基于虚拟仪器的谐波自动测量系统
基于虚拟仪器技术的谐波测量

图 6 谐波含有率柱状图
误差分别如图 4 所示 。 谐波信号的相位误差分别如图 5 所示 。 在 3个谐波信号相互影响的情况下 , 3次、 5次、 11次 谐波幅值误差最大值分别为 0. 0715%、 0. 0818%、 0. 0238% , 相位误差最大值分别为 0. 006° 、 0. 0185° 、 0. 0122° ,且随着基 波频率 f1 越靠近 50Hz,误差就越小。电力系统中频率偏 差很小 ,我国国家标准 G B / T 15945 - 1995 《 电能质量 电 力系统频率允许偏差 》 规定 :电力系统正常频率偏差允许 值为 ± 0. 2Hz。下面就以基波频率为 49. 8Hz时 ,来分析校 验信号的误差 ,仿真结果如表 1所示。
N Ts T1
ω j
Φ = arg [ X2 ] - arg [ X1 ] - 2 π, 且其取值范围在 其中 Δ ( - π,π ]之间 。 求得 λ1 以及各次谐波的幅值与相角后 , 可进一步 求得各次谐波含有率 , 以及各次谐波的有功 、 无功功率 等参数 。
3 算法的实现及仿真
= k1 +λ1
谐波测试系统的程序包括数据采集模块和谐波分 析模块 。数据采集流程如图 2。
加 B artlett窗 ,可使谱分析时谐波相互之间的影响 大大减小 ; 同步误差不大时 ,一般有 |λi | < 1,可以认为 第 i次谐波对应第 ki 根谱线 ,即
X ( ki ) = Ai
Hale Waihona Puke 2Aiω - ωi ) e W 0 ( kiΔ
2 基于 D FT 校正的谐波测量方法
( 2)
于是 , x ( n ) 的频谱为
基于虚拟仪器的变电站谐波监测与分析系统的实现

Telecom Power Technology设计应用技术基于虚拟仪器的变电站谐波监测与分析系统的实现康锴(国网固原供电公司,宁夏固原近年来,我国经济发展速度不断加快,不同类型的电力电子设备在各个领域得到了广泛应用。
然而,大量使用电力电子设备会导致电网受到电磁污染,加之工业和商业领域的电能质量要求不断提高,因此对电力系统谐波来源和分布状况进行科学的监测和分析,寻找消除和限制电力系统谐波的措施至关重要。
通过分析变电站谐波的特点,提出基于虚拟仪器的变电站谐波监测与分析系统的实现方法,为有效解决变电站谐波问题提供帮助。
虚拟仪器;变电站;谐波监测与分析系统;电力电子设备Realization of Substation Harmonic Monitoring and Analysis System Based onVirtual InstrumentKANG Kai(State Grid Guyuan Power Supply Company, Guyuaneconomic development has beenelectronic equipment have been widely used in various fields. However, the extensive use of power electronic equipment 2023年10月10日第40卷第19期11 Telecom Power TechnologyOct. 10, 2023, Vol.40 No.19康 锴:基于虚拟仪器的变电站谐波监测与分析系统的实现力系统的运行成本。
第二,谐波会引起电压波形失真,使得电压不再是纯正弦波,而是含有谐波成分,影响电力设备的正常工作,降低设备的可靠性和寿命。
第三,谐波会导致电流波形失真,使得电流不再是纯正弦波,而是含有谐波成分,导致电流过载,使得电力设备的运行不稳定,甚至引起设备过热、损坏或触发保护装置。
基于虚拟仪器技术的电网谐波测试系统

m ane a c i tn n e、 d s lyig a d rco dng d t ip a n n e r i a a、c e tn ntg ae e r、 h g e tefce c r ai g i e r td rpo t i h ts f i n y、 hgh p ror n ep c n O o i i e f ma c r ea d S n. i Ke y wor :v ru li sr ds i a n tume t a monc e t t n ;h r i;ts
