本文的首要意图是完成一个包含一套完好的仪器的电能质量剖析仪，该仪器能够履行一切必要的电能相关的丈量，而且能够在一个运转实时操作体系的小型硬件体系上完成并行处理。别的，体系的可扩展性也是必需求考虑进来的关键，这首要是为了在进行规划丈量和数据处理运算时契合最新的IEC和EN规范。
图1带有电能质量监控功用的电能传输示意图
什么是需求丈量的量?
电压质量由以下参数进行界说：频率、电压电平改变、闪变、三相体系不平衡、谐波光谱、总谐波失真和信号电压电相等。特别情况下需求将电流信号和电压一同剖析。这样就能够剖析电流相关的参数，并能够核算一些直接参量。
典型的电能质量剖析仪收集并剖析电网中的三路电压，并依据国际规范的规则核算电压质量。
电能质量丈量很重要?
电能的不同寻常之处在于它有必要接二连三被接纳和运用，人们无法方便地很多贮存电能，而且在运用前无法方便地对它进行质量检验。此刻进行防备作业的本钱相对而言是较低的，而且工程师从优化体系运转流程到监测与操控设备的全体装置等。
若电能质量较差，则有或许对生产线形成严峻损害。因而，经过监测电能质量，咱们就能够在体系遭到损害，并导致严峻的财政丢失之前找到潜在的问题。
咱们的电能质量剖析软硬件包被命名为ENA，是用于电能质量监测的归纳的模块化体系。
依据CompactRIO的电能质量剖析仪
本文展现的类型是ENA450电能质量剖析仪，可是因为NICompactRIO产品系列和体系的可扩展性以及LabVIEW代码的可移植性，满意各种不同的运用以及客户的特别需求能够将体系调度成不同的尺度巨细。
除依据彻底灵敏的NICompactRIO体系(ENA450.EC)以外，本文还发明了别的两种全体解决方案，能够把运用程序布置至：”集成化的CompactRIO体系(ENA450.EB,ENA450.NB);”或许单板RIO(即Single-BoardRIO)(ENA460)体系。
电能质量剖析仪的功用由仪器硬件和软件确认。ENA电能质量监测体系包含一系列的软件运用程序，这些运用程序能够用于剖析仪的长途操控、已贮存数据剖析及经过因特网发布电能质量数据。
怎么挑选开发渠道
与传统的依据核算机的仪器相比较，C系列模块完成体系愈加紧凑、巩固，而且尺度更小。而且，N%&&&&&%ompactRIO系列产品还能够为咱们供给各种不同的尺度标准，能够快速习惯不同客户及不同运用的需求。
本文从丰厚的C系列I/O模块中挑选了为电网丈量而规划的NI9225300V功率丈量模块进行高电压的丈量。该模块能够丈量110V电网的相电压和线电压，以及240V电网的相电压。针对电流丈量，咱们运用了NI9227。它还具有更好的温度标准(作业温度范围在-40°C和+70°C之间)，以及十分低的功率耗费(约为8瓦)。
NI9225电能质量剖析仪和NI9227电能质量剖析仪能够在50k采样点/秒的采样率下完成同步采样，能够完成准确的三相功率丈量以及电能质量丈量。本文还规划了特别的电压和电流模块供挑选：EL9215U-R1和EL9215I-R1，它们都依据NI9215模块规划并内嵌了咱们的信号调度电子元件。它们占用三个插槽，能够集成到CompactRIO机箱中运用。ENA电能质量剖析仪固件的最低要求是带400MHz处理器的操控器和带有2M现场可编程门阵列(GateFPGA)的机箱。
丈量才能
固件ENA-Node包含一些并行运转的软件模块：
“FFT剖析仪
“矢量剖析仪
“电流监测器
“闪变计
“EN50160电压监视器
“半周期RMS监视器
“电压发报和报警
“数字输入
图2ENA450接线图–怎么连接到输电线
软件将会剖析电网的三个电压信号(最高可达300Vrms)和三路电流瞬时值，以便核算电网的各种变量：RMS值、频率、谐波光谱、总谐波失真、闪变、三相体系不平衡、有功功率、无功功率、电能和许多其他变量。一切上述固件模块都适合于50Hz和60Hz电力体系。一切仪器都在9.6kS/秒/通道的采样率下作业。
经过运用NI9227电流模块或许经过电流钳连接到ELCOMEL9215I-R1电流模块，能够直接丈量电流变送器(1A/5A)输出的电流。采样率与被丈量信号的频率同步。施行的算法契合IEC61000-4-30、IEC61000-4-15和IEC61000-4-7等电能质量规范的规则。
可丈量的变量列表
用于仪器操控、数据管理和报表的用户界面
一切仪器操控、数据显现和丈量装备都经过ENA-Touch用户界面进行。为了显现丈量的数值，它能够简单、妥当地完成装备并显现丈量的数据。一起因为显现了一切的联机数据，体系也答应贮存数据以进行离线剖析。核算后的变量可及时地进行累计而且一些数据在贮存之前就经过了计算评价。数据依据一个规则的时刻距离定时贮存，还有一些依据事情的数据仅在事情产生时进行贮存。
ENA-Touch用户界面关于操控进行了优化，能够运用触摸屏进行显现，而且也能够在分辨率为800×480的超级移动PC上运用。ENA-Touch能够经过因特网TCP/IP协议长途操控ENA-Node。有两种类型的可视化面板：一些面板在表格中显现固定数值，一些面板能够支撑多种显现数据的办法(如表格、频域图表、图表、矢量图表及电能质量的计算成果)以便显现用户自界说的数值。运用ENA-Report能够很方便地地对贮存的数据进行离线剖析，并生成陈述。
定论
因为该解决方案具有开放性，所以现有体系能够很简单与其他体系结合，通讯协议能够依据客户需求进行调整或许集成到用户现有的SCADA体系中。经过运用具有内置信号调度功用的C系列模块，能够完成强壮的、用户简单把握的解决方案，能够在很大程度上简化软件保护和进一步开发。
开放式硬件架构答应用户增加新的DIO用于监测和操控，或许增加通讯模块完成GPS或许GSM无线通讯。这一电能质量监测体系的首要优势在于功用高，灵敏性好而且尺度小。
