【正文】 ........................................................................................ 18 軟件部分 ................................................................................................... 19 ................................................................................................ 20 6結(jié)論 ................................................................................................................... 21 致謝 ...................................................................................................................... 22 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................. 23 塔里木大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 1 工程概況 電能質(zhì)量與國民經(jīng)濟(jì)的各個部門和人民日常生活有著密切的關(guān)系和重要意義。 進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代以來、隨著半導(dǎo)體、 計算 機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，一批高新技術(shù)企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)大量的微機(jī)控制裝置和 生產(chǎn)線 .對電能質(zhì)量提出了新的要求；而電力市場的發(fā)展，使供電企業(yè)進(jìn)一步認(rèn)識到： 保證電能質(zhì)量是 用戶的需要也是自身的需要。 分類更細(xì)要求更高。另一方面 ，電能質(zhì)量正逐步受到供電 企業(yè) 和電力用戶的共同關(guān)注。另外 ,電能質(zhì)量不僅取決于發(fā)電、輸電和供電系統(tǒng)本身，接入公用電網(wǎng)的半導(dǎo)體換流器和非線性負(fù) 荷也將對電網(wǎng)產(chǎn)生明顯的干擾，降低了配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量。奇異點(diǎn)檢測的目的就是對故障進(jìn)行定位，抓住故障特征，進(jìn)而采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)或控制措施。電力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，為電能提供了最好的傳輸途徑。保證電能質(zhì)量要靠多方努力。 (2)電力設(shè)備及裝置的自動保護(hù)及正常運(yùn)行的因素，如大型電力設(shè)備的啟動和停運(yùn)、自動開關(guān)塔里木大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 3 的跳閘及重合等對電能質(zhì)量的影響，使額定電壓暫時降低、 產(chǎn)生波動與閃變等。在允許的頻率偏差范圍內(nèi) , 主要是引起設(shè)備的效率問題 。 為了保證用電設(shè)備的正常運(yùn)行，在綜合考慮了設(shè)備制造和電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)合理性后，對各類用戶設(shè)備規(guī)定了如上的 允許偏差值，此值為工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)設(shè)計提供了依據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了電網(wǎng)公共連 接點(diǎn)的諧波電流 (2～25次 )注入的允許值；而且同一公共連接點(diǎn)的每個用戶向電網(wǎng)注入的諧波電流允許值按此用戶在該點(diǎn)的協(xié)議容量與其公共連接點(diǎn)的供電設(shè)備容量之比進(jìn)行分配，以體現(xiàn)供配電的公正性。其短時允許值是指任何時刻均不能超過的限制值，以保證保護(hù)和自動裝置的正確動作。例如：當(dāng)變壓器一側(cè)有雷電波作用時，經(jīng)繞組間耦合的電感性傳遞過電壓，會有接近于操作過電壓的緩波前；而當(dāng)單相接地時，依照相間的電磁耦合，可在正常相上產(chǎn)生接 近于雷電過電壓的的快波前。要治理諧波改善供電品質(zhì)，需要了解諧波類型。同樣在變壓器的電源側(cè)電壓超過額定電壓 10%以上時，也會使二次側(cè)電壓的三次諧波明顯增加。 圖 31弧電流與弧電壓的非線性 波形 此外，弧電流的波形還有一定的非對稱性。 圖 33設(shè)備示意圖 雖然這類設(shè)備單臺容量比上述兩類設(shè)備容量要小，但它的分布面廣，數(shù)量多，是目前推廣使用的技術(shù)手段，因此它的諧波污染應(yīng)引起足夠關(guān)注。它的基本思想就是利用 NW 的周期性和對稱性，使長序列的 DFT分解為更小點(diǎn)數(shù)的 DFT，從而大大減少了運(yùn)算工作量。 設(shè) x(n)的序列長度為 2LN? (L為整數(shù) )。蝶形運(yùn)算如圖 34 所示，由一次復(fù)乘和兩次復(fù)加 (減 )組成。 (1)減少非線性用電設(shè)備與電源間的電氣距離。 塔里木大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 11 (3)安裝濾波器。目前，在電力行業(yè)中，它多用于 35kV和 110kV變電所的 10kV母線上，兩組濾波器中的電容器容量大于變 電所無功補(bǔ)償容量，串聯(lián)電感后，諧振在五、七次諧波頻率中，使無源濾波器一物二用，具體計算公式如下： 圖 36無源濾波器 接線圖 當(dāng)無源濾波器中， L、 C串聯(lián)諧振在 n次諧波頻率時， lc XfnlfncX ??? ?? 22 1 電容器和電感在工頻時的參數(shù)： Xc＝ n2XL得，當(dāng) n＝ 5時， Xc＝ 52XL＝ 25XL Uc＝ ， Qc＝ 當(dāng) n＝ 7時， Xc＝ 72XL＝ 49XL， Uc＝ ， Qc＝ 一般在電容器無串聯(lián)電感時，電網(wǎng)額定電壓為 10kV，變壓所母線電壓在 ，電容器額定電壓多選用 11kV/ 。 綜上所述，對于電力行業(yè)的諧波治理方法有以下四種基本方法： (1)采用 Y0/Δ 、 Y0/Y、 Y/Δ 接線組別的變壓器，隔離三、九次諧波 ； (2)采用 L、 C串聯(lián)無源濾波器，對五、七次諧波進(jìn)行治理 ； (3)采用 L、 C并聯(lián)無源濾波器，對三次諧波電流進(jìn)行阻塞 ； (4)加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，擴(kuò)大電網(wǎng)容量，增加旋轉(zhuǎn)備用容量。