备正常工作造成的危害与影响也在不断增加，使电力系统遭受的电能质量污染日趋严重。电能质量直接关系到国民经济的总体效益。因此，对电能质量进行深入研究有着非常重要的现实意义。

电能质量问题不仅与电网有关，还影响的人们的生活和生产，直接关系到国民经济效益。电能质量的监测似电能质量控制的基础。因此对电能质量进行深入研究有着非常重要的意义。电力调度部门对电能质量的实时监测和分析工作有着更加迫切的要求。

目前我国使用的电能质量检测方法存在许多问题:实时性差、监测指标少、工作量大、效率低等。本文以虚拟仪器技术和网络通信技术为基础，以虚拟仪器(VI)技术为平台的电能质量监测和分析系统克服了常规测试系统功能单一、升级复杂等缺点，丰富了系统功能，提高了系统测量精度，加快了数据采集的速度，其自动化程度也随之更高更强，使电力系统相关部门能够实时掌握电能质量情况,及时提出电网管理的最佳方案。

1、LabVIEW简介

虚拟仪器技术起源于美国20世纪80年代是有美国Nl公司开发的一套虚拟仪器开发平台软件，其特点是主要通过软件来实现传统仪器中硬件所实现的各项功能。它是基于图形化编程的思想，与传统的仪器不同，Vl极易改变仪器的功能而且一般不会出现元器件损坏或老化的问题。本系统中虚拟仪器的软件开发平台采用基于图形化编程语言的实验室虚拟仪器开发平台LabVIEW主要由前面板、框图程序和大量的节点组成，能很容易地设计出友好的人机交互式界面，当Vl与专用的DAQ卡结合后，使得数据的采集、分析、存储和显示变得易于实现。由于该软件中提供了大量的数据分析、处理节点以及常用的算法节点，而且可以和MATLAB、C语言接口，大大缩短了仪器的开发时间，同时，随着现代工业对网络的依赖性加强，在LabVIEW的CommuNIcation子模板中还有大量的实现网络功能节点，可以很方便地组建局域网，在测量和控制领域占有重要的地位。

2.电能质量指标的主要算法

由于电力系统中由于存在大量类型各异的负荷，特别是感性和容性等非线性负载，会使本来质量合格的电能被“污染”，造成电网质量下降。为此我国技术监督局颁布了评价电能质量合格与否的五个国家标准，分别是::电压偏移、系统频率、三相不平衡度、谐波总畸变率THD和电压波动与闪变等。

(1)电压电流有效值

根据周期连续函数的有效值及平均功率的定义计算，在连续的时间域中：