【正文】 和處理擁護就是通過編制應用程序來定義虛 擬儀器的功能。 美國國家公司（ NI）就曾經(jīng)提出一個重要的口號：軟件就是儀器。它最本質(zhì)的特點就是：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，人機交互界面直觀友好 ,具有強大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力等特點。因此，高次諧波在線路傳輸過程中衰減比較快，同時高次諧波在電網(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 但是由于計算精度和電容器、電感器的制造精度等原因，若按計算結(jié)果數(shù)據(jù)來配備，在標準化審查時就通不過，為了保證串聯(lián)濾波器能在 五、七次諧波頻率時諧振，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，當發(fā)生串聯(lián)諧振時，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，應該在非線性用電設備處分散治理。 圖 35 N=8點的按時間抽取法 FFT的運算流圖 由圖可見， 8點 的按時間抽取法 FFT要經(jīng)過三級運算，每一級有 4個蝶形運算單元，總共有 12 個蝶形運算單元。 塔里木大學畢業(yè) 設計 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及兩級蝶形組合運算來計算 N點的 DFT，比只用一次分解蝶形組合方式的計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點的序列，即 r, k 滿足 r， k=0，??， 2N1。因此，通過這樣的分解后，運算工作量差不多減少了一半，如此繼續(xù)分解下去，使得計算量最小，這就是實現(xiàn)快速傅立葉變換 (FFT)的一種基本技術途徑 —— 按時間抽取 (DIT)(DecimationInTime)，另外一種技術途徑――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算量。 (例如 :當 N=8時， DFT 需要 64次復數(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，開關電源的頻率比較高一般在 40kHz左右，不僅在整流時產(chǎn)生諧波，而且在開關管開閉時， 反射 40kHz左右的波至電源。為了控制直流用電設備的電壓和電流，在整流設備中應用了可控硅，這使得該類設備的諧波污染更嚴重，而且諧波的次數(shù)比較低。其實電焊機在上世紀四、五十年代已廣泛應用。 （ 4） 開關電源設備：如中頻爐、彩色電視機、電腦、電子整流器等。7 ％以下，所以發(fā)電、變電設備產(chǎn)生的諧波分量都比較小，比國家的考核標準低的多，因此發(fā)電、變電設備不是影響電網(wǎng)電壓波形方面質(zhì)量的主要矛盾。 對于諧波分量而言，隱極機優(yōu)于凸極機，但隨著科技進步，可控硅、 IGBT等電子勵磁裝置的投入，使發(fā)電機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備，也就是說來自發(fā)電設備和用電設備。非線性負荷除了產(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)。 “ 暫時過電壓 ” 是指其頻率為工頻或某諧波頻率，且在其持續(xù)時間范圍內(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 )或幾十個微秒且為快波前的 (如雷電過電壓 )的過電壓。實際運行中，我國各跨省電力系統(tǒng)頻率都保持在 +～，這點在電網(wǎng)質(zhì)量中最有保障。在確定三相電壓允許不平衡指標時，該標準規(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)是在原來標準 （ GB123261990） 的基礎 上，參考了 IEC電磁兼容 (EMC)標準 IEC610037等修訂而成的，適用于由波 動負荷引起的公共連接點電壓的快速變動及由此可能人對燈閃明顯感覺的場合，該標準規(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)中非線性負荷而產(chǎn)生的 。 塔里木大學畢業(yè) 設計 4 (2)調(diào)整同步電動機的勵磁電流。當其端子上出現(xiàn)電壓偏差時，其運行參數(shù)和壽命將受到影響，影響程度視偏差的大小、持續(xù)的時間和設備狀況而異，電壓偏差計算式如下： 電壓偏差 (%) =(實際電 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)暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓以及電壓跌落和短時供電中斷的問題 , 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 , 造成嚴重的經(jīng)濟損失。 (4)電壓的波動和閃變主要由波 動性負荷 (如電弧爐 ) 引起 , 其超標會危害與其連接在公共供電點的其他用戶的設備 , 如使照明燈閃爍、電機轉(zhuǎn)速不均勻和計算機及電子設備工作不正常等。 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 (非線性設備和負荷 ) 注入系統(tǒng) , 會損壞系統(tǒng)設備 (如電容器、電纜、電動機、電壓互感器等 ), 威脅系統(tǒng)的安全運行 (如繼電保護及自動裝置誤動 ), 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。即電氣設備不僅應能在規(guī)定的標準值之內(nèi)正常運行，而且應具備承受短時超標運行的能力。 電能質(zhì)量指標是電能質(zhì)量各個方面的具體描述，不同的指標有不同的定義，參考 IEC標準、 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，電壓暫降與短時斷電 ，電網(wǎng)頻率變化，低頻感應電壓，交流網(wǎng)絡中的直流； (2) 低頻輻射現(xiàn)象：磁場、電場； (3) 高頻傳導現(xiàn)象：感應連續(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。目前尚沒有一個準確和普遍認可的定量評估計算方法。 (4)潛在性。當系統(tǒng)處在各種運行狀態(tài)時，電能質(zhì)量一旦不達標，相關的設備就 會受到不同程度的影響。 電能質(zhì)量具有以下幾個特點： (1)動態(tài)性。暫態(tài)信號具有突變、非平穩(wěn)、持續(xù)時間短等特性，只了解它們在時域或頻域中的全局 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)量包括四個方面的相關術語和概念：電壓質(zhì)量 (Voltage quality)即用實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)運行，這個定義有助于電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善，并降低網(wǎng)損；供電質(zhì)量 (quality of supply)包含技術含義和非技 術含義兩個方面：技術含義有電壓質(zhì)量和供電可靠性；非技術含義是指服務質(zhì)量 (quality of service)包括供電企業(yè)對用戶投訴的反應速度和電力價格等；用電質(zhì)量 (quality of consumption)包括電流質(zhì)量和非技術含義，如用戶是否按時、如數(shù)繳納電費等，它反映供用雙方相互作用與影響用電方的責任和義務。隨著科技的進步，現(xiàn)代電力系統(tǒng)中用電負荷結(jié)構發(fā)生了重大變化，諸如半導體整流器、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)量造成嚴重的干擾或 “ 污染 ” 。所以有關部門正在加大對電能質(zhì)量的監(jiān)管和治理。因此 ， 進一步改善電能質(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)的半導體換流器和非線性負荷 , 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 , 而且與成千上萬的電力用戶有關。電能作為一種商品 , 具有它本身的特 殊性 , 電能的生產(chǎn)和消費必須同時進行 , 且電能的生產(chǎn)、傳輸和使用設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指標來表征。在這樣的背景下，因電能質(zhì)量不良而使用戶設備停機或出次品的情況 。但由于我國 目前 還未能實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價。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特性，很大程度上體現(xiàn)了供電部門服務品質(zhì)。當今威脅電力質(zhì)量的主要干 擾除了諧波、電壓波動外 ， 更多為人們所關注的將是電壓暫降和短時斷電、電壓閃變等動態(tài)電能質(zhì)量問題；我們應因地制宜 ， 對癥下藥 ， 在深入調(diào)研、現(xiàn)場實測、試驗研究的基礎上，運用FACS 和電力新技術對電能質(zhì)量進行系統(tǒng)化地綜合補償，這將是今后解決電能質(zhì)量問題的最根本途徑。 因此， 本次設計旨在 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，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)總體設計方案、完成電能質(zhì)量在線監(jiān)控 系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。隨著基于計算機系統(tǒng)的控制設備與電子裝置的廣泛應用，電力系統(tǒng) 中用電負荷結(jié)構發(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