技术和测量技术相结合 的产物 。 它充分发挥 了计算机 强大 的功能和软件 设计的灵活性 。 使用 图形编程语言
L 、 记录、自动 生成综 合测试 报告、 检测效 率高、 性价 比高等优 点。 关键 词: 虚拟仪器 ;谐波 ;测试 中图分类号:T 9 0 2 M 3 . 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 — 1 5 (0 6 0 — 0 0 0 073 7一20 )404 —2
基于虚拟仪器的谐波源定位系统的设计与研究的开题报告

基于虚拟仪器的谐波源定位系统的设计与研究的开题报告一、研究背景和意义谐波源定位在电力系统中具有重要的应用价值。
谐波源可能来自于非线性负载、电压波动和系统故障等各种因素引起的电压畸变。
若谐波源被定位,我们可以采取相应的措施来降低谐波污染,保护设备安全运行,提高电力系统供电可靠性。
目前已经有许多人在研究谐波源定位。
其主要方法是选取一组测量点,通过采集实时数据并使用算法进行处理,获得谐波源的位置信息。
但是,传统的谐波源定位系统需要专用仪器和大量人力、物力投入,成本高且运维周期长。
为此,我们提出了基于虚拟仪器的谐波源定位系统,以降低仪器成本和减少人力投入,提高系统的实用性和经济性。
二、研究思路和方法我们将基于虚拟仪器的谐波源定位系统中的仪器集成在计算机上,通过软件对其进行控制和调试。
谐波源的定位需要实现两个主要功能:数据采集和信号处理。
具体方法如下:1.数据采集采用电子电流互感器测量电流,电压互感器测量电压,并通过A/D转换器将信号采集到计算机中。
为了提高数据采集的准确性,我们需要根据传感器的参数进行背景校准,消除传感器本身的误差。
2.信号处理通过功率频谱分析等方法进行信号处理,获得测量点的电压和电流的谐波分量、相位角和振幅信息,建立测量点之间的谐波响应模型。
使用基于卡尔曼滤波和相关性分析的算法,对模型进行优化,确定谐波源的位置信息。
三、预期结果通过该研究,我们期望能够实现低成本、高效率、高准确度的谐波源定位系统,在电力系统实践中得到应用。
同时,我们计划制作虚拟仪器,使用LabVIEW等软件进行控制和调试。
除此之外,我们还希望在系统性能优化、误差分析和自适应能力方面做出更多的探索和提升。
四、研究进度安排本课题目前处于前期研究阶段,下一步的研究进度安排如下:1.收集相关文献和资料,深入研究谐波源定位的理论和方法。
2.选择合适的虚拟仪器开发平台,制定软件开发计划,设计实验方案。
3.搭建硬件平台,完成电力系统的测量点布置和传感器的连接。
基于虚拟仪器的谐波分析测试仪

元 是该 系统 的 关键 环 节 之 一 ,其 性 能 直 接 决 定
箱
整个系统所 能达到 的精度等级。本系统按照 以
上 指标 选 用 了精度 达 0 0 级 的高 性 能 CT/ .1 PT 传 感 器 ,电压 的变 比约 为 1 6 ( 6 0 ms /16 即 0 Vr
显示器 、打 印机 以及 连接 电缆 。 3 1 1 1 工控 机和 数 据采 集卡 。 ..
窗 ( et n u a - n o R ca g lr wid w)后做快速傅立叶 变换 ( F F T)的方法得到准确的谐 波值 ,能完 成待测 电气 电子设备的谐波 电流发射 限值 的测 量 ,同时具备连续保存数据和波形、历史数据
பைடு நூலகம்
强 /电压 )等 。 当输 入 信 号 被 适 当调 理 后 ,即 可 输 给数 据 采 集 单 元 进 行 模 数转 换 。数 据 采 集
信
ET U
由工控机 ( C)进行控制 ,工控机 中 c U 的 1 P P 性能决定 了整个采集过程的速度 。
号 调
理
谐波分析系统的传感器主要有 电流互感器
谐 波 算法 :F T F
3 本测试仪器构成与工作原理
3 1 仪 器的构成 .
