基于LabVIEW的电能质量监控系统

董哲 1、 2任昕阳 1、 2徐智超 1、 2

摘要：随着电气时代的到来，现针对传统电能质量监测仪器存在的问题，通过LabVIEW软件对电能质量检测系统对电能质量参数，主要是供电电压查、公共电网谐波、频率、电压波动和闪变、三相不平衡度等进行实时监测来满足人们对于电能质量的监测。

关键词：电能质量，LabVIEW软件，在线显示检测

1、序言

电能是人们日常生活中广泛应用的能源，1821年法拉第发明了世界上第一台发电机。十九世纪伟大的发明家如爱迪生、特斯拉发明了许多沿用至今的用电设备，例如灯泡、印刷机、电话机等等。

随着电力电子技术的发展，直流输电、大功率单相整流技术在工业部门和用电设备上被广泛应用，比如说大功率可控硅器件、开关电源、变频调速等，这些典型非线性负荷将从电网吸入或注入谐波电流，从而引起电网电压畸变，使电网波形受到污染，供电质量恶化，附加损失增加，传输能力下降等问题。

电能质量是对负载母线电压的测量、分析和改进，以使该电压在额定电压和频率下保持正弦波^[1]。论文主要研究的是基于labview软件电力系统中电能质量各项参数的检测方法，统计出的数据实时传输，控制端实时接收和查看。用户端数据超越界限实时报警。用户端可以将重要数据传输给服务器，服务器可以把数据集中处理，了解到整个电力系统电能质量的各项参数，以用来保证清楚地掌握系统中的电能质量情况。

2、虚拟仪器

虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。

“软件即是仪器”这是NI公司提出的虚拟仪器理念的核心思想。LabVIEW软件是一种图形替代文本行的一种图形化编程软件，该软件与传统高级编程语言相比最不同的是传统高级编程语言采用代码而该软件采用的是图形编程。

3、电能质量监测系统构成

电能质量检测系统由小六个模块组成，分别为主界面模块、数据处理模块、数据采集模块、数据储存模块、数据管理分析模块和表格生成模块。

其中主界面模块为第一个子模块，数据处理模块、数据采集模块、数据储存模块为第二个子模块，数据管理分析模块、表格生成模块为第三个小模块。

主界面模块用来输入给定值和输出结果，数据处理模块用来对数据进行相对应的计算和分析并将计算好的数据传输给数据采集模块，数据采集模块用来采集数据处理模块计算好的输出的数据并传递给数据处理模块，数据储存模块用来将运算完成的数据储存到SQLServer数据库中。数据管理分析模块将得到的数据进行管理、分析、统计。结果由表格生成模块进行输出到图1主界面图。

图1电能质量监测系统主界面图

4、仿真结果

本实验的电源采用三相电源，并含有基础波形信号，谐波信号。根据以上电能质量监测系统图可得出以下数据。

表1仿真结果

相序	电压有效值	电压偏差	谐波畸变率	各次谐波电流				电压波动	频率偏差(绝对值)	三相不平衡度
				2	3	4	12
A	10.9	0.4	3.8	5.2	1.5	3.3	0.07	1.1	0.8	25.9
B	9.6	0.01	5.9	5.7	3.9	2.9	0.04	3.6	0.9	25.9
C	10.1	0.0	4.8	5.3	1.4	3.6	0.05	1.8	0.4	25.9

实验结果基本满足对电能质量的实时监测，相对于传统电能质量监测仪器仍存在着一定程度的进步空间。而相对于传统仪器来说，我在此实现了实时监测、数据的测量能力的提升、数据处理能力的提高。由于实验环境和三相电压达不到标准，本文中没有对于闪变、暂时过电压和瞬态过电压的分析和子模块程序设计。

5、结论

该系统包括测量和分析五个国家标准:频率、电压、谐波、电压波动和闪变三相不平衡。功能是使其可以基于每个客户的数据，计算和分析，并可以控制电能质量，成为电能质量问题的核心诊断和治理。

目前，电力系统的安全性和可靠性要求越来越高，实时控制也越来越迫切。虚拟仪器的精度和效率满足了这些要求，成为电力系统构建新的监控系统的首选。利用虚拟仪器的高速总线，我们可以将图像添加到监控信息中，为故障诊断提供直观的标准。结合波变换等先进的信息处理方法，图像识别可以逐渐摆脱人为因素造成的偏差，实现监控的“智能”。

参考文献

[1] 张宝华，谢玥.基于Labview电能质量检测系统的设计[J]，内燃机与配件 2017-03-015

[2] 逯玉兰.LABVIEW 的电能质量分析与监测系统，计算机应用与软件，2019-07-01

[3]甘颖.基于LabVIEW的电能质量监测系统[J]，仪器仪表学报,2011,32 (12):384-385.

[4] 吕利旭,王凡,侯果山,等.基于Labview的电能质量监测系统设计[J].山东工业技术, 2017, 000(006):78-79.

基金项目：楼宇控制与节能优化国家级实验教学示范中心开放课题基金资助项目(BCES2019KF16)

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