基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置包括：信號(hào)處理單元，用于對(duì)要采集的信號(hào)進(jìn)行包括降壓、濾波、隔直及放大的處理，并將處理后的信號(hào)送給數(shù)據(jù)采集單元；數(shù)據(jù)采集單元，根據(jù)來自所述信號(hào)處理單元的處理信號(hào)，采集動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置輸出的信號(hào)；顯示單元，接收來自所述數(shù)據(jù)采集單元的信號(hào)，分析該信號(hào)，并對(duì)分析信號(hào)進(jìn)行波形顯示。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)信號(hào)的實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控，運(yùn)行工況的跟蹤。
【專利說明】基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及儀器控制領(lǐng)域，特別是涉及基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè) 試裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對(duì)無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行性能測(cè)試和效果評(píng)價(jià)尚缺少專門化、專業(yè)化的測(cè)試儀 器，對(duì)無功補(bǔ)償裝置改善電能質(zhì)量的效果仍缺少直接的測(cè)試和分析工具?；臼遣捎孟嚓P(guān) 的電氣測(cè)試儀表采集各種相關(guān)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析，過程繁雜而間接。致使相關(guān)的測(cè)試工作 開展的也較為困難和不足。因此，需要一種新的無功補(bǔ)償裝置測(cè)試裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝 置測(cè)試裝置及方法。
[0004] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)： 基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置包括： 信號(hào)處理單元，用于對(duì)要采集的信號(hào)進(jìn)行包括降壓、濾波、隔直及放大的處理，并將處 理后的信號(hào)送給數(shù)據(jù)采集單元； 數(shù)據(jù)采集單元，根據(jù)來自所述信號(hào)處理單元的處理信號(hào)，采集動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置輸出 的信號(hào)； 顯示單元，接收來自所述數(shù)據(jù)采集單元的信號(hào)，分析該信號(hào)，并對(duì)分析信號(hào)進(jìn)行波形顯 /_J、1 〇
[0005] 進(jìn)一步，所述信號(hào)處理單元包括： 互感器配置電路，用于給數(shù)據(jù)采集單元輸出低壓信號(hào)； 信號(hào)調(diào)理電路，用于對(duì)電壓/電流信號(hào)進(jìn)行降壓、濾波、隔直以及放大處理。
[0006] 進(jìn)一步，所述信號(hào)調(diào)理電路包括： 電壓信號(hào)濾波器電路，用于對(duì)輸入數(shù)據(jù)采集單元的信號(hào)進(jìn)行濾波處理； 隔直電路，用于對(duì)所述互感器配置電路的信號(hào)去除直流偏移量的處理； 放大電路，用于對(duì)所述隔直電路輸出的信號(hào)進(jìn)行放大處理。
[0007] 進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集單元包括： 電網(wǎng)功率在線測(cè)試單元，根據(jù)采集的電壓和電流信號(hào)，得到采集信號(hào)的有功功率輸 出； 電壓波動(dòng)性監(jiān)測(cè)單元，用于對(duì)采集信號(hào)的三相電壓和電流波形的實(shí)時(shí)同步在線監(jiān)測(cè)； 電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)與分析計(jì)算模塊，用于對(duì)采集信號(hào)的諧波進(jìn)行分析。
