摘　要: 本文介紹了LabVIEW的概念、特點及其在高壓無功補償監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。闡明了利用LabVIEW進行監(jiān)控軟件開發(fā)的基本過程。該系統(tǒng)在軟、硬件結(jié)構(gòu)及功能上的設(shè)計都不同于傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)，具有高度的靈活性和擴展性。 關(guān)鍵詞: LabVIEW;高壓無功補償;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，隨著大功率非線性負荷的不斷增加，電網(wǎng)的無功沖擊和諧波污染呈不斷上升的趨勢，導(dǎo)致電網(wǎng)的線損增加，電壓合格率降低，嚴重影響供電質(zhì)量和經(jīng)濟性。采用靜止型動態(tài)無功補償裝置（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荷的補償上，而且還具有更加廣泛的應(yīng)用前景。 　　大容量、實用化SVC裝置的設(shè)計與運行過程中，監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)是非常必要的，它起著運行信息管理中心的作用。以往監(jiān)控系統(tǒng)軟件通常針對某個具體應(yīng)用對象采用文本語言編程開發(fā)，用戶界面不美觀，開發(fā)周期長，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，特別適合測控自動化應(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、分析來自各個子系統(tǒng)的實時運行數(shù)據(jù)，并以此判斷整個SVC裝置是否正常工作，同時將分析結(jié)果以直觀易懂的方式呈現(xiàn)給現(xiàn)場運行人員，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)平臺下研制SVC監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)SVC系統(tǒng)遠程操作控制命令的分散下達和實時運行信息的集中監(jiān)視。 2 高壓無功補償系統(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)為例進行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。 　　SVC系統(tǒng)是一個高度綜合和復(fù)雜的計算機控制系統(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、保護單元5個子系統(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;控制調(diào)節(jié)單元完成靜止補償原理的閉環(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)運行參數(shù)的動態(tài)收集和顯示;保護單元完成過流和過載保護、閥組超溫及其BOD保護等。 3 高壓無功補償監(jiān)控系統(tǒng)的實現(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)視裝置的啟動過程;實時采集并顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài);在線判斷系統(tǒng)故障狀態(tài);記錄重要系統(tǒng)運行信息;為遠程計算機傳遞數(shù)據(jù);系統(tǒng)長期運行狀態(tài)分析，生成電壓質(zhì)量、諧波含量分析報告;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)采集卡的工控機為基礎(chǔ)，虛擬儀器LabVIEW為工具進行開發(fā)的。除了數(shù)據(jù)采集之外，監(jiān)控系統(tǒng)還要負責(zé)和其他設(shè)備的通信以及遠程數(shù)據(jù)傳輸工作，采用高性能的工控機使得同時完成如此復(fù)雜的任務(wù)變得更加容易。而采用了圖形化的編程語言LabVIEW，把底層與硬件交互的部分封裝起來，使得應(yīng)用程序的開發(fā)過程十分簡單，操作界面友好。 　　3.2 LabVIEW簡介 　　LabVIEW是美國國家儀器公司（NI）提供的一款功能強大又靈活的虛擬儀器和測控軟件開發(fā)工具，是一種圖形化編程語言，簡稱G語言，其編程過程是通過圖形符號描述程序的行為，它提供了大量的虛擬儀器元件和函數(shù)庫以方便編程，可直接用于實現(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)人員帶來了極大的方便，LabVIEW提供了工業(yè)界最大的儀器驅(qū)動程序庫，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)上進行繼承優(yōu)化，LabVIEW還支持通過Internet、ActiveX、DDE和SQL等交互式通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，也支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計。同時，LabVlEW直接支持微機中的RS一232和RS一485接口，不需任何外部板卡，可通過軟件編程實現(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)計出既滿足用戶要求又美觀實用的VI。 　　3.3 SVC監(jiān)控軟件設(shè)計 　　軟件的設(shè)計及實現(xiàn)是開發(fā)SVC監(jiān)控系統(tǒng)的主要工作,也是開發(fā)難點所在。