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華夏科技大學電機工程系 專題製作期末報告 以PC為基礎的電力虛擬儀表之製作 班 級：二技電四A 組 別：第一組 指導老師：@@@ 組員姓名：張大吉 5804227 張二吉 5804228 張三吉 5804229 中華民國一零四年十二月二十五日華夏科技大學電機工程系電機專題製作 （ 題 目 ） 班 級：二技電四A 組 別：第一組 指導老師：@@@ 組員姓名：張大吉 5804227 張二吉 5804228 張三吉 5804229 指導老師： 系 主 任： 中華民國一零四年十二月二十五日 目 錄 摘要 緒論 1.1動機 x 1.2背景 x 1.3系統描述 x 基本原理與設計方法 2.1基本原理 x 2.2設計方法 x 實作及程式模擬過程 3.1硬體實作過程 x 3.2軟體模擬過程 x 實測及模擬分析結果 4.1硬體電路實測結果 x 4.2軟體程式模擬結果 x 結論與展望 5.1 結論 x 5.2 未來展望 x 參考文獻 x 緒論 1.1 動機 隨著個人電腦在日常生活上的普及化，其運用方面也越來越廣，在許多軟硬體上的突破，都可成為各領域的人士所運用，用來開發速度更快、功能更強及畫面更生動的量測及監控系統[1]，其中虛擬儀表已在電力系統的量測中被廣泛的運用，且設計越來越簡便，也越來越容易執行。 … 1.2 背景 本專題製作以個人電腦為基礎下的電力虛擬儀表分析儀，所提出的虛擬儀表(Virtual Instrument ,VI)是在windos 98作業系統下LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)軟體所設計[2]，配合外部量測使用之變比器電路、前端信號處理電路及資料擷取卡(DAQ)，製成軌道供電系統的電壓及電流量測。 … 1.3 系統描述 本專題系統架構圖，如圖1.1所示，可分成五大部份，第一部份為研究生學長所做的軌道變壓器模擬系統，第二部份為外部量測使用之變比器電路，第三部份為前端信號處理電路，第四部份為資料擷取(DAQ MODULE)，第五部份為電腦端程式(Labview程式)。 … 圖1.1 系統架構圖 … 第二章 基本原理與設計方法 2.1 基本原理 一般配電箱內之量測裝置主要有電壓表、電流表、有效功率計(瓦特計)、無效功率計、瓦時計及功率因數計…等，電壓表的功能為量測電壓值之大小，必須與電路做並聯，電流表的功能為量測電流值之大小，必須與電路做串聯，電壓表及電流表為最基本的量測裝置。圖2.1為高壓量測裝置設置圖。 圖2.1高壓量測裝置設置圖 … 2.2 設計方法 電力品質是電力公司於工業界當前所要面對的問題，不良的電力品質不僅對電機、電子設備會造成長期的危害外，亦可能發生電力中 … 第三章 實作及程式模擬過程 3.1 硬體實作過程 虛擬儀表之硬體流程圖如圖3.1所示。要傳送到DAQ卡之前必須先經過訊號處理，因為DAQ有電壓範圍的限制(+10V~-10V)，所以必須先利用比壓器及比流器來作比壓與比流的動作，經變比器完的訊號才能交由前端信號處理電路去做訊號的濾波與倍率調整調整，最後才能透過DAQ卡來取樣訊號進入電腦內分析。 圖3.1 虛擬儀表之硬體流程圖 訊號處理主要可分為外部量測使用之變比器電路及前端信號處理電路兩部分，外部量測使用之變比器電路主要為比壓器及比流器之配置， 前端信號處理電路又可分為前端電流信號處理與前端電壓信號處理兩部分。 … 二次測電流表示至一次測電流關係式 =〔+〕 =〔--〕 =〔-+〕 圖3.2 前端電流信號處理電路 圖3.3 電流感測器元件 … 3.2 軟體模擬過程 本節利用Matlab模擬如圖3-4之電流源輸入電路，經過快速傅立葉轉換(FFT)與全週期離散傅立葉轉換(ACRDFT)，求得各次諧波電流後作準確度的比較。 假設，，輸入1pu，0.5pu， 0.3pu，0.2pu，0.15pu，0.1pu。 圖3-4 電流源輸入之模擬電路圖 圖3-5 模擬系統方塊圖 … 第四章 實測及模擬分析結果 4.1硬體電路實測結果 由圖4.1所示，軌道供電模擬系統之量測，是將電壓信號與電流信號經過外部量測變比器電路比壓比流後，再將信號經由前端信號處理電路，以提供DAQ適用之信號值，最後由DAQ傳送到個人電腦中做軟體量測。 本實驗是使用改良式木橋變壓器三電繹保護法作為實測結果分析。實測結果分為電壓電流實測結果、功率計算實測結果、諧波分析實測結果三大部分來探討