[0008] 基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試方法，該測(cè)試方法包括如下步驟： 1) 接入電網(wǎng)信號(hào)，采集信號(hào)的三相電壓和電流； 2) 根據(jù)采集的電壓和電流信號(hào)，測(cè)對(duì)信號(hào)的有功功率、無功功率、功率因數(shù)和補(bǔ)償時(shí)間 進(jìn)行監(jiān)測(cè)； 3) 根據(jù)監(jiān)測(cè)信號(hào)，對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到信號(hào)的電壓圖、電流圖和功率圖； 4) 建立數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)上述采集信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，并對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)形成測(cè)試報(bào)告。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 本發(fā)明是一種無功補(bǔ)償裝置、無功補(bǔ)償過程的遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、全天侯的監(jiān)控。目的在于： (1)為保證電力系統(tǒng)無功平衡，對(duì)安裝于電網(wǎng)公共節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行在線測(cè)試 與分析，評(píng)價(jià)裝置的響應(yīng)速度和無功補(bǔ)償能力，從而為動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備配置與選型提供 有效的數(shù)據(jù)支持與技術(shù)支撐。
[0010] (2)動(dòng)態(tài)跟蹤電網(wǎng)電壓變化情況，分析動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備的補(bǔ)償效果對(duì)電壓穩(wěn)定 性的影響。關(guān)鍵是補(bǔ)償前后電壓的波動(dòng)和快速、有效恢復(fù)情況，驗(yàn)證無功補(bǔ)償裝置對(duì)電網(wǎng)安 全穩(wěn)定運(yùn)行狀況的作用和影響。
[0011] (3)建立典型測(cè)試案例觀測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，為歷史數(shù)據(jù)的追溯與分析提供依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1 :無功補(bǔ)償裝置測(cè)試接線圖； 圖2 :動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖3 :電壓信號(hào)濾波電路； 圖4 :電流信號(hào)濾波電路； 圖5 :放大電路； 圖6 :信號(hào)采集部分程序框圖； 圖7 :動(dòng)態(tài)響應(yīng)計(jì)時(shí)程序框圖； 圖8 :無功功率計(jì)算程序框圖； 圖9 :動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置特性測(cè)試與評(píng)價(jià)流程框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】： 本發(fā)明采用虛擬儀器技術(shù)為設(shè)計(jì)方案，提供了一種專門化的無功補(bǔ)償及其相關(guān)參數(shù)的 測(cè)試儀器，解決了無功補(bǔ)償【技術(shù)領(lǐng)域】的系列測(cè)試問題，包括電網(wǎng)功率在線監(jiān)測(cè)，無功補(bǔ)償過 程與無功補(bǔ)償裝置特性監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響跟蹤測(cè)試，運(yùn)行工 況跟蹤記錄等。
[0014] 如圖1所示，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的接線構(gòu)成由電網(wǎng)母線、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置、無功補(bǔ)償 裝置測(cè)試儀三部分組成。電網(wǎng)母線向主控制柜提供三相電壓/電流信號(hào)，從無功補(bǔ)償裝置 主控制柜端子處采集低壓側(cè)三相電壓/電流信號(hào)，送入無功補(bǔ)償裝置測(cè)試儀。
