專利名稱：一種基于虛擬儀器的功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種負(fù)載功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，特別是一種基于虛擬儀器的功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
供電系統(tǒng)的穩(wěn)定是供電系統(tǒng)安全運(yùn)行的首要條件，因此對(duì)供電系統(tǒng)電能的各項(xiàng)參數(shù)予以監(jiān)測(cè)，以保證供電系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。功率因數(shù)是供電系統(tǒng)使用狀況和利用程度的重要指標(biāo)，也是保證供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一項(xiàng)主要指標(biāo)。目前，監(jiān)測(cè)功率因數(shù)的方法包括指針式功率因數(shù)表直接測(cè)量方法和用單片機(jī)構(gòu)成的智能型功率因數(shù)監(jiān)測(cè)方法。智能型功率因數(shù)監(jiān)測(cè)方法所用系統(tǒng)主要由信號(hào)采樣器件、信號(hào)處理板、單片機(jī)以及顯示單元組成。運(yùn)用取樣電阻來(lái)取樣電壓，運(yùn)用可編程計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)電路頻率、相位差的測(cè)量并通過(guò)單片機(jī)實(shí)時(shí)顯示。用這種方法計(jì)算功率因數(shù)。這兩種方法監(jiān)測(cè)功率因數(shù)，功能模塊全部都以硬件或固化的軟件形式存在，無(wú)法應(yīng)對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的電量波形發(fā)生畸變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬儀器的功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，解決功能模塊固化無(wú)法有效應(yīng)對(duì)電量波形畸變的問(wèn)題。一種基于虛擬儀器的功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法的具體步驟是 第一步搭建虛擬儀器功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
虛擬儀器功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括信號(hào)處理板、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)、波形采集模塊、有效值計(jì)算模塊、積分模塊、乘法模塊和除法模塊。信號(hào)處理板與數(shù)據(jù)采集卡導(dǎo)線連接， 數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接。所有模塊置于計(jì)算機(jī)內(nèi)，波形采集模塊用于求得電壓、電流的幅值；有效值計(jì)算模塊用于求取電壓、電流的有效值；積分模塊用于求取在一定時(shí)間內(nèi)電壓、電流的積分值即有功功率；乘法模塊用于求取電壓、電流有效值的乘積即視在功率；除法模塊用于求取有功功率與視在功率的商即功率因數(shù)。第二步數(shù)據(jù)采集卡獲取采樣頻率
數(shù)據(jù)采集卡采集電壓、電流信號(hào)，根據(jù)奈圭斯特采樣定理，采樣頻率fs不小于被測(cè)頻率最大值fmax的2倍，在工程應(yīng)用中，通常取6 10倍。因此數(shù)據(jù)采集卡的采樣頻率滿足fs彡6 lOfmax。電量波形畸變時(shí)，電量波形中含有多次諧波，如3次、5次、…，通常我們只需考慮19次以下諧波分量，19次以上的分量很小，忽略不計(jì)。因此數(shù)據(jù)采集卡的采樣頻率，fs彡6 IOfmax= (6 10)X19fl，fl為基頻。則一個(gè)工頻周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)N=fs/fl彡114 190，此時(shí)的采樣率為fs=l 14 190fl。這樣數(shù)據(jù)采集卡的采樣頻率就會(huì)隨著信號(hào)頻率Π的波動(dòng)，跟蹤變化。第三步積分模塊計(jì)算有功功率
電壓、電流信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集卡后成為離散化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集卡采集到的電壓、電流數(shù)據(jù)進(jìn)入波形采集模塊后，得到電壓、電流的幅值信息。電壓、電流信號(hào)的幅值進(jìn)入積分模塊， 積分模塊采用公式(1)算法求得在一段時(shí)間內(nèi)的瞬時(shí)功率的和，即有功功率。
權(quán)利要求
1. 一種基于虛擬儀器的功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于本方法的具體步驟為第一步搭建虛擬儀器功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)虛擬儀器功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括信號(hào)處理板(1)、數(shù)據(jù)采集卡(2)、計(jì)算機(jī)(3)、 波形采集模塊(4)、有效值計(jì)算模塊(5)、積分模塊(6)、乘法模塊(7)和除法模塊(8)；信號(hào)處理板(1)與數(shù)據(jù)采集卡(2)導(dǎo)線連接，數(shù)據(jù)采集卡(2)與計(jì)算機(jī)(3)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接；所有模塊置于計(jì)算機(jī)(3)內(nèi)，波形采集模塊(4)用于求得電壓、電流的幅值；有效值計(jì)算模塊 (5)用于求取電壓、電流的有效值；積分模塊(6)用于求取在一定時(shí)間內(nèi)電壓、電流的積分值即有功功率；乘法模塊(7)用于求取電壓、電流有效值的乘積即視在功率；除法模塊(8) 用于求取有功功率與視在功率的商即功率因數(shù)；
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于虛擬儀器的功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，利用虛擬儀器功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的信號(hào)處理板(1)檢測(cè)電信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡(2)進(jìn)入計(jì)算機(jī)(3)波形采集模塊(4)，求得電信號(hào)幅值后進(jìn)入有效值計(jì)算模塊(5)和積分模塊(6)；電信號(hào)有效值進(jìn)入乘法模塊(7)求取視在功率；積分模塊(6)求取有功功率；積分模塊(6)和乘法模塊(7)的輸出進(jìn)入除法模塊(8)，求取功率因數(shù)。本方法將計(jì)算機(jī)的處理能力和儀器硬件的測(cè)量、控制能力結(jié)合在一起，功能強(qiáng)大、容易擴(kuò)展，有效應(yīng)對(duì)電量波形畸變的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01R21/133GK102508021SQ20111030054
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者徐曉彤, 牛會(huì)恩, 王緒龍, 袁紅升 申請(qǐng)人:北京機(jī)械設(shè)備研究所