【正文】 因為放大電路具有較小的輸入阻抗，而調(diào)整電路又有較大的輸出阻抗，所以信號不能直接進入放大電路，必須先進行阻抗變換。 硬件采用特制隔離模塊，將被測交流電壓或電流換成同頻同相的交流電壓信號：具有可靠性高，無漂移，響應(yīng)快， 線性好，低價位，體積小等特點，無須輔助電源，該產(chǎn)品適用于電力系統(tǒng)的交流采樣系統(tǒng)。硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 61所示。其中，數(shù)據(jù)采集模塊和傳統(tǒng)電子儀器完全相同；虛擬儀器和傳統(tǒng)電子儀器最大的不同是虛擬儀器的數(shù)據(jù)分析處理完全由軟件來實現(xiàn)，這部分功能不受硬件限制，可以靈活地根據(jù)用戶需要設(shè)計并可隨時增加模塊，這是它最大的特點。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)系統(tǒng)短路、開路等事故，而導(dǎo)致系統(tǒng)進入暫態(tài)過程引起的諧波，將不歸屬諧波治理的范疇。在每次測試之前，以盡可能高的速度對電網(wǎng) A、 B、 C 三相電壓進行連續(xù) 8個周波的采樣，然后進行過零檢測和計算每相頻率、周期 , 最后取三相電壓周期的平均值作為電力信號周期。 IEC 已經(jīng)給出了閃變檢測方法的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) (模擬方式 ) , 我們在數(shù)字化實現(xiàn)上 , 主要用到了高通、帶通等數(shù)字濾波器， LabVIEW提供了 13種濾波器圖標(biāo) ,我們選擇了巴特沃斯濾波器，通過統(tǒng)計計算可得到瞬時閃變視感度 S ( t )、短時間閃變嚴(yán)重度 Pst等 ,同時能輸出平方解調(diào)后的波形和調(diào)幅波形等。 LABVIEW參數(shù)的監(jiān)測技術(shù) 本系統(tǒng)能組成智能測控網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r的顯示三相電壓電流的波形，經(jīng)過分析計算將顯示以下參數(shù) :頻率、電壓有效值、電壓偏差、三相電壓不平衡、電壓諧波總畸變度率、 2～ 64 次諧波電壓含有率、電壓波動與閃變等 40 多項指標(biāo)。一個 VI 由交互式用戶接口、數(shù)據(jù)流框圖和圖標(biāo)連接端口組成，各部分功能如下： （ 1） VI 的交互式用戶接口因為與真實物理儀器面板相似，又稱作前面板。插入式對高速和直接控制的應(yīng)用是非常理想的。這些塊包括普通數(shù)學(xué)函數(shù)到高級的采集分析子程序，以及網(wǎng)絡(luò)和文件 I/O操作。 通過對稱之為虛擬儀器的軟件對象進行圖形化組合操作 , 利用 LabVIEW內(nèi)置的 TCP/IP 協(xié)議組和圖形化的通訊模型 , 就可以利用多種設(shè)備 , 包括 GPIB、 VXI、PXI、串口、 PLC 以及插入式數(shù)據(jù)采集板等進行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)濟方便地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊和程序通訊以及現(xiàn)場測控和遠(yuǎn)程測控。通過應(yīng)用軟件，用戶不但可以對系統(tǒng)各個硬件進行管理，同時還可以進行數(shù)據(jù)的分析與管理。 (3)軟面板程序用來提供虛擬儀器與用戶 的借口，它可以在計算機屏幕上生成一個與傳統(tǒng)儀器面板相似的圖形界面，用于顯示測量的結(jié)果等，同時，用戶還可以通過軟面板上的開關(guān)和按鈕，模擬傳統(tǒng)儀器的各種操作，通過鍵盤或鼠標(biāo)實現(xiàn)對虛擬儀器的操作。即虛擬儀器的硬件確立后，它的功能如應(yīng)用于諧波的分析方法等主要是通過軟件來實現(xiàn)的，軟件在虛擬儀器中具有重要的地位。 在 10kV配電系統(tǒng)中 ，配變多采用 Y/Y0接線， Y0（ 400V）側(cè)由于有非線性用電設(shè)備，會產(chǎn)生三、五、七 ?? 次諧波，五、七次諧波可以用串聯(lián) LC濾波器進行治理，而對三次諧波往往采用并聯(lián)諧振使三次諧波在主變一次側(cè)和二次側(cè)之間進線隔離，其原理如下： 當(dāng) L、 C并聯(lián)諧振在三次諧波頻率時，三次諧波電流不過主變二次側(cè)線圈，從而使主變一次側(cè)感應(yīng)不出三次諧波的電壓分量，同時使中性線三次諧波電流大大下降。串聯(lián)無源濾波器多用于對五、七、十一次諧波治理中，而且往往同時采用兩組以上濾波器，諧振在五、七次，同時起補償電容器組的作用。為了減少低壓對 10kV電網(wǎng)的影響，我局現(xiàn)在 10kV配電系統(tǒng)中推廣使用了 D， yn11接線組別的配電變壓器，有效的減少了三、九次諧波的影響。但對于電腦，彩電，節(jié)能燈等民用設(shè)備，則只能進行集中治理。以此類推，對于 N= 2L (L 為整數(shù) )點的 FFT，最多可以經(jīng)過 2NLog 級運算，其每級 (每列 )計算都由若干個蝶形運算單元構(gòu)成，每一個蝶形結(jié)構(gòu)完成下述基本迭代運算 : 塔里木大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 10 11( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )rm m m Nrm m m NX p X p X q WX q X p X q W?????? 式中 m 表示第 m 級迭代， p， q 為對偶結(jié)點的下標(biāo)。 FFT的算法有 20多種，在這里以時間抽取 (DIT)基 2FFT算法為例來說明： 這種算法是將輸入序列在時域上的次序按偶數(shù)和奇數(shù)來抽取，對于任意一個 2MN? 點長序列的DFT運算，可以采用 M次分解，最后分解成 2點的 DFT運算的組合，從而降低了運算量。 離散傅立葉變換（ DFT） : 設(shè) ()xn 為 N點的有限長序列，則其正變換 DFT 為： 10( ) ( )N nkNnX k x n W??? ? 0,1, , 1kN?? 逆變換 IDFT為： 101( ) ( )N nkNkx n X k WN? ??? ? 0,1, , 1nN?? 其中， 2/i pi NNWe?? 快速傅立葉變換（ FFT） : 在傅立葉變換的基礎(chǔ)上 ,利用指數(shù)函數(shù)的周期性、對稱性和正交性 ,提出一種將離散傅立葉變換的計算量顯著減少的計算技術(shù) ,這就是快速傅立葉變換 (FFT) 。 ③ 交流整流再逆變用電設(shè)備，在交流變直流過程中產(chǎn)生的諧波與上述的交流整流直流用電設(shè)備一樣，它在直流逆變成交流時又有逆變波形反射到交流電流，這類設(shè)備產(chǎn)生的 諧波分量不僅有低次諧波，也有高次諧波 (如圖 33所示 )。 這些用電設(shè)備都是非線性用電設(shè)備，但它們產(chǎn)生的諧波各不相同，具體舉例分析如下 ： ① 電弧加熱設(shè)備是由于電弧在 70伏以上才會起弧，才會有弧電流，并且滅弧電壓略低于起弧電壓，造成弧電流與弧電 壓的非線性（如圖 31所示）。當(dāng)發(fā)電機的端電壓高于額定電壓的 10％以上時，由于電機的磁飽和，會使電壓的三次諧波明顯增加。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)系統(tǒng)短路、開路等事故，而導(dǎo)致系統(tǒng)進入暫態(tài)過程引起的諧波，將不歸屬諧波治理的范疇。雖然 “ 操作過電壓 ” ， “ 雷電過電壓 ” 通常分別由操作 (或故障 )及雷電放電所引起，但其波形特征未必總是如此。即正常運行方式下不平衡度允許值，對于波動性較小的場合，應(yīng)和實際測量的五次接近數(shù)值的算術(shù)平均值 對比；對于波動性較大的場合，應(yīng)和實際測量的 95%的概率值對比；以判斷是否合格。 