[0015] 本發(fā)明無功補(bǔ)償裝置測(cè)試儀是由硬件和軟件組成的多層控制結(jié)構(gòu)，包括硬件設(shè)備 層，I/O驅(qū)動(dòng)層，應(yīng)用軟件層。
[0016] 如圖2所示，無功補(bǔ)償裝置測(cè)試儀硬件包括PT/CT (電壓/電流互感器)、信號(hào)調(diào)理 電路、高精度數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)構(gòu)成。硬件負(fù)責(zé)信號(hào)獲取，數(shù)據(jù)采集。通過數(shù)據(jù)采集卡 及數(shù)據(jù)線進(jìn)行信息傳輸，控制采集卡對(duì)接入信號(hào)進(jìn)行多通道實(shí)時(shí)同步采集。
[0017] I/O驅(qū)動(dòng)層通過儀器驅(qū)動(dòng)程序DLL和PCI控制卡驅(qū)動(dòng)。
[0018] 應(yīng)用軟件層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和測(cè)試結(jié)果顯示，采用圖形化編程語言LabVIEW編寫， 包括電網(wǎng)功率監(jiān)測(cè)模塊，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置特性測(cè)試與評(píng)價(jià)模塊，包含了本領(lǐng)域測(cè)試所需 要的信息，實(shí)現(xiàn)了系列測(cè)試與分析功能。
[0019] 測(cè)試工作流程，系統(tǒng)在采集端口進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)初始化，在PC機(jī)軟件中設(shè)置采樣頻 率，加載DAQmx任務(wù)。六通道采集卡將信號(hào)信息送到PC機(jī)。通過軟件完成對(duì)采集信號(hào)的波 形與圖表顯示以及參數(shù)計(jì)算，并將數(shù)據(jù)存盤。采樣速率定為2000Hz，方式為連續(xù)采樣，采樣 點(diǎn)數(shù)為2000,最大輸入電壓幅值為10V。
[0020] 互感器配置電路 選用閉環(huán)霍爾電流互感器CHB-25NP和閉環(huán)霍爾電壓互感器CHV-50P/*A?；ジ衅骶哂?磁補(bǔ)償功能和較短的反應(yīng)時(shí)間、較寬的頻率范圍，很好地實(shí)現(xiàn)隔離作用，方便互感器輸出側(cè) 低壓信號(hào)直接處理并送數(shù)據(jù)采集卡。
[0021] 信號(hào)調(diào)理電路 信號(hào)調(diào)理電路對(duì)電壓/電流信號(hào)進(jìn)行降壓、濾波、隔直以及放大處理，達(dá)到數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)允許電壓范圍內(nèi)，六路信號(hào)經(jīng)過調(diào)理后由連接器輸送至信號(hào)采集卡。信號(hào)調(diào)理電路包括 調(diào)理電路供電電源、電壓信號(hào)濾波器、電流信號(hào)濾波器、隔直電路、放大電路。
[0022] 硬件調(diào)理電路的工作電壓是正負(fù)12V，使用三端可調(diào)式穩(wěn)壓器LM317和LM337,實(shí) 現(xiàn)工作電源的設(shè)計(jì)，通過改變穩(wěn)壓器接入的可調(diào)電阻阻值，實(shí)現(xiàn)控制輸出直流電壓的變化。 電路中包含了保護(hù)部分，即在兩端穩(wěn)壓器接入二極管，防止電路反向?qū)?，燒毀電路。為?證穩(wěn)壓器盡量輸出較小紋波，在電路輸出端并聯(lián)電解電容，電路前端為三相變壓器，電路輸 出端可提供在(Γ ± 15V范圍內(nèi)可調(diào)的直流電壓。
[0023] 電壓信號(hào)濾波器電路 如圖3-4所示，由于電壓信號(hào)的幅值為3V~4V左右，而使用的數(shù)據(jù)采集卡的量程在10V 以內(nèi)，根據(jù)準(zhǔn)確測(cè)試的實(shí)驗(yàn)前提，應(yīng)該保證采集卡所采集的信號(hào)電壓在允許范圍內(nèi)盡可能 大。為了滿足在通帶內(nèi)得到較為平坦的頻率響應(yīng)特性的要求，采用簡(jiǎn)單的二階壓控電壓源 型巴特沃斯低通濾波器。二階壓控電壓源低通濾波電路由兩個(gè)RC環(huán)節(jié)和同相比例放大電 路構(gòu)成。
