【正文】 軟件測(cè)試方法的介紹 程序測(cè)試就是要在計(jì)算機(jī)上以各種可能的數(shù)據(jù)和操作條件對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試，找出存在問(wèn)題并加以修改，使之符合設(shè)計(jì)要求。 然后利用 LabVIEW 提供的 FFT Spectrum對(duì) 10 個(gè)周期電壓的有效值進(jìn)行 FFT 變換，如圖 521 所示，得到的序列是所采樣電壓波動(dòng)頻率成分，其大小為電壓波動(dòng)的幅值。根據(jù)諧波的定義，利用 Index Array 模塊的功能從 諧波電平 引腳輸出的數(shù)組選取 第二 個(gè)元素，即基波幅值， 然后將數(shù)組中的每 個(gè)元素 (各次諧波分量幅值 )與基波幅值相除，得到的就是各次諧波的含量。然后在下一幀，用“ Read From Spreadsheet ”函數(shù) 讀取上一幀中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，接著在下一幀將電壓和電流數(shù)據(jù)創(chuàng)建為一個(gè)新的二維數(shù)組，寫入“電壓電流數(shù)據(jù)庫(kù)” ，這樣就實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能，并且方便后面功率程序的編寫。設(shè)置為 Ture 時(shí)每次運(yùn)行程序新創(chuàng)建的數(shù)據(jù)將添加到原表格中去，而不刪除原表格數(shù)據(jù)。波形顯示模板如圖 56 所示 。 圖 53 功能顯示模塊 在程序運(yùn)行前點(diǎn)擊“電壓電流數(shù)據(jù)庫(kù)”、“電流數(shù)據(jù) ” 和“電壓 數(shù)據(jù)” 的黃色文件夾就可以設(shè)置要讀取的數(shù)據(jù)庫(kù) ，在程序運(yùn)行時(shí) 點(diǎn)擊“停止”按鈕就可以停止正在運(yùn)行的程序。 5 V， 具有每通道 250 kS/s 的采樣速率、 2 個(gè) 24 位計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器和 8 條數(shù)字 I/O 線，適合各種應(yīng)用，其中包括：高速、連續(xù)的數(shù)據(jù)記錄 ； 瞬態(tài)和彈道學(xué)測(cè)量 ； 雷達(dá)、聲納、超聲 ； 高能物理學(xué) ； 中頻數(shù)字化 。 圖 43 電壓傳感器使用圖 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 圖 44 電流傳感器使用圖 信號(hào)調(diào)理電路 如圖 45 所示為電壓信號(hào)調(diào)理電路圖， 將電網(wǎng)單相電壓信號(hào)由 JPLN 口輸入，經(jīng)電壓互感器原邊兩個(gè) 25K 的電阻輸入傳感器，然后電壓互感器將電流信號(hào)成比例轉(zhuǎn)換， 通過(guò)一個(gè)接地電阻就獲得了電壓信號(hào)；由于 在傳感器獲得的測(cè)量信號(hào)中，往往含有許多與被測(cè)量無(wú)關(guān)的頻率成分， 因此為了減少 高頻信號(hào)、傳輸線引進(jìn)的干擾 ，接著信號(hào)通過(guò)一個(gè) RC 低通濾波電路，已達(dá)到測(cè)量精度的目的；最后信號(hào)通過(guò) 用作電壓跟隨器的運(yùn)放，電壓跟隨器由于 輸入阻抗高，而輸出阻抗低 ，所以起到了 緩沖、隔離、提高帶載能力的作用 。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 41 所示 : 圖 41 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 雖然采用虛擬儀器技術(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件是核心，但硬件也是必需的，軟件畢竟 要建立在硬件基礎(chǔ)之上 。測(cè)量結(jié)果也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示器以曲線、圖形數(shù)據(jù)或表格等形式方便靈活地顯示出來(lái)。外圍硬件設(shè)備可以分為 GPIB、 VXI、 PXI、 DAQ 四種標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)。虛擬儀器的出現(xiàn)，使得測(cè)量?jī)x器與計(jì)算機(jī)之間的界限逐漸模糊。 而電力系統(tǒng)中的電壓閃變則是指由 于電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起人對(duì)所用照明設(shè)備忽明忽暗的一種感覺(jué) ， 通常是以白熾燈的工況作為判斷依據(jù)，將電壓閃變可 以分為周期性和非周期性兩種，前者主要是由于周期電壓波動(dòng)引起的，后者會(huì)與隨機(jī)性電壓波動(dòng)有關(guān)。 《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》（ GB/T 145491993）規(guī)定： （ 1） 諧波測(cè)量點(diǎn)為公共接入點(diǎn)，即用戶接入公共電網(wǎng)的連接處； （ 2） 電網(wǎng)諧波的相關(guān)指標(biāo)，諧波含有量、總諧波畸變率等的計(jì)算方法和測(cè)量方法； （ 3） 不同等級(jí)的電網(wǎng)電壓水平下所允許的各次諧波 含有率、總諧波畸變率等相關(guān)指標(biāo)。 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 諧波的含義 國(guó)際上公認(rèn)的諧波含義為：諧波是一個(gè)周期性電器量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍。三相電壓的不平衡度通常以負(fù)序分量的均方根值與正序分量 均方根值的比值來(lái)表示： = 100% （ 212） 式中 —— 為三相電壓正序分量的 均方根值，將不平衡的三相 系統(tǒng)的電量按對(duì)稱分量法分解后其正序?qū)ΨQ系統(tǒng)中的分量。