摘　要: 本文介紹了LabVIEW的概念、特點(diǎn)及其在高壓無(wú)功補(bǔ)償監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。闡明了利用LabVIEW進(jìn)行監(jiān)控軟件開發(fā)的基本過(guò)程。該系統(tǒng)在軟、硬件結(jié)構(gòu)及功能上的設(shè)計(jì)都不同于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有高度的靈活性和擴(kuò)展性。 關(guān)鍵詞: LabVIEW;高壓無(wú)功補(bǔ)償;監(jiān)控系統(tǒng) Abstract：This paper introduces the concept and characteristics of LabVIEW and application of LabVIEW on HV Static Var Compensator monitoring and control system. Describes basic process of monitoring and control Software exploiting by using LabVIEW. This system is considerably different form the conventional monitoring and control system in both the structure and functions，Which are highly flexible and expandable. Keywords：LabVIEW, HV Static Var Compensator, Monitoring and control system 1 引言 　　近年來(lái)，隨著大功率非線性負(fù)荷的不斷增加，電網(wǎng)的無(wú)功沖擊和諧波污染呈不斷上升的趨勢(shì)，導(dǎo)致電網(wǎng)的線損增加，電壓合格率降低，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。采用靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC）可以起到穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、改善系統(tǒng)不平衡、提高負(fù)荷功率因數(shù)等作用，現(xiàn)已成功應(yīng)用于冶金、采礦和電氣化鐵路等沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償上，而且還具有更加廣泛的應(yīng)用前景。 　　大容量、實(shí)用化SVC裝置的設(shè)計(jì)與運(yùn)行過(guò)程中，監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是非常必要的，它起著運(yùn)行信息管理中心的作用。以往監(jiān)控系統(tǒng)軟件通常針對(duì)某個(gè)具體應(yīng)用對(duì)象采用文本語(yǔ)言編程開發(fā)，用戶界面不美觀，開發(fā)周期長(zhǎng)，移植和更改困難，而LabVIEW開發(fā)軟件具有廣泛的硬件支持、開放性互連、圖形界面優(yōu)美及開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，特別適合測(cè)控自動(dòng)化應(yīng)用和監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)?；谔摂M儀器技術(shù)的SVC監(jiān)控系統(tǒng)采集、存儲(chǔ)、分析來(lái)自各個(gè)子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并以此判斷整個(gè)SVC裝置是否正常工作，同時(shí)將分析結(jié)果以直觀易懂的方式呈現(xiàn)給現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員，是開發(fā)人員和用戶了解SVC系統(tǒng)狀態(tài)的主導(dǎo)窗口。本文介紹了如何利用虛擬儀器技術(shù)在LabVIEW軟件開發(fā)平臺(tái)下研制SVC監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)SVC系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作控制命令的分散下達(dá)和實(shí)時(shí)運(yùn)行信息的集中監(jiān)視。 2 高壓無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 　　SVC裝置通常有以下幾種結(jié)構(gòu)：晶閘管控制電抗器（TCR）;晶閘管控制的高阻抗變壓器（TCT）;晶閘管投切電容器（TSC）;TCR+TSC混合裝置;TCR+固定濾波器電容器（FC）的混合裝置。這里以TCR+FC型SVC系統(tǒng)為例進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 　　SVC系統(tǒng)是一個(gè)高度綜合和復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它由采集單元、控制單元、觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元、監(jiān)控單元、保護(hù)單元5個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。其中，數(shù)據(jù)采集單元完成三相電壓和三相電流的檢測(cè);控制調(diào)節(jié)單元完成靜止補(bǔ)償原理的閉環(huán)調(diào)節(jié)器的控制算法;觸發(fā)脈沖產(chǎn)生單元主要完成同步功能和脈沖產(chǎn)生分配;監(jiān)控單元完成SVC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重構(gòu)、控制參數(shù)的設(shè)定、面板操作命令的下發(fā)、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)收集和顯示;保護(hù)單元完成過(guò)流和過(guò)載保護(hù)、閥組超溫及其BOD保護(hù)等。 