基于虚拟仪器的农网谐波监测平台设计和开发.pdfVIP

基王虚拟倥嚣的盔圃谐波监到垩台遮让与五发 基于虚拟仪器的农网谐波监测平台设计与开发 陈春玲许童羽 周玉宏 (沈阳农业大学信息与电气工程学院 沈阳 110161) 摘要：论文针对农村电网谐波源的复杂特性，研究设计基于虚拟仪器技术的、开放式的农网谐波 监测平台，该平台既可以通过高速数据采集卡获取实际电网或标准谐波源中的谐波信号，也可以加 载基于虚拟仪器或Matlab仿真生成的任意组合的虚拟谐波信号。集成了F盯等多种信号处理方法， 用于谐波信号的检测与分析。仿真算例表明，运用基于汉宁窗的FFT方法检测农网常见谐波，可以 获得较理想的结果。 关键词：谐波监测；虚拟仪器；谐波信号；F丌 1 引言 随着农村经济的发展，乡镇企业不断增多；而且随着国家产业结构的调整，大量工矿企业从城 市转移到了农村地区。这些企业使用的大量电力电子设备以及其他非线性设备，使得农网中谐波污 染日益严重，对农村电网和用户造成了严重危害。因此谐波治理已成为农网建设与运行中亟待解决 的问题。谐波治理的首要前提是能准确的对电网中的谐波进行监测，谐波的实时准确监测能反映出 电网的电能质量，以此作为研究问题和解决问题的最终依据。 农村电网中包含多种谐波源，谐波频次范围广。研究和开发农村电网谐波监测系统，对电网中 谐波含量进行准确的测量，为谐波治理提供技术依据，对实时综合监测电能质量、保证供电系统安 全运行，具有重要的理论和实际意义。 2谐波监测平台设计 农网谐波监测系统的功能实现采用虚拟仪器技术的思想，在最少量的硬件模块支持下，用软件 编程来完成原本应由硬件电路完成的数据处理、计算、分析、结果显示的功能，实现了将硬件软件 化。该系统的硬件设计包括：电压互感器(门)、电流互感器(cT)、信号调理电路、数据采集卡 等器件，将测量结果传送到PC中由LabVIEw来完成数据分析、存储等功能，系统结构图如图1所示： 电压信弓 。 PT 信号调理 电流信号。 电路 —一数据采集卡I - 个 cTl - PCI人 l 总 计 线 算 输出测量结果 软件开发平台 机 (谐波监测与分析系统) 图1 农网谐波监测平台总体构架 Thestructureofrural networkharmOnicmOn．tor Fig．1 pOwer plat|0rm 141 2．1 硬件电路 各路传感器同时对农村电网中谐波源的三相电压、三相电流进行采样，通过电压传感器和电流 传感器将高电压、大电流强电信号转换成小电压、弱电流的弱电信号。考虑到农网频率不稳定的特 点，增加了信号调理电路。信号调理电路主要由隔离放大器和抗混叠滤波器构成。由于信号中的高 频成分经过快速傅立叶变换(FFT)分析时会产生混叠效应，采用抗混叠滤波器对信号进行低通滤 波，以克服频谱混叠而产生的失真。数据采集卡(DAQ)是硬件电路的关键设备，DAQ的精度和 转换速度对系统的实时陛、精确度具有重要影响。本系统选用凌华DAQ2010，主要技术特性为：32 采样定理，抽样率至少应等于或大于信号中所含有最高频率的两倍，本系统的数据采集卡足以满足 50次谐波(2 成多路电压、电流的数据采集。 2．2系统软件设计 本系统采用的LabVIEw是美国国