【正文】 法。 電能從生產到消耗是一個整體，電力系統的發(fā)、輸、配、變、用始終處于動態(tài)平衡之中，其中任何一個環(huán)節(jié)都會對電能質量產生影響。 電能質量的惡化也將會對電力系統和用電設備帶來嚴重的危害。 對隨時間變化的電壓信號 u(t)、電流信號 i(t)進行離散化采樣，得到離散化序列 { }、{ }，相電壓的有效值定義為： (21) 上海海事大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 6 相電流的有效值定義為： = (22) 若 為相鄰的兩次采樣時間間隔， 為敵 k 個時間間隔電壓采樣的瞬時值， N 為一周內的采樣點數，則離散情況下的電壓有效值可以表示為： U= (23) 在采樣時采用了頻率跟蹤技術，使得一個周期內采樣點個數為 N 個， 相鄰 兩個采樣的時間間隔相等，及 為時間常 數 ， N= ，則： = (24) = (25) 單相有功功率為： = (26) 單相視在功率 為： = (27) 單相的功率因數為： (28) 單相的無功功率為： = (29) 供電電壓允許偏差 供電電壓 允許 偏差是 指電力系統的電壓緩慢變化時， 實際電壓 與 系統 電壓 標稱值 之間的差值。 用電設備設計在額定電壓時性能最 好、效率最高，電壓偏離額定值時，其性能和效率都會降低，有的還會減少使用壽命。電網在低電壓狀況下運行，會是線路和變壓器的電流增大，線路和變壓器繞組的有功功率與電流平方成 正 比。 電力系統頻率允許偏差 電力系統在正常工況下應在標稱頻率下運行，系統中的用電設備在設計時都是優(yōu)先按照標稱頻率設計。實際上電力系統并不是完全平衡的，引起這種不平衡的因素有 事故性和正常性兩大類：事故性的不平衡是由于三相系統中某一相或兩相 出現故障所致，這種不平衡工況是系統運行不允許的，一般由繼電保護、自動裝置動作切除故障元件后在短期內使系統恢復正常運行的，正常性的不平衡則是由于系統三相元件或負荷不對稱所致。對于三相三線之電路，只含有正、負序分 量。 《電能質量 三相電壓允許不平衡度》（ GB/T 155431995）標準規(guī)定： (1)電力系統公共連接點正常電壓不平衡度允許 值一般為 2%，短時不得超過 4%； (2)接于公共借點的每個用戶引起該點正常電壓不平衡度允許值一般為 %，根據連接點的負荷狀況臨近發(fā)電機繼電保護和自動裝置安全運行要求可作適當變動但必須滿足第 1 條的規(guī)定。所以對電網中諧波含量進行準確的測量，確切掌握電網中諧波的實際狀況，對于防止諧波危害、維護電網的安全運行時十分必要的。 諧波產生的原因和影響 諧波產生的根本原因是非線性負載如高壓輸電系統、變頻器、可控整流器、電弧爐、電動機車等的應用，造成電網中的諧波污染、三相電壓的不對稱以及電壓波動和閃變日趨嚴重。如對電動機會引起附加損耗，其次還會產生機械振動、噪聲和諧波過電壓。因此，對電壓波動和閃變的研究就顯得越來越重要。 閃變通常是指光的忽明忽暗的閃爍 。 =FFT(U(N)) (214) 上海海事大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 12 S(t)= (215) 式中 頻譜上個頻率對應的單位瞬時閃變值的電壓波動值。用戶操作這臺通用計算機就像操作一臺為自己專門設計的傳統電子儀器一樣。虛擬儀器面板上的各種“控件”與傳統儀器面板上的“器件”所完成的功能是相同的。其中，通用計算機可以是 筆記本電腦，臺式機或工作站等。 （ 2）強大的數據處理功能。虛擬儀器的操控界面是一種虛擬面板，它可以模擬傳統儀器面板的風格設計，也可也根據用戶的實際需求自行設計。隨著網絡技術的發(fā)展，已經形成了網絡虛擬儀器。 將硬件部分和軟件部分綜合起來， 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信號調理電路和數據采集卡以最小失真度轉換成數字信號，其余的任務如數據處理和統計分析、數據顯示等完全交給軟件來處理。這里就要把被測的強電信號轉換成弱電信號，出于對系統的可靠性及安全性方面的考慮，儀器與各種強電信號在電氣上必須是隔離的，不能把電壓和電流信號直接送到數據采集卡，因此使用了電壓互感器和電流互感器。 70A，它把原邊的電流以 1000： 1的比例變換到副邊，圖 44 為其使用圖。 15V 供電，電網數據經過此調理電路后就可以直接傳到數據采集卡，繼而傳到計算機進行數據分析。 NI PXI6143 最大電壓范圍 177。 上海海事大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 20 第五章 系統 軟件設計 軟件的總體設計方案概述 風力發(fā)電 電能質量檢測系統主要是對電壓偏差、頻率偏差、電壓波動與 閃變、諧波和功率五個指標進行測量，在軟件的設計上，將系統程序分為如圖 51 的幾個模塊進行設計。 界面主要有以 下幾個板塊構成： 上海海事大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 21 圖 52 界面功能模塊圖 功能 設置 模塊 功能設置模塊 ，包括數據讀取、結束 ， 如圖 53所示。 頻率偏差超過177。這可以讓用戶直觀的觀察到電能質量的變化。系統用戶界面如圖 57 所示，點擊上面不同的選項卡將顯示用戶需要查看那一類型的數據。 添加至文件端子連接布爾型控件，默認為 False表示每次運行程序產生的新數據都會覆蓋原數據。平鋪式順序結構的數據流不同于 其它結構的數據流?！?Write To Spreadsheet ”函數 的添加至文件端子默認為 False，所以每次運行程序產生的新數據都會覆蓋原數據。 