基于LabVIEW的電氣化鐵路電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在主程序的前面板中,可以利用LabVIEW提供的選項(xiàng)卡控件“Tab Control.vi”功能函數(shù)來實(shí)現(xiàn)分頁,其電能質(zhì)量監(jiān)測主程序前面板如圖3所示。圖中程序頁面顯示的是伏安測量頁面,每個(gè)頁面可以實(shí)現(xiàn)不同的測試任務(wù)。
3 電力參數(shù)測量程序與測試結(jié)果
對于電氣化鐵路,供電部門的電能質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)主要有功率因數(shù)、三相電壓不平衡度、各次諧波電壓及諧波電流、電壓總諧波畸變率和電壓波動及閃變等。本系統(tǒng)監(jiān)測的電力參數(shù)有電流、電壓、頻率、諧波、功率因數(shù)、功率(右功、無功、視在功率和總功率)、三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度和閃變等。
由于譜泄漏的原因,為了減少泄漏誤差,避免信號在做諧波分析時(shí)發(fā)生混疊,首先要對信號進(jìn)行加窗處理,再通過FFT變換完成諧波分析。這里以A相電壓的諧波測量為例,給出了如圖4所示的基于LabVIEW的諧波計(jì)算流程圖。
基于虛擬儀器的電氣化鐵路電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)同樣必須具備傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)的三大功能模塊,即數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊和結(jié)果顯示模塊。本系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境為LabVIEW,它是美國NI公司推出的一種基于G語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。對于一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)而言,軟件是關(guān)鍵,是靈魂,硬件僅用于解決信號的輸入和輸出。
諧波測量模塊一般要實(shí)現(xiàn)各次諧波頻率、幅值和THD這三個(gè)參數(shù)的測量。諧波分析的方法很多,理論和實(shí)現(xiàn)上都比較成熟的是快速傅立葉變換(FFT)分析法,LabVIEW提供有諧波分析軟件包,可供直接進(jìn)行快速頻譜分析。
根據(jù)GB/T14549-93中的附錄D補(bǔ)充件第三條:對于負(fù)荷變化快的諧波源(如煉鋼電弧爐、電力機(jī)車等),測量的時(shí)間間隔不大于2 min,諧波測量次數(shù)一般不小于30次。根據(jù)IEC 1000-4-7:1991,電磁兼容(EMC)第四部分第七節(jié)中,諧波測量范圍取基波和2~40次諧波。本系統(tǒng)中,總諧波次數(shù)取40次。
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