[0024] 隔直電路 在實(shí)際的電網(wǎng)輸出信號(hào)中，一般會(huì)存在一定的直流成分，因此信號(hào)調(diào)理電路中應(yīng)包括 去直流電路。
[0025] 由于電流互感器自身的工作原理，輸出端信號(hào)不僅包含交流信號(hào)，還包含了部分 幅值與交流信號(hào)幅值接近的直流信號(hào)。由于信號(hào)中混雜了直流信號(hào)，致使輸出端直接輸出 的電流信號(hào)發(fā)生較大程度的偏移，而原始的輸入信號(hào)中并非僅為交流信號(hào)，因此需要選用 一個(gè)簡(jiǎn)單合理、適用性強(qiáng)的去除直流偏移量的電路，此電路在去除直流偏移量的同時(shí)不改 變交流信號(hào)的相位，最大限度保留原始信息。
[0026] 信號(hào)經(jīng)過有源低通濾波器濾除交流信號(hào)，剩下直流信號(hào)，再使用減法器將原信號(hào) 減去直流信號(hào)，達(dá)到去除直流偏移量的目的。一階有源濾波器是由一個(gè)一階無源低通濾 波器和一個(gè)電壓跟隨器構(gòu)成?？紤]到原信號(hào)基波頻率為50Hz，盡量減小一階無源低通濾 波器的上限頻率，才能在做減法的過程中保證50Hz工頻信號(hào)的完整，防止失真，這里選取 ^ = 7.51:0，Cl=10uf，經(jīng)計(jì)算，一階無源低通濾波器的上限頻率，運(yùn)算放大器選用0P07。直 流偏移去 輸入輸出交流信號(hào)波形完全重合，交流信號(hào)的相位沒有發(fā)生偏移且幅值也沒有發(fā)生改 變，達(dá)到預(yù)期效果。
[0027] 放大電路 如圖5所示，經(jīng)過隔直電路之后的交流電流信號(hào)比較小，需要將其放大，以便輸入PXI 供數(shù)據(jù)采集。放大電路選用兩片雙運(yùn)算集成放大器LF353芯片，用兩級(jí)級(jí)聯(lián)方式連接，將第 一級(jí)輸出直接接入第二級(jí)輸入，實(shí)現(xiàn)3(Γ86. 7放大倍數(shù)可調(diào)。
[0028] 數(shù)據(jù)采集卡 數(shù)據(jù)采集是系統(tǒng)核心，選用PXIe-4472數(shù)據(jù)采集卡，如圖6-7所示，參數(shù)指標(biāo)是8路同 步采樣模擬輸入通道，24位A/D轉(zhuǎn)換分辨率，PXI總線方式傳輸，輸入信號(hào)范圍± 10V，各通 道均為250 Ks/s采樣率，各通道間隔離，每個(gè)通道具有可編程增益和低通濾波選項(xiàng)，通過 PXI Express實(shí)現(xiàn)多設(shè)備觸發(fā)和同步，使用NI-DAQmx驅(qū)動(dòng)軟件實(shí)現(xiàn)主控機(jī)通信。
[0029] 由于采集端的輸入是三相電壓電流信號(hào)，因此共計(jì)至少6個(gè)能同時(shí)進(jìn)行采集工作 的通道，故選取的是2塊8通道NI公司生產(chǎn)的PXIe-4472數(shù)據(jù)采集卡，完成12通道數(shù)據(jù) 同步采集。PXIe-4472數(shù)據(jù)采集卡具有8路同步采樣的模擬輸入通道，最高采樣速率達(dá)到 250Ks/s，具有24位分辨率。通過DAQ助手將采樣速率定為2000Hz，方式為連續(xù)采樣，采樣 點(diǎn)數(shù)為2000,最大輸入電壓幅值為10V。
[0030] 數(shù)據(jù)采集程序 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件初始部分即是采集卡采集部分，采集到的信息作為后部分軟件處理的輸 出信息。對(duì)LabVIEW而言，可使用兩類模入函數(shù)將采集卡采集到的信息傳入PC中，分別是 傳統(tǒng)NI-DAQ和新版本NI-DAQmx。采用的是NI-DAQmx，相比前者而言，新版本NI-DAQmx的 優(yōu)點(diǎn)是增加了設(shè)置通道的DAQ助手和擴(kuò)展了在LabVIEW中使用設(shè)備的測(cè)量任務(wù)。在程序中 加入DAQ助手，采集卡將采集到的數(shù)據(jù)通過DAQ助手送入程序軟件中進(jìn)行處理，得到一個(gè)6 列的二維數(shù)組，使用Index array函數(shù)對(duì)數(shù)組按照順序?qū)?、1、2、3、4、5列進(jìn)行諸列抽取，取 出的數(shù)據(jù)即是采集卡各通道所采集的數(shù)據(jù)，將它們組成6個(gè)一維數(shù)組。
