【正文】 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)。在此，我向燕老師表達一個學(xué)生對老師的最崇高的敬意。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。參考文獻[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. 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在LabVIEW平臺上實現(xiàn)了人機交互的友好界面，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。主控模塊設(shè)計前面板如圖429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。 a b c d e f圖426 各模塊子vi圖標測量模塊總程序框圖如圖427所示。具體程序框圖如圖424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。根據(jù)式可以由求出短時間閃變嚴重度。(47)經(jīng)過上述環(huán)節(jié)輸出的即是S(t)的值。(45)式中：a1=，a2=，a3 =，a4=，b0=，b1=，b2=，b3=，b4=。這里就用雙線性變換法將式(43)從S域變換到Z域。(43)式中，K=，=，=215494，=，=，=。閃變測量程序的設(shè)計如下：(1) 平方檢波濾波器環(huán)節(jié)設(shè)計電壓波動信號經(jīng)過平方后，先經(jīng)過一個截止頻率為35Hz的低通濾波器，這里選擇的是6階巴特沃斯濾波器。閃變波形可展成為一系列不同幅值、頻率和相角的調(diào)幅波的疊加。由于基波頻率與低通濾波器的截止頻率接近，并不能完全濾除基波分量，需增加能檢測出幅值最大信號(即剩余的基波分量)的頻率、幅值和相角的補償環(huán)節(jié)，采用信號發(fā)生器產(chǎn)生反向補償信號，抵消掉基波分量，剩余信號就是調(diào)幅波信號，再采用補償?shù)惴纯傻玫剿矔r閃變視感度S(t)。圖420 IEC閃變儀模型的簡化框圖圖420給出的閃變測量環(huán)節(jié)總體上可以分為三個部分：第一部分由框1組成，完成信號調(diào)理和自檢的功能；第二部分模擬燈眼腦環(huán)節(jié)的頻率響應(yīng)特性，主要由圖中框框3和框4組成。三相電壓不平衡度的測量程序框圖如圖418所示。同時，以數(shù)據(jù)的形式顯示了電壓總諧波畸變率和基波電壓的頻率，如圖416所示。圖414 電壓諧波分析流程圖其中索引數(shù)組得到的各次諧波通過創(chuàng)建波形控件，Y取各次諧波組成的數(shù)組，dt取1，從而得到各次諧波的波形，并用波形圖表顯示。當時，fs稱為Nyquist率，本程序即取Nyquist率。這個VI主要可以實現(xiàn)監(jiān)測高次諧波的幅值、基波電壓頻率和總諧波畸變率。FFT的輸出都是雙邊的，它同時顯示了正負頻率的信息，通過只使用一半FFT輸出采樣點轉(zhuǎn)換成單邊FFT[11]。圖413 頻率偏差測量模塊前面板頻率偏差以數(shù)據(jù)方式顯示了模擬電壓的瞬時頻率偏差，通過波形圖可以查看歷史數(shù)據(jù)．根據(jù)程序設(shè)定。這里使用了波形圖和數(shù)據(jù)兩種形式顯示檢測到的電壓偏差，如圖410所示。電壓合格率的計算利用while循環(huán)中的循環(huán)次數(shù)與總時間成正比，可用作總時間，超限次數(shù)則作為超限時間，再用條件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)超限時間的累加，其中累加數(shù)據(jù)時用到了屬性節(jié)點。圖44 發(fā)送TCP數(shù)據(jù)讀取TCP數(shù)據(jù)的程序框圖如圖45所示。其中數(shù)據(jù)分析模塊包括電壓偏差測量、頻率偏差測量、供電電壓波動和閃變測量、諧波測量、三相電壓不平衡度測量和功率測量六部分。