基于 Labview 的电能质量监测系统设计

吕利旭　王凡　侯果山　巩斌杰

摘 要：以虚拟仪器技术为基础来进行监视电能质量的研究，在应用 Labview 软件进行解析的前提下，设计出强大的信号处理和数据分析能力的虚拟仪器检测装置，能够满足实时捕获电能质量的多种指标数据的功能，实时参数可以通过各模块准确显示。

关键词：Labview；电能质量；监测

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.067

0 前言

Labview 故名思意，是以图形为基础的一种编译开发语言，以框图的样式展现在我们面前，目前在开发测量和控制系统方面被经常使用。Labview 的开发环境具有研发人员和工程人员在工作中所需要的各种工具。

1 系统总体设计

电能质量的监测将在 Labview 中进行，首先，三相信号通过信号调理电路后把数据转换成适于 数据采集板（DAQ）的电压信号（一般是±5V～± 10V），DAQ 板将模拟信号装换能软件能识别的数字信号，之后模拟信号被传输进入 Labview 软件，再进一步分析，完成测量任务。

本系统的特色之一就是结合了电力系统分析、虚拟仪器技术以及模拟电子技术，选用了适合的传感器，使得测量更加准确。并利用模拟电子技术的知识，设计出合适信号调理电路。该系统不但可以在电力系统正常运行时监测电能质量，还可以在电力系统暂态波动时，对电压的急剧变化进行监视和记录，在实际使用中有着优秀的表现。该系统逻辑性，数据解析能力和控制力较强，因为使用了高级语言编译软件，所以高稳定性和高挪用性也是该系统的特点。

以 MPU 和 MCU 为核心的常规电能质量检测仪器，功能比较单一，解析处理数据和信号的能力不够优秀，比较适宜于电能质量的定时巡检和专项检测，在电能质量检测方面不具有主动性，并且没有全面展示电能质量问题的能力。现如今，测控技术的发展方向和大体趋势是以虚拟仪器为代表，所以推行和探究以虚拟仪器技术为基础的电能质量监测装置和系统是电能质量监测领域当前发展的方向，也是一种新方法、新技术。

2 Labview 开发平台设计

Labview 开发平台主要由功率测量模块、谐波分析模块、不平衡度和相角模块、基础参数模块等4部分组成。该模块选择 Labview 作为环境进行设计，利用图形化编辑语言编程。当有数字信号进入该模块时，软件便可以利用这些数据进行数据分析，并将分析后的数据信息通过图标或者数字等直观的表现出来，从而实现测量电能质量的目标。

3 数据采集模块设计

數据采集模块采用的是NI公司 PXI-4472 的采集卡，当模拟信号进入此卡中后，该采集卡可以将此信号转换为数字信号，并通过数据线传输进入下一模块。

4 远程监控界面设计

若通过局域网能将电能质量数据信息实时的远距离传输给虚拟电能质量测量仪，并且实时监控电网数据的话，那么不仅能够使得节省大量的硬件需求，而且能够浪费的人力资源大大降低。

用户可以只需下载相关的程序，就可以在浏览器上方便的登陆并查看数据，并从数据库提取数据。

5 测试与分析

基于 Labview 的电能质量监测系统设计利用了虚拟软件，能够使得测量结果比硬件测量软件更加接近于真实值。为了显示测量结果，我们在允许的条件下将实验测量数值与仿真数值进行对比。

6 结语

基于 Labview 的电能质量监测系统能够准确的监测电网的各项指标，而且通过软件和硬件的结合，达到更加高效、准确的将数据信息展现出来的目的。经过实际测试，可以展示出准确的三相电波形，三相电能质量关键参数电流值还存在较大误差，误差率达到2.5%。功率测量模块可以准确测量功率。 这样，使得这个系统具有很好的实用性，而且因为其基于Labview的特性，说明拥有良好的移植性，这对于公司或是学校对于电能质量的监测和管理具有很大的意义。不仅如此，该软件还可以推动科研工作进一步的 发展，为科技水平的提高做铺垫。

参考文献：

[1]王铎.基于Labview电能质量监测系统的研究[D].吉林大学，2013.

[2]李继光.基于网络的电能质量监测与评估系统的研究与实现[D].湖南大学，2009.

[3]刘兵.电能质量监测网络优化设计方法研究[D].西南交通大学，2009.

[4]耿玥君.无线多模通信电能质量监测终端的设计[D].华北电力大学（北京），2010.

[5]张桂芳.电能质量监测装置的研究[D].北京交通大学，2010.

作者简介：吕利旭（1980-），男，河南省许昌人，本科，助工，研究方向：智能变电站方面、电气自动化专业、局域网通信等