【正文】 EC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 電壓諧波分析程序框圖分析計算的諧波幅值以波形圖和數據兩種形式表示，波形圖可以宏觀查看2～20次諧波的幅值，而數字顯示處，可以根據需要選擇連續(xù)的五次諧波，準確查看它們的電壓幅值。諧波分析流程圖如圖414所示。根據采樣定理規(guī)定，若連續(xù)信號x(t)是有限帶寬的，其頻譜的最高頻率為fc，對x(t)采樣時，若保證采樣頻率，那么，可由x(nTs)恢復出x(t)，即x(nTs)保留了x(t)的全部信息。LabVIEW中的諧波失真分析VI使用FFT的方法分析諧波，并內部經過“Hanning窗”函數有效的抑制泄漏效應引起的誤差。為了快速計算DFT，通常采用快速傅立葉變換(FFT)的方法。圖412 頻率偏差測量模塊程序框圖前面板中采用數據和曲線圖兩種形式表現了分析計算的結果，如圖413所示。通過幅值和電平VI測量系統(tǒng)電壓波峰和波谷值，除以2后得到交流電壓幅值，即把實測的電壓幅值，與系統(tǒng)電壓共同帶入式(21)，得到電壓偏差，若電壓偏差超過國家標準中限定值，則超限指示燈會亮起。圖48 電壓偏差測量模塊流程圖其中電壓幅值的分析計算通過波峰檢測VI獲得波峰和波谷的幅值，將得到的數據代入式(21)，超過限值的報警燈報警。圖43 數據傳輸流程圖數據傳輸的程序框圖如圖44所示。圖41 系統(tǒng)總體結構圖本設計主要設計軟件部分的內容，所設計的程序從功能上分為兩大部分：數據傳輸模塊和數據分析模塊。 電能質量監(jiān)測系統(tǒng)總體結構基于虛擬儀器的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)同樣必須具備傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)的三大功能模塊：數據采集模塊、數據分析處理模塊和結果顯示模塊。連線正在運行并正在偵聽目標端口的IP地址可糾正該錯誤。(2) 寫入TCP數據(函數)寫入TCP數據函數如圖35所示。如果按上述方式連線VI，指定一個非默認的超時值，VI將在每次超時發(fā)生時創(chuàng)建一個新的偵聽器。例如，如在程序框圖上有兩個該VI的實例，并且第一個實例偵聽端口2222，則不能再用第二個實例偵聽同一端口。 數據通信VI本節(jié)介紹電能質量監(jiān)測系統(tǒng)涉及到的關于數據傳輸相關控件的使用功能。可通過式(32)表示復數單頻信號：(32)A、f和分別是單頻信號的是幅值、頻率和相位，FS是輸入波形信號的采樣率。(2) 提取單頻信息VI測量單相電壓值的頻率時，使用到了提取單頻信號VI(Extract Single Tone Information. vi)，如圖32所示。忽略低于閾值的波峰和高于閾值的波谷。圖31 波峰檢測VI數據集可以單個數組或連續(xù)數據塊的形式作為該VI的輸入。 電能質量檢測VINI公司在LabVIEW中提供了一些工程測量中常用的VI，就像面向對象語言中的類一樣，我們可以直接使用，簡化我們開發(fā)的過程。斷開的連線顯示為黑色的虛線，中間有個紅色的x。節(jié)點相當于文本編程語言中的語句、運算符、函數和子程序。在程序框圖中可將前面板的輸入控件或顯示控件顯示為圖標或數據類型接線端。程序框圖是圖形化源代碼的集合，圖形化源代碼又稱G代碼或程序框圖代碼。每個VI都使用函數從用戶界面或其他渠道獲取信息輸入，然后將信息顯示或傳輸至其它文件或計算機前面板是VI的用戶界面。美國NI公司通過長期、系統(tǒng)、有效的研究和發(fā)展，逐步確立了LabVIEW在虛擬儀器編程軟件中的主力地位[17]。虛擬儀器只需對信號進行一次采樣，多個軟件模塊對同一組數據進行不同的處理就能實現多個參數的同時測量。(2) 開發(fā)與維護的費用低，系統(tǒng)組建時間短當需要增加新的測量功能，只需要增加軟件模塊或通用的硬件模塊，縮短了系統(tǒng)的更新時間，而且有利于系統(tǒng)的擴展。隨著社會生產力的極大發(fā)展，現代化的生產要求電子儀器品種多、功能強、精度高、自動化程度高，而且要求測試速度快、實時性好、具有良好的人機界面。儀器硬件以模塊化為特點，能夠全方位的系統(tǒng)集成，應用軟件則以圖形化的編程為長處，能夠方便高效的創(chuàng)建自定義的用戶界面，二者相結合實現傳統(tǒng)儀器的測量功能。(2) 不平衡度的準確計算式在沒有零序分量的三相系統(tǒng)中，當已知三相量a、b、c時，可按式(212)求負序不平衡度。(1) 測量取值對于電力系統(tǒng)的公共連接點，供電電壓負序不平衡度測量值的10min方均根值的95%概率大值應不大于2%，所有測量值中的最大值不大于4%。