基于 Labview 的電能質量監測系統設計

呂利旭　王凡　侯果山　鞏斌杰

摘 要：以虛擬儀器技術為基礎來進行監視電能質量的研究，在應用 Labview 軟件進行解析的前提下，設計出強大的信號處理和數據分析能力的虛擬儀器檢測裝置，能夠滿足實時捕獲電能質量的多種指標數據的功能，實時參數可以通過各模塊準確顯示。

關鍵詞：Labview；電能質量；監測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.067

0 前言

Labview 故名思意，是以圖形為基礎的一種編譯開發語言，以框圖的樣式展現在我們面前，目前在開發測量和控制系統方面被經常使用。Labview 的開發環境具有研發人員和工程人員在工作中所需要的各種工具。

1 系統總體設計

電能質量的監測將在 Labview 中進行，首先，三相信號通過信號調理電路后把數據轉換成適于 數據采集板（DAQ）的電壓信號（一般是±5V～± 10V），DAQ 板將模擬信號裝換能軟件能識別的數字信號，之后模擬信號被傳輸進入 Labview 軟件，再進一步分析，完成測量任務。

本系統的特色之一就是結合了電力系統分析、虛擬儀器技術以及模擬電子技術，選用了適合的傳感器，使得測量更加準確。并利用模擬電子技術的知識，設計出合適信號調理電路。該系統不但可以在電力系統正常運行時監測電能質量，還可以在電力系統暫態波動時，對電壓的急劇變化進行監視和記錄，在實際使用中有著優秀的表現。該系統邏輯性，數據解析能力和控制力較強，因為使用了高級語言編譯軟件，所以高穩定性和高挪用性也是該系統的特點。

以 MPU 和 MCU 為核心的常規電能質量檢測儀器，功能比較單一，解析處理數據和信號的能力不夠優秀，比較適宜于電能質量的定時巡檢和專項檢測，在電能質量檢測方面不具有主動性，并且沒有全面展示電能質量問題的能力。現如今，測控技術的發展方向和大體趨勢是以虛擬儀器為代表，所以推行和探究以虛擬儀器技術為基礎的電能質量監測裝置和系統是電能質量監測領域當前發展的方向，也是一種新方法、新技術。

2 Labview 開發平臺設計

Labview 開發平臺主要由功率測量模塊、諧波分析模塊、不平衡度和相角模塊、基礎參數模塊等4部分組成。該模塊選擇 Labview 作為環境進行設計，利用圖形化編輯語言編程。當有數字信號進入該模塊時，軟件便可以利用這些數據進行數據分析，并將分析后的數據信息通過圖標或者數字等直觀的表現出來，從而實現測量電能質量的目標。

3 數據采集模塊設計

數據采集模塊采用的是NI公司 PXI-4472 的采集卡，當模擬信號進入此卡中后，該采集卡可以將此信號轉換為數字信號，并通過數據線傳輸進入下一模塊。

4 遠程監控界面設計

若通過局域網能將電能質量數據信息實時的遠距離傳輸給虛擬電能質量測量儀，并且實時監控電網數據的話，那么不僅能夠使得節省大量的硬件需求，而且能夠浪費的人力資源大大降低。

用戶可以只需下載相關的程序，就可以在瀏覽器上方便的登陸并查看數據，并從數據庫提取數據。

5 測試與分析

基于 Labview 的電能質量監測系統設計利用了虛擬軟件，能夠使得測量結果比硬件測量軟件更加接近于真實值。為了顯示測量結果，我們在允許的條件下將實驗測量數值與仿真數值進行對比。

6 結語

基于 Labview 的電能質量監測系統能夠準確的監測電網的各項指標，而且通過軟件和硬件的結合，達到更加高效、準確的將數據信息展現出來的目的。經過實際測試，可以展示出準確的三相電波形，三相電能質量關鍵參數電流值還存在較大誤差，誤差率達到2.5%。功率測量模塊可以準確測量功率。 這樣，使得這個系統具有很好的實用性，而且因為其基于Labview的特性，說明擁有良好的移植性，這對于公司或是學校對于電能質量的監測和管理具有很大的意義。不僅如此，該軟件還可以推動科研工作進一步的 發展，為科技水平的提高做鋪墊。

參考文獻：

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作者簡介：呂利旭（1980-），男，河南省許昌人，本科，助工，研究方向：智能變電站方面、電氣自動化專業、局域網通信等