【正文】 北京：清華大學(xué)出版社，2004.[17]劉沛津等，基于虛擬儀器技術(shù)的在線諧波測(cè)量分析系統(tǒng)，繼電器，2004 年 2 月，, :4863.[18]廖澤龍，電能質(zhì)量綜合測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，電網(wǎng)技術(shù)，2000（2）：2327.[19]章藝，孫怡，孫悅，電能質(zhì)量的分析與測(cè)量，測(cè)控技術(shù)，2000（8）：6163.[20]楊樂平等，LabVIEW 高級(jí)程序設(shè)計(jì)。在論文撰寫期間，得到了眾專業(yè)同學(xué)的幫助和支持，在此向他們表示深深的謝意。余老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印響，使我終身受益。值此論文完成之際，我首先要向?qū)煴磉_(dá)真摯的謝意，在我遇到疑難問題時(shí)，您及時(shí)給予指導(dǎo)，讓我走出困惑。純軟件的環(huán)境畢竟是理想情況，當(dāng)添加硬件之后可能會(huì)帶來更多的問題，所以這方面也需要進(jìn)一步的研究與開發(fā)。再者，作為一個(gè)系統(tǒng)工程，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)涉及的學(xué)科眾多，需要做的工作還有很多?？傊ㄟ^這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我受益匪淺。最后，設(shè)計(jì)了支撐虛擬儀器軟件運(yùn)行的硬件部分，并利用LabVIEW編寫了對(duì)電能五項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行在線測(cè)量的軟件模塊，并且調(diào)試得到了正確的仿真結(jié)果，設(shè)置了在各種狀況下的測(cè)量結(jié)果（見附錄的仿真圖片）。由于電壓波動(dòng)d等于調(diào)幅波的峰值與谷值之差除以載波電壓有效值 U，即 (48)當(dāng)調(diào)幅波由兩個(gè)頻率的正弦波疊加時(shí)，例如頻率為12HZ、電壓波動(dòng)為d=%的信號(hào)與頻率為8Hz、電壓波動(dòng)為d=%的信號(hào)疊加時(shí)，有S(t)=+=，與理論值 S(t)=2 相差很小，這表明本文方法是可行的。對(duì)于周期性穩(wěn)定的電壓波動(dòng)，在式(213)=P1=P3=P10=P50=S(t)所以有: （46）式中S(t)取穩(wěn)定平均值。(3）模擬人腦神經(jīng)功能環(huán)節(jié)人腦的記憶效應(yīng)在閃變的判斷中也是重要的因素之一，可以由具有積分功能的一階RC濾波器來實(shí)現(xiàn)，傳遞函數(shù)為44，時(shí)間常數(shù)為300ms （44）再利用雙線性變換法有: （45）經(jīng)過上述環(huán)節(jié)輸出的即是S(t)的值。(2）模擬人眼功能環(huán)節(jié)采用雙線性變換將S域的傳遞函數(shù)變換到Z域，那么IEC推薦的公式36就可以變化成43式（在本文中選擇直接型的IIR濾波器來實(shí)現(xiàn)），其中雙線性變化的結(jié)果可以使Z域和S域一一對(duì)應(yīng)，操作簡單不混疊，下面是變換公式： （42）式中：T 為采樣周期。為了濾除直流分量并且減少高通濾波器的計(jì)算時(shí)間，我們?cè)谶@里讓信號(hào)通過平均濾波法，先濾去大量直流分量，做法是對(duì)整個(gè)信號(hào)取平均值，然后再用信號(hào)減去這個(gè)均值。電壓波動(dòng)和閃變模塊的程序框圖和前面板設(shè)計(jì)如圖49和圖410所示。電壓波動(dòng)值的算法依據(jù)公式：，式中 m 為調(diào)幅波峰值與額定電壓峰值之比。那么這里我們選用了“Butterworth濾波器”模塊，使用6階的低通和1階的高通濾波構(gòu)成帶通濾波器。在此程序中使用正弦波發(fā)生器來產(chǎn)生輸入波形和產(chǎn)生調(diào)幅波電壓波形。采樣頻率取400Hz。，而在三相四線制時(shí)不能由此來計(jì)算，因?yàn)橛辛阈蚍至康拇嬖?，所以必須先算出電壓各自分量的值再做除法?jì)算，求出百分比。在此模塊中先用“提取單頻信息”模塊提取輸入電壓波形的A，B，C三相的電壓幅值然后由公式進(jìn)行計(jì)算得到。相關(guān)程序框圖如下圖所示。SINAD (db)。如上所述，LabVIEW為FFT計(jì)算和其他頻域分析帶來了極大的便利。對(duì)于周期為的非正弦電量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量。