波频率的分量 ,后者 电量 即称为谐波 。谐波频 率与基波频率的比值 (- n A ̄ )称为谐 波次数。
谐 波 实 际上 是 一 种干 扰量 , 电 网受 到 “ 使 污染 ” 。
与 传统 的仪 器 不 同,虚拟 仪器 ( ru l Vit a
I sr me t n tu n )是基于计算机和标 准总线技术的
基于虚拟仪器的电网谐波检测

Detection of Harmonic on Virtual Instrument 作者: 王建平 林纯
作者机构: 南通大学电气工程学院,江苏南通226000
出版物刊名: 梧州学院学报
页码: 72-77页
主题词: 电力谐波 瞬时无功理论 快速傅立叶变换
摘要:该文对电力谐波的基本概念、特征参数、产生原因、危害与抑制方法进行了研究,详细探讨了目前国内外电力谐波检测方法。
实现了MATLAB环境下基于FFT、基于瞬时无功理论的谐波检测仿真研究。
LabVIEW作为一种强大的虚拟仪器开发平台,被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。
该文通过调用MATLABScript节点的方式完成了与MATLAB语言通讯接口,利用数据采集卡、互感器电路、PC机完成了LabVIEW环境下的电力信号谐波检测。
基于虚拟仪器技术的谐波监测系统的软件设计

近 年来 ,计算机技 术 、通 信技 术 以及 测试技 术的不 断发展推 动 了虚 拟仪 器技术 的发展 。 因为虚 拟仪 器具 有丰 富的软件功 能、 简单的硬件 结构 、高度 的智 能化 等特 点。 因此 ,本 文在基 于虚 拟仪 器技 术 的 电能质量监 测 系统的基础 上 ,编 写 了其 中f F 谐 波检 测模 块 ,进 行 了算 例 分析 ,并验 证 了该F T 测模 块 的有效性和 正确性 。  ̄F T F检 关键 词 : 电能质量 ;谐波 ;虚拟仪 器技术 ;快速傅 立叶 变换
维普资讯
厂 垄 堕 _ ]
基于虚拟仪器技术的谐波监测系统的软件 -- 汉计 I X .
许 逵 邱 国跃
( 州 大 学 电 气工 程 学 院 ,贵 州 贵 阳 5 0 0 ) 贵 5 0 3
摘
要:解 决 电力 系统 的谐波 问题 ,首 先就需要 对谐 波参 数进 行 实时 的检 测和 分析 ,才能够正 确评 估 电能质 量 的好 坏 。
H a e in Ba e n Vit l n tume c noog r i io i gS se So t r s ̄ s do rua sr w I nt Te h l y XU Kui QI GU y . U O.ue
虚拟 仪器技术 是一种 基于计 算机 的实时控制 技术 , 它使现 代测试 仪器不 但具 有传统仪 器 、仪表 的全部功 能 , 同时还 可 以充 分地利 用计算 机强大 的信 息处理 能力 、存储 容量和 网络功 能 。解 决 电能质量参 数监测 中的数据读 取 、
存 储 、 分 析 以及 远 程 传 输 等 , 此 外 虚 拟 仪 器 具 有 功 能 丰 富 的 面 板 , 使得 测 量 结 果 更 加 直 观 清 晰 。 传 统 的 电能 质 量 监 测 系 统 以 硬 件 为 核 心 集 成 各 种 测 试 仪 器 ,体 积 庞 大 、 监 测 指 标 少 , 实 时 性 差 、 价 格 昂贵 、 功
虚拟仪器技术在谐波检测系统中的应用研究

1 引 言
般而言, 理想电力系统应具有单一频率 、 单一 波形 、 若干电压等级的电能属性。当电压 、 电流
电力系统谐波检测问题是 目前电工学科急需解 决的难题 之一 。现有谐 波检 测方 法按 照原 理可 分 为 模拟滤波器法、 基于传统功率定义检测法、 基于瞬时 无功功率理论的检测法 、基于傅里叶变换的检测方 法 、 于神 经 网络 的检 测法 、 于 自适应 对 消原 理 的 基 基
s g e td p r t n r s l i s se w r lo a ay e . u g s ,o e a o u t o t s y t m e as n lz d e i e s f h e Ke r s Ha mo c y wo d : r n :Vi u l i s u n ;F u e a s r a o i r a n t me t o r r ̄ n fm t n t r i o i
了采用傅里 叶变换 的方法对谐 波进行检测和分析的原理 , 对虚拟仪器技术 的特点和优点并与传统仪器分析技术 进行 了初步对 比。最后 , 给出了基 于虚拟仪器技术的电力系统谐波检测和分析 系统 的软 、 硬件组成 , 并简要分析了该系统