數(shù)據(jù)采集模塊還是由傳統(tǒng)的采集硬件來完成，不同的是數(shù)據(jù)分析處理模塊完全由計算機軟件實現(xiàn)，這部分功能不受硬件限制，可以根據(jù)用戶的需求可以隨時增加修改模塊，這一優(yōu)勢是傳統(tǒng)儀器所無法比擬的。(4) 讀取TCP數(shù)據(jù)(函數(shù))讀取TCP數(shù)據(jù)(函數(shù))如圖37所示。圖35 寫入TCP數(shù)據(jù)(函數(shù))(3) 打開TCP連接(函數(shù))打開TCP連接(函數(shù))如圖36所示。這會消耗大量的套接字資源。該VI將保留有效的偵聽方及其偵聽端口的列表，按偵聽方ID排序，直到包含該VI的頂層VI空閑。其中主要包括TCP偵聽VI、寫入TCP數(shù)據(jù)(函數(shù))、打開TCP連接(函數(shù))等。(3) 諧波失真分析VI為了測量電壓諧波，使用了LabVIEW中用于測量諧波的諧波失真分析VI，如圖33所示。圖32 提取單頻信息VI在time signals in輸入一個時域波形信號，可以檢測出該信號的頻率、幅值等信息。只有在VI處理波峰或波谷之外大約寬度/2個數(shù)據(jù)點后，才可能檢測到波峰或波谷。該VI的算法是用二次多項式依次擬合數(shù)據(jù)點中的各組數(shù)據(jù)。本節(jié)介紹電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)涉及到的關(guān)于參量分析相關(guān)控件的使用功能，使我們對設(shè)計中使用的控件有了進一步的了解。出現(xiàn)斷線的原因有很多，如試圖連接數(shù)據(jù)類型不兼容的兩個對象是就會產(chǎn)生斷線。程序框圖中對象的數(shù)據(jù)傳輸通過連線實現(xiàn)。默認狀態(tài)下，前面板對象顯示為圖標接線端。前面板創(chuàng)建完畢后，便可使用圖形化的函數(shù)添加源代碼來控制前面板上的對象。前面板由輸入控件和顯示控件組成，這些控件是VI的輸入輸出端口。LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一種用圖標代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。(5) 具有強大的數(shù)據(jù)處理功能計算機運算速度的大大提高和數(shù)字信號處理理論的豐富和完善，使虛擬儀器能夠快速準確的處理數(shù)據(jù)。應(yīng)用軟件不像傳統(tǒng)儀器的硬件那樣存在元器件老化的問題，大大節(jié)省了維護的費用，延長設(shè)備的使用壽命。虛擬儀器正好可以滿足這些要求[16]。使用者用鼠標或鍵盤操作虛擬面板，就如同使用一臺專用測量儀器[15]。(212)式中，L——a4+b4+c4a2+b2+c22。對日波動不平衡負荷，取1min方均根值。 國標中的規(guī)定及計算方法根據(jù)國家標準《電能質(zhì)量 三相電壓不平衡》的規(guī)定，電力系統(tǒng)公共連接點電壓不平衡度限值為，電網(wǎng)正常運行時，負序電壓不平衡度不超過2%，短時不得超過4%。(211)式中，——三相電壓正序分量的均方根值；——三相電壓負序分量的均方根值。短時閃變值Pst的計算方法是通過模擬人眼的感覺通過分析計算得出結(jié)果，具體過程將在后續(xù)章節(jié)詳細介紹。注3：參照GB/T 1562007，本標準中系統(tǒng)標稱電壓UN等級按以下劃分：低壓(LV) 中壓(MV) 高壓(HV) 對于220kV以上超高壓(EHV)系統(tǒng)的電壓波動限值可參照高壓(HV)系統(tǒng)執(zhí)行。 國標中的規(guī)定及計算方法根據(jù)國家標準《電能質(zhì)量 電壓波動和閃變》，任何一個波動負荷用戶在電力系統(tǒng)公共連續(xù)點產(chǎn)生的電壓變動，其限值和電壓變動頻度、電壓等級有關(guān)。目前供電系統(tǒng)中功率波動造成干擾的負荷主要有：電弧爐、軋鋼機、電氣化機車等。閃變是指由于燈光照度不穩(wěn)定造成的視感。(28) 電壓波動和閃變 電壓波動和閃變的產(chǎn)生及危害(1) 電壓波動和閃變的產(chǎn)生電壓波動是由于部分負荷在正常運行時出現(xiàn)沖擊性功率變化，造成實際電壓在短時間里較大幅度波動，并且連續(xù)偏離額定電壓，所以也稱為快速電壓變動[11]?？