但是，由 于電力系統(tǒng)負(fù)荷不斷變動(dòng)，電源出力及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)追隨負(fù)上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 荷 變化 又有一定的慣性，只是系統(tǒng)頻率總是一直處于變動(dòng)的動(dòng)態(tài)之中，不可避免地偏離標(biāo)稱值，即產(chǎn)生頻率偏差。電壓偏差超過(guò)一定的值時(shí)，會(huì)引起設(shè)備的損壞。因此，對(duì)于電能質(zhì)量的評(píng)價(jià)必須有一系列的指標(biāo)予以衡量，而且針對(duì)這些衡量所產(chǎn)生的指標(biāo)，必須制定相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)加以約束。 （ 3） 結(jié)合 NI 公司的信號(hào)調(diào)理箱、數(shù)據(jù)采集卡的相關(guān)硬件，以及 LabVIEW 為 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái) ，開(kāi)發(fā)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)電能質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響 風(fēng)資源的不確定性和風(fēng)電機(jī)組本身的運(yùn)行特性使風(fēng)電機(jī)組的輸出功率是波動(dòng)的，可能影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，如電壓偏差、電壓波動(dòng)和閃變、諧波等。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、正弦波形和標(biāo)準(zhǔn)電壓對(duì)用戶供電。風(fēng)能資源豐富的沿海及其島嶼，其可開(kāi)發(fā)量約為 10 億 KW，主要分布在遼寧、河北、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西和海南等省、市、區(qū)。 在過(guò)去的 幾 年里，風(fēng)力發(fā)電的年增長(zhǎng)率幾乎高達(dá) 30%。 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展 國(guó)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展 19 世紀(jì)末，美國(guó)人首次安裝了被現(xiàn)代人認(rèn) 為是第一臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行且用于發(fā)電的風(fēng)電機(jī) ，之后丹麥人首次建立用于發(fā)電的風(fēng)電場(chǎng)。隨著世界經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷增大，世界能源消費(fèi)量持續(xù)增長(zhǎng)。上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 摘 要 面對(duì)日益嚴(yán)峻的能源形勢(shì)，化工燃料日益枯竭，全球范圍的能源困局，迫使世界各國(guó)不得不討論后續(xù)能源的接續(xù)問(wèn)題。雖然 20 世紀(jì) 70 年代世界經(jīng)歷了兩次石油危機(jī)，但世界石油消費(fèi)量卻沒(méi)有絲毫減少的趨勢(shì)。不久的將來(lái)可以見(jiàn)證，新能源與可再生能源時(shí)代將很快到來(lái)。如今，在歐洲已批量安裝了 兆瓦級(jí)組， 兆瓦、 兆瓦和 5 兆瓦級(jí)組也已經(jīng)安裝運(yùn)行。據(jù)中國(guó)氣象科學(xué) 研究院對(duì)全國(guó) 900 多個(gè)氣象站測(cè)算，陸地風(fēng)能資源的理論儲(chǔ)量為 億 KW，可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能資源儲(chǔ)量為 億 KW，主要集中在北部地區(qū)，包括內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、黑龍江、吉林、遼寧、青海、西藏，以及河北等省、區(qū)。 風(fēng)力發(fā)電中的電能質(zhì)量基本問(wèn)題 電能質(zhì)量的概念 電能質(zhì)量是指通過(guò)公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的品質(zhì)。從總體上講，電能質(zhì)量指標(biāo)越上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 接近標(biāo)稱值表明電能質(zhì)量越好 。 （ 2） 結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題的特點(diǎn)， 以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析各種檢測(cè)算法，選取合適的算法。 電能質(zhì)量的惡化也將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)和用電設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重的危害。 用電設(shè)備設(shè)計(jì)在額定電壓時(shí)性能最 好、效率最高，電壓偏離額定值時(shí)，其性能和效率都會(huì)降低，有的還會(huì)減少使用壽命。 電力系統(tǒng)頻率允許偏差 電力系統(tǒng)在正常工況下應(yīng)在標(biāo)稱頻率下運(yùn)行，系統(tǒng)中的用電設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)都是優(yōu)先按照標(biāo)稱頻率設(shè)計(jì)。