上海海事大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 26 圖 512 電壓有效值計算程序框圖 圖 513 電流有效值計算程序框圖 電壓偏差模塊 電壓偏差的程序設計根據公式（ 210）進行，公式中需要實測電壓的有效值，因此，在這里我們使用軟件提供的 “ Averaged ”函數，將數據輸入后就可以直接可以得到電壓的實時有效值，如圖 514 所示。 圖 518 Harmonica Distortion 標志及端口 對采集的數據進行諧波 分析時，可以直接將 DAQ Assistant 的數據 進過“動態(tài)數據轉數組”的函數接到諧波失真分析函數的信號輸入端。 根據有功功率的定義，將“電壓電流數據庫 .xls”的第一行（ A 相電壓采集數據）和第二行（ A 相電流采集數據）的數據通過“ Index ”函數取出，然后將電流和電壓的 數據換算到電壓電流傳感器原邊的數值，然后對一個周期內同一時間采集的電壓與電流的瞬時值的 乘積 進行求和，再除以一個周期所采集的數據點的個數，所得的就是有功功率。 上海海事大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 30 圖 520 有功功率程序框圖 圖 521 視在功率、無功功率功率因數程序框圖 閃變測量模塊 本設計在閃變的計算中采樣頻率為 500Hz，每一個周期采樣點數是 25 個，數據采集一次得到的波形數據包括 250 點，因此，一個波形數組中包含了 10 個周期的波形數據，每次可以計算 10 個電壓有效值。 圖 521 電壓有效值序列的 FFT 變換程序圖 電壓有效值序列的 FFT變換，選用的是波形 VI 中的“ FFT Spectrum（ MagPhase） .vi”函數完成，其端口定義如圖 522 所示。系統測試的 主要目的就是能進一步驗證所設計的檢測系統是否能 實現預想的各項功能，包括伏安測量、電壓偏差測量、頻率偏差測量、諧波測量以及功率測量等功能，另外通過測試可以驗證和提高系統軟件的可靠性，因此系統測試時必不可少的步驟。 （ 3）操作測試 :即對各種顯示，輸出應全面檢查，看是否與設計要求相一致。 本設計采用的是一般的測試方法對基于虛擬儀器的電能質量參數檢測系統進行測試：首先對系統的各個功能模塊進行測試，然后對整個軟件進行測試。圖形控件是以波形圖的形式顯示電壓偏差。功率測量模塊通過數值顯示控件顯示了單相電上海海事大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 36 壓電流數據的電壓有效值、電流有效值、有功功率、視在功率、無功功率和功率因數。對電能質量惡化的 影響以及國家電能質量標準進行了介紹，分析了電能質量指標制定的依據 ； (3)分析了虛擬儀器的優(yōu)點， 提出了研究基于虛擬儀器技術的電能質量參數監(jiān)測系統的必要性和可行性； (4)介紹了基于虛擬儀器技術的電能質量參數監(jiān)測系統的硬件設計，對傳 感 器、信號調理電路和數據采集卡 作 了 詳細介紹 ； (5)軟件上利用 NI公司的虛擬儀器軟件 LabVIEW編制了電能質量參數監(jiān)測系統程序的界面以及采集、處理計算、存儲等功能模塊，實現 了 電能質量指標的監(jiān)測與分析功能 ； (6)利用實時數據 完成了監(jiān)測系統的測試，從結果得出該系統基本能夠滿足對電能質量參數監(jiān)測的要求。綠色能源與生態(tài)環(huán)境控制 .控制理論與應用 ， 2020,21(6):864869 [2] 李建華 基于 CAN 總線的風電場電能 質量監(jiān)測與優(yōu)化 碩士學位論文 廣東工業(yè)大學 [3] IEC 6100037. Electromagic patibility (EMC)Part 3: LimitsSection 7: Limits assessment of emission limits for fluctuations loads in MV and HV power systems[S]. [4] IEC 100021 Electromagic Compatibility (EMC) Part2: Environment patibility levels for lowfrequency conducted disturbances and signaling in public power supply systems[S] [5] GB/T 123252020 電能質量 供電電壓允許偏差 .2020 [6] GB/T 159451995 電能質量 電力系統頻率允許偏差 .1995 [7] GB/T 155431995 電能質量 三相電壓允許不平衡度 .1996 [8] GB/T 145491993 電能質量 公用電網諧波 .1994 [9] 林海雪 .現代電能質量的基本問題 .電網技術 .2020(10):612 [10] 林海雪 .論電能質量標準 .中國電力 .1997， 30(3):910 [11] 孫秋野，柳昂，王云爽 . 快速入門與提高 .西安交通大學出版社， 2020 [12] 江建軍，劉繼光 . LabVIEW 程序設計教程 .電子工業(yè)出版社， 2020 [13] 白云，高育鵬，胡小江 .基于 LabVIEW 的數據采集與處理技術，西安電子科技大學出版社， 2020 [14] 徐曉東 ，鄭對元，肖武 . 常用功能與編程實例精講，電子工業(yè)出版社， 2020 [15] 王海濤 .風力發(fā)電對電網電壓的影響及對策研究 .重慶大學， 2020