傊?，諧波對各種電力設(shè)備、通信設(shè)備以及線路都會產(chǎn)生有害的影響，嚴重時會造成設(shè)備損壞和電力系統(tǒng)事故。諧波可能導(dǎo)致晶閘管誤動作以及觸發(fā)回路誤觸發(fā)等故障；(7) 對照明的影響，如運行電壓的均方根值由于諧波畸變而高于額定值時，燈絲溫度升高而降低了燈泡的壽命；(8) 對繼電保護和自動控制裝置產(chǎn)生干擾和造成誤動或拒動。由于諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)倍數(shù)，我們也常稱它為高次諧波[9]。根據(jù)沖擊負荷性質(zhì)和大小以及系統(tǒng)的條件也可適當變動限值，但應(yīng)保證近區(qū)電力網(wǎng)、發(fā)電機組和用戶的安全、穩(wěn)定運行以及正常供電。(23)式中 是頻率偏差， 為實際頻率，則為標稱頻率，本標準規(guī)定為50Hz?？傊?，由于所有設(shè)備都是按系統(tǒng)額定頻率設(shè)計的，系統(tǒng)頻率質(zhì)量的下降將影響各行各業(yè)。(2) 電壓合格率統(tǒng)計通過供電電壓偏差的統(tǒng)計計算獲得電壓合格率。 國標中的規(guī)定及計算方法在國家標準《電能質(zhì)量 供電電壓偏差》中規(guī)定了供電電壓偏差的相關(guān)計算方法及限制[6]。對于配電網(wǎng)最廣泛應(yīng)用的電動機，當電壓低于額定電壓時,轉(zhuǎn)矩減小、轉(zhuǎn)速下降，一方面導(dǎo)致工廠生產(chǎn)出次品、廢品；另一方面造成電流變大，電機溫升增加，線圈發(fā)熱，加劇絕緣老化，甚至燒壞的后果。除此之外，還有暫態(tài)電能質(zhì)量問題、短持續(xù)時間電能質(zhì)量問題和長持續(xù)時間電能質(zhì)量問題等。(2) 電能質(zhì)量指標的界定從總體上講，使電能指標接近額定值就是電能質(zhì)量的標準，然而，電能從生產(chǎn)到消費是一個整體，電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變、配、用各環(huán)節(jié)始終處于動態(tài)平衡之中，其中任何一個環(huán)節(jié)的改變都會對電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。56 第 2 章 電能質(zhì)量指標及測量方法 概述(1) 電能質(zhì)量的概念電能質(zhì)量是指通過公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的品質(zhì)。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)。為了實現(xiàn)更多參數(shù)的測試，許多的測量儀器額外配置了輔助的硬件，這不僅加大了體積，而且也增加了成本，甚至給監(jiān)測系統(tǒng)裝置的升級帶來不便。在線式電能質(zhì)量監(jiān)測實時性強，能夠及時對電能質(zhì)量各種指標作出全面數(shù)據(jù)采集和分析[4]。參照IEC標準和IEEE標準，聯(lián)系我國電力系統(tǒng)實際情況，我國相繼頒布了有關(guān)電能質(zhì)量的五項標準即供電電壓偏差、電壓波動和閃變、公用電網(wǎng)諧波、三相不平衡度以及頻率偏差等，要求各級供電部門和用戶按照該標準供電。這大大促進了電能質(zhì)量標準化的進程和對電能質(zhì)量的監(jiān)督和管理。有關(guān)電能質(zhì)量問題的研究已經(jīng)引起了各國電力工作者的高度重視，得到了普遍的關(guān)注和深入的討論，無論在理論上還是在實踐中，都有許多值得深入研究的問題[2]。最后，就該系統(tǒng)在實際運行中存在的不足做出總結(jié)，對系統(tǒng)的改進提出建議，指出論文的進一步研究工作展望與設(shè)想。本設(shè)計說明書首先闡述了電力系統(tǒng)中常用的電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)