[0031] 當(dāng)需要利用LabVIEW程序分析處理PC機(jī)外部輸入的信號(hào)時(shí)，在函數(shù)選板中會(huì)出現(xiàn) DAQ助手模塊。程序中，首先設(shè)置并選擇DAQmx任務(wù)名，通過DAQ助手可以建立電壓采集任 務(wù)，選擇該任務(wù)即完成數(shù)據(jù)的讀入。
[0032] DAQ將數(shù)據(jù)采集讀取出來后，該數(shù)據(jù)就是實(shí)時(shí)電壓/電流信號(hào)。該數(shù)組再通過 LabVIEW中的索引數(shù)組模塊，將電壓和電流信號(hào)分開。至此，電網(wǎng)中的電壓電流信號(hào)就這樣 被采集并輸入到了 LabVIEW程序中，然后就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理了， 電網(wǎng)功率在線測(cè)試 (1)有功功率計(jì)算模塊 在得到電網(wǎng)的各相電壓/電流信號(hào)后，編寫有功功率的計(jì)算程序。其輸入變量為電壓 /電流的有效值，它隨采集的電壓/電流信號(hào)的改變而改變。采用了兩個(gè)for循環(huán)結(jié)構(gòu)，電 壓和電流值計(jì)入循環(huán)中后，經(jīng)過一定的運(yùn)算后得到的輸出去絕對(duì)值后就是有功功率輸出。
[0033] ( 2 )無功功率計(jì)算模塊 如圖8所示，在得到了電壓電流的幅值后，根據(jù)視在功率的計(jì)算式S=UI，能夠得到電網(wǎng) 視在功率；然后無功功率的計(jì)算式是g = ，因此又得到電網(wǎng)的無功功率；知道了 有功功率P和視在功率S后，根據(jù)功率因數(shù)的計(jì)算式cos，我們可以得到功率角爐 的大??；進(jìn)一步根據(jù)無功電流的計(jì)算式4 = 史得到無功電流的大小。
[0034] 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置特性測(cè)試與評(píng)價(jià)模塊 如圖9所示，三相總無功功率圖由簇捆綁函數(shù)將時(shí)間間隔、起始時(shí)刻與三相總無功功 率捆綁得到，直觀反映電網(wǎng)無功功率變化情況。三相總無功功率進(jìn)行標(biāo)么化，將標(biāo)么值與標(biāo) 準(zhǔn)值比較，認(rèn)為標(biāo)么值低于下限標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)電場(chǎng)處于無功需求狀態(tài)，當(dāng)標(biāo)么值高于上限標(biāo)準(zhǔn) 值時(shí)電場(chǎng)處于無功滿足狀態(tài)。使用兩個(gè)選擇結(jié)構(gòu)，第一個(gè)結(jié)構(gòu)用開始計(jì)時(shí)按鈕來決定需要 比較的標(biāo)準(zhǔn)值(上限/下限標(biāo)準(zhǔn)值);第二個(gè)結(jié)構(gòu)決定電網(wǎng)無功狀態(tài)，是否開始補(bǔ)償計(jì)時(shí)。開 始計(jì)時(shí)按鈕與無功補(bǔ)償設(shè)備主控制柜同步，當(dāng)主控制柜發(fā)出階躍信號(hào)時(shí)，認(rèn)為開始計(jì)時(shí)按 鈕按下。
[0035] 當(dāng)標(biāo)么值低于下限標(biāo)準(zhǔn)值并且開始計(jì)時(shí)按鈕按下時(shí)，無功補(bǔ)償設(shè)備開始進(jìn)行無功 補(bǔ)償，毫秒計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)，計(jì)算三相總無功增加部分為補(bǔ)償無功功率；當(dāng)標(biāo)么值高于上限 標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，認(rèn)為此時(shí)刻無功補(bǔ)償設(shè)備無功補(bǔ)償結(jié)束，將毫秒計(jì)數(shù)器最終數(shù)值在作為補(bǔ)償計(jì) 時(shí)進(jìn)行顯示。判斷補(bǔ)償計(jì)時(shí)，當(dāng)補(bǔ)償計(jì)時(shí)大于30ms時(shí)，認(rèn)為超過國(guó)家規(guī)定，布爾控件報(bào)警燈 點(diǎn)亮。補(bǔ)償計(jì)時(shí)即為測(cè)試所需的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。
