"結合LabVIEW中功能強大的分析工具及高性能的基於Pentium 處理器的PXI 嵌入式控製器
，能夠實現對頻率偏移的實時控製，檢測變形與尖峰。"

- Chin Siet Choo, Ngee Ann Polytechnic

 

對商業及工業設備電能質量的監控、分析及仿真

 

采用LabVIEW及 PXI 設計移動式功率品質測量分析係統

 

 

近年來，電能質量已經成為重要焦點而越來越受到公用工程、設備、谘詢工程師們的關注。現有的商業、工業設備和儀器
，如數字計算機
、電力電子設備及自動化設備，都對電源幹擾很敏感。電源幹擾發生頻繁是由於不斷增加的節能設備

，如開關電源、變速裝置轉換器等。對電源幹擾進行監控及數據采集實現對電能質量的研究勢在必行。

為了更好地了解電能質量問題，必須有一套全麵的監控及數據采集係統，籍此來描述幹擾及電能質量變化。我們需要一套可配置、可編程的PXI/CompactPCI 高性能PC 係統
，配合高速數據采集單元及軟件支持來實現性能要求。

在這個項目中
，我們采用美國國家儀器PXI 硬件及LabVIEW圖形化編程軟件來設計係統。LabVIEW中的分析及顯示工具是最理想的選擇。結合LabVIEW中功能強大的分析工具及高性能基於Pentium 的PXI 嵌入式控製器
，能夠實現對頻率偏移的實時監控，檢測變形與波峰。高速數據采集能夠為詳細的諧波、相位偏移分析及電力分析提供有效的時間分辨率。

 

係統由美國國家儀器PXI Pentium 233 MHz 嵌入式計算機及PXI-6070E 多功能數據采集板卡構成。我們采用SCXI-1120 及SCXI-1327 接線端子來將電網電壓與計算機隔離開，將其衰減至能夠適用於數據采集卡的電壓範圍，並采用電流探針來監控電流。

 

 

我們將係統進行配置以實現以下任務：

 

 

在(zai)這(zhe)一(yi)模(mo)式(shi)下(xia)，係(xi)統(tong)對(dui)電(dian)壓(ya)及(ji)電(dian)流(liu)的(de)輸(shu)入(ru)采(cai)樣(yang)，實(shi)現(xian)對(dui)波(bo)形(xing)失(shi)效(xiao)和(he)脈(mai)衝(chong)幹(gan)擾(rao)的(de)連(lian)續(xu)搜(sou)索(suo)
，記(ji)錄(lu)指(zhi)定(ding)時(shi)間(jian)內(nei)的(de)所(suo)有(you)事(shi)件(jian)及(ji)波(bo)形(xing)的(de)振(zhen)幅(fu)偏(pian)移(yi)
， 並用時間戳標記。

在監控過程中
，被記錄的事件的狀態將顯示在前麵板上。頻率的監控由PXI-6007E 上的計數器完成
，通過測量10 個輸入信號的周期換算得到。我們還搭建了一個簡單的TTL 電路
，包含施密特門
、十進製計數器

、觸發器
，它將電壓信號轉換成TTL 電平
，為計數器產生一個選通信號。門信號將在10 個輸入波形的周期的時間內保持開狀態。之後通過PXI-6070E fachudeshuzixinhaoshidianlufuwei
，xunhuanjinxinghouxudepinlvceliang。pinlvdedangqianzhihuizaiqianmianbanshangxianshi。jiankongwanchenghou，jiangxianshisuoyoubeijilushijiandeboxing，bingbiaojishijianxinxi。

 

 