(2)頻譜泄漏及抑制由于FFT分析不可能對(duì)無限時(shí)間長度的信號(hào)進(jìn)行分析，那么必須進(jìn)行截?cái)?，然后再?duì)截?cái)嗪蟮男盘?hào)進(jìn)行周期延拓，這樣就可能帶來頻譜泄露，也就是說本來不是在某個(gè)頻率的頻譜因?yàn)榻財(cái)嗪脱油匦孤兜搅似渌l率上。由于電網(wǎng)諧波中通常會(huì)含有高次諧波，這些諧波分量的幅值都很小，因此要求我們的測(cè)量設(shè)備的精度很高，有時(shí)可能因?yàn)樾⌒〉恼`差導(dǎo)致最終結(jié)果偏離實(shí)際情況很遠(yuǎn)。 諧波測(cè)量主程序的設(shè)計(jì)諧波測(cè)量是電能質(zhì)量指標(biāo)的重要組成部分，正對(duì)這一部分的研究很早就有涉足，因此技術(shù)相對(duì)比較成熟，目前主要的方法有DFT和FFT，當(dāng)然后者相對(duì)前者來說當(dāng)然應(yīng)用更廣，計(jì)算能力更強(qiáng)。使用LABVIEW軟件包中的“提取單頻信息”模塊可以測(cè)得頻率，最后根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以描繪出各自的偏差百分比圖形。以正弦波為例，將其頻率和幅值設(shè)置為輸入控件，就能給出任意想要的正弦波，即可滿足對(duì)電網(wǎng)實(shí)際測(cè)量時(shí)波形隨即變化的問題。在此VI中設(shè)定電壓額定值默認(rèn)為220V，,頻率為50HZ。在使用這種語言編程得到的程序運(yùn)行效率會(huì)比C語言編寫的程序低，但是相對(duì)于高速的計(jì)算機(jī)來說，這個(gè)時(shí)間的延遲可以忽略，然而使用圖形化編程軟件得到的好處就是大大減少了程序員編寫程序的時(shí)間，這個(gè)進(jìn)步對(duì)編程的成本節(jié)約上是一個(gè)大的進(jìn)步。與之一一對(duì)應(yīng)的程序框圖中會(huì)有一個(gè)圖標(biāo)，通過對(duì)這些圖標(biāo)的連線可以完成前面板對(duì)對(duì)象的控制。VI指虛擬儀器，是LabVIEW的程序模塊。LabVIEW是一種使用圖形化的方式代替文本語言的編程軟件[16]。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。Automention Explorer，安裝成功后在LABVIEW的函數(shù)選板中打開EXPRESS,，將該VI放到程序框圖上，對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，選擇需要采樣的數(shù)據(jù)類型以及通道數(shù)和信號(hào)輸入范圍。177。再者，信號(hào)調(diào)理器是一種多通道、高性能的開關(guān)平臺(tái)，可以提哦那個(gè)多路信號(hào)調(diào)理。這里信號(hào)調(diào)理器主要有兩部分組成：電壓跟隨器、信號(hào)放大器。圖（）中類似的不同的是將電流轉(zhuǎn)換為電壓測(cè)量，關(guān)系式為。圖（）中R1將電壓信號(hào)變成電流信號(hào)，滿足條件即可。做電壓互感器時(shí)直接使用，電路原理圖如圖（）所示；做電流互感器使用時(shí)，需要在互感器中心插入一匝線圈，原理圖如圖（）所示。本系統(tǒng)采用DVDI0001臥式電壓電流多用傳感器，既可以用作電壓傳感器，也能用作測(cè)量電流。下面是系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖：數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)信號(hào)調(diào)理電路電壓電流傳感器用戶據(jù)采集卡 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 傳感器傳感器有很多種類，這里用到的時(shí)互感器，是對(duì)比較大的電壓電流量進(jìn)行檢測(cè)得到適合數(shù)據(jù)調(diào)理器的電壓電流量，因此互感器起到了隔離的作用，以避免過大的電網(wǎng)電壓電流損毀測(cè)量設(shè)備。在本系統(tǒng)中硬件部分主要有：傳感器、信號(hào)調(diào)理器、采集卡、上位機(jī)。4. 基于虛擬儀器技術(shù)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 硬件部分設(shè)計(jì)虛擬儀器的核心思想為“軟件就是儀器”，這一思想解決了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的瓶頸問題。通過數(shù)字分析方法進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)處理框 4 輸出的瞬時(shí)閃變視感度 S(t)。