【正文】 e research content and significance. Secondly, the paper describes the national power quality standards, and summing up the calculation method which is about the power quality’s parameter. And then, the paper is focus on the V1 which was used and the concepts of the LabVIEW software. According to the national power quality standards, the power quality monitoring system has been designed by the LabVIEW2012 software. The system could analyze and display the parameter of the harmonic analysis, the deviation of supply voltage and the deviation of frequency, and pass the data to the access. In the end, the concluding part discusses the prospects of the system and summarizes the deficiencies in the actually operating. The possible improvement of the system is also discussed.Key words: LabVIEW power quality power parameters monitoring system目 錄第 1 章 緒論 1 引言 1 課題研究背景及意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 本設(shè)計主要工作 2第 2 章 電能質(zhì)量指標(biāo)及測量方法 4 概述 4 供電電壓允許偏差 4 電壓偏差的產(chǎn)生原因及危害 4 國標(biāo)中的規(guī)定及計算方法 5 電力系統(tǒng)頻率偏差 6 頻率偏差的危害 6 國標(biāo)中的規(guī)定及計算方法 6 公用電網(wǎng)諧波 7 電網(wǎng)諧波的危害 7 國標(biāo)中的規(guī)定及計算方法 8 電壓波動和閃變 9 電壓波動和閃變的產(chǎn)生及危害 9 國標(biāo)中的規(guī)定及計算方法 9 三相電壓允許不平衡度 11 三相不平衡產(chǎn)生的原因及危害 11 國標(biāo)中的規(guī)定及計算方法 12 本章小結(jié) 12第 3 章 軟件開發(fā)環(huán)境介紹 13 虛擬儀器的介紹 13 LabVIEW軟件介紹 14 電能質(zhì)量檢測VI 15 數(shù)據(jù)通信VI 17 本章小結(jié) 18第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 19 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 19 數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計 20 數(shù)據(jù)分析模塊的設(shè)計 22 電壓偏差測量模塊 22 頻率偏差模塊 24 電壓諧波分析模塊 25 三相不平衡度分析模塊 28 電壓波動和閃變的測量模塊的設(shè)計 29 功率測量模塊 33 測量模塊整體VI 35 主控模塊設(shè)計 35 本章小結(jié) 37第 5 章 結(jié)論與展望 38 結(jié)論 38 展望 38參考文獻(xiàn) 40致謝 41附錄A 外文資料翻譯 42 英文原文 42 中文翻譯 50附錄B 數(shù)據(jù)分析模塊總框圖 56石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 1 章 緒論 引言現(xiàn)代社會中，電能是一種最為廣泛使用的能源，其應(yīng)用程度成為一個國家發(fā)展水平的主要標(biāo)志之一[1]。為了規(guī)范電能質(zhì)量的檢測管理，建立規(guī)范的電力市場。隨著電子裝置和通訊技術(shù)的發(fā)展，離線式的電能質(zhì)量分析儀在經(jīng)濟(jì)性和有效性方面不再優(yōu)越，具有聯(lián)網(wǎng)、圖形用戶界面(GUI)、數(shù)據(jù)存儲管理、統(tǒng)計分析和Web瀏覽功能的在線電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)成為主流[5]。 本設(shè)計主要工作本設(shè)計在研究電力系統(tǒng)電能質(zhì)量及虛擬儀器測量方法的基礎(chǔ)上，利用NI公司的LabVIEW2012軟件開發(fā)了一個電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)采集到的電壓及電流數(shù)據(jù)，進(jìn)行電能質(zhì)量相關(guān)參量的計算，以圖形和數(shù)據(jù)的方式直觀的顯示出來，并把分析后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，以便日后的進(jìn)一步查閱參考。電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定，就是制定適當(dāng)?shù)碾娔苜|(zhì)量指標(biāo)偏差的允許值。