[0036] 電壓波動(dòng)性監(jiān)測(cè)模塊 DAQ將數(shù)據(jù)采集讀取出來后，輸出一個(gè)6維數(shù)組數(shù)據(jù)，即為實(shí)時(shí)電壓電流信號(hào)。通過 LabVIEW中的索引數(shù)組模塊，將電壓和電流信號(hào)分開，0-2對(duì)應(yīng)輸出的是A、B、C三相電壓信 號(hào)，3-5對(duì)應(yīng)輸出的是A、B、C三相電流信號(hào)。對(duì)所采集的三相電壓/電流信號(hào)進(jìn)行兩部分 處理，第一部分通過波形創(chuàng)建、幅值和電平測(cè)量函數(shù)，得到對(duì)應(yīng)的幅值與有效值；第二部分 進(jìn)行兩次for循環(huán)，取N次數(shù)據(jù)和除以N的方法，求出對(duì)應(yīng)的平均值，將平均值與標(biāo)準(zhǔn)值復(fù) 合運(yùn)算，求出電壓偏差。以A相為例，通過兩部分可以求得A相的電壓電流有效值U、I與平 均值，即可通過編程計(jì)算得到有功功率P、視在功率S、無功功率Q和功率因數(shù)cos Φ等其他 一系列實(shí)驗(yàn)需要電網(wǎng)參數(shù)。
[0037] 由于采樣周期已知，采樣起始時(shí)間人為設(shè)置為0時(shí)刻，采集卡可以為PC機(jī)送入三 相電壓/電流實(shí)時(shí)采集，應(yīng)用這些條件以及LabVIEW中自帶的函數(shù)，來進(jìn)行三相波形信號(hào) 的顯示。程序中利用Build waveform函數(shù)產(chǎn)生信號(hào)波形簇，后接波形圖表功能，顯示對(duì)應(yīng) 波形，實(shí)現(xiàn)信號(hào)波形的恢復(fù)。最后利用LabVIEW自帶的提取單頻信息函數(shù)、幅值和電平函數(shù) 來顯示所采信號(hào)的頻率、幅值和相位。該模塊實(shí)現(xiàn)了三相電壓、電流波形的實(shí)時(shí)同步在線監(jiān) 測(cè)。
[0038] 根據(jù)電壓波動(dòng)的定義，在所監(jiān)測(cè)到的波形信號(hào)中進(jìn)行采樣，通過找到最大電壓幅 值與最小電壓幅值之差，計(jì)算出電壓波動(dòng)率。
[0039] 電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)與分析計(jì)算模塊 (1)三相基波參數(shù)模塊 由于工頻電壓為50Hz，從電壓里邊濾出基波，需用一個(gè)帶通濾波器，設(shè)置帶寬1(Γ90Ηζ 即可，濾出頻率為50Hz的基波。用波形分析軟件對(duì)濾出來的波進(jìn)行分析得出各項(xiàng)參數(shù)。
[0040] (2)諧波計(jì)算模塊 提出一種基于FFT算法的改進(jìn)算法，稱為FAFT算法，能在不濾除信號(hào)高頻分量的情況 下分析計(jì)算出高于N/2次（N為一個(gè)周期采樣點(diǎn)數(shù)）的諧波分量。在LabVIEW軟件設(shè)計(jì)中， 可以先進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)系數(shù)可以通過公式節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編程計(jì)算；同時(shí)為得到復(fù)頻譜，需要分奇 次和偶次對(duì)采樣序列進(jìn)行Fourier變換，把奇次序列乘以與之對(duì)應(yīng)的系數(shù)，再做差，最后計(jì) 算出電壓諧波畸變度。
[0041] 本發(fā)明是一種動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試儀，能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能，如下表所示。
[0042] 1.電網(wǎng)功率在線監(jiān)測(cè) 有功電流、無功電流、有功功率、無功功率、功率因、電壓波動(dòng)等。
[0043] 2.無功補(bǔ)償過程與無功補(bǔ)償裝置特性監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間與無功補(bǔ)償速率的測(cè)定； (1) 裝置調(diào)節(jié)范圍測(cè)試，包括過補(bǔ)償、欠補(bǔ)償報(bào)警； (2) 諧波含量，諧波抑制能力與效果測(cè)試。
[0044] 3.動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響跟蹤測(cè)試。
