【正文】 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計題目： 基于 LabVIEW 的電能質(zhì)量分析系統(tǒng)設(shè)計中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學(xué)院 應(yīng) 用技 術(shù) 學(xué)院 專業(yè) 年 級 電 氣工程及其自 動 化 學(xué)生姓名 任 務(wù) 下 達 日 期 ： 2022 年 3 月 20 日畢業(yè)設(shè)計日期： 2022 年 3 月 20 日 至 2022 年 6 月 10 日畢業(yè)設(shè)計題目：基于 LabVIEW 的電能質(zhì)量分析系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計專題題目：畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：現(xiàn)今社會對電能質(zhì)量要求日益提高，而電網(wǎng)電能污染卻日趨嚴(yán)重，考慮到傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析系統(tǒng)存在很多缺陷，本設(shè)計研究了采用虛擬儀器思想的電能質(zhì)量分析系統(tǒng)，具體內(nèi)容和要求如下：，確立研究思路。； LabVIEW，掌握其中各函數(shù)的功能和用法，練習(xí)基本操作；，研究系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)的功能，分析各電能質(zhì)量參數(shù)的數(shù)字化實現(xiàn)方法；，規(guī)劃系統(tǒng)軟件的前面板和程序框架，詳細(xì)設(shè)計各功能模塊；。院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨立解決實際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績答 辯 情 況回 答 問 題提 出 問 題 正 確基 本正 確有 一般 性錯 誤有 原則 性錯 誤沒 有回 答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日摘要近年來，計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及測試測量技術(shù)的不斷發(fā)展推動了虛擬儀器(Virtual Instrument，簡稱 VI)技術(shù)的不斷發(fā)展。虛擬儀器具有豐富的軟件功能、簡單的硬件結(jié)構(gòu)、高度的智能化等特點。以虛擬儀器技術(shù)為平臺建立的電能參數(shù)監(jiān)測分析系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)功能單一、升級復(fù)雜、成本高等缺點。 因此，本論文提出并設(shè)計了基于當(dāng)今測控領(lǐng)域的最新技術(shù)——虛擬儀器技術(shù)的電能質(zhì)量參數(shù)分析系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠?qū)﹄妷?、電流、功率、相位、頻率、三相電壓不平衡度、電網(wǎng)諧波等電力參數(shù)進行監(jiān)測，并且具有一定的分析功能。本論文首先闡述了對電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測與分析的必要性以及傳統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的缺陷，分析了利用虛擬儀器技術(shù)開發(fā)電能質(zhì)量分析系統(tǒng)的可行性。然后將電壓偏差、頻率偏差、電網(wǎng)諧波及三相不平衡作為主要的研究對象，對電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型進行了研究和離散化處理。接著確定了系統(tǒng)總體設(shè)計方案，重點論述了利用 LabVIEW 開發(fā)本系統(tǒng)的各個功能模塊。 最后，就本系統(tǒng)在研究中存在的不足和需要加強的地方在文中做出了總結(jié)，并指出本課題的進一步研究工作展望與設(shè)想。關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量。電能質(zhì)量分析系統(tǒng)。虛擬儀器。LabVIEWABSTRACT In recent years, the development of munication technology, Computer technology and measuring technique impulse virtual instrument technical progressive development. Virtual instrument possess perfect software function, simple hardware configuration as well as high intelligent etc. The power quality parameters monitoring system mainly based on virtual instrument is better traditional monitoring and analyses system, which function is crude and update is plicate. So this paper put forward and design the power quality parameters monitoring and analyze system based the newest technology of the field of measurement and control nowthe virtual instrument technical，it can monitor electric power parameter including voltage, electrical current, phase, frequency, threephase voltage unbalance and harmonic, and can also provide the detailed power quality monitoring analysis and results . Firstly, the shorting of traditional power parameters monitoring analyses system and the necessity of monitoring to power parameters are outlined in this paper, besides the paper analyze the feasibility for using the virtual instrument to develop the power quality monitoring system. Subsequently my paper mainly study the algorithm of monitoring voltage deviation, frequency deviation, harmonics and threephase voltage unbalance, and dispose dispersedly the algorithm of them at the time. Then, integrated design is ascertained, besides this paper put emphases on the development of the functional module of power parameters monitoring analyze system using LabVIEW.Finally, the concluding remarks summaries the deficiencies and the improvement of the system, and outlook the further research too.Key words: Power quality。 