其中的平方器的功能為模擬人、眼、腦的覺察過程?？?2 使用平方解調(diào)器取出電壓波動(dòng)的量，此波動(dòng)量與調(diào)幅波幅值成線性關(guān)系，用來來模擬燈的作用。其中信號(hào)發(fā)生器是用來產(chǎn)生調(diào)制波電壓。第三部分由框 5 組成，主要功能為將測(cè)量到的瞬時(shí)閃變視感度進(jìn)行分析[6][9]。 （35） IEC推薦的閃變儀介紹UIE/IEC 。Ω。為了不失一般性，這里我們以只含有單一頻率調(diào)幅波的電壓為例，也可以使分析簡化，因此調(diào)幅波解析式為： （33）式中，V－調(diào)幅波電壓的幅值，U－工頻載波電壓的幅值，Ω－調(diào)幅波電壓的角頻率，ω－工頻載波電壓的角頻率調(diào)制波電壓自乘求平方，有 (34) 可以看出，調(diào)幅波電壓平方項(xiàng)中只含有以下頻率分量：ω、2ω、Ω、2Ω、2（ω177。我們這里選著IEC推薦的平方檢測(cè)法[5]。通常規(guī)定當(dāng)F=50%時(shí)，對(duì)應(yīng)的S=1為察覺單位為，換句話說，如果 S1 為閃變不允許值。瞬時(shí)閃變通常用瞬時(shí)閃變值來描述也就是通常所說的瞬時(shí)閃變視感度S(t)。目前，國際上較多采用的是：IEC（國際電工委員會(huì)）和UIE（國際電熱協(xié)會(huì)）推薦的統(tǒng)計(jì)方法[4]。 閃變測(cè)量的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法 閃變的具體測(cè)量方法閃變得測(cè)量之所以復(fù)雜是因?yàn)?，閃變不能類似于其他指標(biāo)由定性的公式推導(dǎo)出來，它是人眼對(duì)白熾燈照度變化的一種直觀感受，它的測(cè)量需要對(duì)大量的被測(cè)人群感覺的數(shù)字統(tǒng)計(jì)和分析來的到一定的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。美國NI公司開發(fā)的變成軟件LabVIEW，解決了這一難題，它提供了基于FFT算法的多種計(jì)算子VI，我們?cè)诰幊痰臅r(shí)候只需要從函數(shù)庫中調(diào)用這些VI就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的FFT分析，例如：波形VI、ExpressVI,基本函數(shù)VI三個(gè)層次的豐富的頻域分析處理函數(shù)。減少了計(jì)算機(jī)內(nèi)存的占用。通常情況下的作傅立葉變換可以求出模擬信號(hào)的連續(xù)頻譜，其數(shù)學(xué)方法為DFT(離散傅立葉變換)。在實(shí)際應(yīng)用中，如果將采樣頻率過低，就達(dá)不到采樣定理對(duì)頻率的要求，會(huì)造成FFT分析時(shí)頻譜的混疊；如果將采樣信號(hào)的頻率選得過高，單位時(shí)間內(nèi)采的樣點(diǎn)數(shù)就會(huì)過多，直接造成存儲(chǔ)量增多而導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間過長。采樣定理(sampling theory)規(guī)定：若連續(xù)信號(hào) x(t)是有限帶寬的，其頻譜的最高頻率為 ，對(duì) x(t)采樣時(shí)，若保證采樣頻率 ≥2，那么，可由 x(n)恢復(fù)出 x(t)，即 x(n)保留了x(t)的全部信息。 采樣定理在實(shí)際工作中，信號(hào)的采樣是通過 A/D 芯片來實(shí)現(xiàn)的。找到了提高諧波分析精度的方法和措施，減小諧波分析過程中不利因素。標(biāo)準(zhǔn)中和每次測(cè)量周期分別取為2h和10min。然而對(duì)于隨機(jī)性不規(guī)則電壓波動(dòng)，依據(jù)95％概率大值進(jìn)行衡量，表中標(biāo)有“*”的值為其限值。 國標(biāo)中電壓波動(dòng)與閃變的規(guī)定在《電壓波動(dòng)和閃變》一文中，對(duì)電壓波動(dòng)和閃變有以下限值，,。表示短時(shí)閃變嚴(yán)重度，計(jì)算公式為： (212)式中：、(t)值。閃變嚴(yán)重程度的判斷一般用長時(shí)和短時(shí)閃變值和兩個(gè)指標(biāo)來判別[4]。 電壓波動(dòng)和閃變的測(cè)量方法閃變是對(duì)燈光閃爍觀測(cè)的統(tǒng)計(jì)量，因此閃變不僅與波動(dòng)電壓的幅值、波動(dòng)電壓的頻率有關(guān)，而且與照明工具的性能、人的視覺有關(guān)。在眾多用電設(shè)備中，白熾燈對(duì)電壓波動(dòng)的敏感度相對(duì)較高，而且