【正文】 和處理擁護(hù)就是通過編制應(yīng)用程序來定義虛 擬儀器的功能。 美國國家公司（ NI）就曾經(jīng)提出一個(gè)重要的口號：軟件就是儀器。它最本質(zhì)的特點(diǎn)就是：軟件是虛擬儀器的核心。與傳統(tǒng)程序語言不同， LabVIEW 采用強(qiáng)大的圖形化語言 ( G 語言 ) 編程 ,面向測試工程師而非專業(yè)程序員，編程非常方便，人機(jī)交互界面直觀友好 ,具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力等特點(diǎn)。因此，高次諧波在線路傳輸過程中衰減比較快，同時(shí)高次諧波在電網(wǎng)中所占的比重也不大，故 在電力行業(yè)中不作為主要整治對象。 主變諧波分析儀或 圖 37主線圖 但是由于計(jì)算精度和電容器、電感器的制造精度等原因，若按計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)來配備，在標(biāo)準(zhǔn)化審查時(shí)就通不過，為了保證串聯(lián)濾波器能在 五、七次諧波頻率時(shí)諧振，我們要求電感有一定的調(diào)節(jié)范圍，從而確保濾波器能正常工作。 無源濾波器是通過 L、 C串聯(lián)或并聯(lián)，使其在某次諧波產(chǎn)生諧振，當(dāng)發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，使濾波器兩端該次諧波的電壓很小，幾乎接近零，這類濾波器往往接在變壓器的二次側(cè)出口處，從而使變壓器的一次側(cè)該次諧波的分量也很小，達(dá)到對該次諧波治理的目的。濾波器分為有源濾波器和無源濾波器兩大類。而 10kV由于大多數(shù)配變?yōu)?Y/Y0接線， 35kV也有少量 Y/Y0接線的直配變 ，因此在 10kV和 35kV系統(tǒng)中三、九次諧波分量會比高壓電網(wǎng)大。 (2)諧波的隔離。按誰污染誰治理的原則，應(yīng)該在非線性用電設(shè)備處分散治理。 圖 35 N=8點(diǎn)的按時(shí)間抽取法 FFT的運(yùn)算流圖 由圖可見， 8點(diǎn) 的按時(shí)間抽取法 FFT要經(jīng)過三級運(yùn)算，每一級有 4個(gè)蝶形運(yùn)算單元，總共有 12 個(gè)蝶形運(yùn)算單元。 塔里木大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì) 9 1314( 2 ) ( )( 2 1) ( )( 0 ,1, , 1)4x l x lx l x lNl????? 11422 ( 2 1 )1 1 2 1 2001144223 2 2 4 200( ) ( 2 ) ( 2 1 )( ) ( ) ( ) ( )NNrk l kNNllNNlk K lkN N NllX k x l W x l Wx l W W x l W?????????? ? ??????? （ 38） 又由于有 2 24NNWW? 則上式可表示成 11441 3 4 2 4 4003 2 4( ) ( ) ( )( ) ( )( 0 , 1 , , 1 )4NNK K lkN N NllkNX k x l W W x l WX k W X kNk???????????? 并且 1 3 2 4( ) ( ) ( ) ( 0 , 1 , , 1 )44kNNNX k X k W X k k? ? ? ? ? 其中 11443 3 4 1 40011444 4 4 1 400( ) ( ) ( 2 )( ) ( ) ( 2 1 )NNlk lkNNllNNlk lkNNllX k x l W x l WX k x l W x l W??????????? ? ????? 2()xk也可進(jìn)行同樣的分解： 2 5 2 62 5 2 6( ) ( ) ( ) ( 0 , 1 , , 1 )4( ) ( ) ( ) ( 0 , 1 , , 1 )44kNkNNX k X k W X k kNNX k X k W X k k? ? ? ?? ? ? ? ? 其中 11445 5 4 2 40011446 6 4 2 400( ) ( ) ( 2 )( ) ( ) ( 2 1 )NNlk lkNNllNNlk lkNNllX k x l W x l WX k x l W x l W??????????? ? ????? （ 39） 根據(jù)上面同樣的分析知道，利用上式的 DFT及兩級蝶形組合運(yùn)算來計(jì)算 N點(diǎn)的 DFT，比只用一次分解蝶形組合方式的計(jì)算量又減少了大約一半。