[0045] 4.運(yùn)行工況跟蹤記錄，建立典型測(cè)試案例觀測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，為歷史數(shù)據(jù)的追溯 與分析提供依據(jù)。
[0046] 表1動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置特性測(cè)試與評(píng)價(jià)功能表

【權(quán)利要求】
1. 基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試裝置，其特征在于，該測(cè)試裝置包括： 信號(hào)處理單元，用于對(duì)要采集的信號(hào)進(jìn)行包括降壓、濾波、隔直及放大的處理，并將處 理后的信號(hào)送給數(shù)據(jù)采集單元； 數(shù)據(jù)采集單元，根據(jù)來自所述信號(hào)處理單元的處理信號(hào)，采集動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置輸出 的信號(hào)； 顯示單元，接收來自所述數(shù)據(jù)采集單元的信號(hào)，分析該信號(hào)，并對(duì)分析信號(hào)進(jìn)行波形顯 /_J、i 〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試裝置，其特征在 于，所述信號(hào)處理單元包括： 互感器配置電路，用于給數(shù)據(jù)采集單元輸出低壓信號(hào)； 信號(hào)調(diào)理電路，用于對(duì)電壓/電流信號(hào)進(jìn)行降壓、濾波、隔直以及放大處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試裝置，其特征在 于，所述信號(hào)調(diào)理電路包括： 電壓信號(hào)濾波器電路，用于對(duì)輸入數(shù)據(jù)采集單元的信號(hào)進(jìn)行濾波處理； 隔直電路，用于對(duì)所述互感器配置電路的信號(hào)去除直流偏移量的處理； 放大電路，用于對(duì)所述隔直電路輸出的信號(hào)進(jìn)行放大處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試裝置，其特征在 于，所述數(shù)據(jù)采集單元包括： 電網(wǎng)功率在線測(cè)試單元，根據(jù)采集的電壓和電流信號(hào)，得到采集信號(hào)的有功功率輸 出； 電壓波動(dòng)性監(jiān)測(cè)單元，用于對(duì)采集信號(hào)的三相電壓和電流波形的實(shí)時(shí)同步在線監(jiān)測(cè)； 電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)與分析計(jì)算模塊，用于對(duì)采集信號(hào)的諧波進(jìn)行分析。
5. 基于虛擬儀器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置測(cè)試方法，其特征在于，該測(cè)試方法包括如 下步驟： 1) 接入電網(wǎng)信號(hào)，采集信號(hào)的三相電壓和電流； 2) 根據(jù)采集的電壓和電流信號(hào)，測(cè)對(duì)信號(hào)的有功功率、無功功率、功率因數(shù)和補(bǔ)償時(shí)間 進(jìn)行監(jiān)測(cè)； 3) 根據(jù)監(jiān)測(cè)信號(hào)，對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到信號(hào)的電壓圖、電流圖和功率圖； 4) 建立數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)上述采集信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，并對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)形成測(cè)試報(bào)告。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK104122477SQ201410389225
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】劉曉麗, 路杰, 孫濤, 劉耀根, 袁碩, 李波濤, 馬杰, 艾晨光, 魏英星, 張秉仁 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司