3 高壓無(wú)功補(bǔ)償監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 　　3.1 SVC監(jiān)控系統(tǒng)功能及組成 　　SVC監(jiān)控系統(tǒng)具體可完成以下功能：監(jiān)視裝置的啟動(dòng)過(guò)程;實(shí)時(shí)采集并顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài);在線判斷系統(tǒng)故障狀態(tài);記錄重要系統(tǒng)運(yùn)行信息;為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)傳遞數(shù)據(jù);系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)分析，生成電壓質(zhì)量、諧波含量分析報(bào)告;系統(tǒng)調(diào)試期間錄波回顯，協(xié)助安裝人員快速查看系統(tǒng)狀態(tài)等。這些功能為SVC裝置正常工作提供強(qiáng)有力的保障，因此，SVC的監(jiān)控系統(tǒng)是采用內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡的工控機(jī)為基礎(chǔ)，虛擬儀器LabVIEW為工具進(jìn)行開發(fā)的。除了數(shù)據(jù)采集之外，監(jiān)控系統(tǒng)還要負(fù)責(zé)和其他設(shè)備的通信以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸工作，采用高性能的工控機(jī)使得同時(shí)完成如此復(fù)雜的任務(wù)變得更加容易。而采用了圖形化的編程語(yǔ)言LabVIEW，把底層與硬件交互的部分封裝起來(lái)，使得應(yīng)用程序的開發(fā)過(guò)程十分簡(jiǎn)單，操作界面友好。 　　3.2 LabVIEW簡(jiǎn)介 　　LabVIEW是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI）提供的一款功能強(qiáng)大又靈活的虛擬儀器和測(cè)控軟件開發(fā)工具，是一種圖形化編程語(yǔ)言，簡(jiǎn)稱G語(yǔ)言，其編程過(guò)程是通過(guò)圖形符號(hào)描述程序的行為，它提供了大量的虛擬儀器元件和函數(shù)庫(kù)以方便編程，可直接用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)通信、文件輸入輸出、GPlB和串行儀器控制以及數(shù)據(jù)分析等。 　　由于LabVIEW的編程是完全圖形化的，不同于其他文本方式的編程工具，這種“所見即所得”的直觀效果給工程技術(shù)人員帶來(lái)了極大的方便，LabVIEW提供了工業(yè)界最大的儀器驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)，以及不同工業(yè)領(lǐng)域的各種控件模型，用戶可以根據(jù)需要，在基本控件模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行繼承優(yōu)化，LabVIEW還支持通過(guò)Internet、ActiveX、DDE和SQL等交互式通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，也支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。同時(shí)，LabVlEW直接支持微機(jī)中的RS一232和RS一485接口，不需任何外部板卡，可通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)儀器的控制和數(shù)據(jù)的傳輸。在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下，用戶可以根據(jù)需要選擇合適的控件模型，設(shè)計(jì)出既滿足用戶要求又美觀實(shí)用的VI。 　　3.3 SVC監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 　　軟件的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)是開發(fā)SVC監(jiān)控系統(tǒng)的主要工作,也是開發(fā)難點(diǎn)所在。用LabVIEW進(jìn)行SVC監(jiān)控系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，有兩個(gè)重要的設(shè)計(jì)概念，即“程序功能決定程序結(jié)構(gòu)”和“數(shù)據(jù)流”。因?yàn)長(zhǎng)abVIEW程序是由多層多個(gè)結(jié)構(gòu)和接口模型一致的子VI相互連接、嵌套構(gòu)成的，每一個(gè)子VI都是一個(gè)封裝好的VI，完成一定的功能，所以程序結(jié)構(gòu)的確定實(shí)際上取決于程序功能的劃分;同時(shí)，不同子VI之間是通過(guò)“數(shù)據(jù)流”進(jìn)行連接的，而且數(shù)據(jù)流是子VI的處理對(duì)象，并決定了程序的流程，因此，確定了數(shù)據(jù)流的內(nèi)容和方向，也就確定了程序的功能和結(jié)構(gòu)。基于以上概念和LabVIEW的特點(diǎn)，SVC監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用按功能劃分的主從式程序結(jié)構(gòu)，首先確定監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，然后按照功能和待處理數(shù)據(jù)的流向來(lái)確定程序結(jié)構(gòu)。 　　SVC監(jiān)控軟件主界面見圖1，主要包括主界面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線、諧波監(jiān)測(cè)、歷史曲線、功率因數(shù)統(tǒng)計(jì)、故障記錄、硅狀態(tài)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)參數(shù)畫面。當(dāng)按下相應(yīng)的按鈕后，即進(jìn)入到其對(duì)應(yīng)的畫面中。 [align=center] 圖1 監(jiān)控軟件主界面[/align] 　　運(yùn)行過(guò)程中，監(jiān)控系統(tǒng)周期性地向下位機(jī)發(fā)送運(yùn)行參數(shù)召喚命令，下位機(jī)正確接收到召喚命令后將系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)（系統(tǒng)電壓、電流、有功、無(wú)功、功率因數(shù)等）上傳給上位機(jī)，并顯示在主界面上。 　　