仪器仪表在电化品质勘测体系里运用

1随着电力系统运行管理的系统化、网络化、自动化和智能化，功能单一的电力系统测量仪表已经不适应现代化电能管理的需要。我国的电力监测仪表有待于进一步研制并完善其功能。电能质量的监测，不论在理论上还是在实践中，都有许多值得深入研究的问题。研制一种新型的电能质量监测装置，集测量、控制和通信等功能于一体，有效地进行电能质量监测，对于保证电力系统运行的安全性、经济性和可靠性具有重要意义。
　　2系统整体设计
　　虚拟仪器技术融合了计算机强大的硬件资源及丰富的软件资源，功能升级成本低，可扩展性好，与传统仪器相比具有很大的优势。虚拟仪器技术很适合用来作为电能质量的监测的载体。在进行电能质量监测时需要将电压电流等信号输入计算机进行处理，这就需要进行数据采集，采集后的数据如何送入计算机有多种途径可以实现，考虑到电能质量监测时所需要的数据量比较大，如果同串口等无法满足实时检测的需要，因此考虑使用PCI总线实现数据的传输。系统的整体框图如1.
　　使用具有PCI总线的数据采集卡采集原始数据，经PCI总线上传后在计算机端进行计算、显示、统计、存储以及通信，实现电能质量各项指标的监测。
　　3电能质量各项指标的计算
　　目前我国关于电能质量的标准有GB12325-90《供电电压允许偏差》、GB/T14549-93《公用电网谐波》、GB/T15543-1995《三相电压允许不平衡度》、GB/T15945-1995《电力系统频率允许偏差》以及zui近对1990版修订颁布的GB12326-2000《电压波动和闪变》。
　　在进行电能质量监测时需要对以上五项指标进行实时计算，各个指标的算法如下：
　　3.1电压偏差的测量
　　（1）公式中μ为实测电压，μt为额定电压
　　3.2频率偏差的测量
　　Δf=f-f0（2）公式中f与f0分别为实际值和标称值。
　　3.3三相不平衡度的测量
　　三相不平衡度指三相电力系统中三相不平衡的程度，用三相电压或三相电流负序分量与正序分量的方均根值的百分比来表示。
　　不平衡度的表达式式中：μ1―――三相电压的正序分量的均方根值；μ2―――三相电压的负序分量的均方根值。
　　3.4电压波动
　　式中Umax、Umin为工频电压调幅波中相邻两个极值电压的均方根值。
　　3.5谐波分析测量
　　离散化采样的数值经过傅立叶分解，由时域变换到频域，可实现谐波的测量电力系统谐波畸变的程度可以通过谐波表示出来。1）谐波电压含有总量2）谐波电流含有总量3）第h次谐波电压含有率HRUh
　　式中：Uh―――第h次谐波电压（方均根值）；U1―――基波电压（方均根值）。
　　4）第h次谐波电流含有率HRIh
　　式中：Ih―――第h次谐波电流（方均根值）；I1―――基波电流（方均根值）。
　　5）总谐波畸变率TotalHarmonicDistortion（THD）周期性交流量中的谐波含量的方均根值与其基波分量的方均根值之比（用百分数表示）。电压总谐波畸变率以THDu表示，电流总谐波畸变率以THDi表示。
　　3.6电压闪变的测量
　　电压闪变测量按照IEC推荐的闪变测量方法，其测试框图如2所示。2IEC闪变仪结构图但是IEC只给出了模拟框图，利用虚拟仪器技术实现时需要对其进行数字化处理，将各个滤波环节转换为数字滤波器。考虑到闪变测量时不关心相位问题，因此可以使用IIR滤波器实现，与FIR滤波器相比，IIR滤波器可以用较少的阶数获得比较理想的滤波效果。
　　4计算机端软件设计
　　计算机端软件使用NI公司的图形化编程语言LabVIEW实现，主要包括参数设定、数据采集与处理、数据管理、结果输出等部分。整体设计框图如3所示。
　　由于人们关心的通常是一定时间内电能质量的变化情况，因此数据库功能对于电能质量监测系统是*的，本设计使用DatabaseConnectivityToolkit数据库套件来实现数据的存储，选用通用的access格式数据库文件，可以方便的被第三方调用。
　　5试验
　　为了检验该监测装置，将其接入电池充电机的三相全波整流电路进行测量。结果如47.
　　6结论
　　经过试验，本套装置可以不间断的实时测量并显示三相电压电流的有效值、波形、1-63次谐波频谱、有功无功、谐波畸变率、三相不平衡、有功电度、无功电度以及短时间闪变值Pst和长时间闪变值Plt，相对与传统的每分钟测量3秒钟的方式更有优势，由于使用了数据库技术，还可以方便地对历史数据进行统计与分析，得出各项参数合格率以及显示越限数据及发生时间，更准确的对电能质量情况做出评估。