虚拟仪器的电网主要电气参数测试设计(附件)【字数：9399】
摘 要本次设计将使用NI公司的虚拟仪器软件，LABVIEW来实现参数测量。本设计系统有四大特色，适用性广、修改便捷、升级快速、测量准确度高。设计系统的结构简单，由两部分构成，一部分是硬件模块，另一部分是软件模块。软件模块的构成分为四部分，它由电压模块、电流模块，还有重要的相位差模块与功率模块构成。在设计过程中,对系统的计算与处理过程进行了整理，同时也完成了运算过程的面板显示。在电压模块和电流模块的设计测量中，完成了队有效值与峰值的测量。而在功率模块的设计中，完成了有功功率和无功功率的测量。在设计硬件模块时，选择PCI数据采集卡、普通滤波电路与传感器作为设计材料。测量时产生的电网信号电通过传感器传输，信号调理电路整理后，由采集卡采集后进行A/D转换。经过转换后，数据成为数字量输入电脑。最后由LABVIEW处理得到数据参数。
目 录
第一章 绪论1
1.1电网电气参数测量的方法 1
1.2电网主要电气参数测量方案的确定2
第二章 虚拟仪器技术 3
2.1虚拟仪器技术的概念 3
2.2虚拟仪器由软件与硬件构成4
2.2.1虚拟仪器的硬件组成部分4
2.2.2虚拟仪器的软件组成部分4
第三章 电网电气参数的测量算法及测量方法5
3.1电压、电流的测量 5
3.1.1有效值的测量 5
3.1.2电压与电流峰值的测量 6
3.2求解相位差与相位差的测量 7
3.3实现对功率的测量9
3.3.1实现对有功功率的测量 9
3.3.2实现对无功功率的测量10
第四章 实现软件设计12
4.1综合概述12
4.2实现对主面版的设计 12
4.3电压、电流的测定14
4.3.1测定算法的确定 14
4.3.2实现对前面板的设计15
4.3.3实现对后面板的设计16
4.4实现对相位差的测定 17
4.4.1算法的确定与程序框图17
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4.4.2实现对前面板的设计 19
4.4.3实现对后面板的设计 20
4.5实现对功率的测定21
4.5.1算法的确定及其程序框图21
4.5.2实现对前面板的设计 22
4.5.3实现对后面板的设计 23
结论 25
参考文献26
致谢 27
第一章 绪论
在过去的一段时间内，对电压、电流等电气参数进行测量时，使用的测量仪器发生了很大变化。
为了实现基本电气参数如电压、电流、功率、相位、频率、电阻、电感、电容、互感的测量，各个时代使用了不同的测量仪器。
我上网查阅了一下资料，总共找到了四种仪器。
第一种是模拟仪器。这种仪器使用电磁机械作为基础结构，原理为使用电磁测量。模拟仪器在运行时，通过移动指针与偏转电子束来显示最终的数据结果。这种仪器的特点非常明显，它不仅结构简单、成本低，而且方便维护与保养。模拟仪器的测量精度很低，不适宜精确测量。
第二种是数字仪器。这种仪器当下非常受欢迎，它包括数字频率计和数字电压表。数字仪器在运行时，将模拟信号转换为数字信号,并以数字方式输出结果。
第三种是智能仪器。这种仪器内置微处理器,可以省略大部分的思考活动。智能仪器在功能与实现上已经有了很大改变，它已经代替了传统仪器的大部分功能。
第四种是数字化仪器。数字化仪器利用了最新型计算机技术，对传统仪器进行了扩展，实现了巨大变革。数字化仪器不仅价格低廉，而且它的质量也有保证。
虚拟仪器是传统仪器与现代科技相结合而产生的，它影响了现代科学技术的发展与工业的快速发展。
1.1 电网电气参数测量方法
要想保证这些电力参数能够符合国家的标准，就必须反映这些参数的电能质量测量。所以电气参数测量技术是电力系统电能质量测量中的一个重要分支。随着电力系统的发展，与电力用户的增多，我们更应该关注电能的质量问题。只有使用先进的科学技术与高精度的测量仪器，才能吸引更多的关注。
尽管研发测量国内电力的主要参数技术已久，但与国外的相比，中国的发展相对落后。许多国内厂家仍在使用单片机结构的测量仪器。它们的性能单一，通用性语可扩展性较差。维护十分困难与复杂。已经远远不能满足当今的市场需求。
1.2 电网主要电气参数测量方案的确定
现在运用最多最普遍的便是以单片机为核心的测量系统以及以可编程器件为核心的测量系统。
在设计时，我们不能确定仪器的数据参数与结构。但我们可以现场进行调试与修改，这些操作我们只需通过程序就能够实现。用户能够更改硬件的功能与参数，同时也能通过硬件设备的可塑性来增强仪器的使用度与灵活度。
除此之外，现下还出现了一种新型的测量系统，即基于虚拟仪器的测量系统。
由于大量常用软件的不断出现，更加丰富了仪器软件库的软件存量，使得科学仪器得到了充分发展。为了增强设计仪器的检测能力，我会采用数字信号的处理技术，这样可以将准确性提高到最大。同时，我会使用智能软件技术来对测控的仪器实现智能化。
第二章 虚拟仪器技术
2.1 虚拟仪器技术的概念
虚拟仪器技术十分容易理解，它会把信号分析、信息显示、信息存储、信息打印等归集到计算机，集中进行处理。而虚拟仪器的特点也十分显而易见，总的来说可以分为三类：
(1)虚拟仪器将软件作为自己的核心部分，仪器离不开软件的支持，同时软件也作用于仪器。
