【導(dǎo)讀】本課題的主要內(nèi)容是基于LabVIEW平臺的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計。要求在LabVIEW平臺上實現(xiàn)對變電所電壓的幅值、頻率、三相不平衡度、諧波、波動與閃變及電流等的相關(guān)參數(shù)的檢測、分析和顯示等功能。系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)實時采集、分析統(tǒng)計、圖形顯示和報警功能模塊；具備友好的人機(jī)界面。與LabVIEW軟件技術(shù)相關(guān)的書籍；電能質(zhì)量相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)；與波形分析相關(guān)文章和書籍資料；界面設(shè)計的相關(guān)規(guī)范等。學(xué)習(xí)LabVIEW編程技術(shù)、查閱相關(guān)資料；虛擬儀器的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀，憑借其基于網(wǎng)絡(luò)性和計算機(jī)的特性，符合現(xiàn)代測量工作的需求，在測量技術(shù)領(lǐng)域不斷取得突破。近年來，有許多基于虛擬儀器的電能監(jiān)測系統(tǒng)問世，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程在線的監(jiān)測，并能夠及時地把監(jiān)測結(jié)果反饋至中央控制室，本系統(tǒng)也是基于這一技術(shù)完成的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。利用LabVIEW平臺算法豐富、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點組成高性能的軟件系統(tǒng)。

　　

【正文】 樣周期。變換后如式(45)所示。(45)式中：a1=，a2=，a3 =，a4=，b0=，b1=，b2=，b3=，b4=。在本文中選擇直接型的IIR濾波器來實現(xiàn)式(45)。(3) 模擬人腦神經(jīng)對視覺反映和記憶效應(yīng)環(huán)節(jié)設(shè)計閃變信號的平滑平均，模擬人腦的記憶效應(yīng)，其積分功能由一階RC低通濾波器來實現(xiàn)，其傳遞函數(shù)的時間常數(shù)選為300ms，如式(46)所示。(46)利用雙線性變換法變?yōu)閆域表達(dá)式如式(47)所示。(47)經(jīng)過上述環(huán)節(jié)輸出的即是S(t)的值。(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。其近似計算公式如式(48)所示。(48)式中，=，K1=，K3=，K10=，、PPP%、1%、3%、10%、50%時間的S(t)值。根據(jù)式可以由求出短時間閃變嚴(yán)重度。對于周期性穩(wěn)定的電壓波動，在式(48)中，所以，結(jié)果如式(49)所示。(49)式中S(t)取穩(wěn)定平均值。電壓波動的檢測采用平方檢測法，電壓波動和閃變的測量程序框圖如圖421所示，前面板圖如圖422所示。圖421 電壓波動和閃變程序框圖圖422 電壓波動和閃變前面板 功率測量模塊功率測量模塊為該電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的附加模塊，對所測電能進(jìn)行功率和電量的測量計算，同時，顯示出功率因數(shù)和相位差。功率測量模塊的程序框圖如圖423所示。圖423 功率模塊流程圖其中，視在功率由電壓和電流相乘得到，相位差取電壓和電流的差值，經(jīng)過計算可以得到功率因數(shù)。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。具體程序框圖如圖424所示。圖424 功率模塊程序框圖功率測量模塊前面板如圖425所示。圖425 功率模塊前面板圖425顯示了測量功率的結(jié)果，其中包括三相電壓和其相應(yīng)電流的功率因數(shù)、相位差、電流有效值、電壓有效值、視在功率、有功功率、無功功率和當(dāng)時的電量。 測量模塊整體VI以上五個電能質(zhì)量監(jiān)測模塊在最后的總程序中均以子VI的形式運行，服務(wù)于最后總的測量模塊程序，各個子VI的圖標(biāo)如圖426所示。 a b c d e f圖426 各模塊子vi圖標(biāo)測量模塊總程序框圖如圖427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。 主控模塊設(shè)計主控模塊的設(shè)計使用了事件結(jié)構(gòu)控件和高級文件VI系列的相關(guān)控件，實現(xiàn)控制整個程序運行的目的。