【正文】 僅與電壓波動的幅值有關，而且與電壓波動的頻率和波形、照明燈具的性能及人的視感因素有關。(2) 電壓波動和閃變的危害電壓波動會引起多種危害，如電壓快速變動會使電動機轉速不均勻，不僅危及電動機的安全運轉，而且還會直接影響一些產(chǎn)品的質量。對于電壓變動頻度較低(例如r ≤ 1 000次/h)或規(guī)則的周期性電壓波動，可通過測量電壓方均根值曲線U(t)確定電壓變動頻度和電壓變動值，電壓波動的限值如表22所示[12]。電力系統(tǒng)公共連接點，在系統(tǒng)正常運行的最小方式下，以一周(168h)為測量周期，所有長時間閃變值Plt都應滿足一定的條件，如表23所示：表23 閃變限值Plt≤110kV110kV 1 (1) 電壓波動的測量和估算電壓波動可通過電壓方均根值曲線U(t)來描述，電壓變動d和電壓變動頻度r則是衡量電壓波動大小和快慢的指標。長時間閃變值Plt由測量時間段內(nèi)包含的短時間閃變值Pst計算獲得，如式(210)所示：(210) 三相電壓允許不平衡度 三相不平衡產(chǎn)生的原因及危害電力系統(tǒng)的三相不平衡是由于三相符合不平衡以及系統(tǒng)元件參數(shù)的不對稱所致。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)了大量不平衡負荷，以及一些單相大容量負荷(例如交流電弧爐、電氣化鐵路)，使電網(wǎng)三相電壓不平衡日趨嚴重，危及電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行。%，%。為了實用方便，實測值的95%概率值可將實測值按由大到小次序排列，舍棄前面5%的大值取剩余實測值中的最大值。 本章小結(1) 本章介紹了電能質量的概念，最后給出了IEEE對電能質量的定義；(2) 根據(jù)國家五項電能質量標準，分別介紹了各種電能質量指標的產(chǎn)生原因、帶來的主要危害以及國標中的規(guī)定和計算方法。虛擬儀器利用PC機強大的圖形環(huán)境和在線幫助功能，建立虛擬儀器面板，完成對儀器的控制、數(shù)據(jù)分析和顯示，代替了傳統(tǒng)儀器，改變了傳統(tǒng)儀器的使用方式，極大的提高了儀器的功能和使用效率，大幅度的降低了儀器的價格，使用戶可以根據(jù)自己的需要自定義儀器的功能；可以說，虛擬儀器的出現(xiàn)將“儀器”的概念推向了一個新的紀元。與傳統(tǒng)的儀器相比較(見表31)，虛擬儀器具有如下幾個優(yōu)點：(1) 虛擬儀器的關鍵環(huán)節(jié)是軟件虛擬儀器系統(tǒng)中除PC機外的硬件主要用于數(shù)據(jù)的采集、輸入，至于系統(tǒng)怎樣處理數(shù)據(jù)，具有怎樣的面板和數(shù)據(jù)輸出的形式等都是由軟件決定的。(3) 測量更準確傳統(tǒng)儀器測量個體之間差異大，而虛擬儀器的應用軟件在不同的PC機上具有相同的運行效果，在軟件運行這方面不存在個體的差異。為了清楚的表明傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器的區(qū)別，我們利用表31來更好地說明。它的出現(xiàn)終于把人們——尤其是傳統(tǒng)儀器工程師和科學家們從繁雜的編程工作中解放出來，使他們能夠真正專心于自己所關注的事情。輸入控件是指旋鈕、按鈕、轉盤等輸入裝置，顯示控件是指圖表、指示燈等顯示裝置，模擬儀器的輸入裝置，為VI的程序框圖提供數(shù)據(jù)。前面板上的對象在程序框圖中顯示為接線端。接線端是在前面板和程序框圖之間交換信息的輸入輸出端口。每根連線都只有一個數(shù)據(jù)源，但可以與多個讀取該數(shù)據(jù)的VI和函數(shù)連接。結構是文本編程語言中的循環(huán)和條件語句的圖形化表示。其中，包括一些可用于電能質量測量的VI，如波峰檢測VI(Peak )、提取單頻信號VI(Extract Single Tone )、諧波失真分析VI(Harmonic Distortion )等。擬合中使用的數(shù)據(jù)點的數(shù)量由寬度指定。延時僅對實時處理有影響。根據(jù)輸入的時域波形數(shù)據(jù)類型的不同，返回值的數(shù)據(jù)類形也不同。圖33 諧波失真分析VI 諧波失真分析VI從signal in得到待測的波形，然后對該波形進行全面的諧波分析，返回基波的頻率、諧波電平和總諧波畸變率。(1) TCP偵聽VI調用節(jié)點如圖34所示。其后對VI的調用將重用這些偵聽方，根據(jù)指定的服務名稱、端口和網(wǎng)絡地址而定。在該情況下，連接偵聽器ID接線端至TCP關閉連接函數(shù)，可釋放偵聽器占用的端口。圖36 打開TCP連接(函數(shù))如連線未經(jīng)使用的IP地址，則可能導致錯誤，表明該網(wǎng)絡操作已超出用戶指定范圍或系統(tǒng)時間限制。圖37 讀取TCP數(shù)據(jù) 本章小結(1) 介紹了虛擬儀器技術的概念，及虛擬儀器技術的特點，講述虛擬儀器的發(fā)展歷程，強調了美國NI公司在虛擬技術領域中的地位；(2) 對虛擬儀器技術中常用到的一些總線形式和系統(tǒng)進行了整理介紹，著重介紹了本課題中使用到的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；(3) 介紹了虛擬儀器中的LabVIEW軟件，及其使用過程中常見的一些概念，重點介紹了LabVlEW2012中用于電能質量測量的VI和數(shù)據(jù)傳輸?shù)腣I。