基于LabVIEW的直流电能表检验装置设计

　　现如今，直流电能表应用范围迅速扩大，不仅包括无轨电车、有轨电车、地铁车辆、电动汽车和光伏发电等领域的直流能量计量，而且适用于工矿企业、民用建筑、楼宇自动化等现代供配直流电系统。换言之，随着直流电能表应用领域的不断扩大，对于它准确计量的需求也在日益提高，但经过在国内外查找搜寻，均无法获得电子式直流电能表的检验装置，因此针对此种情况，这里设计一种直流电能表检验装置。

　　LabVIEW是一种虚拟仪器开发平台软件，使用图形化编程语言编程，简单直观，极大地节省程序开发时间，功能强大、灵活，可以广泛应用于自动测量系统、工业过程自动化和实验室仿真等领域。基于LabVIEW软件开发的直流电能表检验装置界面友好，直观，依据实物模型设计的虚拟仪表实时显示采集到的电压和电流值，且可视化效果好，调试方便，通用性较强。

　　1 直流电能表检验装置的设计与实现

　　PC机根据设定的检验条件(包括检验时间、电压和电流的参比值等参数)自动控制整个直流电能表检验过程，采用CAN或RS-485总线与受检电能表通信，获取受检电能表的能量计量。开始检验时，PC机控制电压源和电流源输出预设信号，由检验装置和受检电能表同时开始计量。检验过程中，PC机采集相应的电压和电流信号值，并利用积分法计算电能量，结果作为能量计量基准。用户界面显示电能基准值，同时根据设定的通信方式获取并显示受检电能表计量结果，计算并给出受检电能表的测量误差。电压源和电流源输出量的大小可由PC机通过控制模块远程调节。PC机利用控制模块上多通道模拟信号输出功能，将设定的电源目标输出值分别转换成对应的模拟控制信号，与电压源和电流源的模拟控制接口的信号相连，从而实现了PC机对两个电源的远程控制。设计的系统整体结构如图l所示。

　　2 基准电能计量原理

　　直流电能表检验装置中基准电能计量采用积分法进行计算，该方法具有较强的抗干扰能力。这是因为，直流电能表的检验工作必须考虑到相关工作环境的特点：

　　1)能量的直流脉动性 供电电压上很可能会叠加交流分量，负载电流很可能会经常变化;

　　2)网压波动范围大 部分直流供电网电压波动幅度达到甚至超过±20%;

　　3)网压的大量高次谐波成分 不仅网压本身为脉动性质，同时某些用电设备也会在线网上产生大量的谐波。

　　综上所述，基准电能计量采用积分法进行计算，即某段时间之内(t1～t2)能耗的计算方法如下：

　　式中，u(t)、i(t)分别为在t1～t2时间段内t时刻的工作电压(V)和电流(A)，W为t1～t2时间段内消耗的电能量(kWh)。将各个时间段内的消耗能量累加即可得到总的耗能数值。