专利名称：一种基于虚拟仪器的功率因数实时监测方法
技术领域：
本发明涉及一种负载功率因数实时监测方法，特别是一种基于虚拟仪器的功率因数实时监测方法。
背景技术：
供电系统的稳定是供电系统安全运行的首要条件，因此对供电系统电能的各项参数予以监测，以保证供电系统能够稳定的运行。功率因数是供电系统使用状况和利用程度的重要指标，也是保证供电系统安全、经济运行的一项主要指标。目前，监测功率因数的方法包括指针式功率因数表直接测量方法和用单片机构成的智能型功率因数监测方法。智能型功率因数监测方法所用系统主要由信号采样器件、信号处理板、单片机以及显示单元组成。运用取样电阻来取样电压，运用可编程计数器来实现电路频率、相位差的测量并通过单片机实时显示。用这种方法计算功率因数。这两种方法监测功率因数，功能模块全部都以硬件或固化的软件形式存在，无法应对实时监测的电量波形发生畸变。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于虚拟仪器的功率因数实时监测方法，解决功能模块固化无法有效应对电量波形畸变的问题。一种基于虚拟仪器的功率因数实时监测方法的具体步骤是 第一步搭建虚拟仪器功率因数实时监测系统
虚拟仪器功率因数实时监测系统，包括信号处理板、数据采集卡、计算机、波形采集模块、有效值计算模块、积分模块、乘法模块和除法模块。信号处理板与数据采集卡导线连接， 数据采集卡与计算机通过数据线连接。所有模块置于计算机内，波形采集模块用于求得电压、电流的幅值；有效值计算模块用于求取电压、电流的有效值；积分模块用于求取在一定时间内电压、电流的积分值即有功功率；乘法模块用于求取电压、电流有效值的乘积即视在功率；除法模块用于求取有功功率与视在功率的商即功率因数。第二步数据采集卡获取采样频率
数据采集卡采集电压、电流信号，根据奈圭斯特采样定理，采样频率fs不小于被测频率最大值fmax的2倍，在工程应用中，通常取6 10倍。因此数据采集卡的采样频率满足fs彡6 lOfmax。电量波形畸变时，电量波形中含有多次谐波，如3次、5次、…，通常我们只需考虑19次以下谐波分量，19次以上的分量很小，忽略不计。因此数据采集卡的采样频率，fs彡6 IOfmax= (6 10)X19fl，fl为基频。则一个工频周期内的采样点数N=fs/fl彡114 190，此时的采样率为fs=l 14 190fl。这样数据采集卡的采样频率就会随着信号频率Π的波动，跟踪变化。第三步积分模块计算有功功率
电压、电流信号经过数据采集卡后成为离散化数据，数据采集卡采集到的电压、电流数据进入波形采集模块后，得到电压、电流的幅值信息。电压、电流信号的幅值进入积分模块， 积分模块采用公式(1)算法求得在一段时间内的瞬时功率的和，即有功功率。
权利要求
1. 一种基于虚拟仪器的功率因数实时监测方法，其特征在于本方法的具体步骤为第一步搭建虚拟仪器功率因数实时监测系统虚拟仪器功率因数实时监测系统，包括信号处理板(1)、数据采集卡(2)、计算机(3)、 波形采集模块(4)、有效值计算模块(5)、积分模块(6)、乘法模块(7)和除法模块(8)；信号处理板(1)与数据采集卡(2)导线连接，数据采集卡(2)与计算机(3)通过数据线连接；所有模块置于计算机(3)内，波形采集模块(4)用于求得电压、电流的幅值；有效值计算模块 (5)用于求取电压、电流的有效值；积分模块(6)用于求取在一定时间内电压、电流的积分值即有功功率；乘法模块(7)用于求取电压、电流有效值的乘积即视在功率；除法模块(8) 用于求取有功功率与视在功率的商即功率因数；
全文摘要
本发明公开了一种基于虚拟仪器的功率因数实时监测方法，利用虚拟仪器功率因数实时监测系统中的信号处理板(1)检测电信号，经数据采集卡(2)进入计算机(3)波形采集模块(4)，求得电信号幅值后进入有效值计算模块(5)和积分模块(6)；电信号有效值进入乘法模块(7)求取视在功率；积分模块(6)求取有功功率；积分模块(6)和乘法模块(7)的输出进入除法模块(8)，求取功率因数。本方法将计算机的处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，功能强大、容易扩展，有效应对电量波形畸变的问题。
文档编号G01R21/133GK102508021SQ20111030054
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者徐晓彤, 牛会恩, 王绪龙, 袁红升 申请人:北京机械设备研究所