主控模塊程序框圖如圖428所示。abc圖428 主控模塊程序框圖該模塊通過對“”和“”的兩個屬性節(jié)點的設(shè)計，實現(xiàn)在主控面板上對整個系統(tǒng)的操作。圖428中a圖展示了對“”的控制框圖，將其屬性節(jié)點設(shè)置為“最小化運行”，當(dāng)在前面板上點擊“發(fā)送數(shù)據(jù)”按鈕時，“”開始最小化運行。b圖展示了對“”的控制框圖，將其屬性節(jié)點設(shè)置為“打開”，當(dāng)在前面板上點擊接收數(shù)據(jù)按鈕時，“”開始運行，并且展示其(數(shù)據(jù)分析模塊)的前面板。c圖為停止按鈕的程序框圖，執(zhí)行該事件時循環(huán)結(jié)束。主控模塊設(shè)計前面板如圖429所示。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。(2) 介紹了數(shù)據(jù)傳輸模塊的功能和程序設(shè)計的方法，通過流程圖和文字說明來具體介紹程序的設(shè)計思路。(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。第 5 章 結(jié)論與展望 結(jié)論此次設(shè)計基于LabVIEW平臺的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)使用NI公司的LabVIEW2012軟件編程實現(xiàn)對穩(wěn)態(tài)電壓參數(shù)的傳輸及監(jiān)測，具有測量精度高，抗干擾性能好等優(yōu)點，滿足電力系統(tǒng)測試要求，主要是完成了以下幾項內(nèi)容：(1) 在LabVIEW平臺上實現(xiàn)了對電能參數(shù)進(jìn)行傳輸，便于系統(tǒng)測量點和分析地點的異地操作；(2) 在LabVIEW平臺上實現(xiàn)了對電壓偏差的測量分析，并通過前面板實時顯示電壓波形、電壓偏差和超限報警；(3) 在LabVIEW平臺上實現(xiàn)了對電壓頻率偏差的測量分析，并通過前面板實時顯示頻率、頻率偏差和超限報警；(4) 在LabVIEW平臺上實現(xiàn)了對電壓諧波的分析，并通過前面板顯示各次諧波的波形圖、諧波畸變率和超限報警；(5) 在LabVIEW平臺上實現(xiàn)了對電壓三相不平衡度的分析，并通過前面板顯示不平衡度值和超限報警；(6) 在LabVIEW平臺上實現(xiàn)了對電壓波動和閃變的分析，并通過前面板顯示電壓波動值、閃變值和超限報警；(7) 在LabVIEW平臺上實現(xiàn)了人機(jī)交互的友好界面，方便人員對數(shù)據(jù)傳輸和分析模塊的分步操作，并且操作簡單，顯示清晰。通過這次的設(shè)計我學(xué)習(xí)了LabVIEW的操作和相關(guān)控件的作用和用法。在編程過程中漸漸領(lǐng)悟到了該軟件在編程上的思路，同時也深刻地體會到LabVIEW這一軟件功能非常強(qiáng)大，設(shè)計特別巧妙，值得深入學(xué)習(xí)和應(yīng)用。 展望本系統(tǒng)是作為網(wǎng)絡(luò)型電能質(zhì)量監(jiān)測與分析系統(tǒng)的客戶端來開發(fā)的，只對電能信號進(jìn)行信號傳輸和計算分析，對分析后的數(shù)據(jù)入庫部分的工作尚未進(jìn)行。根據(jù)用戶的不同需要，電能質(zhì)量監(jiān)測裝置也可以增加控制部分(如保護(hù)功能和無功補(bǔ)償?shù)?、暫態(tài)問題的分析等，使系統(tǒng)的功能更加完善。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)。虛擬儀器憑借其實用的界面，高效簡便的編程方式，受到越來越多儀器工程師的青睞，在電力系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。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。參考文獻(xiàn)[1] (第二版)[M].中國電力出版社,2013.[2] [M].北京:中國電力出版社,2010.[3] 程浩忠,呂干云,[M].科學(xué)出版社,2012.[4] 趙逸眾,肖湘寧,[J].電氣技術(shù),2006(1):1317.[5] Lamedica. R, Esposito. G, Tironi. E, etc. A survey on power quality cost in industrial customers[C]. IEEE power engineering society winter meeting, 28 Jan1 Feb, .[6] GB/T 123252008,電能質(zhì)量 供電電壓偏差[S].[7] [M].北京:中國電力出版社,2007.