由于不平衡時最大相電流不能超過額定值，在極端情況下，；(5) 變壓器的三相負荷不平衡，不僅使負荷較大的一相繞組過熱導致其壽命縮短，而且還會由于磁路不平衡，大量漏磁通經箱壁、夾件等使其嚴重發(fā)熱，造成附加損耗；(6) 在低壓配電線路中，三相不平衡會影響計算機正常工作，還會引起照明電燈壽命縮短(電壓過高)或照度不足(電壓過低)以及電視機的損壞等；(7) 三相不平衡時，將引起電網損耗的增加；(8) 干擾通訊系統(tǒng)，影響正常的通信質量。三相電壓的不平衡度通常以負序分量與正序分量的均方根的百分比來表示[13]，如式(211)所示。(2) 閃變的測量和計算閃變是電壓波動在一段時期內的積累效果，它通過燈光照度不穩(wěn)定造成的視感來反應，主要由短時閃變Pst和長時間閃變Plt來衡量。注2：對于隨機性不規(guī)則的電壓波動，如電弧爐負荷引起的電壓波動，表中標有“*”的值為其限值。但閃變還與人的視感因素有關，所以不能以電壓波動代替閃變。波動性負荷的用電特征分為周期性和非周期性的，而周期性和近似周期性的功率波動負荷對閃變影響更為嚴重。在電能質量標準中，閃變以燈光閃爍對人眼視感的影響來反映供電電壓的波動程度。諧波電壓含量，如公式(26)所示：(26)電壓總諧波畸變率，如公式(27)所示：(27)(2) 諧波的測量在對電壓進行測量時，為了區(qū)別暫態(tài)現象和諧波，對負荷變化快的諧波，每次測量結果可為3s內所測值的平均值，推薦采用式(28)計算。除電表本身誤差外，諧波負荷從系統(tǒng)中吸收基波功率而向系統(tǒng)送出諧波功率，這樣受諧波影響的用戶既從系統(tǒng)吸收基波功率又從諧波源吸收無用的諧波功率，其后果是諧波源負荷用戶少付電費而受害的用戶反而多付電費。當發(fā)生諧振或放大時，損耗更加嚴重；(4) 對斷路器和熔斷器，電流波形的畸變明顯的影響斷路器斷路容量，當存在負荷電流畸變時，在過零點時可能造成高的didt比，電流為下弦波時開斷將更為困難，而且由于開斷時間延長而延長了故障電流切除時間，因而造成快速重合閘后的再燃；(5) 對變壓器，負荷電流中的諧波在變壓器中造成的損耗產生附加發(fā)熱，降低了其負荷能力；(6) 對調速驅動器的影響。(24) 公用電網諧波 電網諧波的危害國際上公認的諧波含義為：“諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數倍”。；②沖擊負荷引起的頻率偏差限值一般不得超過177。(1) 頻率偏差的計算電力系統(tǒng)頻率偏差定義為系統(tǒng)頻率的實際值和標稱值之差，可用式(23)計算。頻率變化將引起電動機轉速的變化，從而影響產品質量；(2) 在頻率降低時，火力發(fā)電廠的風機和水泵所提供的風量和水量將迅速減少，影響鍋爐的正常運行；(3) 低頻率運行，汽輪機葉片所受的應力增加，引起葉片的共振，縮短葉片的壽命，甚至使葉片斷裂；發(fā)電機的通風量將減少，而為了維持正常電壓，又要求增加勵磁電流，使得發(fā)電機定子和轉子的溫升增加；(4) 低頻率運行時，由于磁通密度的增大，變壓器的鐵心損耗和勵磁電流都將增大；(5) 頻率降低時，系統(tǒng)中負荷的無功功率將增大，而負荷的無功功率增大又將促使系統(tǒng)電壓水平的下降。7%；③220V單相供電電壓偏差為標稱電壓的+7%、10%；④對供電短路容量較小，供電距離較長以及對供電電壓偏差有特殊要求的用戶，由供、用電雙方協(xié)議確定。對于日常的照明燈具，電壓對燈的光通量輸出和壽命的影響很大，當加于燈泡的電壓低于額定電壓時，發(fā)光效率會降低，人的工作環(huán)境惡化，視力減弱；當高于額定電壓時，燈泡壽命會減少、燒壞。另外，電力電容器的投切對母線電壓偏差的影響也非常大[3]。參照IEC標準和IEEE標準，聯系我國電力系統(tǒng)實際情況，我國最新制定的電能質量指標主要包括五項：供電電壓偏差、電力系統(tǒng)頻率允許偏差、公用電網諧波、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變。但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器和線路等設備非線性或不對稱，負荷性質多變，加之調控手段不完善及運行操作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想的狀態(tài)并不存在，因此產生了電網運行、電力設備和供用電環(huán)節(jié)中的各種問題，也就產生了電能質量的概念[1]。討論衡量電能質量問題的指標和電能質量監(jiān)測的方法，并指出各種客觀存在的電能質量問題所帶來的危害；(3) 介紹了虛擬儀器技術的概念、特點和發(fā)展歷程，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中用于電能質量的各參量分析的VI和數據傳輸的VI等；(4) 基于虛擬儀器技術的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現，詳細敘述了本系統(tǒng)的軟件程序設計方法。虛擬儀器的出現改變了這一現狀，憑借其基于網絡性和計算機的特性，符合現代測量工作的需求，在測量技術領域不斷取得突破。