用LabVIEW進行SVC監(jiān)控系統(tǒng)的程序設(shè)計，有兩個重要的設(shè)計概念，即“程序功能決定程序結(jié)構(gòu)”和“數(shù)據(jù)流”。因為LabVIEW程序是由多層多個結(jié)構(gòu)和接口模型一致的子VI相互連接、嵌套構(gòu)成的，每一個子VI都是一個封裝好的VI，完成一定的功能，所以程序結(jié)構(gòu)的確定實際上取決于程序功能的劃分;同時，不同子VI之間是通過“數(shù)據(jù)流”進行連接的，而且數(shù)據(jù)流是子VI的處理對象，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)?；谝陨细拍詈蚅abVIEW的特點，SVC監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計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)的各項功能，然后按照功能和待處理數(shù)據(jù)的流向來確定程序結(jié)構(gòu)。 　　SVC監(jiān)控軟件主界面見圖1，主要包括主界面、實時數(shù)據(jù)、實時曲線、諧波監(jiān)測、歷史曲線、功率因數(shù)統(tǒng)計、故障記錄、硅狀態(tài)監(jiān)測、系統(tǒng)參數(shù)畫面。當(dāng)按下相應(yīng)的按鈕后，即進入到其對應(yīng)的畫面中。 [align=center] 圖1 監(jiān)控軟件主界面[/align] 　　運行過程中，監(jiān)控系統(tǒng)周期性地向下位機發(fā)送運行參數(shù)召喚命令，下位機正確接收到召喚命令后將系統(tǒng)運行參數(shù)（系統(tǒng)電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)等）上傳給上位機，并顯示在主界面上。 　　3.3.1 實時數(shù)據(jù)功能 　　當(dāng)按下實時數(shù)據(jù)按鈕后，進入實時數(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 實時曲線功能 　　當(dāng)按下實時曲線按鈕后，進入曲線畫面，它能對指定的各監(jiān)控量進行自動檢測,包括反映實時運行狀態(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)的實時監(jiān)測曲線。 　　3.3.3 諧波監(jiān)測功能 　　當(dāng)按下諧波監(jiān)測按鈕后將顯示系統(tǒng)的諧波狀況及諧波的頻譜，如圖2所示。點擊選項 　　卡可選擇要查看的諧波所在的相。點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，進入歷史數(shù)據(jù)表格，歷史數(shù)據(jù)列表功能可對指定的監(jiān)控量進行自動檢測、自動存儲，并可將各個不同類型的數(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, 同時還可以生成當(dāng)時的歷史曲線圖，便于生動的觀察任意時刻的系統(tǒng)狀態(tài)，還可通過輸入具體時間來調(diào)出當(dāng)時的數(shù)據(jù)記錄。 　　3.3.5 功率因數(shù)統(tǒng)計功能 　　按下功率因數(shù)統(tǒng)計按鈕后，進入功率因數(shù)統(tǒng)計畫面，在該畫面中可觀察到電網(wǎng)功率因數(shù)在指定時間內(nèi)的變化趨勢，并可對這些數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理。 　　3.3.6 故障記錄查看功能 　　按下故障記錄按鈕后，進入故障記錄畫面，該界面用于存儲監(jiān)控系統(tǒng)的故障報警情況，包括閥組、BOD、電網(wǎng)電壓及電流的故障報警情況。操作者還可通過輸入具體時間來調(diào)出當(dāng)時的系統(tǒng)故障記錄，并可將該記錄進行打印。 　　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)生動作而報警時，單擊硅狀態(tài)監(jiān)視按鈕，可直觀地查看具體是哪個硅或BOD產(chǎn)生報警，方便維護。同時該界面還具有閥組超溫報警指示功能。 　　3.3.8 參數(shù)設(shè)置功能 　　當(dāng)按下參數(shù)設(shè)置按鈕后，會彈出用戶登錄對話框，只有輸入正確的密碼才能進入該畫面進行設(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裝置的所有運行參數(shù)和串口配置等，操作人員可以根據(jù)實際的工況進行設(shè)置。 4 結(jié)語 　　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，運行方式切換靈活，系統(tǒng)運行信息全面清晰，更具有硬件電路簡單!可靠性高!軟件功能豐富!擴展性好等諸多優(yōu)點。目前本系統(tǒng)已經(jīng)投入運行，實現(xiàn)了對高壓無功補償裝置各參數(shù)的在線實時監(jiān)測與控制，實際運行結(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： 　　[1] LabVIEW 8.20編程及應(yīng)用 北京:電子工業(yè)出版社,2008. 　　[2] 逯帥，靜止無功補償裝置控制器的設(shè)計與實現(xiàn) [學(xué)位論文] 北京：清華大學(xué)電機工程與應(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)自動化,2001. 　　[4] 馬國華，監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用 北京:清華大學(xué)出版社,2002.