【正文】 hardware equipment, established a set of power quality monitoring with precis measurement ability .Keywords: power quality, online monitoring system,LABVIEW,virtual instrument 目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 III1. 緒論 1 課題研究背景與意義 1 國(guó)內(nèi)外對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀 2 本論文主要工作 22. 電能質(zhì)量指標(biāo)及測(cè)量方法 4 電能質(zhì)量指標(biāo)簡(jiǎn)介 4 電網(wǎng)電壓允許偏差 4 電網(wǎng)頻率允許偏差 5 電網(wǎng)三相電壓允許不平衡度 6 公用電網(wǎng)諧波 8 電壓波動(dòng)和閃變 113. 電能質(zhì)量測(cè)量過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題 13 采樣定理 13 混疊現(xiàn)象與FFT分析 13 閃變測(cè)量的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法 144. 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) 17 硬件部分設(shè)計(jì) 17 傳感器 17 信號(hào)調(diào)理器 18 數(shù)據(jù)采集卡 19 LABVIEW虛擬儀器簡(jiǎn)介 20 虛擬儀器技術(shù)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 21 供電電壓和頻率允許偏差測(cè)試的程序設(shè)計(jì) 21 諧波測(cè)量主程序的設(shè)計(jì) 23 三相電壓不平衡度測(cè)量模塊 25 電壓波動(dòng)和閃變的測(cè)量程序的設(shè)計(jì) 275. 結(jié)論與展望 32 結(jié)論 32 存在問(wèn)題與展望 32致 謝 33參考文獻(xiàn) 34附錄 部分仿真結(jié)果 361. 緒論 課題研究背景與意義目前，電能已經(jīng)成為人類社會(huì)不可或缺的一種資源，人們利用它完成各種所需要的工作，它已經(jīng)成為人類賴以生存和發(fā)展的重要部分。本文是使用美國(guó)NI公司開(kāi)發(fā)的圖形化開(kāi)發(fā)軟件LABVIEW進(jìn)行系統(tǒng)程序構(gòu)建，結(jié)合使用NI公司的配套設(shè)備PCI6024E（數(shù)據(jù)采集卡）以及傳感器、變送器等硬件設(shè)備，組建了一套電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)。本論文設(shè)計(jì)并給出了以測(cè)控領(lǐng)域的最新技術(shù)——虛擬儀器平臺(tái)為基礎(chǔ)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。另一方面，各種精密、復(fù)雜的，對(duì)電能質(zhì)量敏感的電氣設(shè)備的普及，使人們對(duì)電能的可靠性及其質(zhì)量的要求與日俱增。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目 基于LABVIEW的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)姓 名 周攀 學(xué) 號(hào) 0710211214 所在學(xué)院 電氣與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 07電氣2班 指導(dǎo)教師 余瑜 日 期 2011年06月06日 37 / 43摘 要目前，供電企業(yè)和用戶開(kāi)始高度重視對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。一方面是因?yàn)橛绊戨娔苜|(zhì)量的因素日益增多，如今廣泛使用非線性設(shè)備和電力電子裝置，使電網(wǎng)中的電流和電壓波形發(fā)生畸變，導(dǎo)致電能質(zhì)量的惡化。因此，研究供電質(zhì)量監(jiān)測(cè)的方法，找出導(dǎo)致電能質(zhì)量下降的原因具有重要的工程和理論價(jià)值。該系統(tǒng)能夠?qū)﹄娏?、電壓、頻率、相位、電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動(dòng)和閃變等電能質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)，并且具有在線分析功能。關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，LABVIEW，虛擬儀器AbstractPower quality is an essential concern of electrical utilities and customers. On one hand, the factors which affect the power quality are increasing, for example, the distorted wave of voltages and currents caused by the extensive application of power electronic apparatus and nonlinear equipment has worsened the power quality. On the other hand, the popularity of the plicated, exactitude and power qualitysensitive electricity appliances has made power quality more important. Research on the power quality monitoring and analysis method is of great value in both theory and paper was designed based on the latest technology in control field power quality parameters monitor system on the virtual instrument technology platform. It can monitor electric power parameters including voltage, electrical current, phase, frequency, threephase voltage unbalance, harmonic and the voltage fluctuation and flicker, and can also provide detailed power quality analysis in realtime. This paper is to use American NI pany39。它承載了太多太多，如今開(kāi)始不堪重負(fù)，但是現(xiàn)代社會(huì)恰恰相反，對(duì)電能的質(zhì)量的要求卻反而越來(lái)越高，這樣的矛盾必然會(huì)引來(lái)社會(huì)性的問(wèn)題，因此不少的專家和學(xué)者們都對(duì)這個(gè)問(wèn)題陷入了沉思。當(dāng)今社會(huì)電力部門(mén)追求電能經(jīng)濟(jì)效益最大化的過(guò)程中，電力部門(mén)必然會(huì)要求電能質(zhì)量的不斷提高，并且使電能質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不斷完善。從某種程度上講，電能質(zhì)量已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)即將面臨的一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。并且將電能質(zhì)量問(wèn)題分類成：瞬時(shí)現(xiàn)象、短時(shí)變動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)變動(dòng)、波形畸變、電壓不平衡、電壓波動(dòng)和工頻現(xiàn)象等七種。