基于LabVIEW的电力参数检测与实现.doc

基于LabVIEW的电力参数检测与实现 技术篇I校准与测试 分别将代入两个校准方程来比较理论回归值, 数据如表1所示. (2)对实测值与校准方程(1),(2)所求得的回归 值P,,,P,的偏离值分别进行平方和计算: Sl=(0.087)+(一0.013)+(一0.113)+(一0.113)+ (0.087)2+(0.067)2=0.045334 S2=(0.101)+(一0.005)+(一0.110)+(一0.116)+ (0.078)1+(0.052)=0.04457 所以,Slgt;S2 由此可见,实测值与校准方程(2)求得的回归值 Jp,的偏离值的平方和S较小,则说明通过Excel自动得出 的校准方程(2)的回归直线与实测所得的点(,)拟合 较好. 作者单位【江苏省泰州市计量测试技术研究所】田 基于LabVIEW的电力参数检测与实现 口杨铮周祥才 电力参数是一组多变量,相关性较强的电路参数, 传统的模拟指示仪表功能单一,而具有微处理器的数字 式工频有效值多用表由于采用锁相环倍频电路及外部 MD转换器采集数据,并通过快速傅里叶变换F兀’计算 谐波分量等量值,数据采集点受到限制,谐波分量及波 形不能独立显示,动态检测性不够.而运用LabVIEW虚 拟仪器软件开发平台设计开发的电力参数多功能数字 虚拟检测仪,能快速检测各种电力参数,并能实时动态 显示谐波波形和频谱.实效性大为提高. 一 ,检测原理及硬件结构框图 在电力电路中,除了基频信号外,可能包含了高次 谐波信号.一般的,谐波成分主要包含在输入电流中,除 非电路中出现大量谐波电流倒流入电网,产生”二次效 应”.使输入电压发生畸变. 设输入电压信号为:U~sinwt,则输入电流可表示为 -,Imsin(∞抖)+厶msin(nmt+~p)(1) 厂一 视在功率为.s=r腓=\/∑厶(2) 有功功率为~uidt=Ulicosc~(3) 功率因数则定义为P÷:cos=rcos(4) 总谐波畸变因数为 咖=\/毫c鲁=\/专一t×t00%c5 式中:,腓——电流总有效值;U,I——基波电压和 电流有效值;～基波的初相位角;卜基波周期; -n次谐波的有效值;电流波形畸变因数; cos一相位移功率因数. 当无谐波时,,腓=,I’r=l,功率因数即为相位移因数, 这是传统仪表检测结果.反映不出波形畸变引起功率因 数的变化. 从式(2)可以看出,总视在功率等于基波视在功率 S,与谐波视在功率S平方之和,即 S=U21l2+U2lS(6) r_一_ ~12=S S,S,S三者构成直角三角形,如图1所示,图中Q为无 功功率.可见,高次谐波并不产生有功功率,只是引起总视 在功率增大.从而使电路的总视在功率转化的有功功率减 少.造成电能转换效率降低.同时,谐波影响电路的稳定 性,对负载的电特性产生影响,严重时会损坏电气设备. , 图1功率的四边形关系图 检测电力参数主要分基波信号的参数检测和各次 谐波电流有效值的检测两部分.由于测量需要同时获得 输入电压和电流的实时数据.信号的同步采集显得十分 重要.在本装置中.电流通道采用非接触式的方式获取 电流信号.电压通道采用接触式的方式获得电压信号, 获取的信号通过PCI数据采集卡进入计算机系统,检测 硬件及功能结构图如图2所示. 二,检测与实现方法 LabVIEW虚拟仪器软件是美国国家仪器公司(NI) http://www.chinaj1.corn.crl 图2检测原理框图 推出的针对测量仪器与测控系统的歼发平台,具有丰富 的函数库和各种功能控件.通过图形化的编程和窗口化 的虚拟仪器面板设计,可直观简便地完成较为复杂的检 测功能. 1.交流电压与电流的同步采集 数据采集输入通道由数据采集卡和LabVIEW程序 窗口下的数据采集函数组成.多通道数据采集有循环 采样,同步采样和间隔采样三种采样方式.前者由于多 路开关在通道问切换产生通道问的时间延迟,使电压和 电流信号采样数据不能同步,数据分析时会产生误差. 而同步采样要求每个通道有独立的S/H和A/D.并对采 集卡提了较高的要求,一般情况下较难满足要求.本 系统采,}}jNI公司中低档的数据采集卡NIPCI一6024.该 卡具有间隔扫描方式.通过通道时钟和扫描时钟分别控 制通道}刀换问隔和扫描过程间隔.由于通道间隔时问极 小.扫描过程连续循环进行.如图3所示.采样效果接近 步扫描. 通遭I司隔扫描I司隔 图3数据间隔采样示意图 2.基波相位角的测量 相ncn 校准与测试I技术篇 为:(1)可以避免因电压波形畸变对测量结果的影响; (2)由于检测位置可以由一维数组设定,就可同时测量多 个峰值位置,求差值AnFn,厂n的均值,减少随机性误差. 图4相位检测原理图 3.有效值的测量 信号采样时,为使采样频谱不失真.