基于LabVIEW的電氣化鐵路電能質量監測系統的設計

　　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”功能函數來實現分頁，其電能質量監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，每個頁面可以實現不同的測試任務。

　　3 電力參數測量程序與測試結果

　　對于電氣化鐵路，供電部門的電能質量評價指標主要有功率因數、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。本系統監測的電力參數有電流、電壓、頻率、諧波、功率因數、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生混疊，首先要對信號進行加窗處理，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量參數監測系統同樣必須具備傳統監測系統的三大功能模塊，即數據采集模塊、數據分析處理模塊和結果顯示模塊。本系統的軟件開發環境為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工具。對于一個虛擬儀器系統而言，軟件是關鍵，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各次諧波頻率、幅值和THD這三個參數的測量。諧波分析的方法很多，理論和實現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，可供直接進行快速頻譜分析。

　　根據GB/T14549-93中的附錄D補充件第三條：對于負荷變化快的諧波源(如煉鋼電弧爐、電力機車等)，測量的時間間隔不大于2 min，諧波測量次數一般不小于30次。根據IEC 1000-4-7：1991，電磁兼容(EMC)第四部分第七節中，諧波測量范圍取基波和2~40次諧波。本系統中，總諧波次數取40次。