的 运 行 结果 。
关键词 : 谐波 ; 虚拟仪器 ; 傅里 叶变换
3Xni gId s a C l g , rm i80 9 , h a .i a n ut l o ee Uu q 30 1C i ) jn i r l n
Ab t a t T e s r u n s amo i n p w r s se w s i t d c d .a d t o e c mmo a y i me I d f i s r c : h e o s e s o h r n c i o e y t m a n r u e i f o n I s o l n a ls to s o t n s l p u h i d a t g s a d d s d a t g s w r b e y r ve e .Th p n i l o a mo i d le n a d n My n ls t er a v a e n ia v n a e ee r f e iw d n il e r cp e f r h r n c e t g n a i i i f g b e n F u ir t n fr t n a o u e n h n f au e n d a tg s o it a n t me t tc mi u l s s a d o o r r s ma o W e a o i s fc s d o .T e e tr s a d a v a e f vr l i s u n e h q e p u n u r i dfe n e f m t dt n l isr me t a a y i g e h q e w r s td b e y F n l , s f r / ad r t s i r cs r e o r i o a n t a i u n n l z t c n u s e n i e a t e r f . ial il y o t eh r wa wa e c mp n n a mo i e t g a d a ay i g s s m a e n vr a n t me t ̄c n q e f r p w r s se we e o o e t o h r n c d le n n s f i n lz y t n e b d o i u l i sr s t u n h u o o e y tm r i
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第28卷第4期增刊
2007年4月
仪器仪表学报
Chinese Journal of Scientific Instr ument
Vol 128No 14Apr 12007
基于虚拟仪器的谐波自动测量系统
3
刘金清
(福建师范大学物理与光电信息科技学院 福州 350007)
摘 要:本文介绍微机技术和虚拟仪器技术在谐波自动测量中的应用,阐述了系统的组成、测量原理及设计方法。
该系统能够实时动态地测量电信号的各谐波含量,而且能够实时显示分析的数据和波形,具有较广的应用价值。
关键词:虚拟仪器;谐波分量;自动分析;计算机技术
Automa tic mea sur ement system o f har monic ba sed on vir tua l instr ument
Li u Jinqi ng
(Sc hool of Physics and O ptoelectr onics Technology ,Fujia n N ormal U niversity ,Fuzhou 350007,China )
Abstract :The applicat io n of personal comput er t echnique a nd vi rt ual inst rument t echnique for a utomatic anal 2ysis of harmonic was i nt roduced.The confi guration a nd t he measurement pri nciple of analysis syste m were al 2so int roduced.Each har monic content of elect ric si gnal coul d be measured ,and t he anal ysis re sult s were dis 2
pl ayed by syst em timely.It may have wide 2range appli cation.