對(duì)于三相三線之電路，只含有正、負(fù)序分 量。所以對(duì)電網(wǎng)中諧波含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，確切掌握電網(wǎng)中諧波的實(shí)際狀況，對(duì)于防止諧波危害、維護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行時(shí)十分必要的。如對(duì)電動(dòng)機(jī)會(huì)引起附加損耗，其次還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和諧波過(guò)電壓。 閃變通常是指光的忽明忽暗的閃爍 。用戶操作這臺(tái)通用計(jì)算機(jī)就像操作一臺(tái)為自己專門設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)電子儀器一樣。其中，通用計(jì)算機(jī)可以是 筆記本電腦，臺(tái)式機(jī)或工作站等。虛擬儀器的操控界面是一種虛擬面板，它可以模擬傳統(tǒng)儀器面板的風(fēng)格設(shè)計(jì)，也可也根據(jù)用戶的實(shí)際需求自行設(shè)計(jì)。 將硬件部分和軟件部分綜合起來(lái)， 軟件部分是核心，只要硬件部分將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓和電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集卡以最小失真度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其余的任務(wù)如數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)顯示等完全交給軟件來(lái)處理。 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。 NI PXI6143 最大電壓范圍 177。 界面主要有以 下幾個(gè)板塊構(gòu)成： 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 圖 52 界面功能模塊圖 功能 設(shè)置 模塊 功能設(shè)置模塊 ，包括數(shù)據(jù)讀取、結(jié)束 ， 如圖 53所示。這可以讓用戶直觀的觀察到電能質(zhì)量的變化。 添加至文件端子連接布爾型控件，默認(rèn)為 False表示每次運(yùn)行程序產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)都會(huì)覆蓋原數(shù)據(jù)?！?Write To Spreadsheet ”函數(shù) 的添加至文件端子默認(rèn)為 False，所以每次運(yùn)行程序產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)都會(huì)覆蓋原數(shù)據(jù)。 圖 518 Harmonica Distortion 標(biāo)志及端口 對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波 分析時(shí)，可以直接將 DAQ Assistant 的數(shù)據(jù) 進(jìn)過(guò)“動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)組”的函數(shù)接到諧波失真分析函數(shù)的信號(hào)輸入端。 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 30 圖 520 有功功率程序框圖 圖 521 視在功率、無(wú)功功率功率因數(shù)程序框圖 閃變測(cè)量模塊 本設(shè)計(jì)在閃變的計(jì)算中采樣頻率為 500Hz，每一個(gè)周期采樣點(diǎn)數(shù)是 25 個(gè)，數(shù)據(jù)采集一次得到的波形數(shù)據(jù)包括 250 點(diǎn)，因此，一個(gè)波形數(shù)組中包含了 10 個(gè)周期的波形數(shù)據(jù)，每次可以計(jì)算 10 個(gè)電壓有效值。系統(tǒng)測(cè)試的 主要目的就是能進(jìn)一步驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)是否能 實(shí)現(xiàn)預(yù)想的各項(xiàng)功能，包括伏安測(cè)量、電壓偏差測(cè)量、頻率偏差測(cè)量、諧波測(cè)量以及功率測(cè)量等功能，另外通過(guò)測(cè)試可以驗(yàn)證和提高系統(tǒng)軟件的可靠性，因此系統(tǒng)測(cè)試時(shí)必不可少的步驟。 本設(shè)計(jì)采用的是一般的測(cè)試方法對(duì)基于虛擬儀器的電能質(zhì)量參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試：首先對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行測(cè)試，然后對(duì)整個(gè)軟件進(jìn)行測(cè)試。功率測(cè)量模塊通過(guò)數(shù)值顯示控件顯示了單相電上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 36 壓電流數(shù)據(jù)的電壓有效值、電流有效值、有功功率、視在功率、無(wú)功功率和功率因數(shù)。綠色能源與生態(tài)環(huán)境控制 .控制理論與應(yīng)用 ， 2020,21(6):864869 [2] 李建華 基于 CAN 總線的風(fēng)電場(chǎng)電能 質(zhì)量監(jiān)測(cè)與優(yōu)化 碩士學(xué)位論文 廣東工業(yè)大學(xué) [3] IEC 6100037. 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