1 硬件設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)三相電源的信號(hào)采集與調(diào)理，本系統(tǒng)中采用霍爾電流電壓傳感器進(jìn)行信號(hào)采集?；魻杺鞲衅魇且环N原邊與副邊高度隔離，副邊真實(shí)反映被測(cè)直流、交流、脈動(dòng)電流等原邊波形的傳感器。具有線(xiàn)性好、頻帶寬、相應(yīng)快、過(guò)載能力強(qiáng)、溫度特性好、輸出連續(xù)可調(diào)、性能穩(wěn)定和不損失被測(cè)檢路能量等優(yōu)點(diǎn)［1］。從傳感器出來(lái)的信號(hào)大多數(shù)要經(jīng)過(guò)調(diào)理才能進(jìn)入數(shù)據(jù)采集設(shè)備。信號(hào)調(diào)理的方法包括放大、隔離、濾波、激勵(lì)、線(xiàn)性化等。理想濾波電路的頻率響應(yīng)在通帶內(nèi)應(yīng)有一定幅值 和 線(xiàn) 性 相 移，而在阻帶內(nèi)其幅值應(yīng)為零。根據(jù)不同要求，*常用的低通有源濾波器有三種:Butterworth、Chebyshev、Bessel 濾波電路。Butterworth濾波電路的幅頻響應(yīng)在通帶中有*平幅度特性，但從通帶到阻帶衰減較慢; Chebyshev 濾波電路能迅速衰 減，但允許通帶中有一定紋波。而 Bessel濾波電路著重于相頻響應(yīng)，其相移于頻率基本成正比，即群時(shí)延基本是恒定的，可得失真度較小的波形［2］。綜上所述，Butterworth 濾波電路在通帶內(nèi)的幅頻和相頻響應(yīng)均滿(mǎn)足抗混疊濾波器的要求。

系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖如圖 1 所示。

2 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂。主要實(shí)現(xiàn): 電壓源和電流源的幅值、頻率的測(cè)量; 故障序分量的計(jì)算、顯示; 諧波分析及各次諧波大小計(jì)算及其顯示，失真度的計(jì)算及其顯示; 有功功率、無(wú)功功率以及功率因數(shù)的計(jì)算和顯示; 測(cè)試報(bào)表的制作［3］。

系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖 2 所示。

軟件設(shè)計(jì)主要包括前面板設(shè)計(jì)和后面板程序設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)中的前面板共有 5 部分: 主面板、常規(guī)測(cè)量面板、諧波分析面板、故障序分量顯示面板以及報(bào)表面板［4，5］。諧波分析面板如圖 3 所示。

后面板主要實(shí)現(xiàn)前面板程序設(shè)計(jì)的，其中故障序分量計(jì)算子程序通過(guò)對(duì)三相電壓和電流進(jìn)行對(duì)稱(chēng)分量算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果系統(tǒng)發(fā)生故障，比如缺相、單相接地以及相間短路等故障時(shí)，零序分量或負(fù)序分量不為零; 如果系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)生故障的話(huà)，零序負(fù)序分量都為零，正序分量不為零。序分量的計(jì)算采用的是相量法，即把三相電壓電流轉(zhuǎn)化為復(fù)數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。具體的計(jì)算公式如下:

以 UA 為參考，則 UA 的相位、UA 和 UB 之間的相

位、UA 和 UC 之間的相位分別為 φA、φB、φC。則，U·A =UAeIφA ，U·B = UBeIφB，U·C = UCeIφC。令 α = ei2π3 ，則有 UA電壓零序分量 U·0 = 13 ( U·A + U·B + U·C )電壓正序分量 U·1 = 13 ( U·A + αU·B + α2U·C )電壓負(fù)序分量 U·2 = 13 ( U·A + α2U·B + αU·C )同理，電流的零序、正序、負(fù)序分量分別如下式所示:

電流零序分量 I·0 = 13 ( I·+ I·B + I·C )電流正序分量 I·1 = 13 ( I·A + αI·B + α2 I·C )電流負(fù)序分量 I·1 = 13 ( I·A + α2 I·B + αI·C )報(bào)表子程序?qū)崿F(xiàn)的功能是把本設(shè)計(jì)中測(cè)量到的量以報(bào)表的形式打印出來(lái)。其包括電壓電流量的幅值、電壓幅值**誤差、電壓幅值相對(duì)誤差、失真度、頻率及三相有功功率、三相無(wú)功功率和三相功率因數(shù)以及電壓電流波形［6］。報(bào)表子程序框圖如圖 4 所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)基于 LabVIEW 圖形化的編程平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)測(cè)試交流電壓源和電流源性能的測(cè)試與分析儀裝置。系統(tǒng)采用霍爾電壓電流傳感器將三相電源信號(hào)采集并進(jìn)行了信號(hào)的處理，實(shí)現(xiàn)了電壓電流幅值、頻率、失真度以及電壓幅值測(cè)量的**誤差和相對(duì)誤差的計(jì)算和實(shí)時(shí)顯示，并將結(jié)果形成報(bào)表為電網(wǎng)繼電保護(hù)提供了實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和保證。