基于LABVIEW的電能質量分析

摘 要：文章詳細介紹了基于LABVIEW圖形化程序語言的電能質量分析。如何使用LABVIEW測量電能質量，以及詳盡分析和研究了電能質量好壞的幾個主要指標：電壓偏差值、電壓波動強弱以及電網簡諧振動波。通過對某一工廠的實地調查以及模擬仿真計算得出相應的實驗數據，以此來測量LABVIEW程序語言對于電能質量分析的效果。

關鍵詞：LABVIEW；國家行業標準；電能質量分析

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 24-0000-01

伴隨著我國科學技術的不斷發展、現代工業化水平的不斷提高，我國環境問題也日益嚴重，在新時代背景下，要求我們在不斷提高生產力水平的同時，要更加注重環境的保護，作為我國工業發展的基礎能源電能已經是使用最廣泛、最具性價比的能源，需求量逐年增加，在一些南方用電高峰期的月份，電能更是奇缺，很多行業，例如計算機行業、微電子電能行業、信息技術產業等新興產業都對電能有著極高的要求，所以有關部門為了更好的滿足高峰期的用電量，就必須采用精確的分析和計量的質量分析技術，這樣才能將有限的電能資源分配給最需要電能的地方，而用電量稍微較小的地方可以少分配一些電能，對于企業而言電能的合理分配更是日常生產中的頭等大事。

一、電能質量國家標準

在國家電力系統當中，因為電子的性質決定存在著大量的負電荷，很容易造成電流負載，尤其實在用電高峰季節，是本來就不充裕的電能資源被負電荷進一步“污染”造成了電能整體質量的下降。為了規范電能行業，國家特別出臺了有關如何管理和改善電能質量的管理辦法，規定了國家標準和行業標準：要求供電電壓的偏差值，以及供電電壓波動的范圍值。同時限制供電頻率的上下浮動范圍。

（一）供電電壓的偏差范圍。每一種用電設備都有一個運行范圍指標以及額定的使用年限，當供電電壓的輸入端出現了供電電壓偏差時，需要計量好運行的具體參數、持續的時間以及設備當時的使用狀況。額定電壓要參照國家標準《電能質量供電變電電壓偏差值參考表》規定的范圍內（35kV以上供電電壓浮動值為額定電壓率的±6%，10kV以下的高壓輸出電壓和低電壓電力需求用戶的額定電壓值為±7）。對于一些地區需要低壓照明的用戶或者企業單位額定電壓限定在+5-+15之間。

（二）供電電壓的波動范圍和閃變。電壓波動范圍值和閃變應該分開來討論，電壓波動（Fluctuation）范圍值指的是關于電壓值浮動的一系列連續的變化。即數學上相鄰的兩個積分區間內的電壓上下浮動值，其中關于波動曲線內的上限和下限值的差構成了電壓差，也稱為電壓。而關于閃變是指電壓在波動時候產生的結果，即正弦工作頻率的電流波收到非電流波的分階段限制，使得燈光亮度不穩定，產生的光纖視覺上會有波動，根據在2002年12月我國頒布并實施了《有關電能質量電壓波動范圍以及閃變的有關規定》規定了電壓波動范圍和閃變的最大限度參數。禁止輸出電壓值造成閃變的可觀察頻率F-50的覺察單位值不允許超過2s。在短時間內的閃變值和長時間的閃變值可參考國家相關標準。

（三）供電三相電壓禁止的平衡值。關于三相電壓值的不平衡浮動范圍值的測量，用下列方式表示：三相電壓應該用所謂對稱分離的分解負序數值來表示幅度值。而關于U的三相電壓變化范圍值應該利用數學公式分解以后得到正序的分量排列幅度值。根據國家標準《供電電能質量三相電壓的不平衡范圍值》（GB/T 15590-19943）中的相關規定，日常民用的電力系統公共連接平臺的正常電壓范圍內允許的不平衡值為2，五秒內不允許超過4，關于公共電網簡諧波的交流非負載性，因為其能產生多種頻率范圍的簡諧波而導致電網中某些部分的頻率過高，這樣的突然增加的電流電壓值對于某些對于電壓電流感應敏感的設備是一個極大的傷害。

（四）供電頻率的偏差范圍值。供電頻率的偏差范圍值對于電網頻率的額定頻率有嚴格的限定標準，根據《電能質量電力系統的頻率允許的偏差參考表》中規定：電力系統內的偏差頻率范圍為0-0.2Hz，當系統內容量較大時，偏差頻率范圍可以延伸到0.5Hz。

二、LABVIEW簡介

LABVIEW是美國NI公司研究設計開發出來的一套運行于電力系統的儀器軟件。它是底層語言開發的一款圖形化編程軟件。與傳統的設備儀器不同，虛擬儀器（VI）特別容易改變儀器的一些基本功能，卻不會蘇懷儀器內部的各種部件，還有效的減少設備的損耗，一個虛擬儀器的測試工具的主程序由前面板、基本框圖程序以及大量的精密節點構成。很容易的實現機器與人的對接操作，在計算機端顯示的操作界面十分友好。VI主要是與DAQ卡結合以后才能實現所有的有關人操作的基本功能，隨著工業對于現代信息技術和網絡技術的依賴性不斷增強，在LABVIEW軟件的子模塊中還提供了大量的可接入網絡節點的接口，可以很方便的建立工作需要的局域網，特別的受工程師和科研工作者的喜愛。

三、基于LABVVIEW的虛擬電能質量分析和測量

根據國家的電能產業的有關規定提出的五項要求，是評價電能質量的基本標準，可分為三方面：電壓偏差值、電壓波動和電能簡諧波。電能的質量分析系統主要依靠這三個標準進行檢測。由于電能開發的分析標準為低頻段的信號，因此關于傳感器收集得到的信號應該采用低通過濾波檢測儀檢測。通過線性變換曲線值的確定再接入到NI公司所研發的軟件5112數據記錄卡中，卡上有兩種數據通道，一種是模擬信號觸發的接口，另一種是可以允許兩種數據接入的接口，模擬和數字均可以接入的接口，另外輔以一個輔助的傳輸數據通道，提高傳輸效率。將某些電壓傳感器接入到標準的電壓數字接收卡中，即5112卡的channel1通道上。這樣一來大大提高了基于LABVIEW的電能的傳輸質量。

關于電壓偏差值的分析應該由計算機操作DAQ卡來收集有關的信號，在計算機中組成完整的數組進行儲存，并且計算它的功效和功耗。并且要對連續計量的有效值代入公式做離散法處理，得到有效的輸出值。

四、結束語

綜上所述，LABVIEW有著非常良好人機UI界面和完善的計算機邏輯算法，能勝任各種情況下的研發和生產需求，并且擁有高效的處理模式，大大的節約了開發者和研發人員的開發周期，節約了企業的生產成本，應用前景廣闊，為LABVIEW分析電能質量開辟了一個很好的應用方向空間。

參考文獻：

[1]時世晨，單佩韋.基于EEMD的信號處理方法分析和實現[J].現代電子技術，2011，34（01）：88-90.

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