基于LabVIEW的電氣化鐵路電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

　　在主程序的前面板中，可以利用LabVIEW提供的選項卡控件“Tab Control.vi”功能函數(shù)來實現(xiàn)分頁，其電能質(zhì)量監(jiān)測主程序前面板如圖3所示。圖中程序頁面顯示的是伏安測量頁面，每個頁面可以實現(xiàn)不同的測試任務(wù)。

　　3 電力參數(shù)測量程序與測試結(jié)果

　　對于電氣化鐵路，供電部門的電能質(zhì)量評價指標(biāo)主要有功率因數(shù)、三相電壓不平衡度、各次諧波電壓及諧波電流、電壓總諧波畸變率和電壓波動及閃變等。本系統(tǒng)監(jiān)測的電力參數(shù)有電流、電壓、頻率、諧波、功率因數(shù)、功率(右功、無功、視在功率和總功率)、三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度和閃變等。

　　由于譜泄漏的原因，為了減少泄漏誤差，避免信號在做諧波分析時發(fā)生混疊，首先要對信號進(jìn)行加窗處理，再通過FFT變換完成諧波分析。這里以A相電壓的諧波測量為例，給出了如圖4所示的基于LabVIEW的諧波計算流程圖。

　　基于虛擬儀器的電氣化鐵路電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)同樣必須具備傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)的三大功能模塊，即數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊和結(jié)果顯示模塊。本系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境為LabVIEW，它是美國NI公司推出的一種基于G語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。對于一個虛擬儀器系統(tǒng)而言，軟件是關(guān)鍵，是靈魂，硬件僅用于解決信號的輸入和輸出。

　　諧波測量模塊一般要實現(xiàn)各次諧波頻率、幅值和THD這三個參數(shù)的測量。諧波分析的方法很多，理論和實現(xiàn)上都比較成熟的是快速傅立葉變換(FFT)分析法，LabVIEW提供有諧波分析軟件包，可供直接進(jìn)行快速頻譜分析。

　　根據(jù)GB/T14549-93中的附錄D補(bǔ)充件第三條：對于負(fù)荷變化快的諧波源(如煉鋼電弧爐、電力機(jī)車等)，測量的時間間隔不大于2 min，諧波測量次數(shù)一般不小于30次。根據(jù)IEC 1000-4-7：1991，電磁兼容(EMC)第四部分第七節(jié)中，諧波測量范圍取基波和2~40次諧波。本系統(tǒng)中，總諧波次數(shù)取40次。