职业:
动力/电力
产品:
cRIO-9014, 实时模块, FPGA模块, NI 9239, LabVIEW
应战:
开发一个通讯灵敏的便携式丈量设备，可以记载电力体系中的高频瞬变以及在线向多个用户显现数据。
解决方案:
运用NI CompactRIO渠道与LabVIEW软件快速开发了一个高度灵敏的丈量体系原型，供给快速采样和大带宽。
“该原型体系是根据CompactRIO和LabVIEW，展现了低本钱灵敏的开发渠道怎么结合现代通讯技能完成对电力体系中各个部分的操控和丈量。”
大 部分电网维护体系的首要缺陷是无法准确地检测接地毛病的本源。导致呈现接地毛病后，电网的大部分不得不被强行断开，许多客户将失掉电力供应。这不只导致客 户对电力服务绝望而且电力供货商也将收到罚单。背面的原因大多存在于维护单元的采样频率过低以及采用了低通滤波。现有维护体系的根本约束来自于丈量信号高 频成分数据的缺失。
瑞典隆德大学的电子工程系与动力公司E.ON Elnät一起协作建立了实验室研讨电网的分配体系。该项目意在模仿和准确地检测出影响电力体系正常运转的不利因素，如接地毛病等。
高频瞬变在电网中层出不穷。除接地毛病，瞬变也呈现在健康的体系中，一般是因为线路开关通电时产生的瞬变。瞬变信号的剖析标明其频率成分可到达数千赫兹（图1）。
图1 图中的表格记载了接地毛病期间的瞬变，其间实线是 NI 9239模仿输入模块以50kHz的采样率收集到的原始信号，虚线则是相同的信号经过一个截止频率为300Hz的二阶的巴特沃兹低通滤波器之后以1000Hz的采样率收集后的成果
传统上，电网运用的毛病记载仪要么是独立仪器要么被集成到现代数字继电维护设备中。尽管独立的毛病记载仪有高采样频率（高达20kHz）和合适谐波剖析的带宽，可是价格或许极端贵重。一个本钱较低的代替办法是运用集成在数字继电器中的毛病记载仪。
现代继电维护设备一般运用大约1 kHz的采样速率和低通滤波，到达约300Hz的有用带宽。如图1所示，具有这种带宽的单元缺少捕获高频瞬变信号的才能。带宽的缺少说明晰为什么现有继电 维护设备关于间歇产生的接地毛病的检测才能体现得如此糟糕。假如没有高频数据，规划一个针对间歇接地毛病的牢靠算法，极端困难。
体系开发
在开发过程中，一个独立单元的功用至关重要，因为设备将被放置在一个发电站里。为了满意这一要求，开发团队挑选了NI CompactRIO硬件以及图形化体系规划软件LabVIEW。本体系供给了可移动性、灵敏性和可扩展性以习惯运用的需求。此外，LabVIEW很多现成可用的软件库，加上商用现成的硬件模块，大大地缩短了开发时刻。
NI 9239模 拟输入模块具有内置的抗混叠滤波器，它可以在高效带宽下快速采样。50kHz的采样频率和优化的内置滤波器供给了22 kHz的有用带宽。一起支撑高达250伏的通道阻隔特性，供给了一个现成即用的丈量体系无需自定制。一个便携式的3G调制解调器和一个小的路由器保证了与 用户的通讯疏通，而且供给了长途开发功用。
CompactRIO FPGA上履行程序具有高度的时刻确定性，而且LabVIEW Real-Time Module具有数据记载和通讯才能，这一渠道为构建高功用丈量体系供给了杰出的根底。此外，完善的解决方案合适于快速原型化运用。
通讯
因为电力设备包含电站内的一个独立体系，操作者坚持牢靠的长途通讯至关重要。为了保证丈量单元的可移动性，咱们挑选了运用3G调制解调器和一个小路 由器的解决方案。一个 PC主机处理与操作者的通讯，如图2所示。此外，该小组运用LabVIEW运用程序生成器规划了一个易于运用的界面，这首要是因为大部分操作员缺少 LabVIEW的运用经历。
未来方案
该原型体系根据CompactRIO和LabVIEW展现了现代通讯技能怎么结合低本钱灵敏的开发渠道完成对电力体系各个部分的操控和丈量。电力供 应商和客户从这个牢靠的、高功用的继电维护体系中获益，该体系经过集成具有完好功用的毛病记载仪来和谐整个变电站。此种解决方案支撑准确的毛病检测，而无 需对很多客户断电。
作者信息:
Christoffer Örndal
Department of Measurement Technology and Industrial Electrical Engineering, Lunds UNIversity
瑞典
运用CompactRIO检测电弧的间歇性接地毛病
