一種基于虛擬儀器的電參數(shù)測量系統(tǒng)設(shè)計摘要本文介紹了一種基于虛擬儀器的電參數(shù)測量系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)包含了硬件設(shè)備、軟件平臺和測量方法三個方面的內(nèi)容。硬件部分主要由傳感器、信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集器和計算機(jī)控制器組成。軟件平臺為LabVIEW及其虛擬儀器開發(fā)環(huán)境。測量方法包括直接測量、比率法測量和差式法測量。本設(shè)計使得電參數(shù)測量系統(tǒng)具有低成本、高精度、易操作等優(yōu)點(diǎn)。最后，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性和可靠性。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；電參數(shù)測量；LabVIEW引言電參數(shù)測量在現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)中扮演著重要的角色。電參數(shù)測量通常包括電壓、電流、功率等內(nèi)容。傳統(tǒng)的電參數(shù)測量系統(tǒng)由儀器、傳感器、數(shù)據(jù)采集器和控制器等硬件設(shè)備組成。這些設(shè)備存在著價格昂貴、安裝復(fù)雜、校準(zhǔn)繁瑣等問題。為了提高電參數(shù)測量的效率和準(zhǔn)確性，研究人員開發(fā)出了一種基于虛擬儀器的電參數(shù)測量系統(tǒng)。本文旨在介紹一種基于虛擬儀器的電參數(shù)測量系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)包含了硬件設(shè)備、軟件平臺和測量方法三個方面的內(nèi)容。其中，硬件部分主要由傳感器、信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集器和計算機(jī)控制器組成。軟件平臺為LabVIEW及其虛擬儀器開發(fā)環(huán)境。測量方法包括直接測量、比率法測量和差式法測量。系統(tǒng)設(shè)計硬件部分該電參數(shù)測量系統(tǒng)的硬件部分包含有傳感器、信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集器和計算機(jī)控制器等組成。如圖1所示。[插入圖1]圖1基于虛擬儀器的電參數(shù)測量系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖傳感器傳感器是電參數(shù)測量系統(tǒng)中最基本的元器件，主要用于測量電壓和電流等物理量。傳感器的種類較多，包括磁性傳感器、霍爾傳感器、電勢傳感器等。在本文設(shè)計中，選用霍爾傳感器作為電流傳感器，電勢傳感器作為電壓傳感器。這兩種傳感器具有價格低廉、可靠性高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，較為適合于本系統(tǒng)的需要。信號調(diào)理模塊傳感器可以將電信號轉(zhuǎn)換為電壓信號或電流信號，但這些信號存在著噪聲、漂移等問題。信號調(diào)理模塊的作用就是對這些信號進(jìn)行放大、濾波、隔離、線性化等處理，使得測量數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定。在本系統(tǒng)中，選用NI的PXI-4220型號信號調(diào)理模塊。數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器主要負(fù)責(zé)將傳感器測量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸給計算機(jī)控制器。在本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集器選用NI的PXIe-6356型號。計算機(jī)控制器計算機(jī)控制器是電參數(shù)測量系統(tǒng)的核心部分，它可以通過虛擬儀器開發(fā)環(huán)境與測量系統(tǒng)硬件進(jìn)行交互。在本系統(tǒng)中，計算機(jī)控制器選用的是一臺配置完善的高性能工控機(jī)。軟件平臺LabVIEW及其虛擬儀器開發(fā)環(huán)境是本系統(tǒng)采用的軟件平臺。LabVIEW是一種基于圖形化編程的高級程序設(shè)計語言，它可以方便地構(gòu)建虛擬儀器和測量系統(tǒng)。使用LabVIEW可以大大簡化虛擬儀器系統(tǒng)的搭建和操作。虛擬儀器開發(fā)環(huán)境主要包括VI、GUI和面板設(shè)計等方面的內(nèi)容。在本文設(shè)計中，采用LabVIEW2018和其自帶的數(shù)據(jù)采集模塊，用于數(shù)據(jù)采集、存儲和處理。測量方法本電參數(shù)測量系統(tǒng)采用了常用的直接測量、比率法測量和差式法測量三種測量方法。直接測量法直接測量法即通過傳感器直接測量電壓和電流，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算出實(shí)際電參數(shù)值。直接測量法測量電壓和電流時，需要確保傳感器的線性度和精度。比率法測量比率法測量是一種常用的電參數(shù)測量方法，其主要思想是通過測量牽引變壓器、電壓變比器等設(shè)備的變比關(guān)系，從而得到被測量的電壓和電流。比率法測量具有精度高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。差式法測量差式法測量是一種相對較新的測量方法，其主要思想是通過差式運(yùn)算方式進(jìn)行測量。它可以在保證精度的同時對干擾信號進(jìn)行有效抑制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為了驗(yàn)證本電參數(shù)測量系統(tǒng)的可行性和可靠性，我們進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)具有低成本、高精度、易操作等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)論本文介紹了一種基于虛擬儀器的電參數(shù)測量系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)具有硬件設(shè)備、軟件平臺和測量方法三個方面的內(nèi)容。本系統(tǒng)通過選用霍爾傳感器和電勢傳感器作為傳感器，PXI-4220型號信號調(diào)理模塊作為信號調(diào)理器，PXIe-6356型號數(shù)據(jù)采集器作為數(shù)據(jù)采集器，配置完善的高性能工控機(jī)作為計算機(jī)控制器等硬件