K ey w or ds :vi rt ual i nst r ument ;ha rmo nic conte nt ;automatic anal ysi s;comput er t echni que
3基金项目福建省科技厅基金(K D )资助项目
1 引 言
随随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展,电子测量仪器技术发生了巨大的变化,新的测试理论、测试方法、测试领域以及仪器结构不断出现,在许多方面己经冲破了传统仪器的概念[1]。
在这种背景下,美国国家仪器公司(N I)于20世纪80年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器(V I )的概念。
所谓虚拟仪器[2],就是用户通过应用程序将通用计算机与仪器硬件结合起来,用户可以通过友好的图形界面,即虚拟前面板,操作这台计算机,就像在操作一台传统的仪器设备一样。
虚拟谐波自动测量系统是一种智能化的仪器,它能准确实时地测量电网中或电器生产线上的电流各谐波含量,分析电网污染情况,而分析的结果能够实时准确地显示出来。
2 虚拟仪器的系统构成
任何一台仪器都由以下3大功能块组成:信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达与输出。
虚拟谐波自动测量系统由硬件系统和软件系统2大部分构成,其基本组成框图如图1所示。
图1 谐波自动测量系统组成框图
3 虚拟谐波分析的硬件系统
[3]
硬件系统是由B H5104采集卡、计算机、输入输出接口电路组成。
B 5卡是I BM T 总线
:0212H 104-PC/A
216 仪 器 仪 表 学 报第28卷
兼容的数据采集板,可直接插入I BM -PC/A T 总线兼容的计算机内的任一总线扩展槽(ISA )中,构成电信号的数据采集、波形分析和处理系统,也可构成工业生产过程或电网控制监控系统。
B H5104板上装有12b 分辨率的A/D 转换器和D/A 转换器。
为用户提供了8双/16单的模拟输入通道和2路模拟输出通道。
输入信号幅度可以经程控增益仪表放大器调到合适的范围,保证最佳转换精度。
程控增益可选择1、2、4、8或1、10、100、1000倍。
A/D 转换器输入信号范围±5V 或0~+10V 。
B H5104板支持软件触发、定时触发和程控阈值电平触发3种A/D 电路启动转换工作方式。
支持软件查询、DMA 、中断等数据传送方式。
4 谐波分析的基本原理
电网上或生产线上的电流信号通过B H5104板,经A/D 转换器后,得到采集的数字信号,分别存储于计算机中。
再通过FFT 程序[4]计算后可得被测信号的各次谐波含量,同时还可以测出总谐波畸变率THD 。
通过软件编程实现分析结果的显示及打印等。
5 程序设计
本系统选用Vi sual Basic 6.0软件开发虚拟仪器的前面板,并完成数据的采集与处理,虚拟谐波分析仪的设计界面如图2所示。
图2 谐波自动测量系统界面
6 数据实时处理
本系统设计中,为了提高数据吞吐率以及实现实时数据处理(如随时取数、随时暂停设备、随时开始传输、随时存盘、随时显示波形、随时设备控制输出等功能),采用一种最新、最灵活的设计思想,即数据采集传输和数据处理相独立的思想。
用本文所创建的设备对象在W 系统空间里开辟一个固定长度8K B ,且连续的非分页环形内存池B ff ,这个内
存池与用户数据缓冲区相独立,设备对象在后台只负责数据采集和传输,并将其数据填充在环形内存池
中,且维护一个当前指针,它指向环形内存池中最新数据的位置(用户可以通过G etB u 2ff erInde xAD 捕获这个指针),如图3所示。
图3 环形内存池指针一个周期内的流向
7 结 论
本文通过VB 编程方法实现虚拟谐波分析功能的开发。
系统界面友好,操作方便,测量准确,本系统可测量电网或生产线上的通电电流波形、各次谐波分量、
频率、幅值、有效值等参数。
本系统已应用于福州某电子节能灯生产线上测量电子节能灯的通电电流波形、各谐波分量、频率、幅值、有效值等参数,对FZZN18W 型电子节能灯的测量结果如图4所示。
本系统测量的结果与青岛青智仪表公司的8793A 型节能灯专用测量仪的测量结果误差在1%以内,取得良好的测量效果。
本系统的开发方法具有较高的借鉴作用。
图4 FZZN18W 型电子节能灯的测量结果
参考文献
[1] 杨乐平.虚拟仪器技术概念[M ].北京:电子工业出版
社,2003.
[2] 秦树人.虚拟仪器[M ].北京:中国计量出版社,2004.[3] 卢晓红,麻硕士,贾振元.虚拟波形发生器的研究与开
发[J ].仪器仪表学报(增刊II I ),2006,27(6):
180221804.
[] 孙金甫,李兰芳,刘开培基于FF T 和小波变换的电能
质量分析方法[]仪器仪表学报(增刊上),5,6
(8)526indow s 12u er 4.J .2002:1111.。