但是 1()xr和 2()xr以及 1()xk和 2()xk都是2N點(diǎn)的序列，即 r, k 滿足 r， k=0，??， 2N1。因此，通過這樣的分解后，運(yùn)算工作量差不多減少了一半，如此繼續(xù)分解下去，使得計(jì)算量最小，這就是實(shí)現(xiàn)快速傅立葉變換 (FFT)的一種基本技術(shù)途徑 —— 按時(shí)間抽取 (DIT)(DecimationInTime)，另外一種技術(shù)途徑――按頻域抽取充分利用旋轉(zhuǎn)因子的周期性，對稱性和正交性而有效地減少計(jì)算量。 (例如 :當(dāng) N=8時(shí)， DFT 需要 64次復(fù)數(shù)乘法 。 由于快速傅立葉算法（ FFT）是離散傅立葉（ DFT）的一種快速算法，因此，先介紹 DFT然后介紹 FFT。此外，開關(guān)電源的頻率比較高一般在 40kHz左右，不僅在整流時(shí)產(chǎn)生諧波，而且在開關(guān)管開閉時(shí)， 反射 40kHz左右的波至電源。為了控制直流用電設(shè)備的電壓和電流，在整流設(shè)備中應(yīng)用了可控硅，這使得該類設(shè)備的諧波污染更嚴(yán)重，而且諧波的次數(shù)比較低。其實(shí)電焊機(jī)在上世紀(jì)四、五十年代已廣泛應(yīng)用。 （ 4） 開關(guān)電源設(shè)備：如中頻爐、彩色電視機(jī)、電腦、電子整流器等。7 ％以下，所以發(fā)電、變電設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量都比較小，比國家的考核標(biāo)準(zhǔn)低的多，因此發(fā)電、變電設(shè)備不是影響電網(wǎng)電壓波形方面質(zhì)量的主要矛盾。 對于諧波分量而言，隱極機(jī)優(yōu)于凸極機(jī)，但隨著科技進(jìn)步，可控硅、 IGBT等電子勵磁裝置的投入，使發(fā)電機(jī)的諧波分量有所上升。 諧波源 電力系統(tǒng)中的諧波來自電氣設(shè)備，也就是說來自發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備。非線性負(fù)荷除了產(chǎn)生基頻整次諧波外，還可能產(chǎn)生 低于基頻的次諧波，或高于基波的非整數(shù)倍諧波。 3 諧波危害及治理 諧波的定義 諧波是一個(gè)周期電氣量的正弦波分量，其頻率是基波頻率的整數(shù)倍數(shù)。 “ 暫時(shí)過電壓 ” 是指其頻率為工頻或某諧波頻率，且在其持續(xù)時(shí)間范圍內(nèi)無衰減或衰減慢的過電壓 ；“ 瞬態(tài)過電壓 ” 為振蕩的或非振蕩的，通常衰減很快，持續(xù)時(shí)間只有幾毫秒且為緩波前的 (例如一些操作過電壓 )或幾十個(gè)微秒且為快波前的 (如雷電過電壓 )的過電壓。實(shí)際運(yùn)行中，我國各跨省電力系統(tǒng)頻率都保持在 +～，這點(diǎn)在電網(wǎng)質(zhì)量中最有保障。在確定三相電壓允許不平衡指標(biāo)時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用 95%概率值作為衡量值。 《電能質(zhì)量電壓波動和閃變》 (GB123262020)是在原來標(biāo)準(zhǔn) （ GB123261990） 的基礎(chǔ) 上，參考了 IEC電磁兼容 (EMC)標(biāo)準(zhǔn) IEC610037等修訂而成的，適用于由波 動負(fù)荷引起的公共連接點(diǎn)電壓的快速變動及由此可能人對燈閃明顯感覺的場合，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 了各級電壓下的閃變限制值。 公用電網(wǎng)諧波 諧波 (armonic)即對周期性的變流量進(jìn)行傅里葉級數(shù)分解，得到頻率為大于 1的整數(shù)倍基波頻率的分量，它是由電網(wǎng)中非線性負(fù)荷而產(chǎn)生的 。 塔里木大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì) 4 (2)調(diào)整同步電動機(jī)的勵磁電流。當(dāng)其端子上出現(xiàn)電壓偏差時(shí)，其運(yùn)行參數(shù)和壽命將受到影響，影響程度視偏差的大小、持續(xù)的時(shí)間和設(shè)備狀況而異，電壓偏差計(jì)算式如下： 電壓偏差 (%) =(實(shí)際電 壓 額定電壓 )/額定電壓 100% 《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》 (GB123251990)規(guī)定電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，用戶受 電端供電電壓的允許偏差為： (1)35kV及以上供電和對電壓質(zhì)量有特殊要求的用戶為額定電壓的正負(fù)偏差絕對值之 和不超過 10%； (2)10kV及以下高壓供電和低壓三相用戶為額定電壓的 +7%～ 7%； (3)220V低壓單相用戶為額定電壓的 +7%～ 10%。 (6)暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓以及電壓跌落和短時(shí)供電中斷的問題 , 一般由系統(tǒng)或用戶內(nèi)部的短路故障引起 , 會直接影響甚至中斷用戶正常的用電 , 造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。 (4)電壓的波動和閃變主要由波 動性負(fù)荷 (如電弧爐 ) 引起 , 其超標(biāo)會危害與其連接在公共供電點(diǎn)的其他用戶的設(shè)備 , 如使照明燈閃爍、電機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻和計(jì)算機(jī)及電子設(shè)備工作不正常等。 電能質(zhì)量低下的危害有以下一些表現(xiàn) : (1)諧波由諧波源 (非線性設(shè)備和負(fù)荷 ) 注入系統(tǒng) , 會損壞系統(tǒng)設(shè)備 (如電容器、電纜、電動機(jī)、電壓互感器等 ), 威脅系統(tǒng)的安全運(yùn)行 (如繼電保護(hù)及自動裝置誤動 ), 增加系統(tǒng)的功率損耗 (如線損 ), 增大測量儀表的誤差 (如電能表 ), 干擾通信等。即電氣設(shè)備不僅應(yīng)能在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)正常運(yùn)行，而且應(yīng)具備承受短時(shí)超標(biāo)運(yùn)行的能力。 電能質(zhì)量指標(biāo)是電能質(zhì)量各個(gè)方面的具體描述，不同的指標(biāo)有不同的定義，參考 IEC標(biāo)準(zhǔn)、 從電磁現(xiàn)象及相互作用和影響角度考慮給出的引起干擾的基本現(xiàn)象分類如下： (1) 低頻傳導(dǎo)現(xiàn)象：諧波、間諧波、電壓波動、電壓與電流不平衡，電壓暫降與短時(shí)斷電 ，電網(wǎng)頻率變化，低頻感應(yīng)電壓，交流網(wǎng)絡(luò)中的直流； (2) 低頻輻射現(xiàn)象：磁場、電場； (3) 高頻傳導(dǎo)現(xiàn)象：感應(yīng)連續(xù)波電壓與 電流，單向瞬態(tài)、振蕩瞬態(tài)； (4) 高頻輻射現(xiàn)象：磁場、電場、電磁場 (連續(xù)波、瞬態(tài) )； (5) 靜電放電現(xiàn)象。目前尚沒有一個(gè)準(zhǔn)確和普遍認(rèn)可的定量評估計(jì)算方法。 (4)潛在性。當(dāng)系統(tǒng)處在各種運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電能質(zhì)量一旦不達(dá)標(biāo)，相關(guān)的設(shè)備就 會受到不同程度的影響。 電能質(zhì)量具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1)動態(tài)性。暫態(tài)信號具有突變、非平穩(wěn)、持續(xù)時(shí)間短等特性，只了解它們在時(shí)域或頻域中的全局 特性是不夠的。諧波問題是電能質(zhì)量中的一個(gè)重要問題。 在電能輸送過程中，電力系統(tǒng)將受到各種因素的影響，到達(dá)用戶的電能波形往往發(fā)生畸變。 1 電能質(zhì)量參數(shù) 電能質(zhì)量包括四個(gè)方面的相關(guān)術(shù)語和概念：電壓質(zhì)量 (Voltage quality)即用實(shí)際電壓與額定電壓間的偏差 (偏差含電壓幅值，波形和相位的偏差 )，反映供電企業(yè)向用戶供給的電力是否合格；電流質(zhì)量 (Current quality)即對用戶取用電流提出恒定頻率、正弦波形要求，并使電流波形與供電電壓同相位，以保證系統(tǒng)以高功率因數(shù)運(yùn)行，這個(gè)定義有助于電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善，并降低網(wǎng)損；供電質(zhì)量 (quality of supply)包含技術(shù)含義和非技 術(shù)含義兩個(gè)方面：技術(shù)含義有電壓質(zhì)量和供電可靠性；非技術(shù)含義是指服務(wù)質(zhì)量 (quality of service)包括供電企業(yè)對用戶投訴的反應(yīng)速度和電力價(jià)格等；用電質(zhì)量 (quality of consumption)包括電流質(zhì)量和非技術(shù)含義，如用戶是否按時(shí)、如數(shù)繳納電費(fèi)等，它反映供用雙方相互作用與影響用電方的責(zé)任和義務(wù)。