【正文】 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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的測試，從結果得出該系統(tǒng)基本能夠滿足對電能質量參數監(jiān)測的要求。圖形控件是以波形圖的形式顯示電壓偏差。 （ 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。 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。 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 ) 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。平鋪式順序結構的數據流不同于 其它結構的數據流。系統(tǒng)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。 頻率偏差超過177。 上海海事大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 20 第五章 系統(tǒng) 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(tǒng)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(tǒng)程序分為如圖 51 的幾個模塊進行設計。 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。這里就要把被測的強電信號轉換成弱電信號，出于對系統(tǒng)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。隨著網絡技術的發(fā)展，已經形成了網絡虛擬儀器。 （ 2）強大的數據處理功能。虛擬儀器面板上的各種“控件”與傳統(tǒng)儀器面板上的“器件”所完成的功能是相同的。 =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。因此，對電壓波動和閃變的研究就顯得越來越重要。 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(tǒng)、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。 《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(tǒng)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。實際上電力系統(tǒng)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(tǒng)中某一相或兩相 出現故障所致，這種不平衡工況是系統(tǒng)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(tǒng)恢復正常運行的，正常性的不平衡則是由于系統(tǒng)三相元件或負荷不對稱所致。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。 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(tǒng)的電壓緩慢變化時， 實際電壓 與 系統(tǒng) 電壓 標稱值 之間的差值。 電能從生產到消耗是一個整體，電力系統(tǒng)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。 風電場與常規(guī)電源的最大區(qū)別在于其輸出功率的間歇性，間歇性波動的風電功率電場所接入系統(tǒng)經常處于一種重新分配的過程，除了影響電壓外，也在很大程度上影響系統(tǒng)的頻率。 IEC 標準對電能質量的定義為：電能質量是指供電裝置在正常工作情況下不中斷和不干擾用戶使用電力的物理特性。 可以預見，在未來一些年內，我國的風力發(fā)電將繼續(xù)保持較高的增長趨勢， 另外，我國還將建設海上風電場，如上海東海大橋 10 萬千瓦風電場，國家“十二五”規(guī)劃我國海上風電裝機瞄準千萬級， 2020 年海上風電已進 入 5 兆瓦時代?？衫寐蕪脑瓉淼?50%提高到 98%，風能利用系數超了 40%。隨著這種風力機的誕生，風能發(fā)電每度電的成本下降了約 50%。 隨著礦物燃料的日益枯竭和全球環(huán)境的日益惡化，很多國家都在認真探索能源多樣化的途徑，積極開展新能源和可再生能源的研究開發(fā)工作。 因此，本論文提出并設計了基于當今測量領域 的最新技術 —— 虛擬儀器技 術為平臺的電能質量參數監(jiān)測系統(tǒng) ，系統(tǒng)能夠對電壓、電流、 頻率、三相電壓不平衡度、電網諧波、電壓波動和閃變等電力參數實時地監(jiān)測，并且具有實時的分析功能。 關鍵詞 : 電能質量 ， 風力發(fā)電 ， LabVIEW Abstract Facing with increasingly serious energy situation, chemical fuels are depleted, the global energy predicament, forcing countries around the world have to discuss the follow up the issue of energy. Wind power generation due to less investment, Clean pollutionfree, wide distribution of resources and was put attention by people. However, due to the uncertainty of the wind resource and Their own wind turbine operating characteristics make the output of wind turbine power is fluctuating, when the wind turbine operate connect grid, it will affect the power quality, such as voltage deviation, voltage fluctuations and Flicker, harmonics, etc, security and stability of the weak power grid would cause harm, so wind power on accessing power grid can’t be ignored. 上海海事大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) So this paper put forward and design the power quality parameters monitoring system based the newest technology of the field of measurement and control nowthe virtual instrument technical, it can monitor electric power parameter including voltage, electrical current, phase, frequency, threephase voltage unbalance, harmonic and the voltage fluctuation and flicker, and can also provide the detailed power quality monitoring analysis and results in real time. Key words: Power quality， Wind power generation， LabVIEW 上海海事大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 目 錄 第一章 緒 論 ....................................................... 1 世界能源的現狀 ................................................ 1 風力發(fā)電的發(fā)展 ................................................ 1 國外風力發(fā)電的發(fā)展 ...................................... 1 中國風力發(fā)電 的發(fā)展 ...................................... 2 風力發(fā)電中的電能質量基本問題 .................................. 3 電能質量的概念 .......................................... 3 風力發(fā)電并網對電能質量的影響 ........................