3.3.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)功能 　　當(dāng)按下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)按鈕后，進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)畫面，可以顯示當(dāng)前電網(wǎng)的三相功率、電壓、電流數(shù)據(jù)以及閥組溫度等信息。 　　3.3.2 實(shí)時(shí)曲線功能 　　當(dāng)按下實(shí)時(shí)曲線按鈕后，進(jìn)入曲線畫面，它能對(duì)指定的各監(jiān)控量進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè),包括反映實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的電流、電壓、頻率、功率因數(shù)等各種數(shù)據(jù)畫面,方便的提供了指定參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線。 　　3.3.3 諧波監(jiān)測(cè)功能 　　當(dāng)按下諧波監(jiān)測(cè)按鈕后將顯示系統(tǒng)的諧波狀況及諧波的頻譜，如圖2所示。點(diǎn)擊選項(xiàng) 　　卡可選擇要查看的諧波所在的相。點(diǎn)擊諧波分量選擇的增、減按鈕（也可在輸入框中直接輸入）可選擇諧波的次數(shù)，如選擇3次、5次、7次諧波等，而在下方的顯示框中將會(huì)顯示所查看的諧波的幅值和THD（諧波失真度）。 [align=center] 圖2諧波監(jiān)測(cè)子界面[/align] 　　3.3.4 歷史數(shù)據(jù)列表功能 　　按下歷曲線按鈕后，進(jìn)入歷史數(shù)據(jù)表格，歷史數(shù)據(jù)列表功能可對(duì)指定的監(jiān)控量進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)存儲(chǔ)，并可將各個(gè)不同類型的數(shù)據(jù)分別顯示于多幅不同的表格上,利用選擇鍵，方便的選擇所需表格畫面, 同時(shí)還可以生成當(dāng)時(shí)的歷史曲線圖，便于生動(dòng)的觀察任意時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)，還可通過(guò)輸入具體時(shí)間來(lái)調(diào)出當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)記錄。 　　3.3.5 功率因數(shù)統(tǒng)計(jì)功能 　　按下功率因數(shù)統(tǒng)計(jì)按鈕后，進(jìn)入功率因數(shù)統(tǒng)計(jì)畫面，在該畫面中可觀察到電網(wǎng)功率因數(shù)在指定時(shí)間內(nèi)的變化趨勢(shì)，并可對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。 　　3.3.6 故障記錄查看功能 　　按下故障記錄按鈕后，進(jìn)入故障記錄畫面，該界面用于存儲(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)的故障報(bào)警情況，包括閥組、BOD、電網(wǎng)電壓及電流的故障報(bào)警情況。操作者還可通過(guò)輸入具體時(shí)間來(lái)調(diào)出當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)故障記錄，并可將該記錄進(jìn)行打印。 　　3.3.7 硅狀態(tài)監(jiān)視功能 　　硅狀態(tài)監(jiān)視界面用于監(jiān)測(cè)所有閥組的工作狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)閥組故障或BOD產(chǎn)生動(dòng)作而報(bào)警時(shí)，單擊硅狀態(tài)監(jiān)視按鈕，可直觀地查看具體是哪個(gè)硅或BOD產(chǎn)生報(bào)警，方便維護(hù)。同時(shí)該界面還具有閥組超溫報(bào)警指示功能。 　　3.3.8 參數(shù)設(shè)置功能 　　當(dāng)按下參數(shù)設(shè)置按鈕后，會(huì)彈出用戶登錄對(duì)話框，只有輸入正確的密碼才能進(jìn)入該畫面進(jìn)行設(shè)置，這樣可有效防止非專業(yè)人員誤操作。該畫面主要用于設(shè)置SVC裝置的所有運(yùn)行參數(shù)和串口配置等，操作人員可以根據(jù)實(shí)際的工況進(jìn)行設(shè)置。 4 結(jié)語(yǔ) 　　基于LabVIEW軟件開發(fā)的SVC監(jiān)控系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)相比，其操作界面直觀逼真，運(yùn)行方式切換靈活，系統(tǒng)運(yùn)行信息全面清晰，更具有硬件電路簡(jiǎn)單!可靠性高!軟件功能豐富!擴(kuò)展性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前本系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓無(wú)功補(bǔ)償裝置各參數(shù)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果也證明了SVC控制系統(tǒng)的正確性和基于LabVIEW的SVC監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)越性。 參考文獻(xiàn)： 　　[1] LabVIEW 8.20編程及應(yīng)用 北京:電子工業(yè)出版社,2008. 　　[2] 逯帥，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [學(xué)位論文] 北京：清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系，2002. 　　[3] 艾欣, 虛擬儀器技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2001. 　　[4] 馬國(guó)華，監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用 北京:清華大學(xué)出版社,2002.