這種測試儀器體積比較龐大，很容易受到外界的影響，而且測量精度不是很高，特別是在檢測不同指標時，需要更換相對應的硬件，這給監(jiān)測和分析帶來極大的不便。目前，國內外使用的各種電能質量監(jiān)測裝置從結構上可以分為兩類，一種是離線式的電能質量監(jiān)測裝置，另一種是在線式的電能質量監(jiān)測分析裝置，即連續(xù)監(jiān)測設備。因此電能質量監(jiān)測對于電力企業(yè)、電力用戶以及改善電能質量都有重要意義。隨著經濟的發(fā)展和工業(yè)管理體制的轉變，電力網逐步實行商業(yè)化運營，電力用戶的需求己成為優(yōu)先考慮的問題。使得電能質量問題日益緊迫的擺在了我們的面前。隨之，根據國家電能質量標準，設計電能質量的監(jiān)測系統(tǒng)，使用LabVIEW2012實現電壓諧波分析、電壓偏差、頻率的偏差的分析計算和顯示，并把監(jiān)測結果上傳至數據庫。本設計說明書給出并設計了基于LabVIEW平臺的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)。指導教師簽字時 間年 月 日 摘 要隨著新型電力負荷迅速發(fā)展對電能質量提出了更高的要求，以及電力網逐步實行商業(yè)化運營，電力用戶的需求成為供電企業(yè)優(yōu)先考慮的問題，電網電能質量問題引起了供電企業(yè)和用戶的高度重視。電能質量指標雖然只有五個，但需要計算的量卻很多，它們分為基本電參量和穩(wěn)態(tài)電能質量指標。主要監(jiān)測指標有：電壓允許偏差、頻率偏差、諧波含量、電壓波動和閃變、三相電壓不平衡度及功率等。虛擬儀器的出現改變了這一現狀，憑借其基于網絡性和計算機的特性，符合現代測量工作的需求，在測量技術領域不斷取得突破。這種測試儀器體積比較龐大，很容易受到外界的影響，而且測量精度不是很高，特別是在檢測不同指標時，需要更換相對應的硬件，這給監(jiān)測和分析帶來極大的不便。目前，國內外使用的各種電能質量監(jiān)測裝置從結構上可以分為兩類，一種是離線式的電能質量監(jiān)測裝置，另一種是在線式的電能質量監(jiān)測分析裝置，即連續(xù)監(jiān)測設備。1988年，我國電力工業(yè)部為了加強電網電能質量管理工作，曾頒布執(zhí)行了《電網電能質量技術監(jiān)督管理規(guī)定》，提出了“誰干擾，誰污染，誰治理”的原則，并指出保證電網安全、穩(wěn)定、經濟、優(yōu)質運行，全面保障電能質量是電力企業(yè)和用戶共同的責任和義務。五、 進度計劃第1周–第3周：學習LabVIEW編程技術、查閱相關資料；第4周–第6周：系統(tǒng)劃分模塊及概要設計；第7周–第13周：各模塊軟件詳細設計及調試；第14周–第16周：系統(tǒng)聯調、設計說明書撰寫與答辯。石家莊鐵道大學畢業(yè)設計基于LabVIEW的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計Software Design of Power Quality Monitoring System Based on LabVIEW 2013 屆 電氣與電子工程 學院專 業(yè) 電氣工程及其自動化 完成日期 2013年6月10日畢業(yè)設計成績單學生姓名學號班級專業(yè)電氣工程及其自動化畢業(yè)設計題目基于LabVIEW的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計指導教師姓名指導教師職稱教授評 定 成 績指導教師得分評閱人得分答辯小組組長得分成績：院長簽字：年 月 日畢業(yè)設計任務書題　目基于LabVIEW的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計學生姓名學號班級專業(yè)電氣工程及其自動化承擔指導任務單位電氣與電子工程學院導師姓名導師職稱教 授一、 主要內容本課題的主要內容是基于LabVIEW平臺的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計。四、 應收集的資料及參考文獻與LabVIEW軟件技術相關的書籍；電能質量相關國家標準；與波形分析相關文章和書籍資料；界面設計的相關規(guī)范等。為了規(guī)范電能質量的檢測管理，建立規(guī)范的電力市場。二、 國內外研究現狀電能質量問題的凸顯，使電能質量監(jiān)測產品日益豐富起來，如何監(jiān)測復雜多變的電能質量現象，分析各種電能質量問題的成因，成為這些產品共同的目標。在國內外，對電能質量進行監(jiān)測與分析時，絕大部分采用智能儀器，主要利用數字技術和硬件來實現。我們國內對于電能質量問題的研究起步較晚，然而傳統(tǒng)的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)在下列幾個方面比較欠缺：(1)