當(dāng)電壓高于額定電壓時，一方面引起轉(zhuǎn)距變大，使聯(lián)結(jié)軸和從動設(shè)備上的加速力增加，引起設(shè)備的振動、損壞；另一方面引起啟動電流增加，在供電線路上產(chǎn)生較大的電壓降，影響其他電氣設(shè)備的運行。供電電壓偏差監(jiān)測統(tǒng)計的時間為min，通常每次以月(或周、季、年)的時間為電壓監(jiān)測的總時間，供電電壓偏差超限的時間累計之和為電壓超限時間，監(jiān)測點電壓合格率計算公式如式(22)所示。計算出的頻率偏差應(yīng)滿足如下規(guī)定：①電力系統(tǒng)正常運行條件下頻率偏差限值為177。諧波對電力設(shè)備的影響和危害[10]，就其后果來說，可分為兩類：第一類是對電力設(shè)備的影響，它可以造成設(shè)備損壞、減少設(shè)備壽命、降低出力等；第二類是對計算機、繼電保護(hù)、控制器或系統(tǒng)、儀表以及視聽設(shè)備的影響，它可以造成設(shè)備的工作失誤或性能惡化。 國標(biāo)中的規(guī)定及計算方法根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》，對公用電網(wǎng)諧波電壓限值如表 21所示[10]。閃變不僅與電壓波動的幅值有關(guān)，而且與電壓波動的頻率和波形、照明燈具的性能及人的視感因素有關(guān)。對于電壓變動頻度較低(例如r ≤ 1 000次/h)或規(guī)則的周期性電壓波動，可通過測量電壓方均根值曲線U(t)確定電壓變動頻度和電壓變動值，電壓波動的限值如表22所示[12]。長時間閃變值Plt由測量時間段內(nèi)包含的短時間閃變值Pst計算獲得，如式(210)所示：(210) 三相電壓允許不平衡度 三相不平衡產(chǎn)生的原因及危害電力系統(tǒng)的三相不平衡是由于三相符合不平衡以及系統(tǒng)元件參數(shù)的不對稱所致。%，%。 本章小結(jié)(1) 本章介紹了電能質(zhì)量的概念，最后給出了IEEE對電能質(zhì)量的定義；(2) 根據(jù)國家五項電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，分別介紹了各種電能質(zhì)量指標(biāo)的產(chǎn)生原因、帶來的主要危害以及國標(biāo)中的規(guī)定和計算方法。與傳統(tǒng)的儀器相比較(見表31)，虛擬儀器具有如下幾個優(yōu)點：(1) 虛擬儀器的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是軟件虛擬儀器系統(tǒng)中除PC機外的硬件主要用于數(shù)據(jù)的采集、輸入，至于系統(tǒng)怎樣處理數(shù)據(jù)，具有怎樣的面板和數(shù)據(jù)輸出的形式等都是由軟件決定的。為了清楚的表明傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器的區(qū)別，我們利用表31來更好地說明。輸入控件是指旋鈕、按鈕、轉(zhuǎn)盤等輸入裝置，顯示控件是指圖表、指示燈等顯示裝置，模擬儀器的輸入裝置，為VI的程序框圖提供數(shù)據(jù)。接線端是在前面板和程序框圖之間交換信息的輸入輸出端口。結(jié)構(gòu)是文本編程語言中的循環(huán)和條件語句的圖形化表示。擬合中使用的數(shù)據(jù)點的數(shù)量由寬度指定。根據(jù)輸入的時域波形數(shù)據(jù)類型的不同，返回值的數(shù)據(jù)類形也不同。(1) TCP偵聽VI調(diào)用節(jié)點如圖34所示。在該情況下，連接偵聽器ID接線端至TCP關(guān)閉連接函數(shù)，可釋放偵聽器占用的端口。圖37 讀取TCP數(shù)據(jù) 本章小結(jié)(1) 介紹了虛擬儀器技術(shù)的概念，及虛擬儀器技術(shù)的特點，講述虛擬儀器的發(fā)展歷程，強調(diào)了美國NI公司在虛擬技術(shù)領(lǐng)域中的地位；(2) 對虛擬儀器技術(shù)中常用到的一些總線形式和系統(tǒng)進(jìn)行了整理介紹，著重介紹了本課題中使用到的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；(3) 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(zhì)量測量的VI和數(shù)據(jù)傳輸?shù)腣I。系統(tǒng)軟件部分框圖如圖42所示。程序框圖如圖49所示。 電壓諧波分析模塊電力諧波分析通常是利用諧波分析的方法，傅立葉變換頻是一種常用到的分析方法，可以將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，其目的在于了解信號的頻率成份以及每種成份的強度大小。在使用該vi時應(yīng)注意采樣頻率的問題，該模塊取1000Hz。各次諧波均取95%概率值，再通過一個公式節(jié)點。圖418 三相不平衡度分析程序框圖三相不平衡度的前面板如圖419所示。(2) 補償?shù)惴ǖ臄?shù)學(xué)描述任意時刻的閃變波形在短時間內(nèi)可近似視為周期性非正弦函數(shù)，采用傅立葉級數(shù)的三角級數(shù)形式展開形式如式(42)所示。此處選擇的是一階巴特沃斯濾波器。變換公式如式(44)所示。(4) 閃變的統(tǒng)計分析在國標(biāo)中規(guī)定，實際應(yīng)用時常用5個概率分布Pk測定值計算出出短時(10min)閃變平滑估計值Pst，Pst表示實際檢測到的短時間閃變水平嚴(yán)重度。功率測量模塊的程序框圖如圖423所示。圖427 測量模塊總程序框圖（部分）圖427展示了測量模塊總程序框圖的數(shù)據(jù)分析的部分程序框圖，完整的程序框圖見附錄B。