使用LabVIEW和CompactRIO快速原型測量系統(tǒng)用于檢測電力系統(tǒng)中的高頻瞬變

　　使用CompactRIO檢測電弧的間歇性接地故障

　　作者:

　　Christoffer Örndal - Department of Measurement Technology and Industrial Electrical Engineering, Lunds University

　　Andreas Andreas Jönsson - DLAB – Lund University

　　Magnus Akke - DLAB – Lund University

　　行業(yè):

　　能源/電力

　　產(chǎn)品:

　　cRIO-9014, 實(shí)時(shí)模塊, FPGA模塊, NI 9239, LabVIEW

　　挑戰(zhàn):

　　開發(fā)一個(gè)通信靈活的便攜式測量設(shè)備，可以記錄電力系統(tǒng)中的高頻瞬變以及在線向多個(gè)用戶顯示數(shù)據(jù)。

　　解決方案:

　　使用NI CompactRIO平臺(tái)與LabVIEW軟件快速開發(fā)了一個(gè)高度靈活的測量系統(tǒng)原型，提供快速采樣和大帶寬。

　　"該原型系統(tǒng)是基于CompactRIO和LabVIEW，展示了低成本靈活的開發(fā)平臺(tái)如何結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)中各個(gè)部分的控制和測量。"

　　大 部分電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是無法準(zhǔn)確地檢測接地故障的根源。導(dǎo)致出現(xiàn)接地故障后，電網(wǎng)的大部分不得不被強(qiáng)行斷開，許多客戶將失去電力供應(yīng)。這不僅導(dǎo)致客 戶對電力服務(wù)失望并且電力供應(yīng)商也將收到罰單。背后的原因大多存在于保護(hù)單元的采樣頻率過低以及采用了低通濾波。現(xiàn)有保護(hù)系統(tǒng)的基本限制來自于測量信號高 頻成分?jǐn)?shù)據(jù)的缺失。

　　瑞典隆德大學(xué)的電子工程系與能源公司E.ON Elnät共同合作建立了實(shí)驗(yàn)室研究電網(wǎng)的分配系統(tǒng)。該項(xiàng)目意在模擬和準(zhǔn)確地檢測出影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的不利因素，如接地故障等。

　　高頻瞬變在電網(wǎng)中屢見不鮮。除接地故障，瞬變也出現(xiàn)在健康的系統(tǒng)中，通常是由于線路開關(guān)通電時(shí)產(chǎn)生的瞬變。瞬變信號的分析表明其頻率成分可達(dá)到數(shù)千赫茲(圖1)。

　　圖1 圖中的表格記錄了接地故障期間的瞬變，其中實(shí)線是 NI 9239模擬輸入模塊以50kHz的采樣率采集到的原始信號，虛線則是同樣的信號經(jīng)過一個(gè)截止頻率為300Hz的二階的巴特沃茲低通濾波器之后以1000Hz的采樣率采集后的結(jié)果