Power parameters monitoring and analyze system。 Virtual Instrument。 LabVIEW目 錄摘要第一章 緒論 1 引言 1 本課題提出的背景和研究意義 1 電能質(zhì)量參數(shù)分析方法 2 國內(nèi)外衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 2 電能質(zhì)量參數(shù)的分析方法 3 論文的研究思路和 主要內(nèi)容 4第二章 電能質(zhì)量指標(biāo)綜述 5 供電電壓允許偏差 5 概念 5 電壓偏差產(chǎn)生的原因和對電力系統(tǒng)的危害 5 電壓偏差標(biāo)準(zhǔn) 6 電力系統(tǒng)的頻率偏差 6 三相電壓不平衡度 6 含有零序分量的的三相系統(tǒng) 7 沒有零序分量的三相系統(tǒng) 7 三相電壓不平衡度的限值 8 電網(wǎng)諧波分析 8 諧波的含義和性質(zhì) 8 諧波產(chǎn)生的原因和影響 8 諧波限值標(biāo)準(zhǔn) 9 諧波畸變的指標(biāo) 9 諧波測量中的采樣問題 10 電壓波動和閃變 10 電壓波動和閃變的定義 10 電壓波動與閃變的限值標(biāo)準(zhǔn) 11 電壓波動和閃變的 IEC 測量 11 本章小結(jié) 13第三章 虛擬儀器設(shè)計平臺 LABVIEW 14 LABVIEW 簡介 14 LABVIEW 的特點 14 LABVIEW 中的常用數(shù)據(jù)類型 15 采用 LABVIEW 編制虛擬儀器程序的步驟 16 采用 LABVIEW 實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理 17 LABVIEW 的儀器驅(qū)動 17第四章 基于虛擬儀器的電能質(zhì)量分析系統(tǒng)的工作原理 18 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 18 系統(tǒng)的硬件部分 18 系統(tǒng)的軟件部分 21 系統(tǒng)的功能模塊 21 各電能質(zhì)量參數(shù)的數(shù)字化實現(xiàn) 22 基本參數(shù)的數(shù)字化測量 23 頻率追蹤測量 24 三相不平衡度的測量 24 相位測量 24 諧波分析 25 本章小結(jié) 25第五章 電能質(zhì)量分析系統(tǒng)各功能模塊的軟件實現(xiàn) 26 系統(tǒng)的總體設(shè)計思路 26 電能質(zhì)量參數(shù)分析系統(tǒng)的軟件實現(xiàn) 27 登錄界面 27 主界面 28 伏安測量 31 功率測量模塊 32 不平衡度及相角模塊 34 諧波分析模塊 35 本章小結(jié) 39第六章 系統(tǒng)軟件測試 40 軟件測試方法的介紹 40 系統(tǒng)軟件的測試過程 40結(jié)論和展望 41參考文獻 42英文原文 43中文譯文 54致謝 61 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁第一章 緒論 引言現(xiàn)代社會中，電能是一種最為廣泛使用的能源，其應(yīng)用程度通常作為一個國家發(fā)展水平的主要標(biāo)志之一。隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展，對電能質(zhì)量的要求越來越高，電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到國民經(jīng)濟的總體效益。因此，建立和實施電能質(zhì)量的監(jiān)測與分析是提高電能質(zhì)量的一個重要技術(shù)手段。傳統(tǒng)的電能參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)以硬件為核心，功能單一，已經(jīng)逐漸無法滿足日益復(fù)雜的、實時性、多參數(shù)測試要求。近年來，計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及測試測量技術(shù)的不斷發(fā)展推動了虛擬儀器(Virtual Instrument，簡稱 VI )技術(shù)的不斷發(fā)展。虛擬儀器具有豐富的軟件功能、簡單的硬件結(jié)構(gòu)、智能化程度高等特點，以虛擬儀器技術(shù)為平臺建立的電能參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)的測試測量系統(tǒng)功能單一、升級復(fù)雜等缺點，并且可以使功能更強、精度更高、速度更快、自動化程度更高、靈活性更強。目前在開發(fā)虛擬儀器的應(yīng)用程序中，美國 NI 公司的LabVIEW 是應(yīng)用最為廣泛的。 本課題提出的背景和研究意義 對供電質(zhì)量及可靠性的要求日益提高是和國民經(jīng)濟發(fā)展與科學(xué)技術(shù)進步相聯(lián)系的。在電力發(fā)展的初期，電力供應(yīng)比較緊張，人們把關(guān)注的焦點放在電力供應(yīng)的量上，對電能質(zhì)量的關(guān)注程度不多。從 20 世紀(jì) 80 年代末以來，隨著電力供應(yīng)的緊張局面逐步緩解以及電力電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展給電力系統(tǒng)自動化帶來了很大的變革。但是，電力電子技術(shù)的發(fā)展同時也給電力系統(tǒng)帶來許多不穩(wěn)定因素，致使電能質(zhì)量(Power Quality)日益惡化，電力系統(tǒng)的污染日趨嚴(yán)重，由此引起了電力部門、工業(yè)生產(chǎn)、人們生活多方面的關(guān)注。由于在供電系統(tǒng)中應(yīng)用了大量的變頻器、整流設(shè)備、電弧爐等非線性負(fù)載，使得電網(wǎng)中的諧波污染情況日趨嚴(yán)重，諧波含量不斷增加；由于個別超高壓輸電線路不循環(huán)換位和電力機車等大容量非對稱負(fù)載的接入，局部電網(wǎng)的不對稱度非常嚴(yán)重；由于大容量軋鋼機等沖擊性負(fù)載的接入，部分電網(wǎng)的暫態(tài)干擾較大，電壓閃變的現(xiàn)象時常發(fā)生；此外，由于電網(wǎng)中的自動調(diào)壓、無功自動補償裝置正確動作率不高等原因，造成用戶端電壓嚴(yán)重的不穩(wěn)定，用電高峰時電壓過低，而在用電低谷時電壓偏高，電網(wǎng)的頻率有時也會受到電網(wǎng)負(fù)載過重的影響。以上這些現(xiàn)象都屬于電能質(zhì)量方面的問題，它們對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行極為不利，嚴(yán)重地威脅電力系統(tǒng)的正常運行，甚至還會對電能質(zhì)量要求