圖429 主控前面板 本章小結(jié)(1) 介紹了電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和總控面板的設(shè)計。采用性能優(yōu)越的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及先進(jìn)的分析方法，得到的數(shù)據(jù)可以為控制系統(tǒng)提供可靠的依據(jù)。她對學(xué)術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，使教室充滿了好學(xué)的氣氛。附錄A 外文資料翻譯Five Tips to Reduce Measurement NoiseEnsuring measurement accuracy often means going beyond reading raw specifications in a data sheet. Understanding an application in the context of its electrical environment is also important for securing success, particularly in a noisy or industrial setting. Ground loops, high monmode voltages, and electromagnetic radiation are all prevalent examples of noise that can adversely affect a signal.There are many techniques for reducing noise in a measurement system, which include proper shielding, cabling, and termination. Beyond these mon best practices, however, there is more you can do to ensure better noise immunity. The following five techniques serve as guidelines for achieving more accurate measurement results.A. Reject DC CommonMode VoltageMaking highly accurate measurements often starts with differential readings. An ideal differential measurement device reads only the potential difference between the positive and negative terminals of its instrumentation amplifier(s). Practical devices, however, are limited in their ability to reject monmode voltages. Commonmode voltage is the voltage mon to both the positive and negative terminals of an instrumentation amplifier. In Figure 1, 5 V is mon to both the AI+ and AI terminals, and the ideal device reads the resulting 5 V difference between the two terminals.。由于我的個人原因使得有一段時間畢業(yè)設(shè)計比其他同學(xué)落后了一些進(jìn)度，但在老師的鼓勵和督促下，我還是很快趕上了大家的進(jìn)度。在電力系統(tǒng)局域網(wǎng)和Internet飛速發(fā)展的今天，虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)功能，為電力信息的共享與發(fā)布創(chuàng)造了有利條件，隨著越來越多的學(xué)者和工程師踏入這個領(lǐng)域，在不久的將來，相信會有更加完善的電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)，使電能質(zhì)量問題能夠從根本上解決，保證供電質(zhì)量，減少和消除這方面造成的經(jīng)濟(jì)損失。(3) 具體介紹了數(shù)據(jù)分析模塊各子模塊的設(shè)計方法，通過流程圖、公式和文字說明具體介紹程序的設(shè)計方法，并用前面板展示監(jiān)測結(jié)果。主控模塊程序框圖如圖428所示。然后再利用得到的視在功率和功率因數(shù)通過簡單的計算便可以計算出對應(yīng)的無功功率和有功功率。(48)式中，=，K1=，K3=，K10=，、PPP%、1%、3%、10%、50%時間的S(t)值。變換后如式(45)所示。(2) 模擬人眼的頻率特性環(huán)節(jié)設(shè)計模擬方式的傳遞函數(shù)如式(43)所示。由于前期處理濾除了直流分量，C0=0。 電壓波動和閃變的測量模塊的設(shè)計在設(shè)計電壓波動和閃變的測量程序時，我們采用國際電工委員會IEC推薦的統(tǒng)計方法，簡化原理框圖如圖420所示[12]。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(shù)據(jù)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(shù)字顯示