[8] GB/T 159452008,電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率偏差[S].[9] (美)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2009.[10] GB/T 145491993,電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波[S].[11] 魏曉璞,徐永海,[J].電測與儀表,2009(4):15.[12] GB/T 123262008,電能質(zhì)量 電壓波動和閃變[S].[13] 同向前,王海燕,[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報,2011(2):2430.[14] GB/T 155432008，電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度[S].[15] 虛擬儀器程序設(shè)計與應(yīng)用[M].西南交通大學(xué)出版社,2005.[16] [美]Robert H Bishop, LabVIEW7實用教程[M].電子工業(yè)出版社,2005.[17] 陳樹學(xué),劉宣. LabVIEW寶典[M].電子工業(yè)出版社,2011.[18] Wen Xinling, Guo Rongxing. Design of Electronic Power Network Frequency Measurement System Based on LabVIEW Virtual Panel[J]. Energy Procedia. 2012(17):456–461.[19] 楊洪耕等,電能質(zhì)量問題的研究和技術(shù)發(fā)展(二)供電電網(wǎng)諧波的測量與分析[J].電力自動化設(shè)備,2003年11月,第23卷,第11期:14.[20] 戴成梅,戴成建,[J].東北電力技術(shù),2009(7):2932.[21] 閻鴻程,黃建業(yè),[J].電工電氣,2012(7):1319.致 謝在畢業(yè)設(shè)計說明書即將完成之際，我要誠摯地感謝在研究過程中給我無私的關(guān)心、支持和幫助的師長、同學(xué)和朋友!正是有了他們的大力支持，我的論文才得以順利如期完成。首先，我衷心地感謝我的畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師——燕延老師。燕老師高尚的人格，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的知識及兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)，都使我終身受益。在每周的約定時間，她都細(xì)心地為我們輔導(dǎo)。在我們迷茫的時候為我們講解，指點迷津；在我們無計可施的時候，為我們提供一些相關(guān)資料，讓我們可以找到著手處。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?？梢哉f，我們這組每個人的畢業(yè)設(shè)計都凝聚著燕老師辛勤的勞動。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。在此，我向燕老師表達(dá)一個學(xué)生對老師的最崇高的敬意。終生難忘的大學(xué)學(xué)習(xí)生涯中，我還得到同學(xué)們的關(guān)心和幫助，并且我們之間建立了深厚的友誼，由衷的感謝電氣學(xué)院的各位同學(xué)。在此我要特別感謝幾個經(jīng)常幫助我的同學(xué)：楊大偉、喬沙沙、司運梅、李耀恒、郭影學(xué)姐等。特別感謝我的父母，感謝他們十多年來的養(yǎng)育和教導(dǎo)，是他們默默的支持給了我強(qiáng)大的學(xué)習(xí)動力，使我能夠完成大學(xué)四年的學(xué)業(yè)。在此敬祝他們身體健康，工作順利! 最后，再次感謝所有在我人生道路上幫助過我的師長、家人、朋友和同學(xué)。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.Figure 1 An ideal instrumentation amplifier pletely rejects monmode voltages.The maximum working voltage of a data acquisition (DAQ) device refers to the signal voltage plus the monmode voltage and specifies the largest potential that may exist between an input and earth gro