對于本論文所研究的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)，軟件部分是核心，只要硬件部分將監(jiān)測點的電壓和電流信號經(jīng)信號調理器和數(shù)據(jù)采集卡以最小失真度轉換成數(shù)字信號，其余的任務如濾波、加窗、數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。系統(tǒng)軟件部分框圖如圖42所示。圖45 讀取TCP數(shù)據(jù)其中用到了兩個子VI，寫入TCP子VI和讀取TCP子VI，如圖46，圖47所示。程序框圖如圖49所示。圖410 電壓偏差模塊前面板 頻率偏差模塊實測頻率與系統(tǒng)頻率的偏差即是頻率偏差，本設計的頻率偏差測量模塊流程圖如圖411所示。 電壓諧波分析模塊電力諧波分析通常是利用諧波分析的方法，傅立葉變換頻是一種常用到的分析方法，可以將時域信號轉換為頻域信號，其目的在于了解信號的頻率成份以及每種成份的強度大小。FFT算法如式(41)所示。在使用該vi時應注意采樣頻率的問題，該模塊取1000Hz。同時，為了避免因采樣點數(shù)過少而在處理過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，對連續(xù)電氣信號采樣時必須滿足采樣定理，即采樣頻率要等于或大于信號中含有的最高頻率的兩倍。各次諧波均取95%概率值，再通過一個公式節(jié)點。圖416 電壓諧波分析前面板 三相不平衡度分析模塊三相電壓不平衡度的測量程序可根據(jù)(212)的計算方法進行計算，計算95%概率值同諧波分析。圖418 三相不平衡度分析程序框圖三相不平衡度的前面板如圖419所示。第三部分為測量到的瞬時閃變視感度的統(tǒng)計分析，由框5組成。(2) 補償?shù)惴ǖ臄?shù)學描述任意時刻的閃變波形在短時間內(nèi)可近似視為周期性非正弦函數(shù)，采用傅立葉級數(shù)的三角級數(shù)形式展開形式如式(42)所示。對這一系列波形所產(chǎn)生的S(t)進行疊加即求出了這一時刻的S(t)。此處選擇的是一階巴特沃斯濾波器。在進行數(shù)字閃變儀的設計時需要將其數(shù)字化，將傳遞函數(shù)從S域變換到Z域。變換公式如式(44)所示。在本文中選擇直接型的IIR濾波器來實現(xiàn)式(45)。(4) 閃變的統(tǒng)計分析在國標中規(guī)定，實際應用時常用5個概率分布Pk測定值計算出出短時(10min)閃變平滑估計值Pst，Pst表示實際檢測到的短時間閃變水平嚴重度。對于周期性穩(wěn)定的電壓波動，在式(48)=P1=P3=P10=P50=S(t)，所以，結果如式(49)所示。功率測量模塊的程序框圖如圖423所示。圖424 功率模塊程序框圖功率測量模塊前面板如圖425所示。圖427 測量模塊總程序框圖（部分）圖427展示了測量模塊總程序框圖的數(shù)據(jù)分析的部分程序框圖，完整的程序框圖見附錄B。圖428中a圖展示了對“”的控制框圖，將其屬性節(jié)點設置為“最小化運行”，當在前面板上點擊“發(fā)送數(shù)據(jù)”按鈕時，“”開始最小化運行。圖429 主控前面板 本章小結(1) 介紹了電能質量監(jiān)測系統(tǒng)的總體結構和總控面板的設計。通過這次的設計我學習了LabVIEW的操作和相關控件的作用和用法。采用性能優(yōu)越的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及先進的分析方法，得到的數(shù)據(jù)可以為控制系統(tǒng)提供可靠的依據(jù)。首先，我衷心地感謝我的畢業(yè)設計導師——燕延老師。她對學術的嚴謹態(tài)度，使教室充滿了好學的氣氛。終生難忘的大學學習生涯中，我還得到同學們的關心和幫助，并且我們之間建立了深厚的友誼，由衷的感謝電氣學院的各位同學。附錄A 外文資料翻譯Five Tips to Reduce Measurement NoiseEnsuring measurement accuracy often means going beyond reading raw specifications in a data sheet. Understanding an application in the context of its electrical environment is also important for securing success, particularly in a noisy or industrial setting. Ground loops, high monmode voltages, and electromagnetic radiation are all prevalent examples of noise that can adversely affect a signal.There are many techniques