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代電力系統(tǒng)中用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，諸如半導(dǎo)體整流器、晶閘管調(diào)壓及變頻調(diào)整裝置、煉鋼電弧爐、電氣化鐵路和家用電器等負(fù)荷迅速發(fā)展，由于 其非線性、沖擊性以及不平衡的用電特性，使電網(wǎng)的電壓波形發(fā)生畸變 引起電壓波動和閃變以及三相不平衡，甚至引 起系統(tǒng)頻率波動等，對供電電能質(zhì)量造成嚴(yán)重的干擾或 “ 污染 ” 。所以有關(guān)部門正在加大對電能質(zhì)量的監(jiān)管和治理。因此 ， 進(jìn)一步改善電能質(zhì)量的工作基 本上要求在用戶側(cè)解決。 仍應(yīng)看作電能質(zhì)量不合格。電能的質(zhì)量 , 不僅取決于發(fā)電、輸電和供電系統(tǒng)本身 , 現(xiàn)代工業(yè)化的迅速發(fā)展 , 接入公用電網(wǎng)的半導(dǎo)體換流器和非線性負(fù)荷 , 也會明顯地干擾或降低配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量。因此 , 作為電力部門的產(chǎn)品 質(zhì)量 —— 電能的質(zhì)量 , 不僅與電力部門有關(guān) , 而且與成千上萬的電力用戶有關(guān)。電能作為一種商品 , 具有它本身的特 殊性 , 電能的生產(chǎn)和消費(fèi)必須同時(shí)進(jìn)行 , 且電能的生產(chǎn)、傳輸和使用設(shè)備必須緊密地連接在同一電網(wǎng)上。電能的質(zhì)量 , 通常 以供電電壓的頻率、偏移、波動、閃變、間斷、塌陷、尖峰、諧波畸變、三相不平衡度和高頻干擾等項(xiàng)指標(biāo)來表征。在這樣的背景下，因電能質(zhì)量不良而使用戶設(shè)備停機(jī)或出次品的情況 。但由于我國 目前 還未能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)。在新的電力市場環(huán)境下，電能質(zhì)量已成為電能這種商品的消費(fèi)特性，很大程度上體現(xiàn)了供電部門服務(wù)品質(zhì)。當(dāng)今威脅電力質(zhì)量的主要干 擾除了諧波、電壓波動外 ， 更多為人們所關(guān)注的將是電壓暫降和短時(shí)斷電、電壓閃變等動態(tài)電能質(zhì)量問題；我們應(yīng)因地制宜 ， 對癥下藥 ， 在深入調(diào)研、現(xiàn)場實(shí)測、試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用FACS 和電力新技術(shù)對電能質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)化地綜合補(bǔ)償，這將是今后解決電能質(zhì)量問題的最根本途徑。 因此， 本次設(shè)計(jì)旨在 明確影響電能質(zhì)量的主要因素、諧波的基本概念及分析方法；詳細(xì)介紹和分析諧波的危害及處理諧波的方法；了解 LABVIEW虛擬儀器技術(shù)，掌握提高電能質(zhì)量的措施；確定電能質(zhì)量在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案、完成電能質(zhì)量在線監(jiān)控 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。隨著基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制設(shè)備與電子裝置的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng) 中用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，即變頻裝置、電弧爐煉鋼、電氣化鐵道等非線性、沖擊性負(fù)荷造成對電能質(zhì)量的污染與破壞，而電能作為商品，人們會對電能質(zhì)量提出更高的要求，電能質(zhì)量已逐漸成為全社會