根據(jù)調(diào)查知道，我國(guó)目前使用的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的儀器相對(duì)國(guó)外的產(chǎn)品還比較落后，主要是基于單片機(jī)的檢測(cè)設(shè)備，抗干擾能力很差，也不能穩(wěn)定準(zhǔn)確的檢測(cè)分析電能質(zhì)量的本質(zhì)問(wèn)題。正因?yàn)槿绱艘胄录夹g(shù)是十分有必要的，在控制領(lǐng)域中虛擬儀器可以算最先進(jìn)的儀器技術(shù)，可以使用這種技術(shù)來(lái)研制電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)設(shè)備，來(lái)對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，以保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。因此國(guó)內(nèi)國(guó)外的專家學(xué)者們都引起了高度的重視，并且隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)管理體制的轉(zhuǎn)變，電網(wǎng)逐漸實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化的管理體制，使得用戶不斷地追求高質(zhì)量的電能供應(yīng)，這給電能供應(yīng)商除了個(gè)難題，也促使電能質(zhì)量的向前發(fā)展不斷提高。在國(guó)內(nèi)外，目前主要使用的監(jiān)測(cè)方式是使用智能儀器，由數(shù)字技術(shù)和相關(guān)的硬件組成。為了增加同時(shí)測(cè)量的指標(biāo)，不得不加入各自的硬件電路，這樣以來(lái)設(shè)備的體積更加龐大，不能實(shí)時(shí)的保存測(cè)量數(shù)據(jù)，觀測(cè)歷史數(shù)據(jù)極為不方便。②功能單一型問(wèn)題。虛擬儀器的出現(xiàn)為上述問(wèn)題帶來(lái)了解決辦法，徹底的改變了這一現(xiàn)狀，它將信息通訊、儀器儀表、信息通訊、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，使用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)龐大的硬件電路的測(cè)試功能。 本論文主要工作本文在對(duì)電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標(biāo)及測(cè)量方法進(jìn)行研究的同時(shí)，設(shè)計(jì)了基于LABVIEW 的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)電壓波動(dòng)和閃變、電壓和頻率偏差、電網(wǎng)諧波、三相不平衡度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、并且對(duì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和分析。（2）、對(duì)我國(guó)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀做了了解和學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)我國(guó)的監(jiān)測(cè)技術(shù)尚未成熟還需要進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。（4）、學(xué)習(xí)使用虛擬儀器軟件 LABVIEW，在此平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，此系統(tǒng)在功能上可以代替電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的部分硬件，主要功能是檢測(cè)電網(wǎng)電壓、頻率、三相不平衡度、諧波含量及電壓波動(dòng)與閃變，并判斷到得的數(shù)據(jù)是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。（5）、對(duì)本次設(shè)計(jì)項(xiàng)目的總結(jié)，對(duì)前景的展望以及對(duì)不足之處的認(rèn)識(shí)。電能質(zhì)量指標(biāo)是對(duì)指一些能夠?qū)﹄娔苜|(zhì)量各方面的進(jìn)行具體描述的數(shù)字量，不同電能指標(biāo)的意義都是不同的。還有暫態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題、長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間電能質(zhì)量問(wèn)題和短持續(xù)時(shí)間電能質(zhì)量問(wèn)題等，不難看出，我國(guó)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)還處在起步階段。因此，如果要建立電能質(zhì)量完整標(biāo)準(zhǔn)體系，需要開(kāi)展的工作依然很多。通常指電壓小于1% /秒的速度測(cè)量電壓和額定電壓的差異，表示為： (21)偏差過(guò)大造成的危害有如下幾點(diǎn)：⑴對(duì)電氣設(shè)備的危害，電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)在額定電壓的工作情況下，具有最高的效率和性能。⑵影響電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)的電壓降低時(shí)，發(fā)電機(jī)會(huì)受到影響，主要表現(xiàn)在定子電流增大，當(dāng)電流此時(shí)已經(jīng)是額定值時(shí)，如果電壓突然降低，電流則會(huì)超過(guò)額定值，影響電機(jī)的運(yùn)行，甚至帶來(lái)故障。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量——供電電壓允許偏差》（GB123251990）[1]中規(guī)定：⑴35kV 及以上供電電壓偏差的絕對(duì)值之不能超過(guò)額定電壓的10%。⑵10kV 及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的177。⑶220V 單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%，10%。 電網(wǎng)頻率允許偏差 頻率偏差的測(cè)量方法電力系統(tǒng)的頻率是指單位時(shí)間內(nèi)電信號(hào)周期性運(yùn)動(dòng)次數(shù)，用f表示，單位為Hz。目前，測(cè)量頻率的主要方法有：(1)周期法，通過(guò)測(cè)量輸入波形相鄰過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間寬度的倒數(shù)來(lái)計(jì)算頻率。對(duì)這種算法的改進(jìn)主要是提高實(shí)時(shí)性和測(cè)量精度，改進(jìn)算法主要有：高次修正函數(shù)法、水平交算法（level crossing）、最小二乘多項(xiàng)式曲線的擬合法，這些算法的計(jì)算量和復(fù)雜度都很大。(3)DFT(離散傅里葉變換)類算法及其改進(jìn)算法（FFT）。但是實(shí)際運(yùn)用中通常依然采用這種方法。現(xiàn)代用電設(shè)備對(duì)頻率的要求比較高，特別是在發(fā)電廠的用電負(fù)荷上，要求更高。電力系統(tǒng)頻率允許偏差，顧名思義就是基波頻率與額定頻率的偏離程度。如果系統(tǒng)容量較小，偏差值可以適當(dāng)?shù)姆艑挼?77。根據(jù)特殊的沖擊負(fù)荷大小和性質(zhì)以及系統(tǒng)的其他條件，限值也可做適當(dāng)?shù)淖儎?dòng)，但前提條件是必須保證近區(qū)電力網(wǎng)發(fā)電機(jī)組以及周邊用戶的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及正常供電。而頻率過(guò)低時(shí)，可能會(huì)使整個(gè)