for reducing noise in a measurement system, which include proper shielding, cabling, and termination. Beyond these mon best practices, however, there is more you can do to ensure better noise immunity. The following five techniques serve as guidelines for achieving more accurate measurement results.A. Reject DC CommonMode VoltageMaking highly accurate measurements often starts with differential readings. An ideal differential measurement device reads only the potential difference between the positive and negative terminals of its instrumentation amplifier(s). Practical devices, however, are limited in their ability to reject monmode voltages. Commonmode voltage is the voltage mon to both the positive and negative terminals of an instrumentation amplifier. In Figure 1, 5 V is mon to both the AI+ and AI terminals, and the ideal device reads the resulting 5 V difference between the two terminals.。特別感謝我的父母，感謝他們十多年來的養(yǎng)育和教導，是他們默默的支持給了我強大的學習動力，使我能夠完成大學四年的學業(yè)。由于我的個人原因使得有一段時間畢業(yè)設計比其他同學落后了一些進度，但在老師的鼓勵和督促下，我還是很快趕上了大家的進度。在每周的約定時間，她都細心地為我們輔導。在電力系統(tǒng)局域網(wǎng)和Internet飛速發(fā)展的今天，虛擬儀器的網(wǎng)絡功能，為電力信息的共享與發(fā)布創(chuàng)造了有利條件，隨著越來越多的學者和工程師踏入這個領域，在不久的將來，相信會有更加完善的電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)，使電能質量問題能夠從根本上解決，保證供電質量，減少和消除這方面造成的經(jīng)濟損失。 展望本系統(tǒng)是作為網(wǎng)絡型電能質量監(jiān)測與分析系統(tǒng)的客戶端來開發(fā)的，只對電能信號進行信號傳輸和計算分析，對分析后的數(shù)據(jù)入庫部分的工作尚未進行。(3) 具體介紹了數(shù)據(jù)分析模塊各子模塊的設計方法，通過流程圖、公式和文字說明具體介紹程序的設計方法，并用前面板展示監(jiān)測結果。c圖為停止按鈕的程序框圖，執(zhí)行該事件時循環(huán)結束。主控模塊程序框圖如圖428所示。 測量模塊整體VI以上五個電能質量監(jiān)測模塊在最后的總程序中均以子VI的形式運行，服務于最后總的測量模塊程序，各個子VI的圖標如圖426所示。然后再利用得到的視在功率和功率因數(shù)通過簡單的計算便可以計算出對應的無功功率和有功功率。電壓波動的檢測采用平方檢測法，電壓波動和閃變的測量程序框圖如圖421所示，前面板圖如圖422所示。(48)式中，=，K1=，K3=，K10=，、PPP%、1%、3%、10%、50%時間的S(t)值。(46)利用雙線性變換法變?yōu)閆域表達式如式(47)所示。變換后如式(45)所示。其中雙線性變換法使S平面與Z平面單值一一對應，具有變換操作簡單和不存在混疊等特點。(2) 模擬人眼的頻率特性環(huán)節(jié)設計模擬方式的傳遞函數(shù)如式(43)所示。由于每一次迭代只檢測一次調幅波，且是信號中幅值最大的調幅波，使得頻譜的泄漏大為減小，顯著提高了閃變測量的計算精度。由于前期處理濾除了直流分量，C0=0。再用截止頻率為35Hz的6階巴特沃斯低通數(shù)字濾波器濾除基波和高次諧波分量，而濾波過程有一從初始狀態(tài)過渡到穩(wěn)態(tài)的過程，舍去前面小部分數(shù)據(jù)，只取濾波后的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進行后續(xù)的分析。 電壓波動和閃變的測量模塊的設計在設計電壓波動和閃變的測量程序時，我們采用國際電工委員會IEC推薦的統(tǒng)計方法，簡化原理框圖如圖420所示[12]。圖417 三相不平衡度分析流程圖其中計算95%概率值用到了國標《電能質量 三相電壓允許不平衡度》中推薦的算法，即將實測值按由大到小次序排列舍棄前5%的大值取剩余實測值中的最大值。圖415 電壓