《 電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》 (GB/145291993)中規(guī)定了各電壓等級的總諧波畸變率，各單次奇次電壓含有率和各單次偶次電壓含有率的限制值。 衡量點為供用電產(chǎn)權(quán)分界處或電能計量點。 (5)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行時 , 全系統(tǒng)有相同的頻率。 電能質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的供電安全和供電質(zhì)量，從技術(shù)上講，影響電能質(zhì)量的因素主要包括三個方面： (1)自然現(xiàn)象的因素，如雷擊、風(fēng)暴、雨雪等對電能質(zhì)量的影響，使電網(wǎng)發(fā)生事故，造成供電可靠性降低。 (6)整體性。 (3)傳播性。暫態(tài)信號中的 奇異點和不規(guī)則突變通常與系統(tǒng)的電氣參數(shù)有著重要的聯(lián)系。隨著不對稱負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷的容量和數(shù)量的不斷增大，電網(wǎng)受到嚴(yán)重干擾，電能質(zhì)量不斷惡化。電網(wǎng)中正面對越來越多的電能質(zhì)量問題，這使得電能質(zhì)量的研究十分緊迫。隨著 各種用電設(shè)備對電能質(zhì)量敏感度的變化 ， 電能質(zhì)量的范圍進一步擴大 。要保證公用電網(wǎng)中電能的質(zhì)量，必須由電力生產(chǎn)部門和接入電網(wǎng)中的廣大電力用戶來共同努力。目 錄 工程概況 ................................................................................................................1 1電能質(zhì)量參數(shù) .....................................................................................................1 ....................................................................................... …… 1 ...........................................................................................2 ...............................................................................................2 ....................................................................................3 ....................................................................................3 2電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) .....................................................................................................3 電壓允許偏差 ..............................................................................................4 公用電網(wǎng)諧波 ..............................................................................................4 電壓波動和閃變 ...........................................................................................4 三相電壓不平衡 ...........................................................................................5 電網(wǎng)頻率 .....................................................................................................5 暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓 .............................................................................5 3諧波危害及治理 .................................................................................................5 諧波的定義 ..................................................................................................5 諧波源 .........................................................................................................6 用于諧波分析的 DFT和 FFT算法 ..................................................................7 .................................................................................. 12 4 LABVIEW 虛擬儀器技術(shù) ................................................................................... 14 概述 .......................................................................................................... 14 LabVIEW的特點 ......................................................................................... 15 LabVIEW各部分功能 .................................................................................. 16 LABVIEW參數(shù)的監(jiān)測技術(shù) ........................................................................... 16 頻率跟蹤技術(shù) ............................................................................................ 17 5電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案 ........................................................................... 18 硬件部分 ...........