所謂虛擬儀器技術(shù)，就是用戶在通用計算機(jī)平臺上，根據(jù)測試任務(wù)的需要來定義和設(shè)計儀器的測試功能，其實(shí)質(zhì)是充分利用計算機(jī)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器功能。 塔里木大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 13 軟件是虛擬儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵，沒有軟件，也就無從談起虛擬儀器了。目前比較普遍使用的開 發(fā)平臺有： Visual C++ , Visual Basic ,Delphi , Power Builder 等等，它們都可以作為應(yīng)用軟件的開發(fā)環(huán)境，而 HPVEE , DT VEE , LabVIEW , BridgeVIEW 等則是更高級的、可視的軟件開發(fā)平臺，特別適用于數(shù)據(jù)采集和控制方面的應(yīng)用。 LabVIEW的特點(diǎn) VI 在 LabVIEW中，一個 VI 即是一個應(yīng)用程序，其表現(xiàn)形式就是一個由代表各種控制 、顯示等功能或?qū)ο蟮膱D標(biāo)或圖形模塊及其間的連接線組成的圖。 (3)數(shù)據(jù)流編程 LabVIEW使用獲得的數(shù)據(jù)流編程方法，從而使你從基于廣西語言的徒工結(jié)構(gòu)編程中解脫出來。因?yàn)閮r格低，它大大降低了每通道的費(fèi)用。前面板可以包含旋鈕、刻度盤、開關(guān)、圖表和其他界面工具，允許用戶通過鍵盤或鼠標(biāo)獲取數(shù)據(jù)并顯示結(jié)果。當(dāng)某指標(biāo)超過國標(biāo)則報警 , 并保留最近超標(biāo)的原始數(shù)據(jù)。 塔里木大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 15 （ 3）三相不平衡度 對電力三相不平衡度的分析可以通過對稱分量法進(jìn)行 , 在分解出正序和負(fù)序分量之后 , 三相不平衡度就可以求出。 對計 算周期進(jìn)行 N(如 128)等分 ,就得到本次測試的采樣間隔。要治理諧波改善供電品質(zhì)，需要了解諧波類型。 塔里木大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 16 圖 51 虛擬儀器功能模塊顯示 本監(jiān)測系統(tǒng)的原始 信號是高壓變頻器的直流側(cè)電壓和電流。 整套系統(tǒng)的核心在于軟件部分，計算機(jī)為軟件的運(yùn)行提供了硬件支持，軟件所需的數(shù)據(jù)是通過 PC 總線上獲得的。傳感器輸出標(biāo)稱值為 ,可用運(yùn)算放大器擴(kuò)大傳感器的輸出標(biāo)稱值。該電路可由運(yùn)放組 成的跟隨器來完成，它將高阻的輸入信號變?yōu)榈妥栎敵?，從而去?qū)動具有低輸入阻抗的放大電路。該電路要求對輸入信號進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整的同時，不改變信號的頻率性質(zhì)，對外要呈現(xiàn)出高達(dá) 1MΩ 的輸入阻抗，以保證不對產(chǎn)生輸入信號的外電路造成影響。 DAQ 板的作用是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最終通過先入先出 (FIFO)存儲器把數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)總線上。 硬件部分主要由三部分組成：傳感器，數(shù)據(jù)采集卡和帶虛擬儀器的計算機(jī)。 5 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案 如圖 51所示，虛擬儀器具有同傳統(tǒng)電子儀器一樣的三大功能模塊：數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)分析處理模塊和顯示結(jié)果模塊。 非線性負(fù)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。數(shù)據(jù)采集使用了 AIWave formScan1vi ,它能夠以指定的采樣率從指定的通道 (單通道 ) 采集指定點(diǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)。閃變是人對照度波動的主觀視感 ,表現(xiàn)于燈 — 眼 — 腦 , 即人眼對白熾燈閃變的反映 ,而這種感覺又和人的大腦有關(guān) , 因此在分析閃變時需要建立一個能夠模擬燈 — 眼 — 腦環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型 , 然后對得到的波形進(jìn)行統(tǒng)計處理。當(dāng)一個 VI 作為子程序時，稱作 SubVI。 用 LabVIEW 編寫的程序稱為虛擬儀器 VI（ Virtual Instruments），因?yàn)樗慕缑婧凸δ芘c真實(shí)儀器十分相像。你可以使用 LabVIEW 的 VXI 開發(fā)系統(tǒng)來容易的為你的儀器編程，這種開發(fā)系統(tǒng)包括 VISA(Virtual Instrument Software Architecture). (2)數(shù)據(jù)采集和分析 DAQ 的 VI庫包含所有 NI插入式和過程 DAQ 產(chǎn)品的采集和輸出數(shù)據(jù)的函數(shù)。從 LabVIEW 的 Function 菜單中選擇對象（圖標(biāo)）、塊和下一塊間用線來連接，來傳遞數(shù)據(jù)。它結(jié)合簡單易用的圖形開發(fā)環(huán)境與靈活強(qiáng)大的 G 編程語言 , 并利用其容易與 C/C + + 和匯編語言接口的特點(diǎn) , 可迅速開發(fā)出有關(guān)數(shù)據(jù)采集分析及顯示的方案。 應(yīng)用軟件是用戶實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集各項(xiàng)內(nèi)容的主要手段。 (2)應(yīng)用程序主要用來對計算機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理擁護(hù)就是通過編制應(yīng)用程序來定義虛擬儀器的功能。它最本質(zhì)的特點(diǎn)就是：軟件是虛擬儀器的核心。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。 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(dāng)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(dá)到對該次諧波治理的目的。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。按誰污染誰治理的原則，應(yīng)該在非線性用電設(shè)備處分散治理。 塔里木大學(xué)畢業(yè) 設(shè)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(jìn)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(yùn)算來計算 N點(diǎn)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。因此，通過這樣的