該gai模mo式shi下xia將jiang對dui電dian壓ya和he電dian流liu的de波bo形xing進jin行xing采cai樣yang和he保bao存cun
，以yi供gong事shi後hou分fen析xi。可ke供gong用yong戶hu選xuan擇ze的de采cai樣yang率lv決jue定ding分fen析xi結jie果guo的de分fen辨bian率lv。在zai采cai集ji過guo程cheng中zhong
，我wo們men將jiang部bu分fen采cai樣yang數shu據ju顯xian示shi在zai前qian麵mian板ban上shang。采cai集ji過guo程cheng采cai用yong硬ying件jian或huo軟ruan件jian觸chu發fa，在zai電dian壓ya過guo零ling點dian開kai始shi采cai樣yang。用yong戶hu提ti供gong的de注zhu釋shi
、數據
、時間及采樣設置將作為文件頭寫入每個采樣數據文件。該模式下可在指定時間片內實現連續采樣，也可由用戶控製采樣起始中止。

分析麵板上具有以下功能：

・   從硬盤種選擇數據文件

・   采用圖表方式顯示所選文件的波形

諧波分析 -  軟ruan件jian可ke以yi打da開kai測ce量liang文wen件jian中zhong指zhi定ding周zhou期qi數shu的de數shu據ju

，從cong而er對dui於yu所suo有you波bo形xing或huo者zhe波bo形xing中zhong的de某mou一yi部bu分fen進jin行xing諧xie波bo分fen析xi
，最zui後hou將jiang結jie果guo以yi柱zhu狀zhuang圖tu或huo文wen本ben形xing式shi顯xian示shi

通常，我們采用25 個測量周期的數據進行分析，最後能顯示每個被分析周期內的總諧波失真。此外，還能在所有測量周期中選擇五個諧波來觀察其趨勢。

相位偏移分析 - 可選擇性地掃描測量數據文件，讀取指定數量的周期，對其電壓電流波形進行相位偏移計算，結果以相位-時間為坐標軸顯示。

功率分析 - 計算並顯示真實的功率因數
、實際功率（W）
、表現功率（VA）及無功功率（VAR）

 

 

軟件還能夠通過仿真產生電壓電流輸入波形。我們可以人為設置噪聲、諧波
、相(xiang)偏(pian)參(can)數(shu)，以(yi)及(ji)隨(sui)機(ji)尖(jian)峰(feng)脈(mai)衝(chong)和(he)失(shi)真(zhen)，以(yi)此(ci)模(mo)擬(ni)隨(sui)機(ji)產(chan)生(sheng)的(de)波(bo)形(xing)。在(zai)仿(fang)真(zhen)模(mo)式(shi)下(xia)，將(jiang)發(fa)生(sheng)波(bo)形(xing)作(zuo)為(wei)輸(shu)入(ru)源(yuan)，並(bing)可(ke)以(yi)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)高(gao)速(su)數(shu)據(ju)流(liu)盤(pan)。此(ci)外(wai)還(hai)能(neng)將(jiang)發(fa)生(sheng)波(bo)形(xing)送(song)入(ru)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)卡(ka)上(shang)的(de)數(shu)模(mo)轉(zhuan)換(huan)器(qi)
，並(bing)對(dui)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)和(he)分(fen)析(xi)。

 

 

電力線監控係統的原型基於高性能PXI 硬件來實現電壓和電流波形的采集及顯示，係統能夠對波形的失真、脈衝幹擾、頻率偏移進行監控。高速數據采集卡以足夠的時間分辨率采集並保存數據
，並實現對於波形的後分析。LabVIEW的分析工具能夠方便的實現諧波
、相xiang位wei偏pian移yi及ji功gong率lv分fen析xi的de算suan法fa。通tong過guo對dui仿fang真zhen器qi編bian程cheng產chan生sheng不bu同tong負fu載zai下xia的de典dian型xing波bo形xing來lai達da到dao演yan示shi和he教jiao學xue目mu的de。由you於yu編bian程cheng界jie麵mian的de靈ling活huo性xing和he可ke擴kuo展zhan性xing，在zai目mu前qian的de係xi統tong建jian模mo基ji礎chu上shang還hai能neng進jin一yi步bu提ti高gao分fen析xi能neng力li及ji功gong能neng性xing。