(2)模块化是虚拟仪器的核心结构理念，各部分的功能模块聚集在一起，组成了虚拟仪器系统。
(3)虚拟仪器为用户提供了大量的图形界面，用户可以在界面上直观的看到自己的测量数据与结果。
下面我将两种仪器进行比较，两者的优劣势如下表所示。简单环境下，虚拟仪器就可以代替传统仪器的部分功能，而在复杂环境下，虚拟仪器的优势十分明显，几乎可以完成所有操作，而传统仪器则无法胜任。
目 录
第一章 绪论1
1.1电网电气参数测量的方法 1
1.2电网主要电气参数测量方案的确定2
第二章 虚拟仪器技术 3
2.1虚拟仪器技术的概念 3
2.2虚拟仪器由软件与硬件构成4
2.2.1虚拟仪器的硬件组成部分4
2.2.2虚拟仪器的软件组成部分4
第三章 电网电气参数的测量算法及测量方法5
3.1电压、电流的测量 5
3.1.1有效值的测量 5
3.1.2电压与电流峰值的测量 6
3.2求解相位差与相位差的测量 7
3.3实现对功率的测量9
3.3.1实现对有功功率的测量 9
3.3.2实现对无功功率的测量10
第四章 实现软件设计12
4.1综合概述12
4.2实现对主面版的设计 12
4.3电压、电流的测定14
4.3.1测定算法的确定 14
4.3.2实现对前面板的设计15
4.3.3实现对后面板的设计16
4.4实现对相位差的测定 17
4.4.1算法的确定与程序框图17
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4.4.2实现对前面板的设计 19
4.4.3实现对后面板的设计 20
4.5实现对功率的测定21
4.5.1算法的确定及其程序框图21
4.5.2实现对前面板的设计 22
4.5.3实现对后面板的设计 23
结论 25
参考文献26
致谢 27
第一章 绪论
在过去的一段时间内，对电压、电流等电气参数进行测量时，使用的测量仪器发生了很大变化。
为了实现基本电气参数如电压、电流、功率、相位、频率、电阻、电感、电容、互感的测量，各个时代使用了不同的测量仪器。
我上网查阅了一下资料，总共找到了四种仪器。
第一种是模拟仪器。这种仪器使用电磁机械作为基础结构，原理为使用电磁测量。模拟仪器在运行时，通过移动指针与偏转电子束来显示最终的数据结果。这种仪器的特点非常明显，它不仅结构简单、成本低，而且方便维护与保养。模拟仪器的测量精度很低，不适宜精确测量。
第二种是数字仪器。这种仪器当下非常受欢迎，它包括数字频率计和数字电压表。数字仪器在运行时，将模拟信号转换为数字信号,并以数字方式输出结果。
第三种是智能仪器。这种仪器内置微处理器,可以省略大部分的思考活动。智能仪器在功能与实现上已经有了很大改变，它已经代替了传统仪器的大部分功能。
第四种是数字化仪器。数字化仪器利用了最新型计算机技术，对传统仪器进行了扩展，实现了巨大变革。数字化仪器不仅价格低廉，而且它的质量也有保证。
虚拟仪器是传统仪器与现代科技相结合而产生的，它影响了现代科学技术的发展与工业的快速发展。
1.1 电网电气参数测量方法
要想保证这些电力参数能够符合国家的标准，就必须反映这些参数的电能质量测量。所以电气参数测量技术是电力系统电能质量测量中的一个重要分支。随着电力系统的发展，与电力用户的增多，我们更应该关注电能的质量问题。只有使用先进的科学技术与高精度的测量仪器，才能吸引更多的关注。
尽管研发测量国内电力的主要参数技术已久，但与国外的相比，中国的发展相对落后。许多国内厂家仍在使用单片机结构的测量仪器。它们的性能单一，通用性语可扩展性较差。维护十分困难与复杂。已经远远不能满足当今的市场需求。
1.2 电网主要电气参数测量方案的确定
现在运用最多最普遍的便是以单片机为核心的测量系统以及以可编程器件为核心的测量系统。
在设计时，我们不能确定仪器的数据参数与结构。但我们可以现场进行调试与修改，这些操作我们只需通过程序就能够实现。用户能够更改硬件的功能与参数，同时也能通过硬件设备的可塑性来增强仪器的使用度与灵活度。
除此之外，现下还出现了一种新型的测量系统，即基于虚拟仪器的测量系统。
由于大量常用软件的不断出现，更加丰富了仪器软件库的软件存量，使得科学仪器得到了充分发展。为了增强设计仪器的检测能力，我会采用数字信号的处理技术，这样可以将准确性提高到最大。同时，我会使用智能软件技术来对测控的仪器实现智能化。
第二章 虚拟仪器技术
2.1 虚拟仪器技术的概念
虚拟仪器技术十分容易理解，它会把信号分析、信息显示、信息存储、信息打印等归集到计算机，集中进行处理。而虚拟仪器的特点也十分显而易见，总的来说可以分为三类：
(1)虚拟仪器将软件作为自己的核心部分，仪器离不开软件的支持，同时软件也作用于仪器。
(2)模块化是虚拟仪器的核心结构理念，各部分的功能模块聚集在一起，组成了虚拟仪器系统。
(3)虚拟仪器为用户提供了大量的图形界面，用户可以在界面上直观的看到自己的测量数据与结果。
下面我将两种仪器进行比较，两者的优劣势如下表所示。简单环境下，虚拟仪器就可以代替传统仪器的部分功能，而在复杂环境下，虚拟仪器的优势十分明显，几乎可以完成所有操作，而传统仪器则无法胜任。
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