基于LABVIEW的电能质量分析

摘 要：文章详细介绍了基于labview图形化程序语言的电能质量分析。如何使用LABVIEW测量电能质量，以及详尽分析和研究了电能质量好坏的几个主要指标：电压偏差值、电压波动强弱以及电网简谐振动波。通过对某一工厂的实地调查以及模拟仿真计算得出相应的实验数据，以此来测量LABVIEW程序语言对于电能质量分析的效果。

关键词：LABVIEW；国家行业标准；电能质量分析

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01

伴随着我国科学技术的不断发展、现代工业化水平的不断提高，我国环境问题也日益严重，在新时代背景下，要求我们在不断提高生产力水平的同时，要更加注重环境的保护，作为我国工业发展的基础能源电能已经是使用最广泛、最具性价比的能源，需求量逐年增加，在一些南方用电高峰期的月份，电能更是奇缺，很多行业，例如计算机行业、微电子电能行业、信息技术产业等新兴产业都对电能有着极高的要求，所以有关部门为了更好的满足高峰期的用电量，就必须采用精确的分析和计量的质量分析技术，这样才能将有限的电能资源分配给最需要电能的地方，而用电量稍微较小的地方可以少分配一些电能，对于企业而言电能的合理分配更是日常生产中的头等大事。

一、电能质量国家标准

在国家电力系统当中，因为电子的性质决定存在着大量的负电荷，很容易造成电流负载，尤其实在用电高峰季节，是本来就不充裕的电能资源被负电荷进一步“污染”造成了电能整体质量的下降。为了规范电能行业，国家特别出台了有关如何管理和改善电能质量的管理办法，规定了国家标准和行业标准：要求供电电压的偏差值，以及供电电压波动的范围值。同时限制供电频率的上下浮动范围。

（一）供电电压的偏差范围。每一种用电设备都有一个运行范围指标以及额定的使用年限，当供电电压的输入端出现了供电电压偏差时，需要计量好运行的具体参数、持续的时间以及设备当时的使用状况。额定电压要参照国家标准《电能质量供电变电电压偏差值参考表》规定的范围内（35kV以上供电电压浮动值为额定电压率的±6%，10kV以下的高压输出电压和低电压电力需求用户的额定电压值为±7）。对于一些地区需要低压照明的用户或者企业单位额定电压限定在+5-+15之间。

（二）供电电压的波动范围和闪变。电压波动范围值和闪变应该分开来讨论，电压波动（Fluctuation）范围值指的是关于电压值浮动的一系列连续的变化。即数学上相邻的两个积分区间内的电压上下浮动值，其中关于波动曲线内的上限和下限值的差构成了电压差，也称为电压。而关于闪变是指电压在波动时候产生的结果，即正弦工作频率的电流波收到非电流波的分阶段限制，使得灯光亮度不稳定，产生的光纤视觉上会有波动，根据在2002年12月我国颁布并实施了《有关电能质量电压波动范围以及闪变的有关规定》规定了电压波动范围和闪变的最大限度参数。禁止输出电压值造成闪变的可观察频率F-50的觉察单位值不允许超过2s。在短时间内的闪变值和长时间的闪变值可参考国家相关标准。

（三）供电三相电压禁止的平衡值。关于三相电压值的不平衡浮动范围值的测量，用下列方式表示：三相电压应该用所谓对称分离的分解负序数值来表示幅度值。而关于U的三相电压变化范围值应该利用数学公式分解以后得到正序的分量排列幅度值。根据国家标准《供电电能质量三相电压的不平衡范围值》（GB/T 15590-19943）中的相关规定，日常民用的电力系统公共连接平台的正常电压范围内允许的不平衡值为2，五秒内不允许超过4，关于公共电网简谐波的交流非负载性，因为其能产生多种频率范围的简谐波而导致电网中某些部分的频率过高，这样的突然增加的电流电压值对于某些对于电压电流感应敏感的设备是一个极大的伤害。

（四）供电频率的偏差范围值。供电频率的偏差范围值对于电网频率的额定频率有严格的限定标准，根据《电能质量电力系统的频率允许的偏差参考表》中规定：电力系统内的偏差频率范围为0-0.2Hz，当系统内容量较大时，偏差频率范围可以延伸到0.5Hz。

二、LABVIEW简介

LABVIEW是美国NI公司研究设计开发出来的一套运行于电力系统的仪器软件。它是底层语言开发的一款图形化编程软件。与传统的设备仪器不同，虚拟仪器（VI）特别容易改变仪器的一些基本功能，却不会苏怀仪器内部的各种部件，还有效的减少设备的损耗，一个虚拟仪器的测试工具的主程序由前面板、基本框图程序以及大量的精密节点构成。很容易的实现机器与人的对接操作，在计算机端显示的操作界面十分友好。VI主要是与DAQ卡结合以后才能实现所有的有关人操作的基本功能，随着工业对于现代信息技术和网络技术的依赖性不断增强，在LABVIEW软件的子模块中还提供了大量的可接入网络节点的接口，可以很方便的建立工作需要的局域网，特别的受工程师和科研工作者的喜爱。

三、基于LABVVIEW的虚拟电能质量分析和测量

根据国家的电能产业的有关规定提出的五项要求，是评价电能质量的基本标准，可分为三方面：电压偏差值、电压波动和电能简谐波。电能的质量分析系统主要依靠这三个标准进行检测。由于电能开发的分析标准为低频段的信号，因此关于传感器收集得到的信号应该采用低通过滤波检测仪检测。通过线性变换曲线值的确定再接入到NI公司所研发的软件5112数据记录卡中，卡上有两种数据通道，一种是模拟信号触发的接口，另一种是可以允许两种数据接入的接口，模拟和数字均可以接入的接口，另外辅以一个辅助的传输数据通道，提高传输效率。将某些电压传感器接入到标准的电压数字接收卡中，即5112卡的channel1通道上。这样一来大大提高了基于LABVIEW的电能的传输质量。

关于电压偏差值的分析应该由计算机操作DAQ卡来收集有关的信号，在计算机中组成完整的数组进行储存，并且计算它的功效和功耗。并且要对连续计量的有效值代入公式做离散法处理，得到有效的输出值。

四、结束语

综上所述，LABVIEW有着非常良好人机UI界面和完善的计算机逻辑算法，能胜任各种情况下的研发和生产需求，并且拥有高效的处理模式，大大的节约了开发者和研发人员的开发周期，节约了企业的生产成本，应用前景广阔，为LABVIEW分析电能质量开辟了一个很好的应用方向空间。

参考文献：

[1]时世晨，单佩韦.基于EEMD的信号处理方法分析和实现[J].现代电子技术，2011，34（01）：88-90.

[2]陈可，李野，陈澜.EEMD分解在电力系统故障信号检测中的应用[J].计算机仿真，2010，27（03）：263-266.